Plasma 2500 x 1250 mécano soudé

[L2o]

Salut

Après avoir fini ma première CNC pour découper le bois, j'ai besoin aujourd'hui d'une découpe plasma pour des projets d'aménagement, de mobilier, de décoration...
Je veux pouvoir passer des tôles de 2500x1250, épaisseur 8/10mm max.
J'ai pas besoin d'une précision incroyable, je vais essayer de tenir le 1/2mm sur les grandes longueurs. Niveau budget j'ai 2000€.
Je commencerai la fabrication d'ici 2 mois peut être, d'ici là je vais fignoler la conception pour que le montage aille le plus vite possible.

Le châssis
Tout en profilé acier, du tube carré ou de l'IPN. Je vais potentiellement récupérer de la féraille dans quelques semaines, donc je déciderai à ce moment là.
Sur mon modèle les sections sont des carrés de 50x50 et 100x50, en épaisseur 3. Je vais tout souder ce que je peux, et le reste sera boulonné.


Déplacements
Pour les axes X et Y, je vais utiliser des roulements à bille, et pour le Z je vais acheter un module chinois tout fait avec 100mm de course. Les rails supportés dans ces longueurs là sont trop chères.

Je vais prendre des moteurs Nema 23 à 3Nm de couples, 2 pour le Y et 1 pour le X. Pour l'entrainement des courroies de module 3, de 15mm de largeur.
J'ai actuellement ces Nema23 sur ma fraiseuse pour le bois, avec des VaB au pas de 5, et j'en suis content. Ici les seuls efforts seront pendant les accélérations, donc je pense pouvoir arriver à des vitesses de 10m/min en vitesse rapide. Pour les découpes j'ai lu qu'elles se font au max à 5m/min avec un poste de milieu de gamme..

J'ai modélisé le gros du châssis et des éléments mécaniques. En gris c'est mes profilés qui forment le châssis et le portique, en jaune c'est la motorisation, les poulies et les supports pour la courroie, en bleu c'est les roulements de guidage, en vert le module d'axe Z :

J'ai pris ce module parce qu'il correspond à la course qu'il me faut, et que le profilé alu me permet d'attacher facilement le système de roulements pour le guidage de l'axe X dessus.
et en rouge les platines qui supportent les moteurs, que je vais devoir faire découper dans de l'acier 8mm.

A +
Léo

***image du portail***

 

[Fran]

salut

c'est juste une remarque d'un complet neophyte mais il me semble que sur cette vue:

la présence des roulettes jaunes fait double emploie avec le guidage par la cornière et j'ai peur que le moindre défaut sur la réglette jaune ne compromette la qualités du guidage . si tu "soulève" la position des roulettes jaunes , tu n'est plus en appuis sur la cornière .....
ou j'ai loupper quelque chose ?

 

[vres]

Je vais prendre des moteurs Nema 23 à 3Nm de couples, 2 pour le Y et 1 pour le X. Pour l'entrainement des courroies de module 3, de 15mm de largeur

Là, ça risque d'être un peu juste, on vois des moteurs des moteurs de 11Nm sur des vis à bille de 5 et là tu mets des moteurs de 3Nm en direct sur une courroie.
En gros un moteur de 11Nm sur une vis à bille au pas de 5 c'est 1300kg de poussée
Un moteur de 3Nm sur une courroie (en prenant 35mm par tour) 50kg de poussée.

Bien sur c'est de valeur théorique, tu n'auras surement que 10 ou 15kg de poussée sur les accélérations.

 

[vres]

ou j'ai loupper quelque chose ?

C'est le cas, les roulements jaunes c'est pour la courroie

 

[Fran]

autre question / remarque avec cette autre vue :

tu double le guidage ce qui suppose un parfait parallélisme faute de quoi le chassis se met a monter dans un premier temps et cherche sa place en navigant entre les position de contact sur la/les cornières .
un guidage sur corniere d'un coté et juste un appui sur un plat (jaune) de l'autre ne serait pas une solution plus stable ?

 

[Fran]

ah ok pour les courroies , et pour l'autre proposition ?

