Aide Choix electronique CNC avec AC Servo Moteur

[messdu74]

Messieurs bonjour, et madame

Je souhaite me lancer dans un nouveau projet de fraiseuse portique CNC 3 Axes (N*3), mais pour celle ci je souhaite demander conseils avant d'acheter n'importe quoi.

Donc le projet sera je l'espere lancer dans 10 ou 12 mois (actuellement a l'etrange). Mes besoins sont purement recreatif mais j'aime la precision pour rien

Donc les caracteristiques :

##Mecanique##

Base et Table en Granit noir Class 0.
Portique en AU4G 2x20mm et assemblage mecano-chimique (je c'est pas si ca existe mais c'est beau)
Rail HGR copie Hiwin taille 20 avec 4 patin par axe.
Vis a Bille 1605 C7 double ecrous (X et Y)
Vis a Bille 1204 C7 simple ecrou (Z)

##Mouvement##

Poulie crantee et tendeur par axes avec ratio 1:1 (X Y et Z)
2 x Servo moteur Panasonic 200W codeur Absolu 17Bit (X et Z)
1 x Servo moteur Panasonic 400W codeur Absolu 17Bit (Y)

##Broche 2 models ##

HF 2000W AirCooled, 220Tri.
et
VDI 40 Eppinger 4000Rpm ER25
Servo moteur 1500W ratio 1:1 (asservissement par driver Panasonic)

Aujourd'hui pour cette CNC j'ai la modelisation, les VAB, les rails, les supports de VAB, ainsi que deux moteur 200W Panasonic avec les drivers et les cables

Les moteurs sont des Panasonic MSMD022S1S avec les drivers MADDT1207, aujourd'hui je me penche sur la partie electrique/tronique et comment les animer correctement.A savoir que j'ai 10/12 mois pour trouver la/les bonne occasion

J'ai quelques mot clef mais je suis perdu

Quel controller choisir je regarde depuis deux jours sur tous les sites anglophone.

*Que pensez vous de Galil, quels modeles sont compatible a mon utilisation ?
*Warp9 ESS (ethernet) connecter a une board peut il convenir ?
*Quelle frequence de communication 400Khz,1Mhz me faut il ?
Pour ma broche en servo moteur, une simple commande 0/10V peut elle suffire ou je doit prendre une carte 4 Axes et programmer mon 4em axe comme la broche ?

##Liens de recherche##
http://warp9td.com/index.php/products
https://industrial.panasonic.com/content/data/MT/PDF/minas_a4_e.pdf
http://www.machsupport.com/wp-content/uploads/2013/04/GalilPlugIn.pdf

##Apercut CNC Granite V1#
A venir

Je vous remercie de votre aide
Noel

 

[stanloc]

Bonjour,
Pour débuter la chose qui m'interpelle ce sont les codeurs absolus.
J'utilise des produits Galil achetés d'occasion et c'est à leur niveau que ce fait la régulation de position. Le PC sert uniquement à écrire un programme qu'il envoie au "boitier" Galil et celui-ci fait tout le reste, à savoir qu'il génère un signal -10/0/+10 volts qui commande les ampli qui alimente mes servomoteurs DC. On peut aussi bien avoir une commande de moteurs pas à pas par step/dir, mais c'est le boitier Galil qui reçoit l'information des codeurs à impulsions et "s'arrange" pour que l'écart entre la position demandée et la position actuelle soit inférieur à une valeur programmée. Jusqu'ici je n'ai pas vu de boitier Galil acceptant les signaux de codeurs absolus. Mais cela ne veut pas dire que cela n'existe pas chez eux ou ailleurs. Toujours est-il que c'est "la clé de voute" de votre système.
Toutefois une remarque : avez-vous ces codeurs absolus ? car sinon leur prix risque de vous assomer, surtout que pour un usage amateur c'est un luxe.
Mais là des goûts et des couleurs ...........
Stan

 

[messdu74]

Bonsoir stanloc,

je suis tout à fait d'accord avec toi, des codeurs absolus en 17bit est du luxe mais je les ai déjà et c'est donc pour cela que je fait appel au forum pour trouver la commande à la hauteur du matériel.

J'aurais quelques remords de brancher les servo a un port parallèle

 

[saico]

Bonjour,

Je voulais faire des petites remarques, pour ce qui concerne les codeurs absolus je suppose qu’ils sont déjà installés sur les moteurs, la connexion au driver est faite par une liaison sérielle ( connecteur X6 qui a la forme d’une prise Firewire IEEE 1394), donc le codeur n’est pas utilisable directement par l’utilisateur, par contre le driver Panasonic, comme presque tout les drivers servo AC modernes, est capable de reproduire les signaux A,B et Z sur quelques pins du connecteur de commande ( Voir X5 pin 21, 22, 48, 49 et 23, 24), ces signaux serviront généralement à remonter l’info sur la position ou la vitesse du moteur, et aussi sont exploitables par les systèmes d’asservissement extérieurs notamment de type Galil, pour assurer des boucles fermées ( simples ou doubles).

