Dépannage et optimisation CNC de type portique

Hello,

J’ouvre un fil au sujet de ma CNC, car j’aimerai bénéficier de vos avis éclairés pour tout un tas de petites questions.
Pour situer le contexte et mon niveau de connaissances, il s’agit de ma première CNC.

C’est une machine que j’ai acheté neuve, censée être prête à l’emploi, mais qui n’a jamais vraiment bien fonctionné. Le fabricant n’a jamais été au niveau à tout point de vue, bref je ne devais pas mettre les mains dedans, au final je le fais souvent.



La construction est plutôt sérieuse (compte tenu du budget), c’est la partie électronique qui pèche, notamment les servos.
Pour en arriver aux aspects techniques :

• Châssis et portique acier, soudure « low stress », zones critiques usinées
• Rails de guidage prismatique 20mm sur les 3 axes
• Vis à billes X et Y (25x10mm), et Z (16x5mm)
• Entrainement par courroie, ratio 3 :1 (X et Y), et ratio 2 :1 (Z)
• Servos AC - JMC iHSV60-30-40-48 (un sur chaque axe)
• Broche Elte 3.3kW
• CN Eding iCNC600

Configuration logicielle à la livraison :
X et Y : 960pulses/mm, 7800mm/min, 700mm/s²
Z : 1280pulses/mm, 5700mm/min, 700mm/s²

Configuration logicielle après intervention du fabricant :
X, Y et Z : 350mm/s²

Pour la faire courte, les servos sont très bas de gamme et configurés avec les pieds par le fabricant : bruits, vibrations, amortissement rugueux se traduisant par des mouvements saccadés directement visibles sur les usinages.


A la base je venais vous demander conseil pour l’optimisation des déplacements, mais c’était sans compter sur un petit incident venu pointer le bout son nez.


Ma première question concerne donc un phénomène nouveau depuis quelques jours, l’apparition de « klongs » sonores lors du déplacement du X.


L’origine du son étant difficile à définir et aucune vis n’étant desserrée, j’ai ôté la courroie accouplant le servo à la vis à billes. Cette dernière tourne de manière fluide, sans bruit. Le servo ne semble pas présenter de point dur.

Après remontage de la courroie, retour des « klongs ».

Le souci est donc au niveau de la liaison VàB/servo ou du servo en lui-même.
La courroie semble se déplacer normalement, elle ne frotte pas.

En touchant le servo éteint au moment d’un « klong », j’ai la sensation que ça vient bien de l’intérieur.
Quels tests puis-je mener pour confirmer le coupable ? Savez-vous de quoi ce bruit peut être l’effet ?


Merci d’avance pour votre aide
Blakk

cr-_- a dit:

Bonjour,
Tu as démonté le servo pour le faire tourner à la main ? Voir si c'est toujours à la même position ou pas

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Salut,

Je l'ai démonté pour vérifier s'il n'y avait pas de jeu dans la poulie, et en le faisant tourner à la main, je n'ai rien senti de suspect.
Pas de point dur, pas de bruit suspect.
Quand il est accouplé à la poulie, je n'ai pas le sentiment que le "klong" soit lié à une position particulière du servo.

Ce n'est peut-être pas lié, mais ce servo est mal configuré depuis le début. Il occasionne des vibrations dans la VàB et émet des bruits "électroniques". Depuis l'apparition de ce bruit mécanique, je le trouve encore plus bruyant qu'avant.
Les petits clics que l'on entend dans la vidéo suivante proviennent de la télécommande.


EDIT : en fait si, je viens de tester de nouveau et il y a bien une périodicité du bruit.
A chaque tour de poulie il y a un "klong", ce qui correspond à 3 tours de servo.
Ca viendrait donc de la liaison poulie/servo et non du servo ?

Boris_25 a dit:

Tout d'abord, c'est une belle machine.

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Merci !
Si c'était à refaire, je changerai quand même quelques "bricoles" :
- châssis monobloc
- 2 VàB sur l'axe Y
- d'autres servos
- broche ATC

C'est dur de réussir complètement un premier achat ^^

Boris_25 a dit:

Qu'entends-tu par là?

