Tour S250x550 en semi CNC avec contrôleur ELS4 Rocktronics

[vince_007]

Salut à tous,

Ça fait un long moment que je n'ai pas posté de nouveau projet (plus d'un an !), mon dernier projet d'imprimante 3D m'avais pris 2 ans entre la conception et la fabrication, j'avais besoin de faire une pause.

Me revoilà donc avec un projet que j'avais dans la tête depuis un moment, je voulais supprimer la cascade de pignon de mon tour S250x550 et passer sur une vis mère électronique. Au départ, j'étais partis pour me faire toute l'électronique mais en faisant mes recherches, je suis tombé sur le contrôleur ELS4 de chez Rocktronics.de:

ELS 4 Pro - Electronic lead screw control for lathes

Lead screw control and cycle control for lathes. Allows free feed selection, fully automatic thread turning, taper, radius and more.

www.rocketronics.de

Exactement ce qu'il me fallait, avec une interface simple, claire et performante. Très peu de retour de ce contrôleur sur le net alors je me lance, tarif finalement assez correcte.

J’étais parti pour numériser l'axe Z mais du coup, je part sur les 2 axes.

Voici le matériel:
- Contrôleur Rocktronics ELS 4 : https://www.rocketronics.de/shop/en/electronic-leadscrew-els4pro.html
- Servomoteur sur l'axe Z (NEMA 34, 5.9A, 3.6Nm), MECHELTRON 86BYGH250B-10R
- Servodriver LEADSHINE ES-D808
- Moteur pas à pas sur l'axe X (NEMA 24, 3A, 1.47Nm avec réduction 1:2), MECHELTRON 60BYGH250B-08
- Driver stepper LEADSHINE DM556
- Alimentation 48V 320W
- Encodeur de broche PIB408-400, 400 impulsions par tour en liaison 1:1

Quelques câbles de raccordement et autre matière première. Pour les poulies, je suis partie sur du HTD3 en 9mm de large, 44 dents pour la broche.

Je démarre par le principale à savoir monter la vis mère sur double roulement à contact oblique, je vous passe les détails des modifications mais il a fallu reprendre la vis au tour pour avoir des diamètres standard de roulement. Reprise faite sur le tour du boulot car elle ne rentre pas sur mon tour.
Ensuite montage du servomoteur et du capteur de broche.

- Le palier principal refait avec 2 roulements à contact oblique, le coupleur rigide fait aussi office de bague de pré-contrainte, il y une vis M5 dedans pour contraindre les roulements. Un taraudage M6 recevra un graisseur plus tard.

- Les pièces pour le support moteur du Z en aluminium 2024 épaisseur 8 et 10mm, j'ai ajouté 2 vis de reprises sur le bati par sécurité:

- Servomoteur du Z en place:

- Le plus dur a été de remplacer l'engrenage d'origine par une poulie HTD3 9mm, je l'ai fabriqué à partir d'une poulie standard sur le tour et sans vis mère. Clavetage fait à la lime ! L'épaulement permet de la rapprocher du bati en passant par dessus la bague acier de la broche.

- Le support d'encodeur est en alu 7075 5mm.

- Montage de l'encodeur avec 3 vis M3:

-Montage de la poulie, alésée en 8mm et raccourci en largeur. Une vis pression M3 a été percé dans les dents, pas le choix l'axe est court.

- Le montage se fait avec 2 entretoises, une en acier alésage 10mm qui reprend un perçage existant sur le bati et une autre en alu alésage 6mm.

- Ca passe juste, j'ai du raccourcir la tête de la vis M10 car elle frottais sur la courroie de broche quand on est sur la grande vitesse.

Je ne vous cache pas que j'ai essayé rapidement et ça fonctionne parfaitement ! Il y a même une gestion du backlash sur les 2 axes. Top.

Maintenant il me reste a modifier le capot pour qu'il ferme, je pense le découper et faire des capots en impression 3D.

To Do Liste:

1. Découper le capot et faire des protections en impression 3D
2. Monter une armoire électrique et tout câbler dedans
3. Faire un support pour le pupitre de contrôle
4. Etudier la modification de l'axe X
5. Usiner les pièces et modifier l'axe X
6. Imprimer des capots de protection
7. Installer 2 arrêts d'urgence, 1 a droite et un autre à gauche
8. Raccorder le variateur de broche au contrôleur

La suite plus tard.

