CNC V1

[Atch311]

Bonjour,

je reprends mon projet de CNC. Cependant je ne peux, malheureusement, plus faire une grande CNC et ma réflexion est donc la suivante :

Je veux faire une CNC (V1) intermédiaire de dimensions plus modestes, mais qui pourrai évoluer par la suite pour obtenir la CNC (V2) de grande dimension prévue au départ.

Voici donc la liste des composants de mon projets :

- Kit 4 axes comprenant :
- 4 moteurs 1600oz (11.3Nm) - Diamètre arbre sortie : 14mm
- 4 drivers pour moteur
- une carte interface PC
- 1 à 4 alimentations (reste à définir)
- 1 câble de raccordement

- Entraînement vis à bille :
- 2 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 10mm longueur totale 1770mm, course 1500mm
- 1 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 5mm longueur totale 1515mm, course 1315mm
- 1 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 5mm longueur totale 924mm, course 724mm
- 4 butée de vis à bille
- 4 paliers de vis à bille
- 4 systèmes d'accouplement flexibles
- 4 SETS OF BK/BF15(with locknuts and cir-cplis)

- Transmission poulies et courroies :
- 4 pignons dentés
- 4 poulies dentées (calculer la réduction nécessaire)
- 4 courroies d'entraînements
(- 4 tendeurs de courroie => à voir si nécessaire)

- Guidage linéaire - rail prismatique :
- 2 rails HIWIN HGR35 de 1940mm
- 2 rails HIWIN HGR35 de 1491mm
- 2 rails HIWIN HGR35 de 900mm
- 12 chariots HIWIN HGW35

- Châssis en acier
- 2 fer plats 20 * 300 * 1000
- 4 fer plats 20 * 300 * 100
- 1 fer plat 20 * 300 * 1491
- 4 fer plats 20 * 150 * 430
- 2 fer plats 20 * 200 * 310
- 2 fer plats 20 * 200 * 85
- 2 fer plats 15 ou 20 * 100 * 68
- 2 fer plats 10 * 200
- 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1325mm
- 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1940mm
- 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1331mm
- 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 353.55mm
- 2 tubes carrés 80 * 80 * 4 de 800mm
- 1 chute de tube carré 80 * 80 * 4 de 100mm
- Divers renforts sous la table modulaire

- Table modulaire :
- 2 profilés 45 * 45 de 1690mm
- 3 profilés 45 * 45 de 1075mm
- 1 profilé 45 * 45 de 1040mm
- 2 profilés 45 * 45 de 530mm
- 4 jonctions d'angle 45 * 45

- Broche 2.2kW Water-Cooled (je souhaitais passer avec une broche de 3, voire 4.5kW mais pour passer à 3Kw il faut compter le double)

La table sera composée d'un marbre de 104 * 50 * 4.3cm (que j'ai déjà), de trois plateaux en bois (en attendant de les fabriquer en plastique rigide ou en bakélite) de 53 * 31.8 * 1.6cm.

Partie qui est sans plateau pour l'instant sera fermée par un plateau en bois dans un premier temps, puis j'aviserai.

Dimensions Hors tout : 194 * 154.7 * 172.5cm (Lg * lg * Ht)

Mon budget est d'environ 2000€ à 3000€

J'ai réussi à mettre de coté environ 1500€, ce qui peut me permettre de commencer à acheter les premiers matériaux.

Ne sachant toujours pas souder, je chercherai des idées d'assemblage du châssis acier pour me passer des inévitables déformations.

Les outils dont je dispose pour travailler l'acier sont très limités :
- une perceuse à colonne
- une tronçonneuse à métaux
- Un poste à souder MIG 160A
- de l'outillage général (clés, visseuse, perceuse, coffret à tarauder - même si je ne m'en suis encore jamais servi)

Je suis très bricoleur, mais à vrai dire, mon domaine de prédilection est plus le bois . Par contre, je suis très curieux et j'aime apprendre de nouvelles choses

Voici quelques images du projet :

Vue générale

Entraînement Axe X N°1

Entraînement Axe X N°2

Entraînement Axe

Entraînement Axe Z

 

[Popino]

Bonsoir,
Tu n'as pas peur (2 vis non synchro pour Y et des moteurs surdimensionnés à mon avis).
Il faut aussi une bonne pratique de l'ajustage avant de se lancer, même si le matos et le dessin sont superbes.
Bonne continuation.

 

[Atch311]

Bonsoir Popino,

...
Tu n'as pas peur (2 vis non synchro pour Y et des moteurs surdimensionnés à mon avis).
Il faut aussi une bonne pratique de l'ajustage avant de se lancer, même si le matos et le dessin sont superbes.
Bonne continuation.

j'ai mis du temps à retrouver, mais voici la réflexion que l'on m'a fait dans un précédent post :

Ok, cool, tu gagneras en rigidité, tant mieux. Chouette boulot.

Mettre un axe entre deux moteurs n'est vraiment pas top... Mets plutôt des moteurs qui tiennent la route, avec des drivers qui assurent. Ajouter un axe, c'est du poids en rotation, qu'il faudra accéléré et ralentir (inertie). De plus, les PàP n'aiment pas du tout être accouplé, surtout des gros. Ça résonne dans tous les sens, ça garanti des pertes de pas inexpliqué à certains régime...
Si tu utilises Mach3, il sait gérer deux axes X et X' avec vérification de la mise en crabe via des inter.
[/i][/b]

pour savoir ce que j'avais dessiné, tu peux regarder ce post : https://www.usinages.com/threads/avance-portique.37233/

Tu y verras, le projet précédent

Vu mon inexpérience, je suis à l'écoute de tous les conseils, mais comment savoir qui à le bon?

