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Mig

Ferme ton clapet... non, mais !

Ferme ton clapet...   non, mais !

Dans mes précédents tutos, je vous ai présenté les calculs d’une aspiration dans l’atelier, la réalisation d’un réseau d’aspiration cohérent avec son cyclone séparateur… voici maintenant le temps de la fermer... Oui, la boucler, quoi !!!

Très sincèrement, lors de la réalisation de nos montages en bois, nous devons tous « valser » généralement en étoile dans l’atelier pour passer de la scie à déligner à la dégauchisseuse, puis la raboteuse, enfin la scie à format, la tenonneuse pour finir à la ponceuse, qu’elle soit portative ou fixe… Si cela s’apparente souvent au bal annuel des débutantes de Vienne, cela impose néanmoins chaque fois d’avoir de surcroit à ouvrir et refermer les clapets d’aspiration de chacune de nos machines… ouf !!!

Mieux, les plus « feignassous » dont je suis, lassés de toutes ces manœuvres ne se donnent même plus la peine de fermer les clapets en passant d’une machine à l’autre. Ceci aura le délicieux avantage de bien aérer et dépoussiérer l’atelier dans tous les coins mais également d’annuler tous nos efforts pour maintenir une aspiration de haute qualité comme vue précédemment. C'est ballot …

Puisque le démarrage et l’arrêt de l’aspiration sont déjà commandés par la mise en route des machines, l’idée était d’asservir l’ouverture desdits clapets à l’allumage, et leur fermeture à l’extinction de chaque machine individuellement, ceci sans notre intervention.

Alors, on essaye… ?

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Quel type de clapet-guillotine

Dans mon deuxième atelier, l’arrivée de machines fixes m’a imposé l’achat d’une inspiration à sac filtrant, mobile, et reliée aux machines par un tuyau flexible interminable en D100. Puis, très réticent à faire et défaire les raccordements de tuyau pour passer d’une machine à l’autre, j’ai multiplié les culottes de raccordement ce qui a bien sûr abouti un effondrement complet de l’aspiration. Mais, que j'étais naïf !

Il devenait urgent d’envisager un système de clapet pour sectoriser l’aspiration.

Au passage je vous soumet un tuto vidéo sur le montage du réseau d'aspiration.

Voici également selon le même auteur, une façon de réaliser des guillotines COULISSANTES faites « maison ». Le travail est remarquable mais l'expérience personnelle m’a montré que pour la suite de mon exposé, elles présentent une résistance de frottement un peu trop élevée. Elles restent excellentes en ouverture manuelle cependant.

On peut également réaliser des guillotines pivotantes, voici l’excellent tuto de Samuel Mamias à ce sujet.

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Des guillotines à en perdre la tête...

J’avais acheté il y a environ 10 ans, quatre vannes à guillotine anglosaxones (« blast gate damper » pour recherche sur internet) constituées d’une plaque de métal coulissant dans de l’aluminium moulé. Le mouvement de la trappe est extrêmement fluide avec très peu de résistance au mouvement sauf un effet de succion freineur en aspiration allumée, l’étanchéité en fermeture étant de toute façon assurée par placage de la plaque par aspiration.

À l’époque, encore innocent de l’intérêt d’avoir des conduites de grand diamètre, j’avais pris un diamètre de 5 pouces (D127), j’ai dû donc faire avec mais si c’était à refaire, je prendrai des D160. Leur prix de 25 € pièce TTC aujourd'hui n’est pas si exorbitant, surtout que dans un atelier déjà très bien équipé leur nombre avoisine quatre unités.

Cependant, se les procurer à l’époque relevait de quelques petits parcours du combattant (USA). Récemment, compte tenu de mes achats de tuyauteries pour fabriquer mon cyclone séparateur d’atelier, j’ai découvert un fabricant belge qui en proposait à des tarifs comparables et sans douanes. La concurrence fait des prix délirants !!!

DUCOMAT ICI

Attention cependant, ce fabricant et d’autres proposent également ce que l’on appelle des vannes papillon manuelles qui sont incompatibles avec la puissance d’aspiration nécessaire à nos machines.

Soyons bien clair, ceci est mon choix mais il n’engage que moi.