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Il y a beaucoup d'exagération de ma part, j'ai englobé dans ma réponse toutes les déconvenues que j'ai eu avec le fabricant. Et elles ne sont pas toutes d'ordre technique :
- Le transporteur a failli faire tomber la CNC lors du déchargement (il n'était pas équipé tel que cela avait été convenu).
- La machine devait être utilisable en l'état : elle est repartie à l'usine pour cause de mauvaise géométrie.
- Documentation ultra succincte, nada concernant l'entretien. Et j'ai du quémander pour l'avoir en version électronique et pouvoir la traduire (fabricant allemand).
- Des gouttes de peinture sur les rails prismatiques.
- Les servos devaient être configurés : alors certes ils ont une configuration, mais elle est foireuse.
- Mauvaise foi du fabricant : la machine est nickel mais renvoyez là nous quand même pour la régler, et plus tard, on va prendre la main à distance pour reconfigurer le servo Y alors qu'on vous à dit que la config était au poil.
- Un délai de réponse supérieur à 4j à chaque question technique que je posais.

Cela peut paraitre anecdotique, sauf que le fabricant savait que cette machine était destinée à un usage pro. Au final, j'ai perdu plus d'un an à cause de tout ça, car j'ai du y consacrer un temps que je n'avais pas. Sans compter les retards en production qui m'ont fait perdre quelques clients.

A ce jour, reste les problèmes techniques liés aux servos.
Le Y a donc été reconfiguré à distance, mais cela reste très perfectible à mon sens. Et surtout cela s'est fait par une accélération divisée par deux (700mm/s² -> 350mm/s²).
Quant au X, voilà ce qu'il donnait avant de se mettre à faire du bruit.

C'est toute une histoire ces servos. Déjà pour prendre la main dessus, il faut un câble rs232/usb bien spécifique. J'en ai acheté 3 pour en avoir un bon. Mais les oscillos ne fonctionnaient pas, donc impossible de le régler. Il s'avère que le logiciel JMC n'aime pas que Windows soit en français ...
Ajoute à cela les bugs du logiciel, la doc succincte et pas très compréhensible pour le néophyte que je suis, le manque de temps, et ça prend des mois pour arriver à quelque chose.
Je m'étais résigné à monter en compétence afin de les configurer proprement, mais suite à ce bruit, j'hésite à les remplacer purement et simplement par quelque chose de plus sérieux.

Boris_25 a dit:

Il est possible que ces conditions aient pu au fil du temps détériorer les servos!

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C'est ce que je commence à me dire. Les vibrations visibles dans la vidéo au dessus ne doivent pas les arranger avec le temps ...

Boris_25 a dit:

Selon ta description il semble effectivement que cela vienne de ton moteur. Pour le vérifier, et si c'est possible, ce serait d'intervertir les moteurs d'axe X et Y pour tenter de voir si le phénomène se déplace ou pas?

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C'est une bonne idée, je vais creuser ça.

Boris_25 a dit:

Bon courage.

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Merci pour ton commentaire

cr-_- a dit:

Bonjour,
Si le klong reviens à chaque tour de poulie de la vis à billes j'aurais tendance à incriminer le palier de celle ci car ça n'arrive que chargé par la courroie

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C'est pas si simple, j'en perds mon latin
Dans le sens horaire, le klong a lieu toujours au même endroit. Dans l'autre sens, il a lieu à 2 endroits différents.


Question à 2 sous, la courroie qui se déplace sur la poulie de la vis à bille, c'est normal ?
Elle ne risque pas de sauter, car maintenue en place par les flancs de la poulie coté servo, mais donc elle frotte un coup à gauche, un coup à droite sur ces flancs.

J'ai le même comportement sur le X et sur le Y, donc je ne pense pas que ça soit lié au démontage/remontage du X.

Boris_25 a dit:

Un test assez facile à réaliser, tu lances ta machine, puis une fois les origines faites, tu démontes la courroie, ensuite tu fais tourner le moteur pour voir si un bruit se produit, si rien ne sa passe, applique une légère pression latérale sur la poulie moteur, et fais le tourner à nouveau, peut être que tu obtiendras le bruit et tu seras fixé.