 

[stanloc]

Vu mon inexpérience, je suis à l'écoute de tous les conseils, mais comment savoir qui à le bon?

Bonsoir,
Pour savoir qui est de bons conseils le mieux c'est de copier une machine décrite sur le forum et qui a fait ses preuves dans le domaine qui vous intéresse. Il n'y a pas de honte à copier quelque chose qui marche et en plus il n'y a pas à demander la permission;
En parodiant un peu : il vaut mieux être plusieurs sur une bonne affaire que seul sur une mauvaise.
Stan

 

[Popino]

Me revoilà,
J'ai lu "vérification de la mise en crabe via des inter": faut le faire vraiment bien et c'est garanti? Sinon avec des moteurs comme ça, tchao les rails, les vis à bille, et les structures . Faut pas des codeurs, des servos?.
La BZT PF600 a un seul moteur Y de 3A. pour 2 vis trap accouplées, peut-être que ça vibre un peu, mais bon...
A+

 

[Atch311]

J'ai eu beau refaire un tour vite fait, mais j'ai bien l'impression que 4/5ème des CNC que j'ai vu sur le site sont faites avec 2 moteurs sur l'axe X et que pour la majorité d'entre elles, il n'y a pas de système de synchronisation. Pour autant leurs propriétaire n'en sont pas mécontents. Je vais donc rester sur cette idée.

Y a t il des propositions pour l'assemblage du châssis en acier, en réduisant le nombre de soudures?

 

[Atch311]

Bonjour,

pas de propositions? Alors je resterai sur ma première idée

Quelqu'un a t il un retour sur ce kit :

4 PCS Nema 34 Stepper Motor 85BYGH450C-012B dual shaft with 1600oz-in holding torque,
4 PCS Stepper Driver DQ860MA with 7.8A 80V 256Microsteps replacing MD882,
4 PCS Power Supplies for 350W,60VDC
1 PC Breakout Board & 1 Cable as free gifts

pour 680$, soit au cours d'aujourd'hui 509.42€ (livré en 3-7 jours depuis l'Allemagne, donc pas de frais de douane)

 

[Barbidou]

Bonjour Atch311,

Méfie toi de ces moteurs à 1600 oz-in, ils risquent fort de te décevoir...
C'est ce que l'on pensait prendre pour notre machine à la SAF, mais en y regardant de plus près on s'est rendu compte que leur bobinages présentent une inductance énorme (22mH)...
C'est un moteur très "coupleux", mais il est incapable de tourner vite. Avoir du couple pour l'accélération, c'est bien, mais ça ne sert à rien d'accélérer si la vitesse max est celle de l'escargot!
Il vaut mieux un moteur avec un peu moins de couple et une inductance raisonnable, tu auras probablement des performances nettement meilleures.

 

[Atch311]

Bonjour Barbidou,

merci pour cette info, pourrait tu me donner des précisions sur l'inductance : à quoi elle sert, est ce un phénomène physique comme une résistance ou autres.

D'après ce que tu me dis, l'inductance ne modifierait pas le couple mais la vitesse de rotation? je croyais que contrairement à un moteur standard un pap ne tourne pas à une allure régulière mais il tournait en fonction du nombre de signaux reçus.

 

[Barbidou]

En (très) gros, un moteur pas à pas c'est une succession d'électro-aimants qui attirent tour à tour les pôles d'un aimant permanent.
Dans la commande de ces moteurs, on commute successivement les bobines et l'aimant permanent du rotor s'aligne en face.
Chaque commutation correspond à 1 pas du moteur.
Pour faire tourner le moteur rapidement, il faut donc commuter les bobines rapidement. C'est là que l'inductance intervient.
Contrairement à une simple résistance, une bobine comporte une inductance qui s'oppose au variations du courant. Lorsqu'on applique la tension, le courant met donc un certain temps à s'établir dans la bobine.
Plus l'inductance est élevée, plus le courant est long à atteindre sa valeur. A chaque commutation, et donc à chaque pas, il faut donc attendre que le courant s'établisse.
Au final, le phénomène limite la fréquence de commutation des pas, et donc la vitesse du moteur. Si on veut aller plus vite, le courant n'a plus le temps de s'établir, la puissance chute et le moteur n'a plus aucun couple.
Les drivers arrangent bien le problème en utilisant des tensions d'alimentation élevées avec une régulation en courant, mais on reste limité car la tension d'alimentation ne peut pas être augmentée indéfiniment.
Il faut donc se méfier de ce problème lors du choix d'un moteur.
Je te conseille un peu de lecture sur le fonctionnement des pas à pas et sur la notion d'inductance. Il y a plein de sites d'initiation assez bien faits sur ces sujets (google est ton ami!).
Ca peut valoir le coup de prendre un peu de temps pour bien comprendre avant d'envoyer ton bon de commande.