Il existe, certes, d'autres modèles de vannes à guillotine en plastique, mais je ne les ai pas retenus en raison de leur faible diamètre d’ouverture (maxi D100) et de la fragilité à court terme du plastique.

LES COMMANDES

Pour manœuvrer à distance ces vannes à guillotine, la plupart des installations industrielles en menuiserie utilise un vérin électrique, ou bien désormais quasi exclusivement un vérin pneumatique. Il existe d’autres combinaisons mais qui ne font plus partie des solutions contemporaines (commandes à tringle, registres motorisés électriques…).

A modèle de diamètre comparable, les vannes à guillotine à commande pneumatique coûtent plus de six fois plus cher qu’une vanne à guillotine standard manuelle. En outre, il faut que votre atelier soit équipé d’air comprimé en réseau, elles sont déjà équipées d'électrovannes pour commander l’arrivée d’air comprimé en fermeture et en d’ouverture selon le fonctionnement de vos machines… vous l’avez compris, cela coûte un bras, plus un œil, et en hors-taxes de surcroît !

L’idée d’un vérin électromécanique monté sur la vanne et dont la course correspondrait au diamètre de déplacement est également très onéreuse puisqu’il faut compter environ 75 € à ajouter au prix de la vanne, plus le 12V en réseau, le relais de déclenchement et retour… pas si simple

Ne pouvant me permettre d’investir 180 € TTC dans une guillotine pneumatique en D160, ou bien même 25+75=100€ TTC dans un modèle commandé par un vérin électrique, force a été de constater que, soit je continuais à fermer les vannes manuellement de façon très aléatoire, ou bien je concevais un système de motorisation.

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Les ébauches d'idées

Sachant d’un côté que le principe de trappe à guillotine coulissante avait été retenu, il me fallait trouver un système permettant la translation de la guillotine à la commande.

L'IDEE DU SYSTEME PNEUMATIQUE

Dans un premier temps, l’idée était d’utiliser l’aspiration de la presse à vide de collage pour ouvrir la guillotine, puis l'air comprimé pour la refermer.

Une seringue médicale de 50 ml (course 180mm / diamètre lumière 32 mm = surface de 10 cm²) reliée directement à la guillotine coulissante, aurait alternativement du vide à -0,9 bar pour son ouverture (9kg) puis une pression à 1 bar pour sa fermeture (10 kg), le tout commandé par une électrovanne pneumatique relié aux 230 V du moteur de la machine.

Séquence : le moteur démarre – l’électrovanne s’ouvre sur le réseau de vide - la guillotine s’ouvre avec 9kg, puis, le moteur s’arrête – l’électrovanne s’ouvre sur le réseau de pression - la guillotine se referme avec 10gk … etc.

Après quelques essais, le système m’est apparu avec des contraintes importantes à savoir :

• nécessité d’avoir un réseau de vide opérationnel à chaque utilisation de la machine avec son temps de latence de mise en dépression de la pompe à vide
• nécessité d’avoir un réseau d'air comprimé opérationnel à chaque utilisation de la machine avec son temps de latence de mise en pression du compresseur
• nécessité d’avoir un réseau dédié pour ce système avec un régulateur de pression à 1 bar et un régulateur de dépression à -0,9 bar... utiliser l'habituel 10 bars de mon réseau pression serait explosif !!!
• surtout, le vieillissement mécanique accéléré de la seringue non prévue pour cet usage et qui répondait de façon chaotique aux variations de pression ou dépression lors des essais… (PVC, caoutchouc)

Bref, l’idée fut abandonnée car onéreuse et peu fiable dans le temps

L'IDEE DU SYSTEME FILAIRE

Un matin, j’aperçus le lourd portail de mon voisin qui s’ouvrait se refermait grâce à un moteur électrique entraînant un câble. Ce fut l’idée qui me permit d’envisager cette application pour les mouvements de notre guillotine.

J’ai fait un essai avec un moteur et quelque poulies Mécano piquées à mon fils (oui, je suis un père indigne !), le résultat était assez efficace mais l’ensemble ne me semblait pas vraiment fiable dans le temps.

