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Moteur pas à pas ou servomoteur ?

Discussion dans 'Conversion de fraiseuses conventionnelles' créé par michelfrance, 8 Juin 2012.

  1. michelfrance

    michelfrance Apprenti

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Bonjour,
    Je dispose d'une fraiseuse WABECO F1410 qui est déjà équipé de vis à billes et j'envisage de la convertir en fraiseuse CNC tout en conservant la possibilité de l'utiliser en mode conventionnel. Comme j'ai installé il y a un an des règles DRO sur les 3 axes (système SINO avec signaux en quadrature), je me dis qu'il serait dommage de ne pas les utiliser dans un système de positionnement à boucle fermée, donc avec servomoteur et encodeur. Je n'ai cependant aucun impératif de vitesse de fraisage élevée ou de couple élevé vu la taille de la fraiseuse (moteur 1,4 kW). Cette solution qui permet un positionnement plus précis (pas de risque de perte de pas) serait paraît-il plus onéreuse qu'une solution à boucle ouverte avec moteur pas à pas. J'étudie donc les 2 solutions et je voudrais savoir ce qu'en pensent ceux qui ont déjà examiné cette question et ont opté pour une solution ou une autre. On trouve plusieurs kits en moteur pas à pas mais connaissez-vous des kits abordables en version servomoteur ?
    Cordialement,
    michelfrance
     
  2. chlore

    chlore Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Bonjour

    Sur ma BF20 (donc de taille similaire à ta machine) j'étais aussi équipé de règles SINO quand j'ai décidé de la "CNC-iser" et j'avais déjà de quoi la motoriser en PAP depuis un bout de temps quand je suis tombé dans les servos (à l'occasion d'une affaire) :) qui l'équipent actuellement.

    J'aime beaucoup travailler en manuel mais pas tourner les manivelles donc je me sert de la fonction manuelle du logiciel de FAO. De toute façon il n'y a plus de manivelle :). On perd la sensation mais on y gagne en confort.

    Comme toi je m'étais dit que les règles ne servaient plus à grand chose et j'avais donc regardé s'il y avait une possibilité qu'elles servent encore en augmentant la précision d'usinage ... c'est possible mais si on veut utiliser en même temps l'encodeur du servo cela fait appel à une carte électronique assez complexe qui de toute façon n'est pas gérée par les logiciels de FAO habituels. Sinon il y a des risques que les infos de la règle gérée par le logiciel de FAO viennent en contradiction avec les infos de l'encodeur rotatif, géré directement par le driver du servo.

    Pas de solutions simple sauf peut être avec des servos DC sans encodeur (en général les servos AC brushless (ce que j'utilise) ont des drivers dédiés qui n'apprécient pas du tout de ne pas voir l'encodeur) mais cela reste à voir s'il y a des cartes driver qui existent.
    Par contre c'est tout à fait possible avec des PAP et permet d'utiliser une logiciel de FAO tel que EMC2 avec une carte MESA (Mach3 ne gère pas les boucles fermées je crois et Galaad non plus. Ninos je ne sais pas)

    Donc actuellement je travaille avec les servos et leur encodeurs et les règles sont revenues dans leur carton.
     
  3. J-Max

    J-Max Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Bonjour,
    Pour ta configuration, ce sera sans doute des servo.
    Ils ont une meilleure répétabilité et surtout ils sont capable d'aller beaucoup plus vite que des steppers.
    Ce qui est un avantage indéniable avec des vis à billes.
    ++JM
     
  4. michelfrance

    michelfrance Apprenti

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Merci pour ces informations. Un point cependant n'est pas clair pour moi dans le cas de la solution à servomoteur. La carte controleur du moteur régulent-elle à partir de l'information issue des règles DRO ou des signaux d'un encodeur de position monté sur le moteur ? Et dans ce dernier cas, comment s'organise la régulation entre la carte controleur et le logiciel CNC ?
     