 

[Atch311]

Ok, merci pour toutes ces précisions.
En parallèle, suite à ta réponse, j'avais envoyé tout à l'heure des messages persos à des habitués du forum pour savoir ce qu'ils utlisaient comme moteur et si ils en sont satisfait.
j'ai déjà eu une réponse, pour me donner une idée.

et grâce à vos conseils à tous les deux, voici ce que j'ai trouvé assez rapidement, je vais encore chercher : http://fr.aliexpress.com/item/4Axis-Nema-34-5-0A-1600oz-in-Stepper-Motor-Driver-6A-80VDC-256-Microstep/617867775.html

Ces moteurs sont aussi puissants, mais ont une inductance de 6.8mH

Par contre, je me pose des questions sur la carte d'interface :
- il n'y a plus autant d'axes possible
- j'envisageait peut être dans le futur de rajouter une télécommande, je ne crois pas que cette carte puisse le faire.

Cette carte n'est elle pas la carte d'interface chinoise bleue qui pose beaucoup de problèmes aux CNCiste?

qu'en penses tu?

 

[Barbidou]

Le lien que tu donne contient une abominable traduction automatique...
Personnellement, j'aurais du mal à faire confiance à un truc pareil!
Si tu cherche la référence 34HS5802 sur google, tu trouve des données en anglais qui ont subit un peu moins de distortion...
On trouve par exemple : 34HS5802 chez motionking
ou bien : 34HS5802 chez DNCT Sources (HK) Limited
Je n'ai pas forcément toujours très confiance dans les datasheets chinoises, mais au moins, ces deux là sont d'accord entre eux.
Pour cette même référence, ils donnent : 850N.cm, soit 1200 oz.in avec 5A ; 0,9 ohms ; 5,2mH
ça fait quand même une grosse différence avec les 1600 oz.in annoncés...
Sinon, c'est déjà un meilleur choix du point de vue de la vitesse.
Pour te donner un ordre d'idée sur les perfs de vitesse d'un moteur, tu peux utiliser la formule suivante :
Vitesse = -160R/[Lxln(1-(RI/U))]
avec : R en ohm; L en mH; I en A et U en V (c'est la tension de l'alimentation du driver qu'il faut prendre)
ln étant le logarithme naturel. Tu obtiens la vitesse en tr/min à partir de laquelle le driver ne peut plus atteindre le courant max dans la bobine pendant la durée du pas. A cette vitesse, le moteur a déjà perdu une partie de son couple car le courant n'est atteint qu'à la fin du pas (mais c'est pas catastrophique).
Bien que tout à fait exact en théorie, ce critère est purement électrique et ne donne qu'une idée du comportement d'un point de vue électrique. Ca ne vaut pas une vrai courbe couple/vitesse. Mais ces courbes sont souvent dures à trouver. C'est juste un critère à peu près raisonnable pour comparer les moteurs entre eux quand on a peu d'info...

Quant à la carte d'interface (breakout board), ne te focalise pas dessus. Une telle carte ne contient quasiment rien (juste un peu de logique, des isolements et des connecteurs) et son prix est dérisoire si tu veux l'acheter seule... Choisi tes moteurs et tes drivers, la carte d'interface te permettra de t'en servir sans problème, et le jour où elle ne te plait plus, tu bricole ou tu la change sans état d'âme... Les performances de ta machine ne sont pas dans cette carte la!

 

[Atch311]

Bonjour Barbidou,

je reviens su ta dernière réponse. En effet, le 34HS5802 ferait 8.5N.m, j'ai cherché à plusieurs endroits et apparemment tu as raison.

Concernant le site en question Louloute30 y a déjà fait plusieurs commandes et en est très satisfait, donc je ne m'inquiète pas trop de la traduction "Google".

Mon dilemme est plus sur la puissance des moteurs, je voulais des gros moteurs pour pouvoir moins démultiplier et donc ne pas perdre en vitesse.

Je suis donc à la recherche de calculs qui me permettraient de savoir si les 8.5N.m conviendraient en puissance et en vitesse.

Je reviens aussi sur ton calcul :

Pour te donner un ordre d'idée sur les perfs de vitesse d'un moteur, tu peux utiliser la formule suivante :
Vitesse = -160R/[Lxln(1-(RI/U))]
avec : R en ohm; L en mH; I en A et U en V (c'est la tension de l'alimentation du driver qu'il faut prendre)
ln étant le logarithme naturel. Tu obtiens la vitesse en tr/min à partir de laquelle le driver ne peut plus atteindre le courant max dans la bobine pendant la durée du pas. A cette vitesse, le moteur a déjà perdu une partie de son couple car le courant n'est atteint qu'à la fin du pas (mais c'est pas catastrophique).

Dans ton calcul, j'ai 3 petites questions :
- Ce calcul a t il un nom : un truc comme loi d'Ohm ou autre qui me permettrait de comprendre plus facilement ce calcul, parce qu'en recherchant je ne trouve rien et j'aime bien comprendre ce que je fais (c'est aussi pour ça que j'aime bien dialoguer avec des gars comme toi qui à l'air de savoir de quoi tu parles)
- Quelle est l'unité du résultat? m/min, m/s? tr/min (après tout c'est un moteur)
- Tu dis que Ln, c'est le Logarithme naturel, ce ne serait pas plutôt le logarithme népérien?

si je pars avec ton calcul et avec les infos du 34HS5802 sur Motion King, je trouve :

160 * 0,9
- --------------------------------- = 416.76975 ???? unités à définir
5,2 * Ln (1-(0,9 * 5,0) / 70)

(Les alim du kit font 70V)

je vais continuer à chercher des calculs pour le dimensionnement des moteurs comme :

- Couple * 2π = Force * Pas

d'où Force = (Couple * 2π) / Pas

dans ce même cas, je trouve (8.5 * 2π) / 0.005 = 10681.42N (soit 1T.068, en prenant 1kg = 10N au lieu de 9.81)

Cette force est bien celle que le moteur est capable de déplacer? Elle comprend le poids des portiques à déplacer, ainsi que la force de réaction de l'usinage

Au niveau précision de la machine :

Les vis à billes de mon projet sont des diamètre 25 au pas de 05mm.
Ces moteurs sont des 200 pas par tour, admettons que je règle le driver pour les piloter au 1/16 soit 16*200=3200 pas par tour.