L'IDEE DU SYSTTEME A VIS SANS FIN

Enfin, j’ai pensé utiliser une tige filetée utilisée comme vis sans fin montée sur un axe de moteur électrique qui commanderait directement le chariot.
Sachant que le déplacement d’une guillotine de vanne de 160 mm de diamètre nécessite une course de 160 mm…
sachant que le pas de filetage normalisé d’une tige filetée de diamètre 6mm est exactement de 1 mm…
Cela veut dire que la tige filetée devra faire 160 tours pour ouvrir la guillotine, et autant pour la refermer dans l’autre sens.

Supposons que le temps d’ouverture raisonnable soit porté à trois secondes, le moteur devra donc trois secondes pour faire 160 tours, soit 3200 tours minutes en charge. Ce n’est pas si difficile à trouver en 12 V est commandé par le relais inverseur en 230 V lui-même commandé par le moteur de la machine à bois.

Bien sûr, des contacteurs en fin de course permettent d’arrêter le moteur à temps. Il est bon en outre de prévoir une temporisation au moins de dix secondes après l’arrêt du moteur machine pour permettre de bien vider le réseau d’aspiration des restes de poussières.

C'est à mon avis la meilleure solution… et la plus simple.

L'IDEE D'UNE SERVOCOMMANDE PILOTEE

C'est sur une pertinente proposition de Clément Lorioux que je vous transmet cette vidéo

J'avoue l'idée sympa mais j'emet bien des réserves tout de même:

Premièrement je suis partisan de méthodes électromécaniques car le couple de cette servocommande proposée me semblerait léger lorsqu'une aspiration puissante va plaquer la guillotine contre la lumière en sortie, surtout sur des diamètres 160mm et des glissières encrassées par la scieure...

Deuxièmement parce qu'il faut avoir un atelier d'électronique et des connaissances de programmation pour pouvoir le faire, et là... j'suis plus là !!!

Troisièmement, parce le coût total du montage me semble bien plus élevé et ce, sans compter les équipements et autre découpeuse 3D...

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Fabriquer un clapet à guillotine motorisé

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Vous trouverez les plans SketchUp de cette réalisation dans un dossier "PLANS" > PAR ICI LES PLANS
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Rien de bien difficile dans la conception,

Pour la partie mécanique :

• J’ai fait le choix d’une tige filetée M6 en inox car le filetage est de bien meilleure qualité et avec moins de jeux dans un écrou inox ou laiton.

• La tige inox est reliée au moteur par un raccord de tige filetée standard, non serré, avec deux petites clavettes de blocage en laissant du jeu

• Un plat en aluminium fixé sur le rebord de la guillotine permet de supporter l’écrou mais également d’aller appuyer sur les contacteurs d’ouverture et de fermeture

• Une rondelle large maintient l’écrou contre le plat en aluminium, toujours peu serrée par deux petits boulons non représentés et avec beaucoup de jeu.

• J’ai fait le choix d’un Moteur CC Nidec, 12 V c.c., 9,2 W, 3 600 tr/mn, 1,2 A ce qui est amplement suffisant en matière de couple et sa rotation descend à environ 3100 tr/m en charge.
Tension d'alimentation 12 V c.c.
Gamme de puissance 9,2 W
Vitesse de sortie 3 600 tr/mn
Diamètre d'arbre 5mm
Couple de sortie maximum 24,5 mNm
Longueur 81.2mm
Largeur 38.4mm
Dimensions Ø 38,4 x 81,2 mm
Courant 1,2 A

PENSER A LUBRIFIER LA VIS SANS FIN AU GRAPHITE (GRAISSAGE SEC)
Couvrir le tout grâce à un capot est plus esthétique que pratique.

Pour la partie électromécanique :

• Un système à quatre diodes LED - une bleue pour confirmer la présence du 12 V en réseau, une rouge pour confirmer la fermeture complète de la guillotine, une verte pour l’ouverture, et une jaune pour confirmer la rotation du moteur.

• Un relais inverseur commandé en 230VAC par le démarrage du moteur

• Un réseau général en -12VDC/0/+12VDC, beaucoup plus facile à gérer en inversion

• un fusible 1,5 A à claquage retardé pour chaque moteur

• les contacteurs de fin d’ouverture ou de fin de fermeture sont des systèmes très simples, usuels, acceptant au minimum 2 A.

• Hormis le clapet guillotine et le bois, achetés par ailleurs, l’ensemble revient moins de 40 € TTC par unité contrôlée, soit un total d'environ 75€ en tout.