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Merci tu m'as mis sur la piste, j'ai trouvé.
Le servo ne fait pas de bruit à vide.
Par contre il y a du jeu sur l'assemblage vis à bille/poulie. Quand je bloque la première et que je tourne la seconde à la main, j'entends le fameux "klong". Ca ne le fait pas sur le Y.

Il me semble que je devrais avoir le bruit à chaque changement de direction, mais ce n'est pas le cas. Mystère.

Me reste à démonter la poulie de la VàB pour voir ce qu'il y a derrière.
Remettre la main sur ma clef à ergots est le premier souci rencontré

Boris_25 a dit:

La vidéo du comparateur sur l'équerre est inquiétante à mon sens. Il semble qu'il y ait un problème sérieux sur ta machine.

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Pour la petite histoire, j'ai eu zéro retour du fabricant depuis que je lui ai envoyé cette vidéo + relance ^^

Les vibrations ne sont pas tout le temps présentes. Quand elles le sont, le servo émet un bruit électronique.
C'est sa configuration qui n'est pas bonne et peut-être sa faible qualité, je n'ai pas les compétences pour trancher ce point.
Ca fait parti de mon problème depuis le début, je ne sais pas quoi attendre de cette machine en terme de précision, vitesse. Je n'ai aucune base de comparaison.

Je n'ai jamais trop osé toucher la config des servos, la doc est légère et les maigres tuto sur internet très approximatifs. Il suffit d'un paramètre inadapté pour mettre la grouille, d'autant plus que l'autoconfig des JMC est pour ainsi dire inexistant.

Boris_25 a dit:

Ta machine souffre manifestement d'un problème originel qu'il serait bon de diagnostiquer et de résoudre pour ne pas abimer la structure. Ce problème peut avoir plusieurs origines (réglages, drivers, moteurs, parasites, etc.)

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Entièrement d'accord. Après avoir réglé le problème de jeu, je m'attaquerai à la config des servos.

Boris_25 a dit:

Serait-ce indiscret de te demander qui est le fabricant?

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SKcnc. Normalement ils font de bonnes machines ...

Plus de peur que de mal, l'écrou à encoches coté poulie de la vis à billes était desserré. Un coup de clef à ergot plus tard, plus de jeu.

Je peux revenir à mes optimisations ...

La situation actuelle n'étant pas fameuse, je cherche à l'améliorer. Avec ou sans changement de pièces.

Situation actuelle :
Vitesse max : 7800mm/s (X et Y), 5700mm/s (Z)
Accélération : 350mm/s² pour les trois axes, une vraie tortue

J'usine principalement du bois et je fais de plus en plus d'usinages 3D : ces vitesses sont trop faibles pour utiliser convenablement des fraises de 8mm et plus. Et l'accélération, trop asthmatique pour des usinages avec changements incessants de direction, réduit également la durée de vie des fraises.

Avec une simple reconfiguration logicielle, je pourrai pousser à :
- X et Y : 10000mm/min en charge et 14000mm/s à vide
- Z : 7500mm/min en charge et 10500mm/s à vide

Question : pourquoi le fabricant ne l'a-t-il pas fait ? Parce que la machine ne le supporterait pas ? Certains composants en particulier ?
Parce qu'il l'a volontairement bridé compte-tenu de son tarif ?

Je n'ai pas idée si, mécaniquement parlant, la machine peut encaisser ces vitesses. J'aimerai bien votre avis sur ce point, car je manque cruellement d'éléments de comparaison. Par mécanique, j'entends : châssis, portique, rails prismatiques, transmission poulies/courroies, ...


Après la mécanique, il y a les servos et la CN en elle même.
Actuellement, les servos JMC 400W sont le maillon faible car ils sont mal configurés. Je ne sais pas dans quelle mesure leur comportement est améliorable et surtout s'il est possible d'augmenter vitesse et accélération sans que la machine ne tremble comme une feuille.