Sans démultiplication, j'obtiens donc une précision pour un tour de moteur de 5 mm / 3200 = 0.0015625mm

Maintenant, je reprends ces calculs en ajoutant une démultiplication par exemple de 2.5 :

- Le moteur devrait être capable de déplacer : (8.5 * 2.5 * 2π) / 0.005 = 26703.54N
- La vitesse, elle serait diviser par 2,5. Ce qui pour rester dans l'exemple donnerait 416.77 / 2.5 = 166.71???? unités à définir
- La précision de ma machine ; en sachant que pour un tour de vis a bille mon moteur devra faire 2.5 tours ; sera de l'ordre de : (5 / 2.5) / 3200 = 0.000625mm

Qu'en pensez vous, cela vous parait il juste?

 

[louloute30]

Les pas / et les instabilités entre 2 pas:
Cela n'est pas juste.
Ce n'est pas parce qu'un driver est réglé en 16ème de pas, qu'il est capable de resté en arrêt sur 1/16 de pas !
Un pas reste un pas.
Le fait de placer le driver en 16ème par ex, permet seulement au déplacement qu'il soit plus fluide, les bobines sont alimentées de manière à ce que les pas passe de l'un à l'autre de manière moins "brute".
Placé en 16ème de pas implique qu'il faut 16 impulsions pour passer d'un pas à un autre.

Dans l'absolu et en considérant que ta CN atteint des vitesses TRES importantes, alors oui, certain pourront dire qu'on peut diviser en 16 un pas, mais cela ne fonctionne que sur des courbes. Sur une droite ou un des moteurs doit rester en "standby", il n'arrivera pas à maintenir l'axe du moteur entre deux pas tot ou tard il se placera soit sur le pas précédent soit sur le pas suivant.

Et puis sinon, on placerait tous nos drivers en 36ème voire 64ème de pas histoire d'avoir une précision du tonnerre sans démultiplication.

La précision ou la vitesse ?
Ce qui est utile dans ton cas, c'est de savoir quelle précision tu as vraiment besoin. Ensuite, tu en déduis avec ta VAB + la démultiplication la puissance nécessaire de tes moteurs.
Forcément, plus tu démultiplies, plus tu gagnes en précision, mais également plus tu perds en vitesse...
Ex, tu as besoin d'une précision de 0.01mm (bon, c'est déjà énorme, je me demande s'il y a plus de 5 ou 6CN fabriqué sur ce site qui atteigne ce tel degré de précision.
Donc, on va dire 0.01mm de précision:
1 tour de VAB représente 5mm, un tour de moteur (qq soit le moteur choisi ou presque), 200 pas, soit sans démultiplication un degré de précision de 5mm/200 = 0.025mm, il faut donc une démultiplication de 2,5.
Démultiplier par 2.5 implique une augmentation de la puissance du moteur de *2,5.

En utilisant ce lien,
http://www.pats.ch/formulaire/element/element1.aspx
Tu verras très vite que la puissance de base d'un moteur de 8.5Nm * 2,5 = entre 16 et 20 selon la vitesse atteinte, abouti à une force d'un peu plus de 2000daN sur la vis à bille qui se traduit par, un déplacement d'une masse de 200kg à une accélération de 1mètre par seconde² comme je te l'ai dit, une puissance de cheval !
Tu t’apercevras vite qu'avec ce type de matos, c'est plus de la discutions sur la qualité de la Vis à Bille et de la noix (qui cédera forcément à une accélération de 1m/s²).

En espérant que ce lien puisse t'aider un peu plus.

Mais, je ne pense pas que tu envisageras de travailler avec une "CN" avec ce type d'accélération, et ayant un chariot de plus de 200kg ??? hum, d'ailleurs, ce ne serait plus une CN mais une sacré voiture de course


Même si je comprends bien l'intérêt que tu portes aux calculs des puissances, ces trucs, ici et là... il n'en n'est pas moins que ta CN possèdera probablement 30 à 60 fois plus de puissance que la mienne pour un poids chariot de probablement 2 fois moins lourd:
La mienne est actuellement de 1 pas pour 0.6mm, et la tienne sera de 1 pas pour 0.01mm (en théorie)
Pour autant, jamais je ne pourrai envisager d'arrêter le chariot à main nu en y mettant toute ma force... alors imagine 60 fois plus puissante...

Au final tu verras vite que si ta CN est bien fabriqué, tout reposera sur la qualité de rotation de ta broche, et la qualité de ta fraise. (si tous les paramètres sont bien réglés)


Coté vitesse:
Pour une démultiplication de 2.5.
les NEMA 34 supportent générelement des vitesses confortables de 800t/min tout en gardant une puissance "correcte", on en déduit, que ta VAB fera 320 tours en 1 minutes max, soit 1600mm/minutes.

