Pont roulant

Pont roulant bipoutre – Conception détaillée

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Résumé :

Cet article présente la conception détaillée du pont roulant bipoutre du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

Actualisé :

05 octobre 2023

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Vue générale
  2. Vues de détails
  3. Modélisation 3D
  4. Voir aussi

Introduction

La conception détaillée du pont roulant bipoutre fait suite à la réalisation de son prototype.

Si ce prototype permet de valider le design de la structure du quadrilatère du pont roulant, il reste à présent à définir plus précisément le design des rails de roulement du pont ainsi que le système de festons de câbles électriques.

Vue générale du pont roulant

  • Screenshot n°1 : Armoires de raccordement électrique des moteurs
  • Screenshot n°2 : Festons de câbles électriques
  • Screenshot n°3 : Rails de guidage et butées de fin course
  • Screenshot n°4 : Sommiers du pont roulant
  • Screenshot n°5 : Poutres du pont roulant

Festons de câble

Vues générales

Cette vue en perspective axonométrique plongeante montre le design d’un rail équipé de son feston de câble (Trolleys + Câble).

Cette vue en perspective axonométrique en contre plongée montre le design d’un rail équipé de son feston de câble (Trolleys + Câble).

Vues de détails

Bras de suspension des rails des festons des câbles

Les rails de guidage des festons de câble sont suspendus par des bras. Ces bras sont composés de deux parties : Le bras de suspension du rail et l’étrier de maintien du bras. Le design de ces deux pièces est conçu pour une réalisation par impression 3D. La fixation des étriers sur la structure du diorama est réalisée par des clous à tête suivant l’implantation des rangées de trou. Le nombre d’ensembles bras et étrier reste à définir en fonction des contraintes lors de la fabrication du modèle opérationnel.

Bras de suspension terminaux des festons de câbles

Pour guider le câble vers son point de raccordement électrique et éviter toute tension due au déplacement du pont, deux bras de suspension du rail de guidage sont fixés par un étrier double. Un guide de câble est alors positionné sur le rail entre les deux bras. En passant dans ce guide, le câble est alors dirigé vers son point de raccordement, tout en étant maintenu en position face à la tension exercée sur le câble lors du déplacement du pont roulant.

Trolleys de roulement des festons

Pour garantir le guidage du câble le long de son rail, des trolleys sont utilisés pour supporter le câble et assurer son guidage grâce à 2 séries de 2 rouleaux enserrant la partie inférieure du rail de guidage. Le design de ces pièces est conçu pour une réalisation par impression 3D.

Butées de fin de course

Vues générales

Les butées de fin de course sont placées à l’extrémité des rails de roulement d’un pont roulant. Ces dispositifs constituent une limite physique dans le déplacement du pont roulant, servant de sécurités en empêchant le pont roulant de sortir de ses rails, chuter et faire chuter la charge qu’il transporte.

Les bumpers sont des tampons d’amortissement du choc du contact du pont roulant avec les butées de fin de course. Ils sont installés aux extrémités des deux sommiers du pont roulant (éléments moteur du pont roulant).

Vues de détails

Chacune des quatre butées de fin de course est équipée d’un capteur coupe circuit. Si le pont roulant vient jusqu’au contact d’une butée, il actionne alors son capteur qui coupe l’alimentation électrique des moteurs, entrainant l’arrêt du pont. Le design du corps de ces butées est conçu pour être réaliser par impression 3D. La fixation des butées sur la rail de roulement du pont est réaliser par 6 boulons M2. Le capteur électrique est inséré dans le corps de la butée, maintenu en position par 2 boulons M2.

Bumpers

Le design des bumpers est conçu pour être réaliser par impression 3D. Ils sont fixés sur les extrémités des sommiers par 2 rangées de 3 clous à tête.

Modélisation 3D

FreeCad

La modélisation du pont roulant bipoutre équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Voir la page dédiée à FreeCAD

GrabCAD

Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire pont roulant bipoutre équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.

