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Meccano Paper Plane Folding Machine

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Introduction

Sous ce nom barbare se cache une machine à construire des avions en papier. Un article paru dans la liste de diffusion "Spanner" en février 2017 montrait une vidéo d'une telle machine faite en L*g* et quelqu'un se demandait si on pouvait fabriquer la même chose en meccano... Il n'y a qu'à demander !

Avant la description détaillée, le fonctionnement général est à voir ici :

Les problèmes !

1. Le principal problème est qu'aucun obstacle ne doit entraver le cheminement du papier le long de la machine. Or le Meccano est bien évidemment assemblé à l'aide de vis, d'écrous et de rondelles : il ne faut donc qu'aucune de ces pièces ne soient jamais sur le trajet du papier. Ce problème a été résolu en déportant à chaque fois les fixations de chaque mécanisme (entrainement, pliage, etc.).
2. Il y a un autre problème lié à la matière "papier", qui change en fonction de la température, de l'humidité, du fait qu'on a ou pas déjà utilisé un côté de la feuille : ce qui fonctionnait avec du papier utilisé (recyclage !) lors de la phase de mise au point ne fonctionnait parfois plus lors de l'exploitation finale avec du papier neuf...
3. Les capteurs de présence papier sont des photo-transistors couplés à des LED infrarouge : lorsque le papier est là, le rayonnement lumineux est réfléchi et l'Arduino traite le signal ainsi obtenu. La variation de luminosité naturelle dans mon atelier a parfois planté le système, avec beaucoup de papier froissé et coincé dans la machine pour finir !

Le fonctionnement

Le papier circule de gauche à droite par rapport à la première photo. Tous les moteurs et les capteurs sont pilotés par un Arduino Mega. Les étapes sont :

1. introduction du papier
2. pliage des bords avant
3. pliage des ailes
4. pliage du fuselage
5. dépliage des ailes
6. lancement

1 - Introduction du papier

Le papier est placé à plat sur la zone d'introduction. Il avance en appui sur une série de cornières de 25 trous espacées les unes des autres pour que des roues puissent l'entrainer. Sur la partie supérieure, une série de roues libres appuient sur le papier pour améliorer l'adhérence.

Un appui sur le bouton situé à l'extrême gauche déclenche le cycle. Une étape préliminaire est la calibration des capteurs (voir plus loin), puis un premier moteur entraîne les rouleaux sous le papier via une série de réductions.

Le papier passe sous 2 bandes de 13 trous orientées à 45° par rapport à l'axe de la machine (visibles sur la droite de la première photo) puis s'arrête lorsque le premier détecteur infrarouge est activé (visible également sur la première photo). Le papier s'arrête et on passe alors à l'étape suivante.

2 - Pliage des bords avant

Le papier étant passé sous les bandes de 13 trous, celles-ci effectuent 2 allers/retours en rotation pour plier les bords du papier à 45°. Des bandes cintrées n°215 empêchent le retour du papier vers l'horizontale. La rotation est assurée par un moteur 3-6 V n°770 monté horizontalement avec 2 réducteurs successifs de 1/19, puis une réduction supplémentaire (pignon en zamac de 11 dents avec roue de chant de 50 dents) ce qui donne une vitesse de rotation assez faible de l'axe vertical. Les courses des aller/retours sont réglées avec des micro-switches activés par des leviers d'angle avec moyeu n°128 fixés sur la tringle verticale. Chaque bande de 13 trous est ensuite actionnée par un axe horizontal entrainé par une paire de pignons d'angle de 48 dents n° 30C.

3 - Pliage des ailes

Le papier est d'abord écrasé par une série de pneus de type 142M, N et L suivant disponibilité. Ils sont tous entraînés par des roues de chaines et des pignons montés sur des axes parallèles et sont plaqués sur des des plaques rigides pour écraser le papier. La hauteur de passage du papier se règle avec les tiges filetées visibles sur la photo de gauche, puis en serrant les bandes de 19 trous du premier plan une fois l'épaisseur obtenue.

Le pliage se fait ensuite en forçant le passage du papier à travers une succession d'axes de plus inclinés vers la verticale visibles sur la photo de droite. Le papier prend peu à peu la forme voulue. L'écrasement de ces plis se fait un peu plus loin.

4 - Pliage du fuselage

Le système de pliage est symétrique pour les parties gauche et droite.

Les ailes sont plaquées contre une grande plaque rigide verticale par la série de pneus 142M visible sur la photo de droite. Ces pneus sont montés sur une double cornière Stokys et sont entraînés en rotation pour déplacer le papier. Le cycle commence donc par emmener le papier jusqu'au bout de la plaque rigide.

Ces plaques rigides sont ensuite rapprochées l'une de l'autre. Elles sont montées sur des glissières matérialisées par des axes horizontaux (en bas de la photo de gauche) et un mécanisme pignon + crémaillère (photo de droite en bas) permet de les rapprocher l'une de l'autre en coinçant le papier. Simultanément, une plaque rigide verticale descend pour former le fuselage (photo du milieu). Elle est actionnée par deux tiges filetées tournant dans le même sens et vissées dans des accouplements taraudés. Des fins de course sont visibles sur la droite de la photo du milieu.

5 - Dépliage des ailes

Pas de point particulier, c'est quasiment le même mécanisme que précédemment : une palque rigide verticale descend pour appuyer au fond de la forme du fuselage. Comme les ailes sont en appui sur deux autres plaques verticales, elles se redressent.

La photo ci-dessus montre un détail des rouleaux permettant de marquer les plis du fuselage avant le redressement des ailes.

6 - Lancement

Le lancement est fait à l'aide de deux poulies de 38 mm munies de leurs pneus et lancées à grande vitesse par des moteurs n°770. Après que les poulies aient acquis suffisamment de vitesse, elles sont plaquées contre le fuselage à l'aide d'une système de leviers visible dans les photos ci-dessus, et l'avion décolle !

Le fonctionnement en accéléré :

7 - le programme

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