Portique plasma + routeur : quels moteurs d'axes

Salut,

Cette année je passe à la taille supérieurs pour ma découpeuse plasma / routeur.
La première fait 1m x 1m : https://www.usinages.com/threads/projet-table-de-decoupe-plasma-dotatiaro.143482/

Au départ j'étais parti sur la taille des panneaux tôle standard de chez commentfer.fr soit 2000x1000mm ... et puis sur les panneaux bois standard qui font 2500x1220mm, et puis les tôles 3000x1500mm, et puis ... bon au bout d'un moment on trouve toujours plus grand

Au final je reste sur 2500x1220mm, donc une surface réellement utilisable de 2600 à 2700 par 1500mm.

Comme la première, structure acier soudée au TIG, mais là encore on passe à la vitesse supérieure, là ou la première les plus gros profilés faisaient 80x50mm ép 3mm, là le plus petit fera 100x100mm ... ép 10mm !

Pour la poutre du X, mes premières simulations me feraient partir sur du 250x150mm ép 10mm.
J'étudie aussi la possibilité de remplir les tubes avec de l'epoxy granit ou un autre média pour l'absorption des vibrations et donner plus de poids.

J'ai déjà acheté le poste plasma 100A et la torche CNC P80 chez Stahlwerk (beau bébé ...).
Je compte aussi prévoir de mettre une broche du style 4.5KW ATC ISO30 à la place de la torche plasma pour usiner du bois et autres matériau tendre (sur la petite j'utilise l'équivalent d'une Kress, mais le portique est vraiment léger, les vibrations haute fréquence sont très mal absorbées).


Bref, se pose la question de l'entrainement des axes, pour le Y une telle longeur interdit une vis à bille tournante.
J'avais fais une première modélisation avec une vis à bille fixe et un écrou tournant, mais après je suis tombé ici sur le système de crémaillère vendu par Vallder : https://www.vallder.com/en/?option=...mart_product_id=811&virtuemart_category_id=33
Je pense partir là dessus pour le Y (une crémaillère par côté).

Pour le X je suis mitigé, 1500mm de course ça veut dire une VAB déjà pas mal longue, est-ce que le même système de crémaillère sur le X serait une bonne idée ?

Pour le Z ça sera une vis à bille, j'imagine un débattement de l'ordre de 25cm avec un passage sous le portique de l'ordre de 12cm (le poste plasma 100A coute en théorie jusque 44mm d'acier ... https://www.stahlwerk-schweissgeraete.de/plasmaschneider-cut-100-pilot-zuendung).


Je voudrais commencer à approvisionner les éléments mécaniques et électriques, donc les moteurs d'axes, et je suis indécis ... j'exclu les moteurs pas à pas sans encodeurs, mais il reste les moteurs pas à pas en boucle fermée a 2 phases, à 3 phases, différents types de servos, etc.

Le système Vallder est prévu d'origine pour du NEMA34 et un axe de sortie de 14mm, problème la majorité des servos ne sont pas au format NEMA.
J'ai téléchargé le modèle 3D du support moteur, il est possible de percer des trous de fixation pour un servo taille 80 ... mais les servos taille 80 ont des axes de 16 voir 19mm ! Il faudrait alors changer la poulie moteur, ce qui changerait aussi le rapport de réduction, etc.

D'autant que le problème de la crémaillère, c'est le pas qui est assez important, d'après mes calculs, même avec la réduction intégrée de 5:1, un tour de moteur fait avancer la crémaillère de presque 25mm !
Un des gros avantages d'un servo étant sa vitesse (2500 voir 3000rpm), là même avec 1000rpm je suis à 25m/min d'avance rapide ... 3000rpm donnerait 75m/min ce qui n'est pas du tout raisonnable (traversée complète de la table en 3s environ, bonjour les traces de freinage dans le caleçon).

Mais il n'y a pas non plus une énorme différence de prix entre les servos 750W voir 1000W et les pas à pas boucle fermée 3 phases (j'ai pas mal regardé chez Lichuan par exemple).