Voir la page dédiée à GrabCAD

Fabrication

Le design de toutes ces pièces ont été conçus pour être réaliser par impression 3D.

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Voir la page dédiée à l’ANET A8

Voir aussi

Articles – Pont roulant

Articles – Conception détaillée

Pont roulant bipoutre – Modèle 1

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Batcave Diorama Batmobile Double Girder Overhead Crane

Résumé :

Cet article présente la réalisation du modèle opérationnel du pont roulant bipoutre du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Présentation générale
  3. Vues de détails
    1. Design du plateau
    2. Motorisation et transmission
  4. Validation fonctionnelle
  5. Conclusion
  6. Voir aussi

Introduction

La réalisation du modèle opérationnel de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement.
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Vues de détails

Depuis ce précédent article, la structure en bois est restée inchangée, mais des évolutions au design général ont été apportées.

Tout d’abord, le pont roulant bipoutre est peint de couleur rouge « sécurité » (Photo n°1). Ce choix de couleur s’est fait à l’issue de la phase de parangonnage ayant montré que ces équipements industriels sont généralement peints soit en jaune, soit en rouge. Le choix de la couleur rouge est justifié par une approche « esthétique » du diorama. 

Ensuite, les armoires de câblages des moteurs sont définitivement fixées sur une des poutres du pont roulant (Photos N°2 & 3). Ces armoires de câblage, autorise un raccordement électrique en toute sécurité, telles que l’on peut les trouver sur des équipements industriels.

Voir aussi

Articles – Pont roulant bipoutre

 

Pont roulant bipoutre – Prototype

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du prototype du pont roulant bipoutre du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Présentation générale
  3. Vues de détails
  4. Test fonctionnel
  5. Validation du design technique
  6. Validation du design fonctionnel
  7. Validation de la résistance mécanique
  8. Test de la motorisation du système
  9. Conclusion
  10. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype du pont roulant bipoutre du diorama de la Batcave fait suite à la conception préliminaire de cet équipement.
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Présentation générale

La structure du pont roulant est fabriquée en bois pour des raisons de facilité d’usinage, essentielle lors de cette phase de prototypage, et de maîtrise de l’impact environnementale du projet. Compte tenu des dimensions de certaines pièces constituant cet équipement, il n’était de toute façon pas envisageable de les imprimer avec une imprimante grand public. La perspective d’une fabrication en résine ou par impression professionnelle n’était pas non plus compatible avec le budget prévisionnel du projet.

Les pièces d’assemblage sont imprimées pour des raisons de faisabilité technique et de précision de fabrication. Les principaux sous-ensembles du pont roulant bipoutre sont assemblés par boulonnage (M2).

Les photos utilisées dans cet article ont été prises avant la phase de ponçage et de finition !

Vues de détails

Pièces en bois

Ces pièces ont d’abord été conçues sous le logiciel de modélisation 3D FreeCAD V19 pour être ensuite fabriquées par le 8FABLAB à Crest dans la Drôme.

Pièces d’assemblages

Ces pièces ont d’abord été conçues sous le logiciel de modélisation 3D FreeCAD V19 pour être ensuite imprimées par Benoit, membre de la communauté du projet BATLab112.

Platine d’assemblage poutre et sommier du pont roulant.

Deux platines d’assemblage sont collées à chaque extrémité des poutres. Ces trois pièces constituent un sous-ensemble. La platine permet le montage et démontage de ce sous-ensemble sur les sommiers du pont roulant par boulonnage.

Les contraintes de réalisation de cette pièce sont relatives à la précision d’impression ainsi que sa rigidité pour assurer un montage le plus ajusté possible.

Support de fixation des micros moteurs

Cette pièce est boulonnée via des tiges filetées ancrées dans le sommier. Sa forme permet de maintenir un micro moteur 6VDC. Un système de fixation supplémentaire reste à l’étude pour le moteur.