En espérant ne pas avoir fait d'impasse

 

[Atch311]

Merci pour toutes ces précisions

j'ai fait un tour sur ton lien et j'essaie de comprendre, pour bien remplir parce qu'il y a des infos que je n'ai pas ou que je ne sais pas remplir.

Comment je peux définir n (fréquence de rotation du moteur en tr/min), l'accélération qui ici est par défaut de 628 rad/s² (je dirai 100 * 2π, 2π radians = 360°), l'inertie J=0.0001kg.m², ainsi que la rigidité Kteta =100000 N.m / rad (dépend de quoi, de la matière de la vis à bille?)

En tout cas merci pour ce lien,qui a l'air génial et qui j'en suis sûr n’intéresseras pas que moi.

mais déjà cela me rassure, si avec ces moteurs de 8.5N/m, une démultiplication 2.5 j'obtiens une machine capable de déplacer des efforts aussi importants et une vitesse qui me permettrait de pouvoir usiner aussi bien de l'acier (même si ce n'est pas une fraiseuse pro) que du bois (sans le brûler).

j'ai une question concernant ton calcul du post précédent (je reprends tes chiffres) : 2000daN soit 2000kg (approximativement), comment arrives tu au déplacement d'un portique de 200kg avec une accélération de 1 m/s²

Par exemple avec mes chiffres cela donnerait quoi (en partant des 2513daN)?

 

[louloute30]

2513daN, ce qui équivaut à un portique d'environ 251kg poussé à une accélération de 1m/s².
Ta question est bonne, "comment arriver à une accélération pareil" avec des VAB, ben voilà, c'est juste matériellement impossible avec une VAB qui aurait probablement fondue au bout de 10cm de course, mais c'est pour te montrer la puissance que serait succeptible de dvpé le système.

C'est donc seuls les limites physiques des matériaux utilisés qui seront la limite d'utilisation de ta CN.

En gros pour résumer, tu souhaites mettre un moteur de semi-remorque de 500ch dans une petite citadine et tu te demandes si tu auras assez de force pour avancer. La réponse est oui: Tu auras largement assez de puissance pour avancer (trop mais je vais presque dire, mieux vaut assez que pas...), et les seules limites seront le châssis de la voiture, MAIS, tu n'auras pas une grande vitesse, tout comme les semi-remorques (La comparaison est assez proche de la réalité par rapport à ta CN).
Pour ce dernier point, à part les servomoteurs, personne ne pourra arranger ton pb...

Concernant le lien, si tu fais "joujoux" avec les valeurs que tu ne connais pas, elle n'influent pas sur le résultat recherché de la force dvpé.
Donc, ce n'est pas important de les connaitre. La vitesse max dépend de bp de paramètres: par ex, si tu règles tes drivers sur 1/4 de pas, le moteur ira tjrs plus vite que 1/8 voir 1/16, mais la encore il y a un compromis, le 16ème aura une meilleure qualité de travail au final, que le 8ème... etc
Ce sont des 10ène de petits paramètres ici et là, sans compter et surtout, qu'il faut à un certain moment s'écarté de la théorie, et vérifier si dans la pratique ton moteur a exactement les mêmes indicatifs qu'on lui attribue sur les brochures, et là, inutile de te dire que ce n'est jamais le cas !

Tes questions sont importantes lorsqu'on hésite entre 2, 3 ou 4Nm sur des VAB, mais là, 8Nm avec une démultiplication de 2.5, soit 20Nm le tout sur des VAB, cela devient inutile, sauf, pour la vitesse encore que la aussi, tu vas gagner au mieux 20 ou 40cm/min supplémentaire entre un 8Nm et un 10Nm (bon c'est peu "condensé", mais c'est assez proche de la réalité).

 

[Atch311]

Ok, je suis convaincu. Mais je l'étais dès ton premier message.
Mais comme je te le disais précédement, c'est plus fort que moi, j'aime bien comprendre ce que je fais, plutot que de copier un truc qui marche et qui a donc fait ses preuves, mais sans rien n'y comprendre.

En l'occurence, je n'ai toujours pas compris pourquoi tu divises la force par 10 : 1daN represente 1kg (précisément 981g) alors pourquoi avec 2500daN tu parles d'un chariot de 251kg? (Il devrait faire 2513kg)

 

[louloute30]

En l'occurence, je n'ai toujours pas compris pourquoi tu divises la force par 10 : 1daN represente 1kg (précisément 981g) alors pourquoi avec 2500N tu parles d'un chariot de 251kg? (Il devrait faire 2513kg)

Exact, autant pour moi, je suis un peu rouillé... 2513kg. j'ai confondu avec une autre formule qui n'a rien à voir...

 

[Atch311]

Ok, je me doutais que c'etait plus une confusion d'unite qu'un calcul que j'aurais loupé au passage

 

[Anonymous]

...En l'occurence, je n'ai toujours pas compris pourquoi tu divises la force par 10 : 1daN represente 1kg (précisément 981g) alors pourquoi avec 2500N tu parles d'un chariot de 251kg? (Il devrait faire 2513kg)

bonjour
1daN = 10N, donc 1kg= 9.81N, donc 2500N=250kg environ

 

[Atch311]

Oui Mika, c'est bien ce que je dis.