Si vous voulez utiliser un contrôleur Galil Motion Control, vous aurez quelques possibilités :

- Utiliser le driver Panasonic comme un simple amplificateur de puissance, donc en mode Velocity, l’entrée analogique de commande connectée à la sortie +-10v du contrôleur Galil, les sorties codeur ( A, B, Z et compléments ) connectées aux entrées codeur principal de la carte Galil, cette méthode nécessite un double tuning des boucle d’asservissement, l’un sur le driver en mode asservissement de vitesse, l’autre sur la carte Galil en asservissement de position.

- Deuxième possibilité, utiliser le driver Panasonic en mode Position commandé par entrée Step/Dir ( pin 3,4,5 et 6), et la carte Galil en mode « Stepper motor » avec sorties Step et Dir pour la commande du Driver et le servomoteur, qui seront vus ensemble comme un moteur Pas à Pas classique, cette méthode est privilégiée car elle nécessite un seul tuning au niveau de Driver, et aussi par la simplicité de la mise en œuvre et de la maintenance.

- Une autre possibilité, c’est presque la même que la précédente sauf qu’on câble les sorties codeur du driver aux entrées codeur de la carte Galil pour fermer la boucle qui est assurée par la carte, afin d’’entretenir la position( l’ensemble Driver/Servo seront vu comme un moteur Pas à Pas avec un codeur).

A noter que dans tout les cas la fonctionnalité « Absolu » du codeur n’est pas directement exploitable ni par la carte Galil, ni par le software Mach3, car on se limite à l’utilisation des sortie codeur A, B et Z qui émulent un simple codeur incrémental. Bien entendu on peut récupérer la valeur absolue par d’autre moyen comme par exemple l’utilisation de l’interface série disponible sur le connecteur X4 du Driver.

 

[vres]

Bonjour Très juste, Les codeurs Absolus sont de plus en plus fréquents sur les Servomoteurs AC.

 

[saico]

Pour aider notre ami dans son choix de la fréquence de la carte d’interpolation :

La vitesse de rotation maximale du servomoteur est de 3000tr/min , vis à bille 5mm/tr, rapport de réduction poulies crantée 1 :1 donc équivalent à une prise directe, cela implique que la vitesse maximale qu’on peut atteindre est de : 3000tr/min * 5mm/tr = 15000mm/min

Reste à savoir la résolution voulue de la machine, il est vrais que théoriquement on peut atteindre des résolutions très importantes vu la résolution des codeurs des servomoteur, mais en pratique on est très vite limité par la configuration mécanique du système, notamment la précision des vis à bille ( classe C7 n’est pas la plus précise qu’on trouve dans le marché), l’élasticité de la courroie cranté et la flexibilité de l’accouplement moteur et aussi la rigidité générale du portique. Dans la pratique une précision aussi bonne que 1µm reste un rêve pour les CNC makers !

Supposant qu’on accepte une résolution de 1 centième de millimètre (0.01mm) :

Le Driver doit être paramétré pour assurer une rotation complète du moteur chaque 500 impulsions de commande, ( paramétrage « Electronic Gear » ).

Pour cette résolution il faudra une fréquence minimale de (3000tr/min) * (500imp/tr) / 60 =25000 imp/sec.

Donc au final pour atteindre une résolution de 0.01mm et on se déplaçant à 15000mm/min on aura besoin d’une fréquence relativement faible 25Khz.

Finalement pas besoin de 400khz ou de 1Mhz , une carte d’interpolation USB de bonne qualité compatible Mach3 et qui génère une fréquence entre 100Khz et 200Khz est largement suffisante pour atteindre de très bonne performance.

 

[vres]

3000 tr/min pour une vis a bille c'est beaucoup.

 

[saico]

Merci @CNCSERV, c’est très important de le préciser.

Apparemment je ne suis pas le seul à avoir mal à faire tourner la vis à bille à plus de 1000tr/min.

