Microsteping ou full step

[Shaukou]

Bonjour,

Je suis entrain de concevoir ma CNC et vient la question de la résolution des pas à pas et du microsteping.

A priori je pars sur une réduction primaire avant d'attaquer mes vis à billes pour rester sur des pas complets ou demi-pas. Ainsi je garde un couple de maintien correcte.

Par contre le microsteping a l'avantage de proposer un fonctionnement beaucoup plus fluide, avec moins de vibrations des moteurs.
Du coup je me demande s'il est possible d'avoir un fonctionnement des pas à pas en microsteping pour lisser la rotation, mais de ne s'indexer que sur des pas complets ou demi-pas pour conserver le couple de maintien maxi?
Comme l'effort en rotation ne diminue pas avec le microsteping, uniquement le couple de maintien dans les positions intermédiaires...

 

[cr-_-]

Bonjour,

Le plus simple tu fais tes calculs de positionnement en demi-pas et tu pilote en micropas. En réel tu seras entre deux positions stables mais si le calcul de positionnement est ok ta précision sera ok.

L'autre solution en restant sur des moteurs pas à pas c'est d'utiliser des boucles fermées qui s'occuperons de garder la position de consigne. Dans ce cas la position sera plus précise que les demi-pas

 

[MegaHertz]

+1 closed loop

 

[Shaukou]

Merci pour le retour.
J'étais effectivement sur des pas à pas en boucle fermée.

La question était est-ce que le driver pilote en microstep et s'arrête sur des pas ou demi pas complet, ou si on pilote en demi pas, on ne peut pas choisir de s'arrêter exactement sur des pas ou demi pas?

 

[cr-_-]

En boucle fermé il n'est jamais vraiment à l'arrêt (en simplifiant pas mal), il cherche à être dans la position commandé, si c'est entre deux demi-pas il restera à cette place, avec une petite marge d'erreur

 

[Shaukou]

Oki, comme ça c'est clair, merci : )

 

[MegaHertz]

Sur certains drivers il existe deux modes de microstep.
Avec ou sans interpolation.

Vaut mieux sans.

 

[SolidTaf]

je pars sur une réduction primaire avant d'attaquer mes vis à billes

Un moteur pas à pas ne sait pas tourner vite, mais il a du couple à bas régime. Une réduction ne sert à rien, sauf, d'avoir la machine CNC la plus lente de l'univers...

 

[Shaukou]

Un moteur pas à pas ne sait pas tourner vite, mais il a du couple à bas régime. Une réduction ne sert à rien

Il me fallait des paramètres d'entrée pour concevoir ma machine. J'ai demandé sur un autre sujet quelles vitesses il était intéressant de viser pour du bois et de l'alu et on m'a répondu, fais ta machine et tu verra ce dont elle est capable une fois finie...
J'ai lu aussi qu'il n'était pas forcément intéressent de dépendre uniquement du microstepping pour garantir la précision de la machine, puisque le couple de maintien, donc à l'arrêt, diminue quand on n'est pas sur un pas complet ou demi pas.

J'ai donc pris comme donnée d'entrée unique la précision théorique que j'aimerai tenir: 0.02mm sur 10cm
Partant de là, avec une vis à bille de 5mm/tr et un moteur pas à pas avec des pas de 1.8°, soit 200 pas par tour, ça nous amène à une précision de 5/200=0.025mm
Un peu au dessus de ce que je souhaite, et si je dois repositionner ma pièce pour un usinage par retournement et que je me retrouve entre 2 pas je ne suis pas bon.
Avec un fonctionnement en demi pas on a une résolution de 0.0125mm
Si je reprend l'exemple de l'usinage en 2 phases avec retournement, on entre dans le domaine du pinaillage au micron, mais théoriquement je ne peux toujours pas tenir mon +/-0.02
Avec une réduction en entrée, la théorie me dit que je peux tenir ma précision en étant bloqué sur des demi pas donc couple maxi du moteur, bien sûr en ne prenant pas en compte les autres facteurs de fonctionnement.
En allant vraiment loin, avec une réduction en entrée de 1:2.5 et un fonctionnement en demi pas, j'ai une résolution de positionnement de 0.005mm et une vitesse max à 3000tr/min de 6m/min.
Oui, c'est lent, mais avec une vis à bille de 1.5m de long pour l'axe Y, je serai limité en vitesse de rotation de toute façon ...(bien que j'ai une idée pour ça)

L'avantage d'avoir une réduction primaire par courroie, c'est que je peux changer les poulies au besoin assez facilement si le fonctionnement ne me plait pas.
L'autre avantage c'est que la vitesse diminue, mais le couple augmente et la précision augmente.

J'envisage de commander plusieurs couples de poulies et faire des tests.
On m'a dit "c'est ta première machine, c'est une expérience et tu fera mieux sur la seconde".
J'ai besoin que la première soit exploitable.
Une machine lente mais qui tiens les côtes est exploitable.
Une machine rapide qui sort des pièces hors côtes n'est pas exploitable.
Voila le fil de pensé qui m'a amené à ce choix.
Maintenant @cr-_- me conseille d'utiliser le microstepping avec une explication qui colle avec ce que j'ai lu par ailleurs.
J'essaie de faire avec les information fiables que je trouve. Et je n'exclue pas de faire des modifs mineures comme changer un couple de poulie pour changer une réduction (1:1 ça existe) une fois la machine construite et en fonctionnement.