De son coté, la CN a une limitation qui peut éventuellement avoir des impacts avec l'augmentation des vitesses de déplacement : une fréquence d'impulsion max de 125kHz.
Compte-tenu des rapports de démultiplication, cela donne actuellement 960step/mm (X et Y) et 1280step/mm (Z).
Pour atteindre les vitesses évoquées plus haut, ces valeurs tomberaient à 480step/mm (X et Y) et 640step/min (Z).
De prime abord, cela me semble encore bon, avec des valeurs de l'ordre de 0.002mm/step. Mais peut-être que je passe à coté de quelque chose ?


Après, si la mécanique est suffisamment robuste et que les servos sont toujours le maillon faible, la machine est en capacité d'accepter des 750W sans changement mécanique majeur.
Et là, les gains me semblent énormes : beaucoup plus de couple, servos de meilleure facture (auto-tuning, mécanismes de suppression des vibrations, des résonnances, meilleure doc fabricant, ...)


@ vous lire.
Blakk

Boris_25 a dit:

Le problème des vitesse est toujours un équilibre entre les différents paramètres :
1) La masse des éléments en mouvement, plus elle est importante, plus tu as besoin de puissance et de vis plus résistantes.
2) De même pour les accélération, plus elle sont importante, plus les moteurs doivent être puissants et les vis doivent être dimensionnées.
3) La précision de la machine, plus tu veux être précis, (à condition que le servo le permette) plus il faut que la machine envoie des pulses, donc que la fréquence de la commande soit élevée.

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C'est exactement tout ce que j'ai du mal à me figurer

Boris_25 a dit:

Dans ton cas, il semble que la démultiplication permette d'augmenter le couple et la précision au détriment de la vitesse.

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C'est ça. Le servo JMC est donné pour un couple nominal de 1.27Nm, soit 3.81Nm à la vis à bille.

Boris_25 a dit:

Prenons exemple des axes X et Y, la vis est au pas de 10, le rapport de la courroie est de 3, et ton logiciel est configuré à 960 pulses/mm. Soit une précision théorique de 0.00104 mm par pulses. Cela me semble largement suffisant pour ton besoin.

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Si la règle pour atteindre une précision donnée est de la multiplier par un facteur 5 pour les différents éléments de la chaine, je peux baisser la résolution jusqu'à 0.002mm/pulse pour espérer être au centième.
Précision que le reste de la machine ne me permet certainement pas d'atteindre.

Boris_25 a dit:

Si tu prends une vitesse de 7800 mm/min tu obtiens une vitesse de rotation du servo de 2340 trs/min et une fréquence de 124.8 khZ. Tu es donc pratiquement aux limites de la fréquence de la carte et de la vitesse maxi du moteur.

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Le fabricant aurait pu baisser le nb de pulses/mm à 600 afin de se rapprocher de la vitesse théorique max de 14000mm/min (4200trs/min, rapport 3:1, VàB au pas de 10mm). A cette vitesse de rotation, le couple du servo s'effondre mais pour une avance rapide, ça doit aller.
La résolution serait passée de 0.001 à 0.0017mm/pulse. C'est littéralement un switch à bouger sur le servo et un paramètre sous Eding CNC, mais il ne l'a pas fait

Boris_25 a dit:

Pour ce qui est de la vitesse de ta machine, en avance rapide elle atteint 7800 mm/min, elle doit traverser la table (1500 * 2000 je suppose, soit une diagonale de 2500) en un peu plus de 35 secondes. Ce qui est effectivement un peu long.

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La machine est plus petite (1000x1500mm), mais oui c'est long ^^

Boris_25 a dit:

Maintenant si tu veux améliorer la vitesse, tu vas être obligé de changer les démultiplications des axes, changer les moteurs et les drivers, pour au final gagner en vitesse d'un rapport de 2 à 3. 2 étant le minimum en préservant la machine, 3 étant le meilleurs des cas théorique avec risques de trop solliciter les organes de déplacement.

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C'est ce que j'ai commencé à regarder. Le but étant de toucher/remplacer avec parcimonie.