 

[Aiwass]

comme le dit CNCSERV, tu a louper la courroie @Fran les roulement jaune sont juste des "plaqueur" pour la courroie, ils ne sont pas en appuie sur la bande jaune, on le vois sur cette dernière image.
pour la deuxième, je suis d'accord avec toi sur le parralèlisme

 

[Fran]

 

[Alex31]

Bjr

est-ce que c'est volontaire de ne pas avoir "d'anti-soulèvement" sur les axes x et Y ?
dans tes dessins, les 2 chariot sont juste posés sur les guidages, ils ne sont pas captifs

 

[L2o]

Là, ça risque d'être un peu juste, on vois des moteurs des moteurs de 11Nm sur des vis à bille de 5 et là tu mets des moteurs de 3Nm en direct sur une courroie.
En gros un moteur de 11Nm sur une vis à bille au pas de 5 c'est 1300kg de poussée
Un moteur de 3Nm sur une courroie (en prenant 35mm par tour) 50kg de poussée.

Bien sur c'est de valeur théorique, tu n'auras surement que 10 ou 15kg de poussée sur les accélérations.

Je suis d'accord avec toi ça parait juste. Avec ma fraiseuse bois j'ai des moteurs 3Nm avec VaB 5mm, donc j'ai 350kg de poussée.

Le poids total du portique devrait être autour des 20 kg avec 2 moteurs. Et 10kg pour la tourelle mobile Z avec 1 moteur.
Avec une poulie 15 dents, au rayon de 7mm environ, mon moteur de 3Nm va tirer la courroie avec une force de 3*(1000/7) = 428N
Accélération = Force / masse = 428 / 10 = 43m/s²
Avec un coef de frottement 43*0.7 = 30m/s²
Même si je garde encore de la marge j'arrive quand même à une bonne accélération. Après je sous estime peut être les frottements et les pertes

autre question / remarque avec cette autre vue :
tu double le guidage ce qui suppose un parfait parallélisme faute de quoi le chassis se met a monter dans un premier temps et cherche sa place en navigant entre les position de contact sur la/les cornières .
un guidage sur corniere d'un coté et juste un appui sur un plat (jaune) de l'autre ne serait pas une solution plus stable ?

Je n'y avais pas pensé.. après tout les montages que j'ai vu avec des roulement sur cornière c'est toujours fait avec 2 cornières. Dans le cas d'une solution asymétrique ça implique un réglage de hauteur sur 1 des 2 côté par contre.

Bjr

est-ce que c'est volontaire de ne pas avoir "d'anti-soulèvement" sur les axes x et Y ?
dans tes dessins, les 2 chariot sont juste posés sur les guidages, ils ne sont pas captifs

Oui c'est volontaire, je ne vois pas de raison au chariot de se lever ^^
Et la tension des courroies plaque le portique et le chariot vers le bas sur leur rail.

 

[bendu73]

Salut,

@Fran En jaune c'est les courroies

J'ai le meme projet que toi et sensiblement les meme courses ( 1000x2000).
Je vais suivre ca !
Tu par sur quel poste ? envisages tu un THC ?

 

[vres]

Avec ma fraiseuse bois j'ai des moteurs 3Nm avec VaB 5mm,

Oui mais comme je te l'ai dit plus haut 3Nm c'est un couple de maintien, en couple utile tu ne pourras pas dépasser 1Nm, surtout sur les vitesses élevée comme le plasma en a besoin.

Accélération = Force / masse = 428 / 10 = 43m/s²

Plus de 4G

 

[vres]

Et la tension des courroies plaque le portique et le chariot vers le bas sur leur rail.

Sur 3000 de longueur pas beaucoup.

 

[L2o]

Salut,

@Fran En jaune c'est les courroies

J'ai le meme projet que toi et sensiblement les meme courses ( 1000x2000).
Je vais suivre ca !
Tu par sur quel poste ? envisages tu un THC ?

Salut, j'adore ce que tu fais au fait ! :D
Pour le poste je ne sais pas encore, mais je mettrai aux alentours de 600€ dedans.
Oui je vais mettre un THC, soit un proma, soit un fait maison à base d'arduino, j'en ai une qui traine. Suivant la motiv ^^

Oui mais comme je te l'ai dit plus haut 3Nm c'est un couple de maintien, en couple utile tu ne pourras pas dépasser 1Nm, surtout sur les vitesses élevée comme le plasma en a besoin.