Les contraintes de réalisation de cette pièce sont relatives à la précision d’impression ainsi que sa rigidité pour assurer un maintien du moteur.

Plaque de protection

Cette pièce est boulonnée via des tiges filetées ancrées dans le sommier. Aucune contrainte particulière n’est requise pour la réalisation de cette pièce, destinée à protéger et maintenir en place l’axe de la roue libre. 

Test fonctionnel

Cette vidéo a été réalisée en mode expérimentale, à partir d’une structure principale incomplète. Son objectif était de montrer le fonctionnement général du pont roulant bipoutre.

Validation du design technique

Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Même si la plateforme rotative a fait l’objet d’une phase de conception préliminaire en 3D avec le logiciel FreeCad, ce prototype permet de faire des ajustements nécessaires suite aux contraintes d’assemblage rencontrées .

Prototype n°1

La fabrication des pièces principales en bois est satisfaisante même si leur poids reste important. Les différents éléments constituant les poutres du pont roulant ont été assemblés par collage. L’ensemble est plutôt solide et peut être manipulée avec un minimum de soin. La faisabilité technique de la structure est donc validée.

Validation du design fonctionnel

Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Le point fonctionnel critique sur ce prototype est la liaison pivot des axes de rotation des roues. Il est impératifs que ces liaisons soit la plus fluide possible pour autoriser l’utilisation de micro moteur. Le poids non négligeable de la structure en bois étant déjà un handicap il est impératif de contrôler cette fonction.

Prototype n°1

L’essieu d’entrainement est réaliser à partir d’un axe en aluminium, des roulements à billes de guidage et une poulie à gorge en V pour la roue. L’essieu de roue libre est réalisé à partir d’un axe et d’une poulie à gorge en V.

Validation de la résistance mécanique

Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids des deux bras robotiques ainsi que du Trolley sur lequel ils sont fixés. Cependant, les bras robotiques étant en cours de fabrication ce test n’a pu être réalisé.

Toutefois ce test a mis en évidence la trop grande souplesse de la structure supportant les rails de guidage du pont roulant.

Test de la motorisation du système

Ce prototype est aussi l’occasion de mettre en oeuvre la motorisation et la transmission du mouvement de rotation pour valider leurs dimensionnements issus de la conception préliminaire.

Transmission mécanique

Le couplage de l’axe des roues motrices avec les moteurs est assuré par un assemblage « en force » entre l’axe du moteur et l’axe de la roue.

La prochaine version de cette transmission devra assurer un couplage entre l’axe du moteur et celui de la roue plus durable.

Moteur

Ce test de motorisation a été réalisé avec deux micro-moteur 6V à courant continu et un variateur de tension. Ce variateur est utilisé pour contrôler de manière identiques les tensions d’alimentation des moteurs et ainsi ajuster leurs vitesses de rotation à des valeurs identiques. Le couple de ces moteurs est suffisant pour entrainer l’ensemble ; pont roulant + charge. Le test de motorisation est donc validé.

Conclusion

Même si ces premiers tests ont été réalisés dans des conditions non optimales, ce premier prototype du pont roulant bipoutre équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 permet de valider la conception préliminaire de cet équipement. Il est raisonnable de penser que le fonctionnement de cet équipement sera amélioré sur une structure complète et plus aboutie.

Les points d’amélioration identifiés seront pris en compte dans la prochaine version de ce prototype.

