Rectification d'une vis sans fin

[schneiderj]

Bonjour,

J'ai terminé mon montage de réducteur à vis sans fin (https://www.usinages.com/threads/percer-au-bon-endroit.23765/. Celui-ci va accueillir une roue de 34 dents. Un second montage va être réalisé avec une roue de 140 dents. Et les deux montages seront testés avec deux vis sans fin, une à un filet et l'autre à 4 filets.

L'objectif est de déterminer l'impact de ces configurations sur la régularité du mouvement en sortie du réducteur.

Ces réducteurs sont utilisés pour assurer la motorisation des montures de télescope. Et la qualité du suivi n'est pas toujours excellente même sur des montures hors de prix (plus de 2000 €). Par exemple voici un tracé d'erreur périodique pour une monture bien connue (chinoise) et pas très cher (1300 €) site où cette figure est publiée : http://demeautis.christophe.free.fr/ep/eq6.htm

.

Pour faire de l'astro photographie il faut que l'erreur du suivi soit inférieur à 2" d'arc. Nous sommes loin du compte.

Dans cette erreur de suivi il y a deux composantes : une périodique qui est assez facile à corriger par contrôle logiciel. C'est celle de forte amplitude qui correspond à 1 tour de la vis sans fin.

Les autres erreurs dites de hautes fréquences sont beaucoup plus difficiles à maîtriser. J'aimerais donc avoir votre avis sur les techniques que je pourrais mettre en œuvre pour améliorer l'état de surface de la vis sans fin (et de la roue dentée). Après ce traitement je pourrai comparer les nouveaux enregistrements aux anciens.
Et toutes ces données vont servir à mon fils pour la préparation d'un dossier qu'il doit présenter lors de la soutenance de ses concours (Loïc va s'occuper de la partie théorique de ce projet).

Pour information : certains amateurs d'astro ont réalisé un rodage avec de la pâte à dentifrice, d'autres avec du Cif, ...

Merci pour votre aide,
Jean-Marei

 

[erolhc]

Bonjour

Aucune idée pour résoudre ton problème désolé par contre je me pose la question pourquoi privilégier un jeu d'engrenage (moto-réducteur) avec pas à pas plutôt qu'une solution par jeu de poulie crantées commandées par un servo (qui travaille en boucle fermée) plus précis qu'un PAP ?

 

[gaston48]

Bonjour, as-tu une idée de ce que représente 1 seconde d’arc comme
déplacement ?

Disons à la périphérie d’un disque de rayon 100 mm, environ le rayon de la
couronne d’un plateau diviseur de M.O.

1 seconde d’arc représente 0.5 micron

Cela te suggère la précision de la denture et de la vis tangente, de leur rugosités
de la précision de leurs paliers respectifs.
Pour ces plateaux, ces sensibilités ne sont obtenu que sur des diviseurs optique de machine à pointer

Voila la sensibilité de capteur de très très haute qualité :

http://www.heidenhain.fr/fr_FR/produits ... =988176405

 

[erolhc]

Oui je sais ce que représente une seconde d'arc

Mais je ne demande qu'à apprendre ... et à comprendre pour le reste

Tu ne réponds pas à ma question. Ce qui t'interesse c'est c'est d'avoir le bon angle et le capteur qui est fixé sur l'arbre de rotation final te renseigne sur cet angle.
Le servo rectifie en permanence (boucle fermé) pour avoir la position désirée (qui ne dépend que de la précision de ton capteur qui renvoie l'information au servo (driver) ) et n'a que faire de la précision des engrenages ou poulies, etc ... ou alors il y a quelque chose que je loupe.

EDIT : ok je pense saisir .. ce n'est pas tant la précision (relatif) mais la fluidité qui est importante (le servo va hésiter en permanence entre deux lignes consécutive du capteur)

 

[gaston48]

chlore, je pense que toi tu perçois la difficulté…

je faisais une remarque à schneiderj avec des éléments de comparaison.

Concernant ton approche, tu reportes toutes les contraintes sur le capteur
Un capteur faible résolution bon marché avec un réducteur (multiplicateur) pour augmenter sa sensibilité, ne ferait que reporter
le problème sur le réducteur.
Un capteur en prise directe comme le lien que j’ai donné, si tu as les moyens…
Sinon ça se trouve en occasion, c’est un peu plus abordable.

 

[schneiderj]

Bonjour

Aucune idée pour résoudre ton problème désolé par contre je me pose la question pourquoi privilégier un jeu d'engrenage (moto-réducteur) avec pas à pas plutôt qu'une solution par jeu de poulie crantées commandées par un servo (qui travaille en boucle fermée) plus précis qu'un PAP ?