  5. gaston48

    gaston48 Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Bonjour,
    Pour la solution servomoteur, ça n’est effectivement pas claire car il y la
    solution dédié à Mach3 et d’autre logiciels non temps réel ou la partie
    asservissement est entièrement confié à la carte drive. C’est la carte drive
    qui reçoit les signaux encodeur et qui gère les paramètre d’asservissement
    PID. Pour mach3, ces drives sont vues comme des drives pas à pas avec
    commandes step / dir . CNCdrive fournit ce genre de drive avec paradoxalement
    des prix très compétitifs, ainsi que des servo- moteurs nus ou avec encodeurs.
    Donc pour toi, cncdrive pourrait être une solution, servo-moteurs nus et
    drives avec retour encodeur dont les signaux seraient prélevées sur tes
    règles.
    Malheureusement, si l’information de position issus de la règle est idéales
    pour la précision car en bout de chaîne, un asservissement stable avec
    une seule boucle de contreréaction est difficile à obtenir car les maillons de
    la chaîne n’ont pas des comportement très linéaires : jeux, élasticité, frottements
    variables etc.
    Pour cela, les solution professionnels rajoute une boucle de contre réaction
    intermédiaire de nature dérivée (le D du PID) par un asservissement
    en vitesse du servo-moteur, en lui adjoignant une génératrice tachymétrique
    (une petite dynamo en fait). Les drives professionnels ont donc souvent
    un retour signal de vitesse de la tachy et une commande dir / tension analogique.
    Une tension analogique correspondant à la consigne de vitesse.
    La CNC associé, reçoit directement les signaux des règles et complète l’asservissement
    en position (le PI du PID). Ce sont des CNC temps réel, Mach ne peut pas faire
    emc2 (Linuxcnc maintenant) oui.
    Les servo moteur à tachy et les drives à tachy sont du domaine professionnel
    donc hors de prix, même d’occasion. Pour cela je continuerais avec la solution
    cncdrive en équipant leurs moteurs de leurs codeurs et en configurant leurs drives
    avec des coefficients PID simulant une tachy, un paramètre D prépondérant sans doutes.
    Le reste de d’asservissement serait confié à Linuxcnc grâce à ses trois composants
    temps réel : « Encoder » pour la saisi des signaux de règle, « PID » pour la boucle d’asservissement
    et « STEPGEN » pour synthétiser une commande step / dir
    compatible avec les drives cncdrives.
     
  6. moissan

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    un moteur pas a pas on sait exactement ce que c'est

    servo moteur c'est plus compliqué ... toutes sortes de solution completement differente existent

    le type de servo moteur le plus simple , est concu pour remplacer le moteur pas a pas : mach3 ou EMC2 envoie les meme impulsion que pour un pas a pas a la carte drivers de servo moteur , et cette carte commande le moteur pour que son codeur rotatif fasse le bon nombre de pas : c'est deja plus sur que le pas a pas car quelque soit le couple resistant la carte fera pousser le moteur jusqu'à avoir fait le bon mouvement ... mais si il y a surcharge et retard sur quelques pas , le retard sera ratrapé sans erreur definitive pour toutes la suite du programme ... ce genre de carte est aussi capable de donner l'alarme en cas de surcharge

    une regle de mesure lineaire peut augmenter la precision mais ne peut pas remplacer un codeur rotatif sur l'arbre du moteur : pour que l'asservissement marche bien a grande vitesse sans oscillation il faut une information tres rapide sur le mouvement du moteur ... passer par la vis et le codeur lineaire fait une boucle trop longue et provoquera des oscillation : il faut un double asservissement : une boucle courte avec le codeur rotatif pour la stabilité , et une boucle plus lente avec la regle lineaire pour affiner la precision
     
  7. wika58

    wika58 Modérateur

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    J'avais également souvent lu que faire de l'asservissement de position sur des règles n'était pas évident vu le temps de réponse de ces dernières... Mais je suppose que cela dépend du protocole de communication... :roll:
     
  8. chlore

    chlore Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Aucun souci pour les règles verre genre SINO. Données pour une vitesse mécanique maxi de 60m/min et avec une graduation de 50 lignes/mm soit 200 pulse/mm en quadrature cela ferait 60 000 x 200 /60 = 200 kHz de fréquence de signaux. Mais avant d'arriver à une vitesse de 60 m/min ...
    Par contre avec des regles de type PAC qui ont un protocole serie... :sad:

    Un servo moteur équipé d'un encodeur de 2500 ligne/tour (soit 10000 pulses/tours) à 3000 tr/min : 10 000 x 3 000 / 60 = 500 kHz
     
  9. michelfrance

    michelfrance Apprenti

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Merci pour ces informations très utiles. J'ai en X et en Y des vis de 5 mm/tour. Si je suppose pour simplifier que la mécanique d'accouplement entre la table et le servomoteur réalise 1 tour de vis pour 1 tour du servomoteur, j'arrive avec les données de Chlore à 2500 lignes de déplacement pour 1 tour de moteur, tant sur l'encodeur du moteur que sur celui de la règle. Le gain du process est donc identique dans les 2 cas et il n'y a aucune raison d'avoir un comportement différent de la boucle fermée en utilisant l'un quelconque des 2 signaux. Par contre, si l'accouplement entre le servomoteur et la table est équipé d'un réducteur disons de rapport 5, l'encodeur moteur fournira 5 fois plus de pulses que l'encodeur de la règle, ce qui est néanmoins compensable par un gain du régulateur 5 fois plus grand mais au risque d'avoir une boucle moins stable, d'autant que le réducteur introduit par les jeux inévitables, hystérésis et bandes mortes.
    Une régulation performante pourrait donc contenir 2 blocs en série :
    - un régulateur proportionnel à gain ajustable sur l'écart consigne de position/retour encodeur servomoteur, pour la stabilité,
    - un intégrateur sur l'écart consigne/mesure encodeur règle, pour la précision de la boucle.
    La vitesse servomoteur mesurée par une génératrice tachymétrique dont parle Gaston48 pourrait être reconstruite par dérivation de la sortie de l'encodeur du servomoteur (filtrée éventuellement), ce qui équivaut à rajouter un terme dérivée au régulateur proportionnel ci-dessus, ce qui permettrait d'optimiser la rapidité de la boucle.
    Enfin une nouvelle question : dans MACH3, les mesures des règles ne me semblent être utilisées que pour l'affichage mais ne me semble pas servir dans la régulation, me trompé-je ?
     