Plus de 4G

Aïe... je me suis toujours référé aux 3Nm dans mes calculs... les fournisseurs ne parlent jamais de couple en rotation.
J'ai trouvé ce doc qui montre une courbe de couple en fonction du nombre de Pulse Par Seconde https://www.pololu.com/file/0J628/SY57STH76-1006A.pdf

En faisant le calcul, avec 200 pulse par tour (1.8°/pulse), le couple est correct jusqu'à 3 tour/seconde.

Bon, je pars de mes besoins, arriver à 10m/min en 1s avec un poids de 10kg:
10m/min = 0,167m/s
a = 0,167m/s²
F = m*a = 10 * 0,167 = 1,67N
Et 10/min c'est pas rapide sur une table de 3m de long, et si je veux une vitesse de 20m/min en 1s,
F = 3,34N Sans compter les frottements statiques et dynamiques.

Maintenant si je veux arriver à 20m/min (340mm/s) tout en faisant 3 tour/seconde max avec mon moteur :
Avec une poulie 30 dents, module 3, je parcours 90mm/tour. 340/90 = 3,8 tour/s
à 200 pulse par tour, j'ai donc 740PPS. D'après le diagramme il me reste les 2/3 du couple à cette vitesse.
Avec ma poulie de 30 dents, de rayon 15mm environ, j'ai une force de maintien de 200N exercée sur ma courroie. à 3,8 tour/s le moteur fournit alors 133N.
Il n'y a plus qu'à appliquer les frottements. Je n'ai aucune idée de combien ça représente, 10, 100, 200N ?

Avec cette poulie ma résolution est de 90mm/200 = 0,45mm/step. Je respecte mon ordre de grandeur de précision.

Bon je vais boire un coup maintenant ^^

 

[L2o]

Cependant si je veux fluidifier le mouvement, avec des demi pas j'arrive à 1480PPS, et 1/4 de pas c'est 2960PPS. A ce moment là je n'ai plus que 15% du couple, donc 30N.

 

[vres]

Cependant si je veux fluidifier le mouvement, avec des demi pas j'arrive à 1480PPS, et 1/4 de pas c'est 2960PPS

une courbe de couple en fonction du nombre de Pulse Par Seconde

Hola! PPS C'est le nombre de pas/seconde(1.8°), pas les pulses/secondes. En 1/4 de pas il faut 4 pulses pour faire un pas. Les Drivers modernes travaillent à couple constant quelque soit la position et la résolution.

En revanche ce que ta courbe montre, c'est que le couple chute avec la vitesse de rotation mais si tu prends une poulie avec 2 fois plus de dents, ton moteur tournera 2 fois moins vite, serte, mais le couple à fournir sera 2 fois plus grand.

Un moteur Pas à Pas ce décale en fonction du couple fourni, donc plus ton moteur a du couple et moins il se décale.

 

[L2o]

Le doc est anglais, PPS est l'acronyme de pulse per second.

Après comme la courbe n'est pas linéaire, il vaut mieux rester en dessous des 800 PPS, quitte à prendre une poulie plus grande. Après 800 la perte de couple est trop importante je trouve.

 

[vres]

Le doc est anglais, PPS est l'acronyme de pulse per second.

Peut-être mais la courbe est faite pour une résolution ( le demi/pas ici) , si la résolution change la courbe va changer aussi.
En plus pour trouver un moteurs plus mauvais il faut chercher -> résistance = 8.6; Inductance 14mH courant de seulement 1A, alimentation de 30V, c'est certain celui-là ne tournera pas à 1000tr/min.
Il y a des moteurs qui ont encore plus de la moitié de leur couple à 1000tr/min. ( 53000 PPS au 1/16 de pas).

quitte à prendre une poulie plus grande

Mauvaise idée comme je te l'ai dit tu vas réduire la vitesse mais augmenter le couple. ça reviens au même sauf que tu serras encore moins stable en statique.

 

[L2o]

D'acc je vois, merci de t'investir autant en tout cas ça fait plaisir

Je vais essayer de trouver les courbes pour les moteurs qui m'intéressent, on aura des données plus concrètes

 

[L2o]

https://www.omc-stepperonline.com/download/23HS45-3504S_Torque_Curve.pdf

Voilà la courbe de couple des moteurs 3Nm qui m'intéressent. C est largement mieux que le premier exemple...
J'ai 2Nm jusqu'à 5tour/sec, en demi pas.