Les coûts d'une commande par servo ne sont plus les même et la difficulté de mise en oeuvre non plus.
La réduction au moyen de poulies crantées va être utilisé mais uniquement pour le dernier étage (facteur de réduction de 8). L'étage vis sans fin/roue denté a un rapport de réduction de 40 si je dois le remplacer par des roues dentés le système va devenir énorme.

Mais ceci dit, je suis probablement trop impliqué dans la solution que je veux utiliser pour être objectif. Il va falloir que j'y réfléchisse à tête reposée !

Jean-Marie

 

[schneiderj]

Merci pour vos réponses !

chlore, je pense que toi tu perçois la difficulté…

je faisais une remarque à schneiderj avec des éléments de comparaison.

Concernant ton approche, tu reportes toutes les contraintes sur le capteur
Un capteur faible résolution bon marché avec un réducteur pour augmenter sa sensibilité, ne ferait que reporter
le problème sur le réducteur.
Un capteur en prise directe comme le lien que j’ai donné, si tu as les moyens…
Sinon ça se trouve en occasion, c’est un peu plus abordable.

Gaston tu as parfaitement raison et je connais la difficulté que cela représente. sauf que je suis incapable de chiffrer l'impacte de la taille d'un défaut de surface de la vis sur la qualité du suivi (se sera le boulot de mon fils qui est plus doué que moi en math ).

Depuis quelque temps il y a un quelques montures qui sont équipées d'un encodeur optique dont la résolution est supérieur à celle de ton exemple (et dont je n'ose pas imaginer le prix) avec deux types de motorisation :

• soit un moteur pas à pas. Il faut compter 1500 à 2000 € pour le systéme sans la monture)

• ou par entrainement direct : c'est le top du top. Mais le prix aussi. Il n'y a plus de réducteur, le moteur est directement placé sur l'axe à motoriser. D'après ce que j'ai pu lire les encodeurs optiques ont des résolutions qui vont jusqu'à 10 000 000 par tour !

Voici notre montage. Une vue globale:

et une vue rapproché du réducteur :

nous avons un encodeur optique qui va servir dans un premier temps à faire une mesure de la régularité du mouvement puis de l'asservissement. Mais nous ne passerons à cette étape que lorsque nous aurons une bonne solution pour avoir un réducteur qui fonctionne correctement si possible sans erreur que celle dont la période correspond à la rotation de la vis. D'où l'idée de "polir" la vis et la roue denté.

Ensuite nous comptons sur la géométrie (je ne sais pas si le terme est correcte) pour réduire l'incidence des imperfections de surface avec :
- choix de la taille de vis sans fin
- nombre de dents de la roue denté
- choix de la technique de couplage entre la sortie du réducteur et de l'axe horaire

avec pour objectifs :

• pour mon fils, de mettre tout ceci en équation et d'avoir un beau TIPE à présenter

• pour mon fils et moi même, d'avoir un beau télescope (pour l'instant il est sur une monture chinoise :
  
  

• et pour finir de réaliser de belle photos du ciel. En tout cas meilleurs que celle-ci que j'ai obtenue avec ma monture chinoise :
  
  

Mais la route et encore longue et le sujet pas vraiment facile.

Jean-Marie

 

[erolhc]

je n'avais pas fait attention au nom des interlocuteurs et la réponse de Gaston48 semblait s'adressr à ma question


Le périodique correspondrait à l'erreur sur le pas de la vis + engrenages + l'erreur du PAP. Les "hautes fréquences" aux jeux divers
Je ne vois pas en quoi un rodage changerait quelque chose : le rodage va éliminer les aspérités d'usinage mais elles sont périodiques aussi non ? On devrait retrouver les mêmes défauts aux même endroits. Le rodage des arbres et des alésages et une élimination des jeux et excentricités oui

Par poulies cranté c'est sur que cela augmente l'épaisseur et la largeur du système .

Un servo pas plus difficile à mettre en oeuvre qu'un PAP , cout légèrement supérieur pour servo+driver mais ce qui fait la différence c'est le codeur surtout celui donné en lien par Gaston48

 

[schneiderj]

Le périodique correspondrait à l'erreur sur le pas de la vis + engrenages + l'erreur du PAP. Les "hautes fréquences" aux jeux divers
Je ne vois pas en quoi un rodage changerait quelque chose : le rodage va éliminer les aspérités d'usinage mais elles sont périodiques aussi non ? On devrait retrouver les mêmes défauts aux même endroits. Le rodage des arbres et des alésages et une élimination des jeux et excentricités oui

Est-ce que cela veut également dire la qualité des roulements utilisés ? Car mes arbres sont montés sur roulement. Donc je ne devrais pas avoir de soucis avec les alésages/arbres. Qu'en penses-tu ?

L'élimination des jeux et des excentricités doit être obtenu lors de l'usinage des pièces. Où est-il possible de les diminuer une fois le système monté ?

