Perceuse MAPE Type 19EN

Auteur : Hervé QUEVAL – 19/09/2020 – mise à jour le 23/09/2020

retour au blog

Sommaire :

Evolution 2020 – Variateur de vitesse, Sécurité et table X-Y

Spécifications

Avant-propos :

Cette machine est destinée au perçage et fraisage de petites pièces en aluminium. Cette machine a été acquise début 2020 afin de réaliser des pièces de suspension pour un Proto groupe C, voiture que je reconstruis et dont je modifie le train arrière.

Limite de responsabilité :

Cette page contient des informations communiquées à titre indicatif et ne constituent en aucun cas un engagement quelconque de la part du rédacteur. Il s’agit d’un reportage donnant une idée de réalisations pouvant être effectuées notamment pour ce qui concerne l’intégration du variateur. Dans tous les cas je recommande de se reporter aux documentations du constructeur des différents composants intégrés, normes et législation applicables.

Mises à jour :

23/09/2020 précisions sur le fonctionnement du signal X3 et inhibition de la marche ; ajout paramètres moteur ; limite responsabilité

Evolution 2020 – Variateur de vitesse, Sécurité et table X-Y

Dès l’achat de cette machine en 2020, si celle-ci était mécaniquement en bon état avec assez peu de travaux de réfection, il a été décidé de la modifier afin d’apporter des éléments de sécurité nécessaires en 2020 ainsi que de permettre son raccordement  en 230V monophasé tout en conservant une certaine compacité.

Les évolutions et modifications apportées:

· Alimentation monophasée 220V avec convertisseur triphasé intégré sur le côté gauche de la machine :

- variateur et inversion sens de rotation

- freinage lors de l’arrêt

- démarrage progressif

- gestion boutons de commande et sécurités

· Pupitre de commande à boutons poussoir marche et arrêt, commande de vitesse de broche, inversion du sens de rotation et  affichage vitesse de broche.

· Eclairage LED 12V avec transformateur intégré dans la tête de la machine

· Sécurité et protection :

- Arrêt d’urgence avec verrouillage en face avant de la machine (démarrage impossible et arrêt machine si actionné).

- détection fermeture capot courroie (démarrage impossible si ouvert et arrêt machine si ouverture).

· Table X-Y

Variateur

Variateur de fréquence YL600 – 220V 1,5 KW - Alimentation 220V 50Hz monophasé - Sortie Triphasée 220V – fréquence variable - Méthode de contrôle : boucle fermée V/F - Méthode de tension de sortie réglable PWM - Courant nominal : 7A Outre la génération du 220V Triphasé et la variation de fréquence, le variateur assure la gestion des boutons de commandes et sécurité, l’inversion de sens de rotation.

Mise en œuvre du variateur :

Option prise de modifier le câblage de la machine avec raccordement direct du convertisseur au moteur et mise sous tension du convertisseur depuis le bouton rotatif d’origine. Le variateur a été modifié avec la pose d’une platine avec presse-étoupe  dans sa partie inférieure. Le moteur est couplé en triangle pour permettre son usage nominal en 220V.

Le réglage de fréquence a été déporté sur le pupitre de commande et la gamme de fréquence limitée de 15Hz à 50Hz. L’usage au-delà de 50Hz en mode « défluxé » n’a pas été exploré n’ayant pas d’information sur le circuit magnétique du moteur utilisé (et pas le temps de faire des tests). La fréquence basse est limitée à 15Hz afin d’avoir un minimum de puissance à basse vitesse (le couple étant limité).

Le câblage de la terre de protection qui est également la masse des filtres secteur suit le chemin suivant : Terre de protection connectée directement sur le Variateur (arrivée secteur), du variateur au moteur et du moteur au châssis de la machine par une tresse de masse entre moteur et carter courroie.

Protection électrique de l’alimentation

Le variateur sera raccordé au secteur 220V monophasé par une prise de courant 10A, avec prise de terre et protection par fusible 10A et disjoncteur différentiel 30mA suivant norme en vigueur.