 

[Jules63]

Un moteur pas à pas, ça monte pas à 3000tr.

Pour ta résolution, précision, tes calcules ne tiennent pas compte de la structure de la machine...

Si tu fais une machine de quelques tonnes, en fonte stabilisé, tu atteindras ces résolutions, et encore, il te faudra un local chauffé, climatisé.
De nos jours, il existe tellement de CN pour le bois qui fonctionne bien, et vite, autant partir là dessus, plutôt que d'inventer l'eau chaude...

Pas besoin d'acheter des poulies, des courroies, passer des heures à faire des tests etc...
Défini tes besoins, achètes ce qu'il te faut, y'a rien à inventer dans ce domaine.
Les pleins pas et demi-pas, l'histoire c'est terminé dans les années 90... Il n'existe plus, depuis, de machine sans micropas.

Ta motorisation va dépendre de ta structure.
Ta structure, dépendra de ton budget.
Design ta structure, la motorisation viendra ensuite, en fonction de ton budget.

Dans l'ordre de nécessité par rapport à la taille/poids de ta machine.
- Pas à pas sans retour codeur
- Pas à pas closed loop
- Servo DC (Gecko, Machdrive, GranitDevice)
- Servo AC

 

[Jules63]

Je t'ai répondu ça :

Je n'ai jamais vu de servo AC qui dépasse 3000tr/min. Ils sont parfait en direct sur une vis à bille 5 ou 10mm de pas. Ca te donne 15 ou 30m/min
Les servo seront beaucoup plus puissant que des moteurs pas à pas.
J'utilise des servo sur mes CN ; autant en servo DC que AC.
J'usine à 4-6m/min avec des fraises de 16-20mm de diam et des passes de 40mm max.
La broche fait 7.5kw 12000tr max.

J'ajouterais que ma machine fait autour de 3T, ce fût ma 1ere CN, je l'ai entièrement réalisé en DIY ; je ne vois pas pourquoi en faire une petite avant une plus grosse... Ça te bouffe une grosse partie de ton temps et de ton budget.

 

[Shaukou]

Merci Jules pour ton retour. Avec 2 avis qui vont dans le même sens sur les pas à pas en microsteping je vas partir là dessus sans réduction.

En effet je n’avais pas vu que les courbes de couple des pas à pas s'arrêtaient généralement autour de 1500tr/min

 

[dh42]

Salut,

J'ai usiné pas mal de bois avec ma CNC, pour le boulot, et chercher une précision à 1 ou 2/100 ieme dans le bois est totalement illusoire ! le bois travaille bien trop pour espérer faire mieux que le 1/10ieme !!

Le simple fait de changer le sens d'usinage (opposition/avalant) suffit pour avoir des écarts de l'ordre du 1/10ieme sur les cotes, ou le fait de couper parallèlement aux fibres ou en travers.

machine: BZT PFE, vàb en pas de 10, moteurs pàp simples commandés en 1600 pas/tour en prise directe sur la vis. Anciens drivers M542 qui ne peuvent s’arrêter que sur des pas et 1/2 pas, donc résolution de 0.025mm. Ça ne pose aucun problème pour l'usinage double face, à condition que ton système de positionnement après retournement soit correct. Jamais eu de problème de maintient insuffisant quand le moteur est bloqué. La machine pèse environ 150Kg

ici, de l'usinage double face.

http://www.atelier-des-fougeres.fr/Cambam/Aide_V1/tutorials/Usinage3D.html

Par contre pour le bois, les vitesses de déplacement pour usiner dans de bonnes conditions peuvent facilement atteindre 5000 mm/min ou plus. Usiner trop lentement tue les fraises et brule le bois. Les vitesses d'usinage pour l'alu ne sont pas très loin de celles utilisées pour le bois.

Un exemple ici à 5000 mm/min sur la même machine que moi (en fait c'est devenue la mienne, achat d'occas)


à 3000mm/min sur ma précédente machine (même moteurs/drivers/vàb) poids environ 50Kg ; si je me limite à 3000mm/min, c'est que la machine était pilotée en port //, ce qui limite la fiabilité à haute vitesse .. sur cette pièce j'étais à 3800mm/min en prod (la c'est des tests)


d'autres usinages sur cette même machine.

[Usinage CNC] - Claviers en bois

Bonsoir à tous, (sujet archivé en Mars 2014) Je ne peux pas créer ce sujet dans la zone "publique" pour cause de confidentialité(*), mais certains d'entre vous

www.metabricoleur.com

De nos jours, il existe tellement de CN pour le bois qui fonctionne bien, et vite, autant partir là dessus, plutôt que d'inventer l'eau chaude...

+1

++
David

 

[Shaukou]

Hello! Merci pour ton retour avec des valeurs!
Je ne cherche pas le 1/10mm dans le bois, c'est pour l'alu que je voudrais atteindre cette précision.
Pour le bois, le demi/millimètre est largement suffisant, je suis d'accord.