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La commande électro-mécanique

Le principe du montage électro mécanique est simple, même pour quelqu’un très peu motivé en électricité.

Dans un premier temps, « piquer » une phase (fil marron) et un neutre (fil bleu) directement sur le moteur de votre machine à bois. Ceux qui possèdent des machines en 380 VAC triphasé feront de même sur une seule phase au choix.

Relier cette connexion sur la bobine d’un relais à deux contacts inverseurs. Lorsque le relais est au repos (non-alimenté par le 230VAC du moteur), le moteur 12VDC ferme la trappe à guillotine et se trouve arrêté en fin de course par l’ouverture du contact rupteur de FERMETURE.

Dès que la machine démarre, le relais inverse le sens du courant, le moteur tourne dans l’autre sens et ouvre la trappe à guillotine. Celle-ci s’arrête en fin de course grâce au contact rupteur d’OUVERTURE.

1- le temps nécessaire à la fermeture de la trappe étant calculé pour être d’environ trois secondes…
2- la vitesse dans les tuyaux d’aspiration étant normalement calculée pour être idéalement située à 23 m/s…
3- La fermeture de la trappe à guillotine dès l’arrêt du moteur permet encore de purger les tuyaux d’aspiration sur une longueur de 3 secondes x 23 mètres soit plus de 60 m !

Je vous conseille d’installer le relais enfichable sur un socle dédié pour pouvoir le retirer facilement (maintenance, test), d’acheter toujours un ou deux relais supplémentaires ( 4,5 € pièce ) pour le remplacer rapidement en cas de problème. Les contacts rupteurs sont très fiables dans le temps et ne nécessitent pas de remplacement a priori (durée de vie > 200 000 contacts). Achetez également un jeu de fusibles à déclenchement retardé de 1.5 A en supplément de réserve.

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Discussions

Mig a publié le pas à pas "Ferme ton clapet... non, mais !".il y a 1 mois
gatien

Super intéressant comme approche.
Et pour commander tout ça à distance? Tu peux passer par des weemos? Ou des arduino avec des puces 833mhz? La partie dialogue est relativement simple à faire... Du coup tu as une abstraction total de files. Ca peux se mètre en // de ton system de commande via la machine.
En tout cas, encore une fois, un sujet bien didactique ! Merci

clement lorioux

j'ai vus aussi un système avec arduino pour piloter l'ensemble des guillotines https://youtu.be/D1JWH425o7c?t...

Mig a publié l'article "La commande électro-mécanique".il y a 1 mois
sgaunet

Brillante conception. Ca me laisse sans voix, moi qui n'y connait rien en élec.

Mig
 

Merci à tous...
Plus c'est simple, plus c'est fiable, plus cela s'oublie.
Mes clapets ont 7 ans sans soucis !

gatien

encore une fois simple et efficace.
Du coup tu as un réseau 12v dans tous l’atelier? ou tu as un transfo a chaque commande?

Et autre question purement pratique? pourquoi 12 v et pas 5v? Le moteur aurais été trop juste? Je pose la question du 5v car les transfo 5v (usb) sont devenu une norme, et réellement bon marché.

Mig
 

Bonjour Gatien,
Je ne bidouille pas que le bois (électrolyse, galvanisation et placages, anodisation alu...). Aussi, pour des tas de bonnes raisons j'ai un réseau permanent 12V dans l'atelier. En fait, le 12V régulé est le voltage le plus courant et il reste plus facile d'abaisser une tension que de l'élever. Dans la pratique, un gros transfo de 650 W (ouf) récupéré au magasin général (déchetterie) me sort du 2 x 12 VAC. On en trouve souvent en ferraille car utilisés en industrie.

Une fois "ponté" en opposition, j'ai préféré faire un -12v / 0 / +12V pour 325 watts, ce qui convient à pleins de solutions, voire même du 24VDC/325W. Le réseau est avec régulateur de tension et fusible automatique auto-limiteur d'intensité.
Mes moteurs 12v ont un couple de 24,5 mN tout de même avec ce couple maximal dès le démarrage.
Est-ce qu'un 5VDC fera de même ? J'en doute...
Voilà, tu sais tout. A+

gatien

En effet, me voici bien éclairé. Merci pour ces précisions, et du coup le choix du 12v tombe effectivement sous le sens.

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