Après il y a les servos d'entrée de gamme, avec des encodeurs 2500ppr (les pas à pas en boucle fermée ont généralement des encodeurs 1000ppr), et les servos plus chers avec des encodeurs 17 bit (130000 positions, 13 fois plus que les 2500ppr, qui ont 10000 positions).
Parce que 1000ppr ça fait une résolution théorique d'un peu plus de 6µm, là ou un encodeur 2500ppr donne une résolution de 2.5µm, et les encodeurs 17 bit sont forcément plus précis avec une résolution de 0.2µm ... mais avec des crémaillères et pour le type d'utilisation est-ce que ce n'est pas clairement de la confiture aux cochons ?
Il y a aussi les servos tout intégrés type JMC (j'ai un petit en NEMA23 mais jamais eu l'occasion de l'utiliser).

En plus il faudra un frein pour le Z (la torche plasma n'est pas très lourde, mais la broche 4.5KW fait son poids ...).

Je souhaiterais si c'est possible des drivers en 220V, les performances sont en général bien meilleures, et ça économise de la place dans l'armoire pour les alimentations séparées. L'alimentation générale se fera en triphasée, je répartirais les drivers et le reste sur les différentes phases. Le driver de la broche 4.5KW sera triphasé directement.

Je suis preneur de tout conseil avisé

Bonne soirée à tous,
Thomas.

Salut,

D'un côté je suis d'accord avec toi, mais d'un autre côté c'est une machine sur laquelle je ne vais pas chercher le micron, et il faut quand même que je surveille un peu le budget (même s'il n'y a pas une énorme différence entre pas à pas boucle fermée de qualité et servos d'entrée de gamme).

Les guidages ça sera du rail linéaire, de provenance un peu sérieuse (pas encore gravé dans le marbre, mais genre Tulli ou autre, en tout cas pas du Aliexpress au moins cher ...). Je ne suis pas encore décidé sur la taille des rails (ça fait partie des questions aussi).
Mais de la même manière, rien ne sert non plus de prendre du THK étant donné que je ne pourrais pas les monter dans les règles de l'art, et que le support ne sera pas parfaitement plan.

En prenant mon petit déjeuner je me refaisais les calculs de force aussi ...

Avec des moteurs de 4Nm effectifs (servos 1KW), il y a une réduction de 5:1 soit 20Nm au niveau du pignon hélicoidal, mais qui a un diamètre de 39.5mm (rayon 20mm), soit une force de 1000N ou encore 100KgF environ. Comme il y a deux moteurs Y on a environ 200KgF de poussée sur l'axe Y. Pour un portique de 200Kg (à la très grosse louche), ça ferait une accélération de 1g ???

Pour des servos 2500rpm (500rpm au pignon hélicoidal), ça ferait une vitesse nominale de 62m/min ????

Je sais pas j'ai l'impression de me tromper quelque part, 1g d'accélération c'est déjà beaucoup (10m/s²), et 62m/min (1m/s !!!) c'est juste monstueux (traversée complète en diagonale en moins de 3s).

Mes calculs sont justes ?

Un pas à pas sa vitesse maxi est plutôt de l'ordre de 1200rpm, soit 30m/min, ce qui est plus ... conventionnel.

En terme de prix, un stepper closed loop nema 34 6Nm c'est environ 250€ : https://fr.aliexpress.com/item/1005...de16758445593227742e1413!12000026205823351!sh
Là ou un servo avec encodeur absolu 17 bits c'est plutôt 400€, un kit avec 3 sans frein, plus un avec frein me coute 1576.15€ TTC livré (soit 1350€ HT).

Vous en pensez quoi ?

Thomas.

tatave a dit:

Personnellement, je partirais sur un système crémaillère ( avec rattrapage de jeu) et pas à pas, effectivement, le servo est très rapide, et son couple maxi est assez haut, mais ça va bien à basse vitesse aussi...

Cliquez pour agrandir...

Oui je sais bien, mais encore une fois c'est histoire de rester raisonnable, et tout budget qui ne sera pas dépensé en trop de ce côté pourra l'être d'un autre côté

Moi ça me parait dingue que deux "petits" servos 1KW puissent envoyer comme ça un portique de 200Kg avec 1g d'accélération jusque 60m/min.