Voir aussi

Articles – Pont roulant bipoutre

Articles – Prototype

Pont roulant bipoutre – Conception préliminaire

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Résumé :

Cet article présente la conception préliminaire du pont roulant bipoutre du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Vue générale
  2. Vues de détails
  3. Modélisation 3D
  4. Voir aussi

Introduction

La conception préliminaire de la plateforme rotative fait suite à la phase d’étude des systèmes industriels existants.
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La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges.
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Vue générale

Dimensionnement

Pour dimensionner le pont roulant bipoutre suspendu, de l’atelier automatique de la Batcave du projet BATLab112, le bras robotique le plus puissant (et le plus lourd) du marché à l’heure où cet article est édité, est pris comme référence. Ces bras robotiques ont une masse totale de 22000 kg. A cela il faut encore ajouter la masse de la charge utile. Si les bras robotiques doivent pouvoir soulever la Batmobile dont la masse du modèle le plus lourd est de 3000 kg, nous obtenons une masse utile de 25000 kg. En prenant en compte un coefficient de sécurité et compte-tenu des « normes » en terme de capacité de levage constatée, le pont roulant bipoutre pris en référence pour le projet BATLab112 aura donc une capacité de levage d’environ 40 tonnes.

Pour plus d’informations :

Vues de détails

Ce premier design du sommier du pont roulant inclut déjà les empreintes des roulements à billes et des axes de rotation des roues. A ce stade de conception préliminaire, la faisabilité technique de fabrication de ce design n’a pas été évaluée.

Le design des poutres du pont roulant inclut les platines de fixation sur les sommiers.

Modélisation 3D

FreeCad

La modélisation du pont roulant bipoutre équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Voir la page dédiée à FreeCAD

GrabCAD

Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire pont roulant bipoutre équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.

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Voir aussi

Articles – Pont roulant

Articles – Conception préliminaire

Pont roulant bipoutre – Parangonnage

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Crédits photos : Pinterest

Description générale

Crédits photos : Anforaestudio – Own work, CC BY-SA 4.0

Un pont roulant est généralement utilisé pour déplacer des charges très lourdes et/ou très volumineuses, en limitant l’encombrement au sol utilisé. Les déplacements de la charge par pont roulant s’effectuent à l’intérieur d’un couloir rectangulaire, dont la surface est délimitée par la largeur du pont roulant et la longueur du chemin de roulement. Ces équipements fonctionnent à l’électricité, et leurs mouvements multi-directionnels sont dirigés dans les trois dimensions, par un opérateur, à l’aide d’une télécommande.

Typologies

Structure horizontale

Pont roulant bipoutre

Autres ponts roulants

La structure horizontale d’un pont roulant peut-être constituée d’une ou deux poutres longitudinales en fonction de la charge à déplacer. Il existe aussi des pont roulants à quatre poutres pour assurer la manutention de charges extrêmement lourdes (plusieurs centaines de tonnes). De tels équipements se trouvent dans des aciéries pour lever des poches de fonte ou d’acier liquide.

Equipements de manutention

Bras manipulateur

Autres équipements

Les ponts roulants peuvent être équipés pour des manutentions particulières, avec une pince, un godet, un électro-aimant, un bras manipulateur …

Détails

Désignation

Quelques exemples inspirants

Cet exemple présente un pont roulant bipoutre équipé d’un système de double pince ayant une capacité de levage élevée. La typologie du pont roulant bipoutre apparait intéressante pour être intégrée dans le diorama du projet BATLab112. Elle autorise notamment une diversité d’équipements de levage pour des charges importantes.

Cet exemple présente un système à base d’un bras robotique monté sur un pont roulant bipoutre. Cette solution apparait intéressante pour être intégrée dans le diorama du projet BATLab112. Elle autorise notamment le déplacement du, ou des bras robotiques au dessus de la Batmobile, limitant ainsi le nombre de bras robotiques nécessaires pour intervenir sur l’ensemble de la Batmobile, sans être contraint par l’occupation de l’espace au sol.

Cet exemple présente un trolley monté sur un pont roulant bipoutre. Cette solution apparait intéressante pour être intégrée dans le diorama du projet BATLab112. Elle autorise notamment le déplacement transversale du, ou des bras robotiques, au dessus de la Batmobile, facilitant ainsi l’accès du bras robotique aux parties basses de ses faces latérales.

Voir aussi

Articles – Pont roulant

Articles – Parangonnage