Jean-Marie

 

[jeromeP]

Bonjour schneiderj

Bon cela répond pas à ta question mais peut te permettre de réfléchir car j'ai été confronté à ce problème et avec un budget limité.

Pourquoi utilisé un pignon taillé sur 360° alors que tu ne va utilisé peut être maxi 30° pour 2 heures de pose.

Utilise un secteur de 30° mais avec un rayon (600mm de rayon pour mon cas) allant jusqu'à la fin du tube de ton télescope et le tu n'aura plus trop à te soucier de la qualité de ta vis.
J'avais fait ce principe sur un télescope de 200 mm et la vis(cable pour le secteur) été alimenté par un moteur crouzet(50hz) de lave linge ou lave vaisselle.

Voir un peut le principe suivant mais que pour le secteur et l'entrainement.
http://dobsonfactory.blogspot.com/2010/ ... riale.html

 

[gaston48]

Merci pour cet exposé Jean-Marie, c’est un beau projet

+1 avec jeromep, c’est ce que j’était en train de rédiger

le dernier étage est primordial, oublie la courroie crantée la transmission va
être trop élastique et irrégulière.
Envisage le rapport de réduction maximum (compatible avec l’encombrement et l’amplitude de mouvement)
Etudie une transmission par friction, galet ou encore mieux « courroie en feuillard d’acier »
Les disque dur un peu plus ancien avec pap avait un système à cabestan de ce type pour
motoriser les têtes de lecture.

Ensuite les moto réducteurs horaire de type Crouzet
ou le top Motoreducteur harmonicdrive voir sur ebay.com d’occase
http://shop.ebay.de/?_from=R40&_trksid= ... Categories

Voir un peut le principe suivant mais que pour le secteur et l'entrainement.
http://dobsonfactory.blogspot.com/2010/ ... riale.html

La couronne est astucieuse, 2 tiges filetée légèrement cintrées

 

[schneiderj]

Merci pour ces suggestions ! Mais dans ce cas ce n'est plus l'objectif que nous visons. Mon premier télescope (1979...) était motorisé selon ce principe (monture à fourche Pierre Bourges avec un essieu de 2 chevaux et secteur lisse).

La qualité su suivi est irréprochable (comme l'explique Serge Bertorello ici : http://serge.bertorello.free.fr/mecano/entraint.html). Mais il y a une limite : il n'est pas possible de faire du pointage automatique.
Nous voulons également après ce premier projet, attaquer la construction d'un télescope qui sera plus ambitieux avec une monture azimutal. Les développement que nous aurons réalisés avec ce premier projet devraient pouvoir être directement utilisés sur cette nouvelle monture... mais nous sommes pas encore là.

Pour l'instant nous cherchons à avoir un réducteur le plus "doux" possible. D'où l'origine de ce message. Et je dois donc plutôt rechercher à améliorer ou roder les paliers de mon réducteur.

Les moto réducteur de crouzet doivent être très bien, mais probablement très cher (et pas forcement de petite taille ?).

Envisage le rapport de réduction maximum (compatible avec l’encombrement et l’amplitude de mouvement)
Etudie une transmission par friction, galet ou encore mieux « courroie en feuillard d’acier »
Les disque dur un peu plus ancien avec pap avait un système à cabestan de ce type pour
motoriser les têtes de lecture.

Cela sera la deuxième partie du projet avec mesure sur le ciel. L'entrainement par friction est intéressant mais ne me semble pas facile à maitriser (réglage des forces pour avoir un entrainement sans à coup, et ne pas tordre les axes.
Dans les solutions que nous envisageons nous avons prévu de tester une courroie renforcé par des fils en acier. Peux-tu me dire ce qu'est une courroie en feuillard d'acier ? Le nom de cette courroie me séduit !

Jean-Marie

 

[jeromeP]

Regarde la figure 4, tu verra à quoi peut servir le feuillard (bande d'acier souple comme pour le cerclage des palettes.)

http://serge.bertorello.free.fr/mecano/entraint.html


Ensuite, si ton secteur à une grande amplitude il pourra couvrir toute la parties observable de ton ciel et rien ne t'empêche de l'asservir pour un pointage auto edit:(dans ce cas il faut 2 feuillards en contresens pour remmplacer le ressort).

ce systeme de secteur et encore plus simple à adapter sur un monture azimutale et pour le couple moteur, si tout est bien équilibrer, un petit doigt suffit pour bouger un 400 mm alors un moteur pas à pas, facile....

 

[schneiderj]

Je vois Jérôme que tu es plus qu'un farouche partisan du secteur lisse. Mais visiblement tu connais bien les contraintes liées à l'astrophotographie. Tu dois donc savoir qu'une séance dure plusieurs heures. Et qu'un horizon faisant plus de 180 ° n'est pas rare.