Mais si mes calculs sont justes, je pense que je partirais là dessus. Par contre il faudra soit que je reprenne les poulies d'origine des ensembles vallder (prévus pour axes moteurs de 14mm), soit que je trouve des poulies un peu plus grandes avec le bon alésage, mais dans ce cas ça réduirait un peu le taux de réduction (de 5:1 d'origine), ce qui ne va pas dans le meilleur sens (on a déjà une vitesse max au dessus du raisonnable).

@tatave je ne crois pas que le système Vallder soit à rattrapage de jeu. Mais pour les crémaillères je n'ai rien trouvé d'autres à des prix compétitifs (on fait presque tout de suite x10 sur le prix pour des marques connues).

Thomas.

Salut,

La réduction est bien dans le sens réduction de vitesse (il faut que le moteur tourne de 5 tours pour que le pignon en prise sur la crémaillère tourne de 1 tour). Mais le pignon ayant un diamètre de 39.5mm, ça fait un périmètre de 125mm environ (PIxD), donc quand le servo tourne de 1 tour, il avance physiquement de 125/5 = 25mm.

Donc pour une vitesse au servo de 2500 rpm, on a 25*2500 = 62500mm/min soit environ 60m/min ou 1m/s (ou encore 3.6km/h).

Et pour la force, pour un couple à la sortie du servo de 4Nm, avec la réduction de 5:1 ça fait un couple au niveau du pignon de crémaillère de 20Nm (on divise la vitesse par 5, mais on multiplie le couple par 5), la force s'appliquant au dents du pignon étant éloigné de 2cm (soit 1/50m) par rapport à l'axe d'application du couple, ça nous donne 20 / 1/50 = 20*50 = 1000N, soit environ 100KgF (kilogramme force).
Il y a deux moteurs sur le Y, donc une force totale de 200KgF, soit une accélération de 1g pour une masse de 200Kg.
Et un g (~10m/s²), pour arriver a 1m/s, c'est 0.1s d'accélération, ou encore une accélération sur 1/2 at² = 0.05m ou 5cm, donc on atteint la vitesse max en 5cm !

Après il faut appliquer un facteur de rendement, mais même avec 50% de rendement, on atteindrait sans problèmes les 30 à 40m/min et une accélération de 0.5g, ce qui est largement suffisant.

J'ai vu que CNCdrive vend les servos et drivers leadshine (par contre c'est des ELP, apparemment la dernière série c'est les EL6, mais ça reste de l'encodeur 17bits), c'est un peu plus cher que lichuan, mais apparemment c'est un peu au dessus en terme de qualité, je viens de leur envoyer un mail pour voir s'ils ont tout en stock et s'ils peuvent faire une petite remise sur le total, vu que j'ai d'autres trucs à acheter chez eux (UC300-ETH + 2x double breakout, un THC proma, les 4 servos dont un avec frein, leurs drivers et cables, et quelques accessoires), ça fait déjà un beau montant !

J'ai envoyé un mail à Lichuan aussi pour avoir un devis pour les 4 servos + drivers + cables + port pour la France.

Pour le chassis, je me pose aussi des questions sur la structure ... les tubes carrés 100x100mm je ne peux pas les couper à 45° avec ma scie (evolution rage 2), par contre je peux les couper a 90°. Exit donc le montage comme sur la petite avec les 4 tubes coupés a 45° qui forment le carré de base ...
Quelle serait alors ma meilleure option pour obtenir un bon équerrage, que ça ne bouge pas trop à la soudure (TIG), et que ça soit bien rigide ?
Ou alors faire la découpe avec le poste plasma 100A, à la main (mais mes essais à l'époque à la main n'avaient pas été particulièrement concluant, ce qui m'a justement amené à faire la table CNC ). Une découpe à 45° dans un tube carré au plasma à la torche à main, ça vous parait raisonnable (il faudra forcément reprendre à la disqueuse derrière, mais même avec ça, c'est pas un peu scabreux comme technique) ?

Je vais voir aussi pour commander la broche BT30 4.5KW et son VFD, histoire d'avoir tout sur place pour les montages à blanc, vous avez des fournisseurs à me recommander ?