 

[Squal112]

@vince_007 , très belle initiative que de numériser ton tour.
J'ai la même réflexion depuis quelques mois pour mon 290x700, dans mes recherches je suis aussi tombé sur l'ELS de Rocketronics, pas si cher effectivement (pour la version Basic) pour un produit fini, fonctionnel et de qualité.

Je suppose que tes recherches t'on aussi fait découvrir le travail de ce Youtubeur : Clough 42, qui partage et détaille son projet de vis mère motorisée sur Github.
Son étude est très intéressante, et la réalisation de son ELS est assez facile et accessible financièrement.

En tout cas très beau boulot ! tu as entièrement supprimé la boite d'avance du coup ?
Sur mon tour, je ne pourrais sans doute pas procéder comme ça, en cause, l'ensemble Vis mère et barre de chariotage qui sont séparées.
Je compte accoupler le servomoteur directement sur l'axe d'entrée de la boite (pas le choix pour conserver les pignons d'inversion et de sélection)

Question couple sur le Z, tu pense que 3.6N.m seront suffisant pour du chariotage ? Pour ma part j'opterais pour une démultiplication par courroie crantée, cela permettrais aussi l'utilisation d'un servo de taille réduite (Nema23 par exemple).

 

[vince_007]

@Squal112 Oui, j'ai trouvé les travaux de Clough 42 mais on est loin d'un produit industriel et aussi performant que l'ELS4. Ce dernier permet aussi de faire du filetage conique, pratique pour les pas gaz.

3.6Nm sur une vis mère au pas de 2mm, ça génère une force de 4524N ! Largement de quoi faire et même casser la mécanique du tour.

Je n'avais pas de boite d'avance, juste une cascade de pignon.
Je vois pas l'intérêt de garder la boite dans ton cas ? Tu fait tout avec l'ELS, la barre de chariotage ne sert plus à rien. Ta boite va juste te bouffer de la puissance et ajouter du jeu.

Pour l'axe Z, il vaut mieux un gros moteur en prise directe qu'un petit avec démultiplication car il faut aussi tenir des vitesses élevées sur cette axe.

La démultiplication, je l'ai mise sur l'axe X. Car pas besoin de grande vitesse et course limitée.

 

[Rom']

Salut,
J'ai juste survolé la doc,
Le controleur est "juste" une vis mère intelligente version ++ ou tu peux faire du full cnc en lui balançant du gcode ?

 

[Squal112]

@Squal112 Oui, j'ai trouvé les travaux de Clough 42 mais on est loin d'un produit industriel et aussi performant que l'ELS4. Ce dernier permet aussi de faire du filetage conique, pratique pour les pas gaz.

3.6Nm sur une vis mère au pas de 2mm, ça génère une force de 4524N ! Largement de quoi faire et même casser la mécanique du tour.

Je n'avais pas de boite d'avance, juste une cascade de pignon.
Je vois pas l'intérêt de garder la boite dans ton cas ? Tu fait tout avec l'ELS, la barre de chariotage ne sert plus à rien. Ta boite va juste te bouffer de la puissance et ajouter du jeu.

Pour l'axe Z, il vaut mieux un gros moteur en prise directe qu'un petit avec démultiplication car il faut aussi tenir des vitesses élevées sur cette axe.

La démultiplication, je l'ai mise sur l'axe X. Car pas besoin de grande vitesse et course limitée.

C'est sur que l'ELS de Clough 42 est bien moins abouti, mais pour du fait maison, chapeau bas tout de même; (le choix du microcontrôleur, le programme, etc...)

Pour le couple, c'est juste, même si c'est sans tenir compte du faible rendement (±0.40) de la vis trapézoïdale je te l'accorde 1809N est normalement amplement suffisant.

Dans mon cas, je souhaite numériser, mais surtout pouvoir conserver une utilisation conventionnelle, qui m'est trop pratique pour des petites reprises.
Comme la sélection entre barre de chariotage et vis mère se fait depuis la boite des avances, je ne vois pas trop comment m'en passer (au pire virer les pignons d'avance et d'inversion et ne conserver que le sélecteur), de plus les paliers coté moteur sont dans la boite, il faudrait refaire tout ça à la manière du projet de Wade'O Design.