Pour X et Y, en changeant les servos, les platines des servos et les poulies coté moteur :
Moteur : 400W -> 750W, 1,27Nm -> 2.39Nm
Poulie moteur : 24 dents -> 30 dents
Poulie VàB : 72 dents, pas de changement
Démultiplication : 3:1 -> 2.4:1
Couple à la VàB: 3.81Nm -> 5.74Nm
Résolution : 0.001mm/pulse -> 0.002mm/pulse
Avance rapide : 7800mm/min -> 15625mm/min
Vitesse d'usinage : 7800mm/min -> 12500mm/min

Ce sont des changements qui te semblent acceptables ? Pas assez ambitieux ?

Autre scénario :
Moteur : 400W -> 750W, 1,27Nm -> 2.39Nm
Poulie moteur : 24 dents -> 36 dents
Poulie VàB : 72 dents, pas de changement
Démultiplication : 3:1 -> 2:1
Couple à la VàB: 3.81Nm -> 4.78Nm
Résolution : 0.001mm/pulse -> 0.0025mm/pulse
Avance rapide : 7800mm/min -> 18750mm/min
Vitesse d'usinage : 7800mm/min -> 15000mm/min


Pour le Z, je ne me suis pas encore penché sur la question.

Le JMC est "rated" jusqu'à 3000trs/min (ie. couple constant), mais fonctionne jusqu'à 4200trs/min avec perte de couple.

Pour mes simulations, j'ai utilisé des servo Yaskawa : "rated" jusqu'à 3000trs/min mais fonctionnent jusqu'à 6000trs/min avec perte de couple.
Cette vitesse maxi me semble intéressante pour les déplacements à vide.


A propos de servo de substitution, je regarde donc Yaskawa (sans certitude qu'ils fonctionnent en step/dir), Delta série B2.
J'ai entendu parler des clearpath mais j'aime pas trop le drive embarqué sur le servo (ie. concept des JMC, chat échaudé ...).
Est-ce qu'il y a d'autres marques sérieuses qui fonctionnent en step/dir ?

Squal112 a dit:

Bonjour Blakk,

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Salut,
Merci d'être intervenu et désolé pour le temps de réponse, période bien chargée en ce moment !

Squal112 a dit:

c'est étrange cette mésaventure avec ces moteurs JMC (qui est un très bon fabricant).

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Très bon fabricant, je sais pas. Disons qu'ils font des servo pas cher.
Pour avoir regardé quelques vidéos d'eLearning Yaskawa, il y a un fossé dans le diagnostic et la finesse de configuration.

Squal112 a dit:

As-tu essayé de contacter leurs techniciens directement depuis leur site, sans passer par le fabricant de la machine ?

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Je les avais contacté en direct parce qu'il m'était impossible de faire fonctionner les oscillo avec leur logiciel.
Ils m'avaient envoyé la version 2.1.4 et conseillé de passer windows en anglais.
Au final, j'ai aussi pu faire fonctionner la v1.7.6 et la v2.1.3 en changeant la langue de l'OS.
Cette histoire est révélatrice d'un logiciel très approximatif.

Je ne pense pas que mes servos aient un souci, ils sont juste très mal configurés. Et je n'ai pas les compétences pour faire les régler finement.

Squal112 a dit:

J'ai eu l'occasion en fin d'année dernière (expérience professionnelle regretable mais passons) de retrofiter sous Masso G3 un portique 3 axes avec des servo JMC identiques aux tiens si je ne me trompe pas (iHSV86-30-44-48)

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Les miens sont des 400W (iHSV60), mais c'est la même famille.

Squal112 a dit:

et effectivement le logiciel de paramétrage JMC est très capricieux et pas du tout à mon gout ^^

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Ah ça !
Entre la doc succinte et le logiciel, c'est pas évident pour un néophyte de s'y retrouver.

A propos, tu as suivi une méthode particulière pour configurer les tiens ?
A part un début de doc fait par un allemand et quelques vidéos youtube très légères, je n'ai pas trouvé grand chose de convaincant.

Squal112 a dit:

Je ne sais pas quelle version du soft tu as, j'utilisais la 2.1.4 issue du site Mecheltron.