Sécurité et protection opérateur

Les sécurités machine sont gérées par le variateur de fréquence ( fonctionnement natif):

- boucle de sécurité devant être fermée (signal à la masse) pour que le moteur démarre

- arrêt moteur si ouverture de la boucle de sécurité

- détection absence secteur et arrêt moteur immédiat.

- pas de démarrage au retour du secteur ou à la mise sous tension de la machine.

La boucle de sécurité comprend en série :

· L’arrêt d’urgence (contact NC ; ouvert par l’appui sur l’arrêt d’urgence)

· Le bouton d’arrêt (contact NC)

· La détection de capot courroie fermé (contact NO, fermé par la fermeture du capot)

· La détection de la protection de broche (évolution planifiée)

Le fonctionnement est obtenu en modifiant le paramétrage du convertisseur et en utilisant les entrées ADHOC du convertisseur (X3,X4 et X5). Il n’y a pas de logiques ou de relais supplémentaires nécessaires. L’activation de X3 rend inopérant la commande de marche X5 (cf. paramétrage variateur ci-dessous).

L’arrêt d’urgence et monté sous le carter courroie. Il est de type à accrochage mécanique. Il faut tourner le bouton pour le déverrouiller et le désactiver.

La sécurité capot, assurée par un contacteur à levier, est montée à plat dans le coin avant droit du carter courroie. Un trou permet de passer le levier de commande à travers le carter et de l’actionner directement par la base du capot.

La câble en Y est spécifique et permet la mise en série des contacts. Le câble est fixé par des pontés au fond du carter courroie.

Il est nécessaire de vérifier le dispositif de sécurité  quotidiennement avant chaque usage de la machine :

- test Arrêt d’urgence (mise ne marche broche, l’enclenchement doit arrêter la machine ; la machine ne peut être remise en marche par le bouton marche vert ; l’arrêt d’urgence doit rester verrouillé)

- test détection absence secteur (broche arrêté, une coupure de l’alimentation secteur depuis le bouton d’alimentation général  fait afficher Err 10 sur le variateur).

Pupitre de commande

Le pupitre de commande monté à gauche de la machine sur une potence vissé sur le carter courroie comprend : Un bouton poussoir marche, un bouton poussoir arrêt, un commutateur d’inversion de sens, le potentiomètre de réglage de vitesse, un tachymètre électronique.

L’ensemble est connecté au variateur par une câble blindé 8 conducteurs (câble blindé de téléphonie 4 paires) :

- 3 fils pour le potentiomètre (0V potentiomètre séparé du 0V poussoir ou tachymètre ; +5V, COM , AI1)

- 1 fil 0V (masse électronique ou gnd) isolé du châssis ; COM)

- 1 fil +12V

- 1 fil signal Arrêt (boucle d’arrêts qui doit être fermé, à la masse(COM) pour que le moteur démarre ; X3)

- 1 fil signal inversion de sens (X4)

- 1 fil signal Marche (X5)

Le blindage du câble est connecté à COM coté variateur.

Tachymètre

Le tachymètre est alimenté depuis le +12V du variateur. Le capteur de vitesse est un capteur à Effet hall. La mesure de la rotation se fait à raison de 1 top par tour émis par un aimant collé sur l’arbre de broche. Le montage de l’aimant sur l’arbre de broche permet d’inverser les poulies, opération nécessaire pour couvrir l’ensemble de la gamme des vitesses.

Le capteur hall est spécifique afin de pouvoir se monter sous la poulie de broche (hamlin-capteur-a-effet-hall-55100-3h-503655). Il est collé à 45° sur le porte moyeu de l’arbre. Un connecteur permet de le déconnecter afin de démonter l’ensemble du carter courroie  ou le porter moyeu. Le capteur utilisé nécessite une résistance de rappel au +12V, résistance de 3,3K câblée sur le bornier interne au pupitre.