 

[vince_007]

Moi aussi je voulais conserver une utilisation en manuelle, du coup, il y a un mode avance normale synchrone sans intelligence et le moteur de l'axe X se coupe électroniquement depuis la console pour une utilisation à la manivelle.

Je conserve donc un usage parfaitement normale et manuel. La barre de chariotage ne sert plus à rien, tu bascule d'une vitesse à une autre sur l'écran.

 

[vince_007]

Salut,
J'ai juste survolé la doc,
Le controleur est "juste" une vis mère intelligente version ++ ou tu peux faire du full cnc en lui balançant du gcode ?

C'est un peu plus qu'une vis mère intelligente, c'est plutôt un contrôleur à cycle qui transforme un tour manuel à un tour à cycle. Par exemple, tu veux réduire le diamètre de 10 à 5mm en 5 passe de 1mm sur une longueur de 15mm, il le fait en full auto. Les multiples passe de filetage sont fait en automatique aussi etc...

Pour le moment pas de gcode mais il y a un port SD Card, je ne serais pas étonné que ça arrive sur de futur firmware.

 

[Mcar]

Bravo pour la modif,
le boitier ELS 4 Basic me plait bien et plus abordable pour mon budget.
en regardant les descriptions il n'y a pas de grande différence avec le pro qui est quasi le double,
là je ne comprends pas de trop
je vais me laisser tenter ... noël approche

 

[vince_007]

Bravo pour la modif,
le boitier ELS 4 Basic me plait bien et plus abordable pour mon budget.
en regardant les descriptions il n'y a pas de grande différence avec le pro qui est quasi le double,
là je ne comprends pas de trop
je vais me laisser tenter ... noël approche

Les différences:
- Afficheur TFT Couleur
- sortie 0-10V pour le variateur de broche
- sortie on/off/reverse de la broche
- gestion de la vitesse de broche pour travailler à vitesse de coupe constante
- Affichage du cycle sous forme de schéma 2D avant le lancement ce qui est vraiment le gros plus pour moi pour pas se louper.
- la version pro est full 2 axes temps réel pas la version basic, à clarifier car c'est pas clair à l’usage.

 

[yeti8360]

Cela me tente bien aussi. J'ai lu le manuel d'utilisation mais je n'ai pas vu si il y a moyen de sauvegarder un programme. Et je n'ai pas trouvé le nombre d'opérations maximum. Si par exemple, on veut réaliser une pièce complexe qui nécessite plusieurs outils, est ce qu'on peut garder toutes les opérations en mémoire pour pouvoir ensuite faire une série de pièces?

 

[FTX]

Bonjour

Merci pour la découverte. Je ne connaissais pas l existence de ces contrôleurs. Une bibliothèque d outil parametrable existe sûrement?

Ftx

 

[vince_007]

Attention, ce n’est pas un contrôleur CNC, il n’y a pas de programme à faire, c’est tout l’intérêt du produit. Si vous voulez faire ça alors autant monter un controleur CSMIO avec un PC.

 

[yeti8360]

Je vais prendre un cas concret. Si je veux réaliser un filetage M8 sur un barreau de 12, je dois d'abord effectuer une mise au diamètre (Aussendrehen) puis je fais le filetage proprement dit (Gewinde). Est ce que les valeurs que j'ai rentrée vont rester lorsque je rappelle la fonction ou bien il faut tout réintroduire à chaque fois?
Avez vous fait des tests de repositionnement pour mesurer la précision?
Merci d'avance pour la réponse.

 

[vince_007]

La modification du tour n'est pas terminé mais les premiers essais sur l'axe Z me donne une position répétable < 0.01mm, je n'arrive pas à voir de différence au comparateur en tout cas.

Pour te répondre, chaque cycle conserve les valeurs saisies donc si tu reviens dans le menu, il garde les valeurs précédentes. Il y a aussi 2 profils différente sauvegardé.

Je vous ferais des vidéos une fois la modification du tour terminé. L'axe X est plus compliqué à modifier.