  10. chlore

    chlore Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    1 tours de vis = 5mm soit 5 x 200 pulses =1000 pulses sur la règle SINO
    Pour une réduction moteur/vis de 1:1 (donc pas de réduction :) ) cela équivaut à un encodeur de 250 lignes (soit 1000 pulses/tour ).

    Dommage que j'ai démonté ma BF20 sinon j'aurais bien essayé de voir comment cela réagirait en branchant une règle sur mes driver en lieu et place de l'encodeur rotatif. A l'époque de la CNC-isation j'étais moins "expérimentateur" :) avec les servos
     
  11. gaston48

    gaston48 Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Mach3 ne sait pas gérer un encodeur. Au mieux il sait faire l’acquisition
    d’un top par tour de broche pour réguler une vitesse ou faire un pseudo
    filetage.
    En revanche emc2 accepte l’instruction de taraudage rigide par exemple.
    il sait donc gérer un encodeur de forte résolution en temps réel .
    Pour monter en fréquence il peut être nécessaire d’éviter le port parallèle
    et d’investir dans une carte pci entrée-sortie de type 5i20 de mesa electronics.

    http://www.youtube.com/watch?v=pxXGN2SVrhU&feature=relmfu

    http://www.linuxcnc.org/docview/html/index_fr.html

    http://www.linuxcnc.org/docview/html/hal/rtcomps_fr.html

    http://www.linuxcnc.org/docview/html/motion/pid_theory_fr.html
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  12. michelfrance

    michelfrance Apprenti

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    En approfondissant l'analyse de cette question, j'arrive à la conclusion qu'il doit être très difficile de réguler en utilisant le signal des règles. Cette configuration en effet constitue une boucle fermée comportant une hystérésis due à la transmission mécanique entre le servomoteur et la table (vis surtout si elle n'est pas à billes, liaisons pignon/courroie). Et donc le moteur va chercher à suivre en permanence une position oscillatoire. L'ensemble devrait vibrer et donc générer une source supplémentaire d'instabilité. Le servomoteur étant plus sollicité risque aussi de s’échauffer et de s’user plus vite. Cette solution est peut-être envisageable mais à expérimenter avec une vis à billes bien réglée accouplée directement sans réducteur au servomoteur afin de réduire le jeu au maximum.
     
  13. fredymilou

    fredymilou Ouvrier

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Je ne vous suis plus .
    Quand vous parler de servo moteur qu'il soit brushless(3 fils) ou Brushed DC (2 fils) il on leur propre codeur au cul.
    Donc pas besoin de passer via des règles qui ont un temps de réaction plus long qu'un codeur .
    Mach3 ou autre ne gère pas la fonction boucle fermé mais le variateur du dit moteur oui.

    Mach3 et autre ne font que la correction de jeux si y a .

    Par exemple ce variateur de chez Leadshine :
    ACS806
    [​IMG]


    Il permet d'une part d’être piloter en step/dir et d'une autre d'avoir un retour FeedBack de la position du moteur.
    Toute la gestion de boucle fermé est a ça charge.

    Ces retours peuvent être récupéré sur un deuxième port parallèle sur Mach3 par exemple.
    Je vous ferais un retour d’expérience sur ces moteurs Brushless quand ils seront arriver.

    Chez mois c'est ma carte KFlop qui sens charge.
     
  14. chlore

    chlore Compagnon

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Bonjour

    L’intérêt de mettre les règles dans le circuit boucle fermée c'est d'avoir un positionnement au top en s'affranchissant de l'erreur liée à la vis à bille entre autre (5/100 pour 300mm en classe C7)

    pour le bruchless leadshine j'ai un 400W c'est un très bon produit, dommage qu'il faille une alim en 60V DC
     
  15. fredymilou

    fredymilou Ouvrier

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    Moteur pas à pas ou servomoteur ?
    Dans ce cas comme dis plus haut, il vaux mieux une double boucle fermer:
    - Une sur le moteur lui même qui lui permettra d’être très réactif, mais qui reviens au même que de mettre un pas a pas , mais avec un avantage sur la vitesse.
    - Et une autre sur la cinématique général donc les fameuses règles.
    Le tous sur une carte dédier car une gestion logiciel c'est pas le tops avec les fréquences que vous annoncez.

    Ci emplois des règles pour remplacer les codeurs natif des servos , il risque d'y avoir un taux d'erreur de pas qui mettra en défaut le var en permanence.
    Du au cumule de jeux poulie, courroie, écrous, ..., donc cumul d'erreur lors de la recherche de position.
    Il vaut mien compenser le jeux des le début quitte a l'affiner par la suite.

    J'ai bon ?
     
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