J'avais vu celui-là : https://www.aliexpress.com/item/100...de16758724537371024e140c!12000026074611407!sh
De ce que j'ai pu en voir les tirettes sont les mêmes que sur la X7 (45°), ce qui serait parfait !
Dans tous les cas c'est du BT30, donc au pire il faudra changer la tirette mais j'ai du stock en BT30.

Thomas.

bilou(te) a dit:

Si la réduction "est dans le bon sens", ça fait un pas de 125mm sur la crémaillère. Comme je trouve ça beaucoup, j'imagine que tu as fait le calcul à l'envers, et que la crémaillère a un pas de 5mm.

Cliquez pour agrandir...

C'est justement le problème des crémaillères, le pignon ne peut pas être trop petit, et on se retrouve avec une avance par tour trop grande, nécessitant une réduction en amont (ici de 5:1).
Mais déjà 25mm d'avance par tour de moteur, c'est beaucoup ! Les vis a bille standard sont plutôt a 10mm voir 5mm !

Thomas.

J'ai envoyé pas mal de demandes de devis ... j'essaye de trouver le système de crémaillère Vallder, mais avec un support pour servo taille 80 (jusque là tout ceux que je trouve sont au format NEMA34), au vu des photos il ne serait pas si simple de modifier la pièce support pour y mettre un servo, au dela de la poulie qui est prévue pour un axe de 14mm, le support n'est pas plein (pièce alu injectée / coulée), donc percer des trous à côté n'irait pas, il n'y a pas assez de matière à côté.

Donc si les chinois ne font pas une version du support moteur pour taille 80, il faudrait refaire toute la pièce support, ce qui enlève quand même un peu de l'intérêt de la chose (refaire la pièce, et changer la poulie moteur).
A ce niveau autant n'acheter que le pignon hélicoidal et refaire le reste ...

Je me pose quand même la question, étant donné la destination de la machine, est-ce que un closed loop stepper 3ph en NEMA34 ne serait pas quand même une bonne solution, c'est presque moitié moins cher, la vitesse serait divisée par deux, mais resterait déjà très décente (20 à 30m/min, c'est pas rien, et je ne compte pas faire de production intensive), la résolution serait moins bonne (25mm par tour et 4000cpr, soit une résolution de 6.25µm, ce qui n'est pas si mal).

Encore une fois il faut garder en tête la destination de la machine, c'est à dire découpe plasma (pas le procédé le plus précis au monde ...) et broche pour usiner des matériaux tendres type bois, mousse, etc.

Ca serait pour une machine plus petite avec plus de précision, je dis pas, mais là si je peux les alimenter en 220V et que si ça décroche au moins ça n'usine pas à côté, c'est déjà pas mal. Et les stepper 3ph ne sont pas des stepper 2ph, c'est quand même beaucoup plus doux.

Et ça simplifierais pas mal la conception (qui va déjà ne pas être simple !).

Thomas.

J'ai posé la même question sur USM Fabrication, et les servos taille 90 sont revenus, c'est vrai que l'entaxe de fixation des vis est plus ou moins compatible avec le NEMA34, et les arbres de sortie sont généralement 16mm (alors que sur la taille 80 c'est plutôt 19mm ...).

Il faudrait par contre réaléser le passage central à 80mm (73mm pour du NEMA34) sur au moins 3mm de profondeur.
Ca me parait jouable de faire ça au tour au mandrin 4 mors indépendants.

Et pour la poulie, soit essayer de réaléser celle de Vallder en 16mm (d'origine a 14mm), soit en trouver une équivalente (la courroie est une HTD5M), la poulie d'origine fait 18 dents ...

Ca me parait déjà beaucoup plus raisonnable ... et le prix et les performances sont identiques entre les servos taille 80 et 90.

Thomas.

J'attends ma facture de Lichuan pour les servos en taille 90
Il faut 10-15 jours pour les expédier, puis une dizaine de jours pour la livraison ... arrivée prévue début mars donc.

Thomas.

Salut,

Malheureusement j'attends toujours la facture pour faire le paiement ... mais elle m'avait annoncé 1140€ de mémoire, pour les 4 moteurs dont un avec frein + 4 drivers + les cables + les frais de port.