Regarde l'imprim'ecran que j'ai rajouté tu y verras que l'unité de la force en question est le daN et donc 2513daN = 2513kg (en arrondissant 1daN à 1kg au lieu de 981g)

dans la ligne que tu as cité, c'est moi qui est fait une coquille, j'edit le post et je le modifie pour ne plus porter à confusion. Mais on est bien d'accord sur :

[glow=red]1daN = 10N, donc 1kg= 9.81N, donc 2500N=250kg environ[/glow]

 

[erolhc]

Bonjour

Augmenter le nombres de µ-step dans l'espoir d'augmenter la précision est illusoire au-delà de 1/8 µstep :
Un PAP à une précision de +- 5% soit 360/200*5/100= +- 0.09°
PAP à 1/8 µstep : 360/200/8 = 0.225° ok (> plage d'incertitude : 2*0.09=0.18°)
PAP à 1/16 µstep : 360/200/16 = .113 ° (< plage d’incertitude)

Mis à part si on a besoin de d'augmenter les µstep pour des raisons de résonance il vaut mieux s'en affranchir parce que l'on va dégrader le couple

 

[Atch311]

Merci Chlore d'ajouter ta pierre à l'édifice.

Les pas / et les instabilités entre 2 pas:
Cela n'est pas juste.
Ce n'est pas parce qu'un driver est réglé en 16ème de pas, qu'il est capable de resté en arrêt sur 1/16 de pas !
Un pas reste un pas.
Le fait de placer le driver en 16ème par ex, permet seulement au déplacement qu'il soit plus fluide, les bobines sont alimentées de manière à ce que les pas passe de l'un à l'autre de manière moins "brute".
Placé en 16ème de pas implique qu'il faut 16 impulsions pour passer d'un pas à un autre.

Dans l'absolu et en considérant que ta CN atteint des vitesses TRES importantes, alors oui, certain pourront dire qu'on peut diviser en 16 un pas, mais cela ne fonctionne que sur des courbes. Sur une droite ou un des moteurs doit rester en "standby", il n'arrivera pas à maintenir l'axe du moteur entre deux pas tot ou tard il se placera soit sur le pas précédent soit sur le pas suivant.

Et puis sinon, on placerait tous nos drivers en 36ème voire 64ème de pas histoire d'avoir une précision du tonnerre sans démultiplication.

La précision ou la vitesse ?
Ce qui est utile dans ton cas, c'est de savoir quelle précision tu as vraiment besoin. Ensuite, tu en déduis avec ta VAB + la démultiplication la puissance nécessaire de tes moteurs.
Forcément, plus tu démultiplies, plus tu gagnes en précision, mais également plus tu perds en vitesse...
Ex, tu as besoin d'une précision de 0.01mm (bon, c'est déjà énorme, je me demande s'il y a plus de 5 ou 6CN fabriqué sur ce site qui atteigne ce tel degré de précision.
Donc, on va dire 0.01mm de précision:
1 tour de VAB représente 5mm, un tour de moteur (qq soit le moteur choisi ou presque), 200 pas, soit sans démultiplication un degré de précision de 5mm/200 = 0.025mm, il faut donc une démultiplication de 2,5.
Démultiplier par 2.5 implique une augmentation de la puissance du moteur de *2,5.

Augmenter le nombres de µ-step dans l'espoir d'augmenter la précision est illusoire au-delà de 1/8 µstep :
Un PAP à une précision de +- 5% soit 360/200*5/100= +- 0.09°
PAP à 1/8 µstep : 360/200/8 = 0.225° ok (> plage d'incertitude : 2*0.09=0.18°)
PAP à 1/16 µstep : 360/200/16 = .113 ° (< plage d’incertitude)

Mis à part si on a besoin de d'augmenter les µstep pour des raisons de résonance il vaut mieux s'en affranchir parce que l'on va dégrader le couple

Donc si j'ai bien compris et en résumant les réponses de Louloute et de Chlore :

Que je règle les drivers au 1/8 ou au 1/16, cela ne change rien ni à la vitesse, ni au couple, ni à la précision, seule la fluidité du mouvement est impactée par ce réglage

pour en revenir à l'exemple d'une précision de 0.01mm :

en mettant une démultiplication de 2.5 (pour arriver à une précision théorique de 0.01 par pas) et en rajoutant un pourcentage de +/- 5% de précision on obtient alors une précision comprise entre :

limite basse : 0.01 * 0.95 = 0.0095mm
limite haute : 0.01 * 1.05 = 0.0105mm

Je m'en contenterai largement (je ne compte pas faire de la mécanique de précision), le centième sera largement suffisant dans 99.9% des cas. Pour le reste, j'appellerai une entreprise avec une CN pro

Donc quitte à ce que cela ne change rien à la précision et que cela n'ai aucun impact sur le couple autant que je le laisse en 1/16 de pas, je ne serais pas plus précis mais je devrait être plus fluide dans les mouvements.

Merci de me corriger, si j'ai mal synthétiser ces 2 réponses

 

[erolhc]

... en sachant que pour un tour de vis a bille mon moteur devra faire 2.5 tours...

En mode full step : 5mm correspondent donc à 500 pas (200*2.5) soit 5/500=0.01 mm/pas
En mode 1/16 : 5 mm ............................200*16*2.5 = 8000 pas soit 5/8000 = 0.000625 mm/pas soit 0.6µ/pas !