 

[vres]

Pour ce genre d'entrainement le NEMA34 est quand même plus adapté.

 

[bendu73]

On voit souvent du Nema23 sur les plasma non?
Perso je pars sur du 23.
Il faut autant de couple que ca ?? Il n'y a pas d'effort de coupe !

 

[vres]

Oui mais là on a 7 fois moins de résolution qu'avec une vis à bille au pas de 5 et on travaille avec des vitesses beaucoup plus élevées donc avec des accélérations moteurs plus importantes. Les moteurs sont beaucoup plus sollicités qu'en usinage.
Il y a sur le forum des NEMA23 sur des entrainements courroie mais avec une réduction.
Sur des vis à billes on utilise plutôt des moteurs "Vitesse", sur des courroies crantées ou crémaillère on utilise plutôt des moteurs "Couple" à moins d'avoir une forte démultiplication.
Il faut prendre en compte aussi le cordon de la torche plasma.

 

[L2o]

J'ai redessiné mon chariot :
J'ai rajouté une paire de roulements sous la poutre pour empêcher qu'il se lève, et j'ai défini l'ordre de serrage des différentes liaisons
D'abord les bleus, puis les rouges pour serrer les roulements sur la poutre, puis les noires pour figer le tout.

 

[L2o]

La conception avance doucement...
Ma table aura 6 pieds, en tube 50x100. Pour récolter toutes les cochonneries de la découpe, un bac à eau sera glissé dessous, comme les récupérateurs de cendre des poêles à bois . Il sera soit en inox, soit en tôle peinte ou traité, avec un petit trou pour la purge.
Avec 5 cm d'épaisseur d'eau j'en aurai 200 litres environ. Le bac sera supporté par un châssis fixé aux pieds.

J'ai modélisé mes courroies (sans les dents oui ^^ ). Ça m'a permit de corriger la positon de certains des galets, pour que la courroie ne passe pas devant les trous de fixation moteurs.
Pour enlever le souci de flexibilité des courroies, je pense utiliser une 2ème courroie fixée dents vers le haut sous la première. Le réglage des galets permet de plaquer les 2 courroies l'une sur l'autre, et le réglage moteur règle la tension de la courroie. Après pour que la courroie fixe ne bouge pas du tout je pense la coller sur toute sa longueur, inchallah ça devrait tenir !

Pour les moteurs j'ai arrêté mon choix, des Nema24. Ils ont les mêmes dimensions d'attache que les nema23, avec un peu de couple en plus et pour le même poids. Les Nema34 étaient trop gros pour ma machine, et rajoutaient tellement de poids que le gain de couple n'aurait pas été si intéressant. Plein de CNC plasma utilisent ces moteurs avec des courroies et des crémaillères sans réducteurs et sans problèmes.

Pour le poste, j'ai trouvé le stamos S-plasma 85A qui est prévu pour les CNC, et qui me va nickel.

 

[speedjf37]

es Nema24. Ils ont les mêmes dimensions d'attache que les nema23

Bonjour,


j'ai des Nema 23 et des Nema 24.

Ils n'ont pas les mêmes dimensions de fixations et pas le même diamètre d'arbre.

JF

 

[vres]

. Ils ont les mêmes dimensions d'attache que les nema23, avec un peu de couple en plus et pour le même poids.

Oui mais ce n'est pas tout, il faut tout comparer courant résistance inductance...

 

[L2o]

Nema24:

Nema23:

 

[vres]

Le 24 semble effectivement meilleur.

 

[L2o]

Je déterre le sujet : la fabrication a commencé !
Comme j'ai pu récupérer un stock d'ipn en 120mm de haut, tous le châssis sera fabriqué avec ça.

Ça me fait une belle table, que j'ai soudé en plein milieu du passage sans penser que je ne pourrais pas la bouger ni la retourner tout seul, malin !
Y un pied qui est plus grand que les autres. J'ai pas voulu faire un dahu mais j'ai soudé une chute au lieu du pied correcte.

J'ai commandé la plus grosse partie du matériel, ça va arriver au compte-goutte.
Le poste plasma est un s-plasma 85h, livré avec la torche droite pour les cnc. j'ai pris un module THC proma qui fonctionne avec mach3. Je sais pas trop à quoi m'attendre mais apparently ça marche bien.