J'ai commandé la broche BT30, le PC, la UC300-ETH + les breakout + le THC chez CNCDrive, les gearbox et racks chez Vallder, etc.
Me manque essentiellement les servos, et les barres d'acier.

J'ai beaucoup réfléchi à la conception du chassis (j'ai fais une belle insomnie il y a quelques jours), mais je pense avoir quelque chose d'assez sympa, je referais un post pour vous exposer mes idées et voir ce que vous en pensez.

Et quand la structure est validée je commanderais les profilés acier.

Thomas.

[EDIT] Annie de Lichuan m'a laissé des messages hier soir sur Alibaba, elle s'occupe de rentrer les articles en stock, dès que c'est prêt elle m'envoie la facture pour paiement.

PS : j'ai investi dans un peu de materiel pour tenter de documenter un peu le projet en vidéo (Canon R10) ... je n'ai jamais réellement fait ça (Youtube), mais je vais essayer, on verra ce que ça donne.

Salut,

Le côté surdimensionné, c'est plutôt qu'on s'approche des performances de CN de qualité, donc ça fait plaisir.
D'autre part, le côté financier est peu impacté entre un 400We t un 1000W, et côté mécanique, les servos taille 90 sont ceux qui sont le plus facilement adapatables aux gearbox Vallder pour la crémaillère.

Pour la fumée de plasma, plusieurs points:
- je ne fais pas de production, donc le volume reste limité
- j'ai un grand local bien ventilé
- j'utilise une table à eau, parce que sans ça les fumées c'est un cauchemar

Avec ça, pas de problèmes de fumée jusque là.
Si le besoin s'en fait sentir, je pourrais mettre une grosse aspiration au dessus de la table.

Thomas.

Hello,

Je viens de recevoir un mail de Annie (Lichuan).
1226$ livré pour les 4 servos dont un avec frein + drivers + cables (5 + 8 + 10 + 10m).
Elle a planifié la production avant de m'envoyer la facture, elle peut les expédier le 27 si tout va bien.
Je vois juste les détails avec elle pour le réglement (je lui avais demandé si je pouvais payer en euros, et elle m'a fourni ses infos bancaires mais pas d'IBAN ...).

Thomas.

Salut,

Oui j'ai pu faire le virement hors sepa avec les coordonnées complètes.
Je m'en sors a 1152.44€ au total (plus les frais du virement que prendra la banque).
Au final elle m'a appliqué un taux de conversion de 0.94 pour passer de dollars à euros (ce qui est le taux actuel).

Hâte de les recevoir (je ferais un unboxing de tout ce que j'ai reçu).
J'ai reçu le restant de la commande Vallder ce matin, j'attends encore celle de CNCDrive.

Thomas.

Hello,

Bon pour l'instant c'est pas top côté Lichuan ... les servos ne sont toujours pas partis.
Aux dernières nouvelles, le servo 1KW avec frein n'a pas passé les tests finaux, donc ils doivent le refaire.
C'est censé partir lundi prochain ... on verra bien.

Jusque là je ne conseillerais pas spécialement de passer en direct avec eux (la communication est très loin d'être impeccable), mais espérons que mon avis change bientôt quand les servos seront arrivés.

Thomas.

Salut,

Enfin les servos ont été expédiés ...
En deux colis, dont l'un devrait arriver aujourd'hui et le deuxième demain (Fedex ...).
Au moins ils ont fait une expédition en super express (après que je leur ai fortement suggéré ).

Réception donc normalement avant la fin de semaine, et unboxing dans la foulée quand j'irais mieux (choppé un rhume).

Pour le projet il me reste essentiellement a approvisionner les profilés acier, et les rails, mais pour ça il faudrait que je finalise la conception (ces derniers temps j'ai pris un projet pour un autre client en plus de mon client normal, et même si ça payera une bonne partie de cette nouvelle CNC, ça m'a bien fatigué de bosser double, ce qui fait que je n'ai pas beaucoup avancé sur mes propres projets ...).

Thomas.

Finalement les deux colis viennent d'être livrés par FedEx.
Unboxing bientôt donc, dès que je tiendrais debout

Thomas.