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Le fabricant de la CNC m'a déconseillé d'utiliser autre chose que la v1.7.6. Pour quelle raison, mystère.
J'ai pu constater des écarts de conf entre la v1 et la v2, notamment certaines virgules devenues des points, des paramètres en plus.
J'ai commis l'erreur d'alterner d'une version à l'autre quand je galérais avec l'oscillo ...
C'est peut-être pas lié, mais depuis il y a des paramètres que je ne sais plus changer.

Squal112 a dit:

Concernant les moteurs à proprement parler par contre, je n'avais pas noté de problèmes (ils étaient d'ordre mécanique sur la conception générale de la machine par un "fabricant" local plus bricolo amateur que professionnel...)

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Tu as poussé leur config ou juste les paramètres de base ?

Squal112 a dit:

Tu peux également regardé du coté de Lichuan ou DVSJD qui sont 2 autres excellents fabricants, et très abordables en regard de la qualité des servos et drives (je me permets de te les conseiller étant parfaitement satisfait de leurs produits).
Bien entendu, tout se petit monde communique en Step/Dir ou Analogique 0-10V

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Merci du conseil, je vais regarder ces marques.

Squal112 a dit:

Très honnètement au vue de la conception de ta machine, nul besoin de monter plus haut en puissance moteur à mon avis vu que tu as dédié ta machine essentiellement au bois.

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C'est que de temps à autre, j'usine aussi du PMMA en 30mm et de l'alu 7075 en 25mm.
L'accélération à 350mm/s² reconfigurée à distance par le fabricant est aussi un problème.

Squal112 a dit:

Pour avoir pris des servos d'axes de 1.5kW et 5N.m pour ma fraiseuse (dont les axes sont plus lourds et donc offrent plus d'inertie), ils sont clairement surdimensionnés, 1Kw en 4N.m aurait été suffisant mais je ne voulais pas refaire toute l'interface mécanique des moteurs (ces derniers étant en bride 80mm).

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Ah oui mais là, c'est plus du tout les mêmes bébés

@+
Blakk

arba a dit:

Faut pas comparer les deux, ça n'a rien à voir. Les servos Teknic (Clearpath) sont imbattables question simplicité et facilité d'utilisation.
Il suffit de brancher le servo au logiciel (via usb), clicker sur auto-tuning, et ça fonctionne au poil du premier coup. Je connais pas d'autre servo qui soit aussi simple à mettre en oeuvre avec si peu d'expertise.

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Ah, intéressant. Tu en as installé ?

arba a dit:

Oui. Et des servos Yaskawa aussi, bien plus haut de gamme que toutes les chinoiseries citées plus haut. (Comprendre: documentation intelligible et de qualité, il y a aussi une série de vidéos sur YouTube pour la configuration).

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J'ai regardé partiellement cette série de vidéo. Ca m'a semblé assez simple pour la correction des résonnances, vibrations, et les modes tuningless et auto-tuning. J'ai pas encore attaqué la vidéo du tuning manuel.

arba a dit:

Dans le cas des Clearpath, en 30min c'est installé et ça fonctionne.

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C'est un gros argument...

arba a dit:

Pour les Yaskawa, tu commences par lire 3x les 150 pages de manuel pour avoir une idée du fonctionnement, ensuite il faut planifier l'installation des variateurs dans le coffret électrique, avec filtres et contacteurs, puis le câblage laborieux avec tous les connecteurs spéciaux. Et pour finir la configuration avec un logiciel "usine à gaz".

Alors oui les fonctionnalités et performances ne sont pas les mêmes, mais la complexité va avec.

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Si tu étais à ma place, tu mettrais des Clearpath ? Ou une autre marque peut-être ?

Question : vaut-il mieux avoir la même accélération pour les 3 axes ou est-il possible de les décorréler en fonction de leur capacité respective ?
Par exemple, plus grande accélération pour X qui a moins de masse à bouger qu'Y.

Si accélération différente, est-ce que la CN se base sur l'accélération la plus faible des axes concernés ou est-ce qu'elle ne s'en occupe pas et auquel cas j'imagine que les courbes seront distordues ?