Personnellement , il y a deux ou trois ans j’ai eu ce problème sur ma petite machine, la vis 1605 de l’axe Z, qui fait 210mm de longueur pour une course de 85mm, tournait à 1300..1400tr/min max, alors sur l’axe X de 600mm environ de longueur totale , je n’ai pas eu le droit à plus de 800tr/min , à cette vitesse je commençais à avoir des toute petites vibration, alors à 2200tr/min avec l’écrou de la vis en extrémité ou presque, j’ai eu carrément des ventre de quelque mm d’amplitude qui se formaient au milieu de la vis ! ça vibrait violemment !!!! Depuis j’ai réduit la vitesse de mes moteur au strict minimum nécessaire, car je n’ai pas vraiment besoin de faire du « F1 » sur une couse qui fais quelques 500mm !

 

[jjdu33]

bjr,

les fabricants donnent tous les renseignements dans leurs catalogues ( y compris les calculs ), vaut mieux lire avant de foncer, mais 3000 tr/mn pour de la vis à bille de 12 et 16 de diamètre même avec des paliers à chaque bout c 'est trop...

jj

 

[messdu74]

Bonjour et merci pour vos interventions.

Pour la vitesse de rotation je suis entierement d'accord 3000Rpm sur une VAB 1605 de longueur 750mm est trop, mon raisonnement etait ;(sans savoir que les codeur Absolu n'etait pas utilisable a 100% de leurs capacites).

Pourquoi demultiplier la transmission alors que la resolution meme avec 10% d'erreur est amplement suffisant (Mesurer au centieme au dela de 300mm est impossible avec mes outils actuels)
Codeur Absolu 17 Bit = 2 puissance 17 soit 131072 ppr
Soit une resolution theorique de 50/131072=0.00038mm le tout avec des vis a bille Class C7 soit une erreur de 0.050 sur 300mm avec des vis a bille de qualitee .
Donc uniquement limiter la vitesse de rotation comme les servo moteur ont un couple constant.

* Quel resolution est il possible d'avoir avec une reproduction des signaux A, B et Z?
* Laisser le codeur et le driver en boucle simple ne serais pas suffisant pour vous ?
* Avec un codeur Absolu est il possible de compenser les erreur de VAB sur une longueur de 600mm (Modification des impulsions par une equation d'erreur ici pour exemple 0.05 pour 300mm) ?
* Dans le cas ou j'utilise le codeur en Step et Dir, n'importe quels carte peut suffire (suivant le raisonnement, avec un ratio de 4:1 donne (3000.2000)/60=100000IPM soit 100Khz)
* Stanloc quel model de carte # Galil #utilise tu ? J'aime bien le principe de brochage par PCI ca supprime toutes erreurs de cablages et parasite !

Merci

 

[stanloc]

Bonjour,

Je voulais faire des petites remarques, pour ce qui concerne les codeurs absolus je suppose qu’ils sont déjà installés sur les moteurs,

Des codeurs absolus installés sur le moteur cela ne limite t'il pas la rotation à un seul tour d'axe ?
Stan

 

[gaston48]

J'aime bien le principe de brochage par PCI

Bonjour,
Si tu souhaites du PCI ou PCI-e tu as le très populaire système Mesa (Mesa electronics usa) mais
qui n'est compatible, dans le domaine de la cnc, qu'avec Linuxcnc.

 

[vres]

Des codeurs absolus installés sur le moteur cela ne limite t'il pas la rotation à un seul tour d'axe ?
Stan

Non, le codeur donne la position du rotor exactement comme un résolveur, a la différence que c'est beaucoup plus précis, C'est numérique donc pas et perturbations, et la communication ce fait par 2 fils de Data.

Sur un portique Isel la vitesse de VàB de 1500tr/min est tout a fait possible, ce qui donne une vitesse de déplacement de 125mm/s avec une vis au pas de 5mm.

Quand on a un Servomoteur qui tourne a 3000tr/min, à mon avis il faut plutôt réduire la vitesse du moteur au capacité de la vis plutôt que de faire une réduction mécanique, surtout si on a un gros moteur comme celui que je vois plus haut.

En principe la sortie émulation codeur se règle par 2 paramètres: un numérateur et un dénominateur qui permettent toutes les résolutions possibles.

 

[messdu74]

Bonjour,
Si tu souhaites du PCI ou PCI-e tu as le très populaire système Mesa (Mesa electronics usa) mais
qui n'est compatible, dans le domaine de la cnc, qu'avec Linuxcnc.

Les cartes de commande de marque MESA sont d'apres les sites anglophone tres reputer mais j'ai abandonner a cause de la rarete de celles-ci !!!
Je vois et trouve quasiment que des GALIL DMC-10x40 ou 17x40 a des prix abordable !!! Env 300$ frais de port inclus.

Cela pourrez il convenir ?