 

[Mcar]

Ca me plait bien cette affaire

 

[yeti8360]

J'ai envoyé un mail au fabricant ce matin pour avoir plus de détails et j'avais déjà une réponse détaillée fin d'avant midi.
Je résume en gros:
En effet, les différents cycles conservent les dernières valeurs encodées. Par contre, il faut refaire le point zéro chaque fois qu'on change d'outils ou les régler de telles sortes qu'ils aient la même longueur. Il n'y a pas pour l'instant de possibilité d'enregistrement dans une bibliothèque. Il n'est pas possible d'enchainer les cycles de manière automatique.
Pour mon tour Weiler Primus, il me conseille le pack Servo M qui a plus de force et plus de marge de sécurité que le Step M.

 

[vince_007]

Bon pour l’axe X, j’ai pas le choix, il me faut monter des roulements a contact oblique car les butées à bille ne supporteront pas les efforts latéraux de la courroie de transmission.
Il me faut tout refaire mais j’aimerais laisser la manivelle avec le tambour gradué, je travaille sur la modélisation 3D avant d’usiner les pièces.
J’ai trouvé une astuce qui devrait vous plaire. A suivre...

Sinon j’ai reçu le coffret électrique métallique, les presses étoupe et quelques bricoles pour le câblage électrique.

 

[yeti8360]

J'ai commandé le ELS 4 PRO avec le pack Servo M.
Pour le Z, je pense conserver le boitier des avances, enlever toute la pignonerie et juste faire un axe passant.
Pour le X, il y a la place pour mettre un pignon juste derrière le volant mais je ne sais pas quelle largeur de courroie crantée je dois utiliser. Je vais poser la question chez Rocktronics.

 

[vince_007]

J'ai commandé le ELS 4 PRO avec le pack Servo M.
Pour le Z, je pense conserver le boitier des avances, enlever toute la pignonerie et juste faire un axe passant.
Pour le X, il y a la place pour mettre un pignon juste derrière le volant mais je ne sais pas quelle largeur de courroie crantée je dois utiliser. Je vais poser la question chez Rocktronics.

Le pack servo M est en NEMA 23, moi je me suis fait mon kit, ça coute pas plus cher. Je suis partie sur la conf du pack servo M mais j'ai changé le moteur du Z pour un NEMA 34. A priori, je tiens facilement les 2000mm/min, à 3000mm/min j'ai le variateur qui décroche de temps en temps et qui se coupe.

 

[stef1204]

J'ai l'ELS 3 doublé d'une carte Mach3 et visu clasique pour utilisation en manuel.

Je vous présente mon Emco 8 complètement revisité.

But : Vérifier et remplacer la graisse de la broche. Une DRO (Visu) sur chaque axe. Remplacer les pignons pour l’avance et le filetage par de l’électronique. Motoriser le chariot transversal. Garder les fonctions manuelles d’un tour classique aidé d’une visu. Automatiser le tournage et...

www.usinages.com

 

[vince_007]

Salut,

J’ai bossé un peu sur le tour ce week end, je me suis surtout occupé du câblage de l’armoire électrique.
J’ai du démonter mon ancien pupitre de commande, refaire une plaque pour boucher les anciens usinage et repeindre.

J’ai perdu beaucoup de temps à chercher une panne de l’encodeur, lorsque je mettais la terre sur le boitier ELS, je perdais l’encodeur. J’ai passé bien 5h pour identifier et réparer. C’était pas simple car c’était le + d’une photodiode qui touchait la masse dans l’encodeur, j’avais 150 Ohms entre le + et la terre. Dès que je mettais la terre sur l’ELS, la photodiode s’éteigner. Grosse galère pour démonter, réparer et remonter. C’est collé, c’est tout petit et c’est de l’optique.

Du coup, pas vraiment eu le temps de faire des photos.

To Do Liste:

1. Découper le capot et faire des protections en impression 3D
2. Monter une armoire électrique et tout câbler dedans
3. Faire un support pour le pupitre de contrôle
4. Etudier la modification de l'axe X
5. Usiner les pièces et modifier l'axe X
6. Imprimer des capots de protection
7. Installer 2 arrêts d'urgence, 1 a droite et un autre à gauche
8. Raccorder le variateur de broche au contrôleur

 

[vince_007]

Voici la suite des travaux, je me suis concentré sur la partie électrique car j'ai besoin que le tour fonctionne pour faire l'axe X.