Alimentation accessoires 12V

Le convertisseur possède une sortie alimentation 12V pour les accessoires, alimentation limitée à 200mA. En conséquence cette alimentation sera utilisée pour alimenter uniquement le tachymètre.

Une alimentation accessoire supplémentaire est nécessaire pour alimenter :

· l’éclairage LED 12V (3 à 5W soit 250 à 415 mA)

· L’éventuel ventilateur auxiliaire (ventilateur diamètre 120mm – 150 à 200 mA )

L’alimentation utilisée est une alimentation Comatec OT/0100.12/E 12W. Cette alimentation est montée dans le corps de la machine au-dessus de la lampe et permet de débiter 1A, largement suffisant pour l’éclairage LED et la ventilation moteur additionnelle.

Ventilateur moteur additionnelle

Pour éviter les surchauffes aux basses vitesses, un ventilateur auxiliaire 12V 120mm, modèle faible bruit pour tour de micro-ordinateur peut être installé sous le moteur. Le ventilateur est alimenté dès la mise sous tension de la machine.

Paramétrage variateur

La programmation du variateur Yalang YL600 se limite à la modification des paramètres suivants :

· Contrôle machine par signaux externes

· Mode de contrôle de la machine (mode 3 fils dit « mode 2 » sur le variateur)

· Contrôle de vitesse par potentiomètre externe

· Seuil potentiomètre

· Fréquence Minimum

· Paramètres du moteur utilisé

Le paramétrage  du variateur impose de câbler les poussoirs et sécurités en respectant les affectations ci-dessous :

X3           actif haut - circuit de sécurité et d’arrêt lorsque la ligne est ouverte (signal haut) du fait d’un capot ouvert ou activation arrêt urgence : la machine ne démarre pas le signal X5 est inactif. Si elle était en marche elle s’arrête. bouton poussoir rouge « Stop » contact NF avec en série toutes les sécurités capots fermés et arrêt urgence.

machine prête à démarrer X3 = état bas ou 0 (connecté à COM)

machine en sécurité X3 = état 1 (ligne ouverte – non connecté ; X5 est inopérant)

moteur machine actif, arrêt machine X3 = état bas ou ( connecté à COM; signal fugitif) l’arrêt se produit quel que soit l’état de X5.

X4           actif bas - commutateur inversion de sens, contact unipolaire, fermé pour la  marche inversée.  Si moteur en marche, le sens s’inverse après freinage. Si moteur arrêté, démarrera dans le sens inverse si circuit fermé.

X5           actif bas - bouton poussoir vert « Marche » contact NO. Démarre dans le sens sélectionné par X4 et à condition que X3 soit ouvert.

X1 et X2 ne sont pas utilisés.

Attention : le signal X3 est traité par le programme du variateur et n’opère pas une désactivation totale de l’étage de sortie du variateur comme le fait un signal dit « STO » (Safe Torque Off) qui est disponible sur les variateurs à sécurité renforcée. Le signal STO rend inopérant le variateur l’alimentation restant présente en agissant sur l’étage de sortie PWM du variateur ce qui n’est pas le cas du signal X3. Le fonctionnement des signaux X3 à X5 décrit ci-dessus et la protection de l’utilisateur qui en découle devra être appréciée par les intégrateurs et utilisateurs de cette solution au cas par cas afin de s’assurer de la bonne adéquation avec les risques encourus par les utilisateurs de la machine. Dans tous les cas, se reporter à la documentation des constructeurs des différents produits utilisés en respectant les consignes techniques et de sécurité figurant dans leur(s) documentation(s) respectives.