Et je me demande s'il est réaliste d'avoir un secteur lisse qui permette un suivi de x heures demande rapidement à avoir une tige fileté d'une bonne longueur (5 heures et 500 mm de rayon => 650 mm) d'autant que j'aimerais avoir un instrument portable.

Jean-Marie

 

[jeromeP]

Je vois Jérôme que tu es plus qu'un farouche partisan du secteur lisse.

Disont que vue le prix de certain accessoire on s'adapte et petit à petit et on devient surement aveugle à d'autre chose.

Mais visiblement tu connais bien les contraintes liées à l'astrophotographie.

j'ai effectivement pas mal de nuits d'observation dont pas mal à l'observatoire de Triel/seine pas loin de chez toi.

Tu dois donc savoir qu'une séance dure plusieurs heures. Et qu'un horizon faisant plus de 180 ° n'est pas rare.

pour ma part, 4 heures de pose au maximum, aprés, nous utilisions l'ypersensibilisation en 1984 déjà......

Et je me demande s'il est réaliste d'avoir un secteur lisse qui permette un suivi de x heures demande rapidement à avoir une tige fileté d'une bonne longueur (5 heures et 500 mm de rayon => 650 mm) d'autant que j'aimerais avoir un instrument portable.

Pas besoin de tige fileté, il suffit de remplacer le feuillard par un câble et la tige filetée par un cylindre sur lequel s'enroule le câble.

 

[ZeBill]

Bonjour,

Peut-être que je suis à côté de la plaque (je suis une quiche en mécanique) mais avant d'attaquer un rodage pignon/vis sans fin, ne faudrait-il pas regarder plutôt le système de pilotage?

Je m'explique: la moteur de pilotage est un pas à pas, donc son fonctionnement est fondamentalement discontinu. Par ailleurs il est couplé au réducteur par un coupleur (ca tombe bien). Or celui-ci ne présente-t-il pas une certaine élasticité en rotation?

Intuitivement j'ai tendance à penser que cela est générateur de vibrations diverses et variées et de fait la position angulaire de l'axe de sortie n'est pas linéairement liée à celle de l'axe d'entrée.

Euh voila, juste une idée comme ça en passant...

 

[schneiderj]

Bonjour,

Peut-être que je suis à côté de la plaque (je suis une quiche en mécanique) mais avant d'attaquer un rodage pignon/vis sans fin, ne faudrait-il pas regarder plutôt le système de pilotage?

Nous sommes donc au moins 2 !

Je m'explique: la moteur de pilotage est un pas à pas, donc son fonctionnement est fondamentalement discontinu. Par ailleurs il est couplé au réducteur par un coupleur (ca tombe bien). Or celui-ci ne présente-t-il pas une certaine élasticité en rotation?

Intuitivement j'ai tendance à penser que cela est générateur de vibrations diverses et variées et de fait la position angulaire de l'axe de sortie n'est pas linéairement liée à celle de l'axe d'entrée.

Euh voila, juste une idée comme ça en passant...

Tu as parfaitement raison, le moteur pas à pas est assez violant (et bruyant) de par sa conception. C'est la raison pour laquelle il est piloté en mode micropas (sur la photo avec un driver qui s'appelle linisteper). Je vais également tester un driver de chez Texas (le DRV8824 qui permet de piloter jusqu'à 32 micropas et de contrôler le "decay mode" désolé je ne trouve pas l'expression correcte en français) et le système de commande développé par Arnaud Gérard (PicAstroqui pilote avec brio pas mal de monture dont mon EQ6).

Avec ma monture le PicAstro m'a permis de prendre pas mal d'images (dont M81 que j'ai posté dans une de mes réponses), et avec de très bonnes montures il permet de faire des merveilles (voir par exemple ici et les explications de la modification là avec les relevés d'erreurs périodique).

Donc le pilotage du moteur est très important et nous n'allons pas le négliger ( il sera également analysé au moyen d'un encodeur optique), mais le plus gros problème provient du réducteur. Le meilleur moyen pour avoir un entraiment de qualité est d'utiliser une motorisation par secteur lisse. Mais ce n'est pas le système que j'ai retenu.

Pour la liaison entre le moteur et la vis sans fin le système que j'ai monté est donné pour être fiable. Mais c'est un que je vais ajouter à notre étude.

Jean-Marie

 

[moissan]

Re:

pour de la precision le reducteur a vis sans fin est une bonne solution mais pas comme cette photo

il faut un engrenage du plus grand diametre possible pour que les defaut de la vis aient le moins d'importance possible

et bien sur ce grand engrenage directement sur la piece a faire tourner , pas de courroie en plus pour chercher les probleme

pour la rigidité maximum engrenage droit et vis sans fin legerement en travers pour que son filet soit droit