Les câbles moteurs pas à pas, broche, le câble encodeur et les câbles de contrôles/commandes sont intégralement blindés. Il n'y a que le 230V et l'arrêt d'urgence qui ne le sont pas.

Pour la découpe du capot, j'ai du y aller au disque à découper avec le proxxon, ça fait pas une découpe nickel mais ça fait le job. J'ai du fabriquer un capot en ABS avec un décalage de 15mm vers l'avant sinon ça touchait le moteur à la fermeture. 11H d'impression le capot et il est en un seul morceau.

- L'armoire électrique que j'ai pris un peu petite mais ça passe, bien pratique la plaque du dessus amovible pour l'usinage des perçages:

- La découpe du capot d'origine et le montage du capot en ABS:

- Fabrication d'un pied en profilés d'acier soudés pour supporter le pupite, j'ai pris du gros pour la rigidité mais aussi pour passer les câbles dedans. J'ai également fait un capot en ABS derrière le pupitre car rien est prévu d'origine:

- Petite vue d'ensemble, fonctionnelle pour attaquer l'axe X:

To Do Liste:

1. Découper le capot et faire des protections en impression 3D
2. Monter une armoire électrique et tout câbler dedans
3. Faire un support pour le pupitre de contrôle
4. Etudier la modification de l'axe X
5. Usiner les pièces et modifier l'axe X
6. Imprimer des capots de protection
7. Installer 2 arrêts d'urgence, 1 a droite et un autre à gauche
8. Raccorder le variateur de broche au contrôleur

 

[Mcar]

bravo
Très belle intégration de l'ensemble , ça doit être un vrai plaisir de travailler avec ce matos

 

[Florent07]

Superbe, c'est propre et bien pensé

 

[pailpoe]

Super propre l’intégration. Je vais faire pareil pour mon système.

 

[Mcar]

est ce un mandrin de 160 mm ?

 

[yeti8360]

Je suis admiratif, quelle finition tip top!
Pour mon montage, je n'ai pas osé prendre un coffret fermé car j'avais peur d'une surchauffe des composants surtout le boitier avec le ventilateur incorporé.
Bonne idée le capot de protection en impression 3D. Je pense en faire un aussi pour protéger le moteur du X car je travaille souvent avec l'arrosage et je ne suis pas certain que le moteur puisse être humide.

 

[Squal112]

Encore une fois, un régal pour les yeux !
L'intégration est superbe ! discret, fonctionnel, esthétique

Pour le blocage du capot, c'est un doigt d'indexage à ressort que tu as utilisé non ?

 

[vince_007]

est ce un mandrin de 160 mm ?
Voir la pièce jointe 652417

Non un 125mm standard.

 

[Mcar]

Pour ceux comme moi qui hésite entre un pro et un basic, voilà une réponse après leur avoir poser la question (réponse reçue un dimanche !) :


the PRO is easier to work with due to the graphic display, it has more keys, can control the spindle (Constant surface speed is one advantage), and allows entering values in Diameter in 0.001mm resolution, where the Basic allows for 0.01mm and only radius values.

Also the PRO uses 24V industry standard voltage and has more filtering parts t make it more resistant to industrial electromagnetic disturbances
whereas the Basic is limited to 12V and more suited for home use, where the power net is not as disturbed by other large machines and frequency converters as in factories.

traduction pour les non anglophones:

le PRO est plus facile à utiliser grâce à l'affichage graphique, il dispose plus de touches, peut contrôler la broche (vitesse de coupe constante) et permet d'entrer les valeurs au diamètre avec une precision de 0,001 mm, où le Basic ne permet que des valeurs de 0,01 mm et uniquement au rayon.

Aussi le PRO utilise une tension standard de 24V et possède plus filtres pour assurer une résistance accrue aux perturbations électromagnétiques industrielles.

alors que le Basic est limité à 12V , plus adapté à un usage domestique, où le réseau électrique n'est pas aussi perturbé par d'autres grosses machines et convertisseurs de fréquence que dans les usines.

De mon avis, l' histoire des 24Volts est décisif dans le choix malgré la différence de prix

on va consulter le ¨Pere Noel