Paramètres du variateur modifiés (partant de la configuration par défaut)

P00.17  = 0  X1 mode 0 (non utilisé)

P00.18  = 0  X2 mode 0 (Non utilisé)

P00.19 = 0  mode 0 (géré par paramètre P00.16)

P00.20 = 0  mode 0 (géré par paramètre P00.16)

P00.16  = 2  mode 2 (commande moteur dite « 3 fils »)

P00.01 = 2  et  P00.15 = 0  pour activer le contrôle à distance du variateur (marche, arrêt, inversion)

P07.08  = 3          contrôle vitesse par potentiomètre externe

Ajustement réglage vitesse externe (seuil potentiomètre et plage fréquence)

P03.11  = 627     permet de balayer toutes la plage avec un signal 0 – 5V

P03.12  = 15       Fréquence minimum 15Hz (mon choix pour mon usage)

P03.13  = 50       Fréquence maximum 50Hz

Ajustement des paramètres moteurs

P12.00  = 3.5 Courant max du moteur

P12.02 = 4 Moteur 1500 tr/mn - 2 paires de poles.

Autre Valeurs par défaut inchangées, mais pouvant être adaptées si nécessaire, notamment

Accélération      2 s          (P06.xx)

PWM frequency              8 KHz (valeur qui donne le minimum de bruit moteur sur ma machine).

Table des vitesses et couples

Pour obtenir une bonne qualité des travaux, malgré le variateur, il est souhaitable d’adapter la vitesse mécanique maximum aux vitesses de coupes utilisées afin de travailler avec un maximum de couple disponible.

Table vitesses ( tr/mn) – Gamme A

Vitesse mécanique sélectionnée	Couple à la broche* (Nm)	Vitesse réelle 50Hz (à vide)	Vitesse réelle 15Hz (à vide)
380	14,1	414	123
540	9,92	540	160
740	7,24	778	230
1200	4,46	1150	340

Gamme B

Vitesse mécanique sélectionnée	Couple à la broche *(Nm)	Vitesse réelle 50Hz (à vide)	Vitesse réelle 15Hz (à vide)
5200	1,03	5160	1350
4100	1,30	4010	1135
2650	2,02	2810	817
1800	2,97	1914	566

(*) couple tenant compte du rendement  de la transmission fixé à 0,75 pour un couple moteur de 5,079Nm  / 735W,  puissance électrique moteur consommé 1048W

Schéma électrique

Note :  S4 est ouvert au repos. Il se ferme lorsque le capot et fermé et autorise le démarrage du moteur.

Table X-Y

Installation d’une table HBM LCT330 sans sa base tournante :

- Dimension table 330 x 220 mm

- 3 rainures en T 12mm

- Courses disponible sur la machine :

X : 210mm  Y : 160mm (limité par la colonne)

- Hauteur de travail 150mm (sans base tournante)

- Vis-écrous filet trapézoïdal

- Lardon réglables en X et Y

- Blocage X et Y par vis M6

- Poids environ 29Kg

Préparation/adaptation de la table : Nettoyage des glissières et faces d’appui pour éliminer les traces de peinture ; réglage des lardons afin d’obtenir au max 1/100 de jeux ; remplacement vis M6 de blocage par des leviers ; remplacement des rondelles de butées des vis X et Y ;

Nomenclature des équipements additionnels

Variateur	YL600 - Yalang
Fin de course (sécurité capot)	1426632 XZ9103 – Conrad Electronic	Conrad Electronic	S4
Bouton-poussoir collerette-plastique-chrome-vert  contact NO	Baco L21AA02A	Conrad Electronic	S10
Bouton-poussoir collerette-plastique-chrome-rouge contact NC	Baco L21AA01B	Conrad Electronic	S11
Arret d’urgence	706817 - Idec-hw1x-bv	Conrad Electronic	S3
Capteur Effet Hall	Hamlin  55100-3h-503655 - Conrad	Conrad Electronic	IC1
Tachymètre	5135ZSB (origine Chine)
Résistance 1/8W	3,3K – 5%	Conrad Electronic	R10
bouton pour potentiomètre	MENTOR-4312.6131  - Conrad	Conrad Electronic
Alimentation auxiliaire 12V	Comatec OT/0100.12/E 12W	Conrad Electronic

Spécifications

Constructeur  MAPE  (Grenoble/France)                            Type 19.EN                        Année : vers 1978

Perceuse à colonne d’une capacité d’environ 19mm dans de l’acier à 60Kg.