A prix egale on a une board USB 100$ Une alimentation stabiliser 50$ une armoire metallique+chemin de cable, ventilateur, thermostat... 250$ est ce que ca vaut pas plus le coup de mettre un peut plus d'argent dans une carte de controle PCI et directement l'integrer au PC ou faire soit meme avec les en*erde, les parasites du au cablages sans parler des fournitures qui au final sur mes deux precedents CNC m'on couter 3 fois le prix de la board (Qui peut cramer a tout moment )

Je vous remercies pour votre aide

 

[stanloc]

Non, le codeur donne la position du rotor exactement comme un résolveur, a la différence que c'est beaucoup plus précis, C'est numérique donc pas et perturbations, et la communication ce fait par 2 fils de Data.

Tu ne réponds pas à ma question. Si le codeur est accouplé au moteur comment peut-il donner une valeur absolue correspondant à plusieurs tours de l'axe ?
Stan

 

[saico]

@messdu74

Je vois et trouve quasiment que des GALIL DMC-10x40 ou 17x40 a des prix abordable !!! Env 300$ frais de port inclus.

Je t’invite à bien vérifier si le prix que tu annonce (300$) correspond bien à une carte PCI de 4 axes et pas d’une carte ISA ! car c’est trop beau d’avoir une telle carte à ce prix. Le fabricant annonce un prix de 1195$ pour une DMC1842 PCI 4 axes sans compter 195$ pour un cable de 2metres, et 295$ pour l’Interconnect board ! sauf biensûr su tu veux du matériels d’occasion.

 

[saico]

Si le codeur est accouplé au moteur comment peut-il donner une valeur absolue correspondant à plusieurs tours de l'axe ?

@STAN

Contrairement à la méthode traditionnelle de conception des codeur absolus et qui consistait d’imprimer un code binaire ou Gray directement sur un support optique, la technologie d’aujourd’hui est bien plus sophistiquée, il s’agit dans la plupart des cas, d’utiliser un codeur de type résolveur, sincos ou tout simplement un incrémental, avec une électronique basé sur des composants XLP ( extra-low-power ) pour décoder et compter les impulsions et le nombre de tours du codeur ou du résolveur, les compteurs qui sont généralement de nombre de deux : l’un sur 17bits par exemple pour la position absolue sur un seul tour, le deuxième compteur sur 24bits ou 32bits pour le nombre de tour effectués. Ces deux compteur sont sauvegardés dans une mémoire RAM qui est alimentée en permanence soit par un super condensateur qui se trouve sur le PCB du codeur lui-même, soit par une pile de sauvegarde qui se situe dans un compartiment sur le driver(YASKAWA préfère cette solution), la technologie XLP permet d’utiliser un condensateur d’une capacité standard ( ex : 2200µf) pour assurer la rétention des données sur une très longue durée, à chaque mise sous tension du Driver, celle-ci se charge de nouveau.

Les compteurs de position sont accessibles par liaison sérielle de donnée ( ici chez Panasonic il s’agit des deux ligne S et S bar).

Si le driver est utilisé pour un asservissement de vitesse, le compteur des tours est tout simplement ignoré, en revanche pour un asservissement de position, les deux compteurs sont pris en compte pour la détermination de la position absolue.

Et rassure toi il n’y aura pas d’over-comptage du compteur des tours car en pratique il est presque impossible qu’un système de positionnement nécessite plus de 2^32 tours pour atteindre une fin de course, et si on a vraiment besoin de ça, il suffira de se procurer d’un autre codeur avec un compteur de nombre de tour qui est codé sur 64bit ou plus !

 

[vres]

Sur les yaskawa même le type du moteur est inscrit dans le codeur. C'est a dire qu' on ne peut pas remplacer un codeur par un autre codeur récupérer sur un moteur de type différent.
C'est du vécu

 

[stanloc]

Merci saci pour avoir pris la peine de me faire un exposé aussi limpide.
Moi j'utilise des produits Galil achetés sur ebay.com aux USA sans aucun déboire.
Actuellement les liaisons Ethernet/RS232 semblent être préférées à l'utilisation du bus PCI. L'avantage c'est que l'on peut utiliser un portable.
J'ai une carte DMC 620 (2 axes) qui a 30 ans au moins sur bus ISA
une carte DMC 1030 sur bus ISA (3 axes)
un coffret DMC 1540 (4 axes) avec une liaison RS232
une carte DMC 2143 (4 axes) avec une liaison Ethernet/RS232
Attention ces produits Galil offrent des avantages en nombre important comme des entrées analogiques et numériques programmables "of course" à ne pas savoir quoi en faire.
Attention aussi : chaque produit a son manuel d'utilisation qui fait environ 200 pages et pour tous ces produits il faut le manuel des codes de commande et c'est encore plus d'une centaine de pages. EN ANGLAIS bien sûr.
Stan