Bande passante d'un port parallèle : 150 kHz (grand maxi)
==> vitesse maxi en mode 1/16µstep : 150 0000 /8 000 *60 *5 = 5 625 mm/min
Si on prend une bande passante de 100kHz (plus réaliste et plus sur) : 100 000 /8000 *60 *5 = 3 750 mm/min

En mode 1/8 µstep tu double la vitesse limite et tu réduit la perte de couple lié à l'utilisation du mode µ-step. A toi de voir ce que tu veux

 

[Anonymous]

En micro-pas, ce n'est pas en rajoutant des étapes intermédiaires que l'on réduit le couple. Les drivers modernes travaillent à couple constant quelque soit la position.
Voir ce lien en milieu de document : http://www.stepperworld.com/Tutorials/pgMicrostepping.htm

Comme dans tous moteur, le couple fourni par un moteur pas à pas dépend du décalage entre les flux du rotor et du stator. Un moteur fourni sont couple Maxi quand les flux sont décalés de 90°.
Un moteur pas à pas classique ayant 50 pôles paires pour 200 pas, le couple maxi d'un moteur pas à pas correspond à un décalage de 1 Pas soit 1.8°. Le précision de positionnement est donc en fonction du couple du moteur et du couple résistant, et non pas du choix du micro-pas.


C'est très bien expliqué ici :
http://osegouin.free.fr/cnc/paps.pdf
ou http://www.powershow.com/view/29d220-YzZjO/Moteurs_pas_pas_powerpoint_ppt_presentation ..plus théorique
ou http://www.chireux.fr/mp/cours/electromecanique/Chap7.pdf chapitre 7.4 , ... encore plus théorique mais excelent

Et plein d'autres en cherchant

 

[Atch311]

Ok, donc finalement le choix du nombre de pas du driver à une influence sur la précision, le couple et la vitesse.

0.01mm +/-5% comme précision pour moi c'est l'Amérique. Je vais quand même mettre une démultiplication de 2.5 pour gagner en couple.

Je reprends donc les calculs de Chlore,

- Bande passante théorique (Comment peut on la trouver?, est ce que c'est la fréquence alimentation du driver, est ce que ça dépend de l'alimentation du PC auquel est branchée la carte d'interface?) : je pars sur 100kHz.

- en mode 1/8 µstep (200*8*2.5=4000pas) : 100 000Hz / 4000 * 60s * 5mm = 7500mm/min soit une vitesse maxi qui me permettrait de faire 1m en 8s

- une précision théorique de 5/4000=0.00125mm soit 1.25µ/pas (+/-5%)

Et donc mon couple théorique de 8.5*2.5=21.25daN/m

Question, maintenant que j'ai une vitesse maxi théorique, peut on trouver l'accélération maxi de ma config?
je suppose que ça doit prendre ne compte le poids (disons 50kg pour le calcul théorique)

En tout cas merci pour cette nouvelle formule :

Vmaxi (en mm/s) = (Fréquence (en Hz) / Nombre de pas en 1min) * pas de la vis à bille (en mm)

 

[erolhc]

@mika61 : Ben oui ca marche avec des moteurs et des drivers idéaux (capables de délivrer un courant de compensation parfaitement sinusoïdal) et donc que si on en a pas l'utilité (éviter les résonance à basse vitesse et/ou augmenter la précision) il vaut mieux éviter de pousser le nombre de µpas.

@Atch311 : Les 150 kHz est la fréquence maxi que peut gérer Mach3 en association avec le composant du port parallèle du PC donc tu n'as malheureusement pas la main pour améliorer ceci

Edit : il semblerait même que la fréquence maxi soit de 100kHz (réglage dans mach3 : "kernel speed" ou "vitesse noyaux" en français

 

[Barbidou]

Bonjour,

Je trouve enfin un peu de temps pour quelques explications sur la petite formule que je t'ai donné "Vitesse = -150R/[Lxln(1-(Ri/u))]"

Déjà, il faut lire 150 et non 160 (c'est quand même pas ma faute si ils ont mis la touche "6" à côté du "5").

Le résultat est en tr/min comme je l'écrivais.