 

[dh42]

c'est pour l'alu que je voudrais atteindre cette précision.

J'ai fait un peu d'alu avec les miennes (pas beaucoup) et je tenais les cotes à 2/100 ieme environ.

C'est aussi une question de conception de la pièce, il faut tenir compte des limites de résolution dans les cotes ; ex: si tu as une résolution de 0.025, il faut t’arranger pour que tes cotes soit des multiples de 0.025.

D

Posté dans la discussion 'Critères de sélection du Pulse/Rev sur driver ?'

12 Oct 2023

Dans tous les cas ça me change pas la précision du moteur qui sera toujours sur des pas entier.

Pas tout à fait, des expériences que j'avais faites, le moteur peut s’arrêter sur des pas et des 1/2 pas.

Par exemple si je me mets en mode pas à pas sur Mach3 avec une valeur de saut de 0.01mm, à chaque appuis sur la touche la visu avance bien de 0.01 par 0.01, mais sur la machine (comparateur pour mesurer le déplacement), au premier appui (0.01), ça ne bouge pas, au 2ieme je passe directement à 0.025 (pour 0.02 à la visu), au 3ieme appui, pas de mouvement, mais passage de la visu à...

• dh42

Peut être que le problème ne se pose pas sur des closed loop, je ne sais pas ... mon matos à plus de 10 ans.

++
David

 

[Doctor_itchy]

J'ai fait un peu d'alu avec les miennes (pas beaucoup) et je tenais les cotes à 2/100 ieme environ.

C'est aussi une question de conception de la pièce, il faut tenir compte des limites de résolution dans les cotes ; ex: si tu as une résolution de 0.025, il faut t’arranger pour que tes cotes soit des multiples de 0.025.

D

Posté dans la discussion 'Critères de sélection du Pulse/Rev sur driver ?'

12 Oct 2023

Dans tous les cas ça me change pas la précision du moteur qui sera toujours sur des pas entier.

Pas tout à fait, des expériences que j'avais faites, le moteur peut s’arrêter sur des pas et des 1/2 pas.

Par exemple si je me mets en mode pas à pas sur Mach3 avec une valeur de saut de 0.01mm, à chaque appuis sur la touche la visu avance bien de 0.01 par 0.01, mais sur la machine (comparateur pour mesurer le déplacement), au premier appui (0.01), ça ne bouge pas, au 2ieme je passe directement à 0.025 (pour 0.02 à la visu), au 3ieme appui, pas de mouvement, mais passage de la visu à...

• dh42

Peut être que le problème ne se pose pas sur des closed loop, je ne sais pas ... mon matos à plus de 10 ans.

++
David

en effet ce "bug" dépend directement du moteur et de sa précision réel ! plus il sera précis de base moins ce genre de truc arrive MAIS le je des axe, jeu réduction , ect accentueras ce défaut (le moteur bouge mais pas l'axe... )

dans la machine idéal ça bougeras, dans la réalité , tellement de parametre feront que ce ne sera pas foçément le cas

coté moteur un pas a pas servo sera d'office plus précis que l'open loop, et le sera d'avantage si l'encodeur est précis (comprendre que la roue codeuse a beaucoup de "pulse/tour" ) mais plus il y auras de pulse tour plus il faudras que le controlleur puissent suivre !

sur mes servo Dc diy je décroche dans les 500khz , car mon générateur de pulse n'arrive pas a faire plus, (et mon drivers en attend bien plus...) et si le générateur ne peu que 50khz le moteur ne tourneras jamais a sa Vmax par exemple surtout si il y a beaucoup de résolution

plus la résolution sera basse plus tu pourras allez vite !

coté Vmax un stepper classique est a sa limite de décrochage vers 1000/1500rpm pour les meilleurs (avec le bon courant et le bon drivers au cul , sinon c'est bien moins !) on peu aussi triché un peu avec une poulie damper d'inertie sur l'axe moteur , ça fluidifie les pas et ça lui permet de tourné plus vite, mais ça rajoute de l'inertie sur l'axe et des risque de perte de pas si la rampe accel deccel est trop forte !

le stepper servo lui (si le controlleur est bon) compenseras tout cela pour garentire 1500rpm et rattraperas les pas perdu tout seul ! , certain bon controleur/moteur permette plus de 1500rpm mais ça douille !

les servo DC et AC brushed ou BLDC c'est le top, par contre c'est tres cher , pas spécialement utile selon la machine , et demande une mise au point sur l'axe de la machine une fois monter ( réglage du PID, windup, ect) via un soft dédier (parfois simple, parfois tres complexe selon la marque ! ) ou cela peu devenir une prise de tete a réglé si par exemple moteur trop faible pour l'axe il sera inréglable !

comme ça a ete dit , fait ta machine , mesure les poid des charge a déplacer et calcule les forces de déplacement + force de travail requise , puis dimensionne les moteur selon ça et ton budget

le meilleur rapport prix/perf reste quand meme le pas a pas servo ! mais evite les "pas cher" et reste sur des marque connue (leadshine par exemple)