 

[messdu74]

J'ai dit une conne*e
Stanloc a tout dit ! Pour 300$ c'est une liaison ISA, dont j'ai appris la connaissance de cette interface
Pour du PCI récent on passe avec une DMC 1840 et la en occasion USA c'est 600 à 1500$ Et sans pouvoir utiliser les codeurs 17bit

 

[saico]

Oui ce n’est pas donné ce genre de matériel, c’est vraiment destiné au industriels et aux institutions pédagogiques.

En fouillant dans mes tiroirs j’ai découvert que parmi les différentes carte qui se trouvaient entassées dans un petit coin et laissées à l'abondant, il y avait bien une DMC-1842 en 4 axes PCI, malheureusement une piste sur le PCB à été sectionnée par une autre carte qui se trouvait au mauvais endroit, mais rien n’est méchant, car j’ai pu la réparer puis installer le driver, et mettre à jour le firmware, et surtout tester vite fait le fonctionnement avec Mach3 en mode « Stepper » , et là j’ai confirmé qu’elle est vraiment capable de générer une fréquence de 3MHz sans problème (fréquencemètre sur connecteur de sortie « Step » de chaque axes) comme indiqué sur sa fiche technique, mais malheureusement j’ai pas pu aller plus loin dans mes tests car j’ai pas le câble qui va avec.

Voilà c’est juste pour confirmer que c’est bien une carte à la hauteur de son prix !

Saci.

 

[messdu74]

Bonjour, Saci.

Si tu n'en a pas l'utilitee je peut t'en debarasser selont arrangement

Noel

 

[messdu74]

@messdu74



Je t’invite à bien vérifier si le prix que tu annonce (300$) correspond bien à une carte PCI de 4 axes et pas d’une carte ISA ! car c’est trop beau d’avoir une telle carte à ce prix. Le fabricant annonce un prix de 1195$ pour une DMC1842 PCI 4 axes sans compter 195$ pour un cable de 2metres, et 295$ pour l’Interconnect board ! sauf biensûr su tu veux du matériels d’occasion.

PS ; Le cable de liaison semble etre un basic SCSI 100 pin, donc bornier a vis sur rail DIN et cable facile a trouver

 

[saico]

Le cable de liaison semble etre un basic SCSI 100 pin, donc bornier a vis sur rail DIN et cable facile a trouver

Il s'agit bien d'un connecteur MDR-100 pin, ( Mini D-Ribbon ) voici à quoi il ressemble:

mais surtout pas celui-là:

 

[messdu74]

Merci pour l'information je la note precieusement

 

[vince_007]

Il existe aussi de bon contrôleur chez CS Lab, et notamment le CSMIO-IP.
En ajoutant les modules encodeur, il est possible de raccorder des règles ou codeur.
La version analogique permet le raccordement a des drivers +/-10V et codeur.
C'est équivalent au Mesa mais seulement compatible Mach3 ou Mach4.

 

[messdu74]

#Vince_007# Oui j'ai regarder les equipements de la compagnie CS Lab, et le Kit complet avec board a 599 Euros, cela semble une alternative clef en main pour un prix au maximum de mon budget, et en 6 Axes pour de futures evolutions ou autres utilisation.

J'ai trouver d'autres marques (copies de Galil aux E.U) mais leurs manuel sont moin garni et aucuns retour d'experience sur les sites anglophone !!
Je suis toujours ouvert aux propositions, voir me tourner vers le "Ethernet" meme si le PCI ma conquis

Noel

 

[vince_007]

Le CSMIO est en Ethernet, j'en ai un et j'en suis content. On ne se pose plus de question sur le PC, on peut ouvrir la CAO en même temps que Mach3 qui usine sans avoir peur de planter la pièce.

 

[messdu74]

Merci du retour d'experience !!!
Je continue de chercher un Galil au cas ou une bonne occasion se presente !!

Actuellement il y a une DMC 1832 avec le cable MDR 100pin de 1metre pour 320 Euros, pensez vous que c'est une erreur de prendre seulement 3 Axes ou il vaut mieux attendre et prendre une 4 Axes ??
Personnelement je ne compte pas forcement faire du 4 Axes mais comme mon moteur de broche sera un Servo Moteur

 

[stanloc]

mais comme mon moteur de broche sera un Servo Moteur

dans ce cas il faut prendre une 4 axes car ce serait pataud.
Stan