Cette formule n'a pas de nom particulier. elle est issue d'un simple calcul, basé sur la loi d'ohm u=Ri.
La loi d'ohm ne s'applique qu'aux résistance. Quand on a des capas ou des inductances, on ne parle plus de résistance , mais d'impédance (qu'on note Z). En généralisant la loi d'ohm on trouve alors :
u=Zi avec : Z=R pour une résistance, Z=L.di/dt pour une inductance. Dans le cas de nos moteurs, on a une inductance avec une résistance série parasite, on a alors Z = R + L.di/dt
C'est ce qu'on appelle la loi d'ohm généralisée. (voir circuit RL)
On a alors : u=Zi, soit u=Ri+L.i.di/dt
On a donc la tension en fonction du courant et du temps... On voudrait plutôt le courant en fonction de la tension et du temps. C'est une équation différentielle, et mes notions de math sont trop lointaine pour te donner le détail du calcul. Le résultat est quand même connu, c'est : i=(u/R)x[1-e(-R.t/L)]
e() étant la fonction exponentielle.
On cherche alors le temps t au bout duquel le courant i atteint la valeur maximale du courant de la bobine (notons le I) quand on soumet le bobinage à une tension U.
on pose alors i=I et u=U et on cherche la valeur de t :
i=(u/R)x[1-e(-R.t/L)] devient I=(U/R)x[1-e(-R.t/L)]
soit : 1-e(-R.t/L)=RI/U
soit : e(-R.t/L)=1-RI/U
soit : -R.t/L = ln(1-RI/U) (ln est le logarithme naturel ou népérien, c'est la même chose)
soit : t = -(L/R)xln(1-RI/U)
c'est donc le temps que le courant met à atteindre sa valeur max I sous une tension d'alimentation U.
Sachant que pour générer les pas du moteurs, il faut générer cette montée du courant, mais aussi sa descente, la durée T d'un pas est donc le double : T = -(2L/R)xln(1-RI/U)
la durée d'un pas nous interresse peu, nous vouons plutôt le nombre de pas par seconde, soit la fréquence F :
F = 1/T = -R/[2Lxln(1-RI/U)]
avec 200 pas par tour, nous avons : V(tr/s) = F/200 = -R/[200x2Lxln(1-RI/U)] = -R/[400Lxln(1-RI/U)] en tr par seconde.
on le veut en tr/min, plus usuel pour une vitesse de rotation de moteur, on multiplie donc par 60 :
soit : V = -60R/[400Lxln(1-RI/U)] = -3R/[20Lxln(1-RI/U)] en tr/min
enfin, L est donné généralement en mH, on ajoute un coefficient 1000 pour simplifier l'utilisation de la formule :
soit : V = -3000R/[20Lxln(1-RI/U)]
On retombe bien sur :
Vitesse = -150R/[Lxln(1-(RI/U))]
avec : Vitesse en tr/min; R en ohm; L en mH; I en A et U en V...

Sinon, pour les questions de précision de ta machine, je pense que les jeux, flexions et autres vibrations dans la structure ont beaucoup plus d'influence que le pas du moteur. un 200 pas par tour avec un pas de vis de 5mm en prise directe (aucune démultiplication) te donne déjà un pas de 6,25µm avec une commande 1/4 de pas... Il faut déjà une sacré structure pour que ce ne soit pas négligeable! (surtout avec des courses de 1500x1300x700!). Donc, ne te prends pas trop la tête avec ça.

Quant à la puissance, elle est déjà sur-dimensionnée. Si tu utilise toute la puissance de tels moteurs sur ta machine, les accélérations et les forces d'inertie seront telle que tu peux oublier toute idée de précision. Ta machine se comportera comme un morceau de caoutchouc!

Cela dit, c'est plutôt pas mal d'avoir un peu de réserve de puissance, tu auras moins de risque de perte de pas en gardant un peu de couple en vitesse rapide.

 

[Anonymous]

Bonjour Barbidou
Ta formule me plait beaucoup plus qu'une autre formule que l'on a l'habitude de voir
Par contre je suis un peu surpris que tu ne prennes pas la FCEM en compte.

En rotation le courant dans les bobinages du moteur est "presque sinusoïdal" donc ça complique un peu les choses. : http://www.unige.ch/sciences/physique/tp/tpe/PDF/E2.pdf

 

[Barbidou]

Bonjour Barbidou
Ta formule me plait beaucoup plus qu'une autre formule que l'on a l'habitude de voir
Par contre je suis un peu surpris que tu ne prennes pas la FCEM en compte.

Bonjour Mika61,

Le FCEM est implicite dans la formule... En fait quand on parle de FCEM, c'est simplement la tension aux bornes de l'inductance de la bobine, le terme "Force Contre Electro Motrice" indique simplement que cette tension s'oppose à celle du générateur...

On peut réécrire la formule U = Ldi/dt + Ri en U = FCEM + Ri avec FCEM = Ldi/dt c'est exactement la même chose.

J'avoue que je n'aime pas trop ce genre d’appellation, je trouve que ça embrouille plus qu'autre chose. Je préfère parler de la tension aux bornes de l'inductance, au moins c'est clair. Quand on a compris comme l'inductance réagit, on sait d'emblée dans quel sens est la tension : Quand on cherche à augmenter le courant, la self s'y oppose et la tension à ses bornes est dans le sens contraire du courant que l'on veut imposer, quand on cherche à le diminuer, la self chercher à s'y opposer et la tension à ses bornes est dans le sens du courant que l'on veut annuler. Bref, il suffit de se retenir que dans tout les cas, l'inductance s'oppose à ce qu'on veut lui faire subir : c'est une rebelle née!

Pour la question du régime sinusoïdal, je préfère éviter de rentrer dans le sujet... On en arriverait vite à écrire des tartines sur l'analogie entre le pas à pas en micro pas et le moteur brushless, avec des calculs d'électrotech chiants comme la pluie et d'un intérêt douteux dans le cadre de ce forum.
Le but est plutôt d'essayer de permettre à chacun de comprendre les notions qui ont un intérêt pratique dans l'utilisation des moteurs, tout en essayant de rester compréhensible par tous. C'est pourquoi j'essaie au maximum de simplifier, d'expliquer "avec les mains" et d'éviter de rentrer dans une théorie trop lourde. Si on veut vraiment rentrer dans le détail, on peut toujours aller glaner des cours d'électrotech sur le net, ça ne manque pas! Tout comme je ne veux pas rentrer dans le détail de la résolution d'une équa diff, je ne veux pas non plus finir avec un exposé sur les équations de Maxwell!(et en plus, je trouverait ça chiant!)