Caractéristiques :

· 8 vitesses de broches en deux gammes (déplacement de la courroie sur poulies étagées)

o Gamme 1 (Tr/mn): 1200 ; 740 ; 540 ; 380

o Gamme 2 (Tr/mn): 5200 ; 4100 ; 2650 ; 1800

· Moteur Asynchrone Triphasé 0,75KW (1CV) - 1500tr/mn

· Broche CM2 pour cône morse à tenon DIN 228-B

· Dimension utile de la table : 261 x 349 ( L x P en mm)

· Table de travail à 1 rainure en T de 14mm (en X à l’aplomb de la broche)

· Broche et paliers montés sur roulements à billes

· Poulies équilibrées et protégées par carter enveloppant

· Réglet de profondeur gradué en mm

· Butée réglable avec réglage fin au 1/10^e de mm

· Eclairage basse tension incorporé

· Commande moteur par bouton rotatif sur le côté droit de la tête de la machine

· Courroie trapézoïdale unique ( 13 x 8 x 1280 LE)

· Réglage de tension de courroie

· Tête orientable avec monte et baisse par manivelle sur le dessus de la machine.

· Mandrin auto-serrant  ROhm S ultra B16 avec cône B16-CM2

· Diamètre de colonne : 90mm (100mm à la base)

· Diamètre du fourreau de broche : 55mm

· Course de broche : 105mm

· Distance axe broche à la colonne : 210mm

· Passage maxi sous broche : environ 400mm (pour conserver un bon guidage de la tête)

· Distance broche table min : 200mm

Encombrement hors tout :

· Dimension table hors tout : 355 x 520 ( L x P en mm)

· Fixations 4 trous entre axe : 310 x475 ( L x P en mm)

· Dimension hors tout :  ( L x P en mm - broche à 400mm de la table)

Poids : environ 100Kg

Moteur

Moteur Asynchrone triphasé « Leroy – Somer » - Classe de service S1

· Type LS 80 L2 – 0,75KW (1cv)

· Rendement 72% -  Cosp 0,79 - 1410 tr/mn

· 220V / 380V – 3,45A / 2A

Outillage machine :

- Chasse cône

- Clé à ergot (démontage écrous poulies)

- Clé Allen 3mm (vis freinage écrous poulies)

Equipement électrique ( d’époque)

· Alimentation 380V triphasé via Boitier Télémécanique mural avec sectionneur, Contacteur, et protection moteur.

· Marche arrêt machine par commutateur triphasé sur le côté droit de la machine (en aval du boitier Télémécanique)

· Eclairage 24 V avec transformateur monophasé 380V / 24 V externe

Entretien machine

Points de huilage (toute les 20 heures environ)

- Arbre de broche (sur le dessus en bout d’arbre de broche)

- Arbre cabestan (à droite au niveau de l’arbre du cabestan)

Hebdomadaire

- nettoyer l’extérieur de la broche et huiler (broche au plus bas)

- nettoyer l’extérieur de la colonne et huiler (tête au plus haut)

- rondelle d’appui du monte et baisse (ouvrir capot, bloquer la tête et dévisser pour libérer le jeu ; remettre en appui avant de débloquer la tête).

Mensuel 

- Graisser la rondelle d’appui du blocage vertical ainsi que le filetage de la manette

- vis du monte et baisse (graisser avec un pinceau)

- nettoyer l’intérieur de la protection de courroie,

- vérifier la courroie et la remplacé si nécessaire.

Pièces rechange machine

Courroie trapézoïdale lisse 1255 LD / 13 x 1125 Li (courroie de 1275 Le x 13 x 8)

réf Optibelt A48.5