Portique plasma + routeur : structure de base

[Otatiaro]

Hello,

Pour faire suite à mon premier post ici : https://www.usinages.com/threads/portique-plasma-routeur-quels-moteurs-daxes.160997/
J'ai réfléchi à une structure rigide, lourde, pas trop chère et réalisable avec mes moyens.

Et voilà ou j'en suis :

L'idée plus en détails:
- profilés acier 250x150 ép 10mm pour les deux longerons du Y (3000mm) qui serviront de base pour les rails et crémaillères du portique
- profilés acier 100x100 ép 5mm (ou 10mm, par encore décidé) en travers entre les deux longerons du Y, tous les 50cm environs
- profilés acier 100x100mm ép 5mm pour faire 6 montants pour les pieds, avec des pieds réglables
- profilés acier 50x50mm ép 3mm pour rigidifier l'ensemble des pieds en faisant des croisillons (dans la longueur ET la largeur)

Une fois toutes cette struture d'abord pointée puis soudée complètement,
- je remplis les longerons du Y avec de l'epoxy-granit ou un équivalent moins cher (pas besoin de précision, c'est juste pour du remplissage, donner du poids et amortir les vibrations).
- je coule entre chaque traverse de l'epoxy-granit (ou équivalent moins cher, encore une fois c'est pour remplissage / stabilité / poids / amortissement)

Fusion me dit que le poids actuel de cette base serait de 1850Kg environ ... soit un peu plus de 2 tonnes une fois complété (la poutre du X serait du 250x150mm aussi en épaisseur 10mm, et rempli à l'epoxy-granit).

Depuis toute l'après midi j'essaye de faire une étude de stress statique par Fusion360 pour vois la flexion des materiaux mais ça ne marche pas ... maintenant qu'ils ont enlevé la possibilité de faire les études en local, il faut attendre 3 plombes, ça plante et on ne sait même pas pourquoi ... le seul logiciel qui coute de plus en plus cher pour de moins en moins de fonctionnalités ...

Thomas.

 

[Otatiaro]

Hello,

Bon j'ai enfin pu faire une première simulation sur Fusion360, avec seulement la gravité (mais bon avec 1.8T la gravité c'est déjà pas mal ).

La déflection max est de 6.7 centièmes de mm, rien qu'un petit surfacage ne puisse compenser !
En terme de facteur de sécurité, je suis a 8+ partout (sauf les pieds qui sont prévus pour 1000Kg chacun).

Avec 200Kg (2000N) en plus réparti sur la table, j'ai une déflection max de 0.07649mm, soit une différence par rapport à la gravité seule d'environ 1 centième de mm.

Pour l'instant ça s'annonce pas trop mal, vous en pensez quoi ?

Thomas.

[EDIT] J'aurais bien fait une analyse de fréquence modale, mais c'est une des nombreuses fonctions qui était inclue dans la licence de base (en le faisant localement), qui est devenue payante en plus (obligation de le faire sur le cloud, et pour ça il faut acheter des "tokens" avec un minimum d'achat de 300€ pour 100 token, et une seule simulation coute 3 tokens soit ... 9€ !!!!).

 

[Aiwass]

essaye voir comme sa, sa devrais réduire la flexion des poutre.apres c'est une table plasma, je suis pas sur que sa soit au demi millimetre.

 

[Otatiaro]

Merci pour l'idée :

0.05087mm de déflection sous son propre poids, soit environ 25% de moins pour le max, et une répartition différente.
J'aime beaucoup !

Sous 200Kg de charge répartie sur la table, j'ai 0.05894mm de déflection max, soit un diff de 8 microns entre vide et chargé de 200Kg.

@gaston48 m'a suggéré pour le remplissage des poutres d'utiliser du sable sans liant hydraulique (juste du sable quoi), et je pense que c'est une excellente idée.

Reste le remplissage entre les traverses ... sachant que c'est un volume rectangulaire, on peut peut-être même envisager d'autres matériau déjà aux bonnes dimensions.

[EDIT] Je fais une simulation avec des plaques d'acier de 15mm d'épaisseur, pour comparer.

Thomas.

 

[Otatiaro]

Re,

Je viens de faire une simulation avec des plaques en acier à la plate du béton entre les traverses.
J'obtiens ça :

0.5701mm de déflection sous son propre poids ... l'approche est différente mais pas inintéressante, pas de coulage à faire, il "suffit" de commander les plaques au bonne dimensions, de les mettre en place et de les souder.

Le poids des plaques serait de l'ordre de 400Kg, là ou le béton annoncait 738Kg sur la balance, on perd 300Kg environ.
Je refais un test avec des plaques de 10mm d'épaisseur, voir ce que ça change.

Après en terme d'absorption des vibrations, le béton est nettement meilleur que l'acier il me semble bien ...

Thomas.

 

[Otatiaro]

Voilà avec des plaques acier de 10mm (au lieu de 15mm juste au dessus):

 

[Otatiaro]

Et pour référence sans aucun remplissage (ni dans les poutre du Y, ni entre les traverses) avec toujours 200Kg de charge ...

Thomas.

 

[moufy55]

Le point d’appui est au centre de chaque traverse ?
Ce nest pas réaliste, il faudrait voir la simulation avec une tôle occupant par sa masse 2/3 de la largeur.

 

[Otatiaro]

Non c'est une charge répartie sur la surface du dessus des traverses, ce qui n'est pas parfaitement réaliste non plus, mais déjà plus proche de la réalité qu'une charge sur un point central.

 

[Otatiaro]

J'ai fais des analyses de fréquences modales.

Sans aucun remplissage:

Frequency	Participation X	Participation Y	Participation Z
Mode 1: 68.55 Hz	90.9624994	0.167499995	0.0001
Mode 2: 82.44 Hz	0.165800005	93.7792003	0
Mode 3: 93.05 Hz	0.002	0.0006	0.0011
Mode 4: 102.2 Hz	0.0001	0.0003	0.0017
Mode 5: 105.5 Hz	0	0.4036	0.0004
Mode 6: 109 Hz	0	0.013	0.040200001
Mode 7: 109.3 Hz	0	0.0039	0.408999994
Mode 8: 109.8 Hz	0	0.0114	0.111299998

Avec remplissage type epoxy-granite:

Frequency	Participation X	Participation Y	Participation Z
Mode 1: 45.06 Hz	98.0737984	0.381199992	0.001
Mode 2: 49.56 Hz	0.380400009	98.1150985	0
Mode 3: 63.17 Hz	0.0001	0.0001	0.0098
Mode 4: 83.6 Hz	0.0016	0	74.5630026
Mode 5: 106.1 Hz	0.0001	0.063700002	0
Mode 6: 109 Hz	0	0	0.23109999
Mode 7: 109.7 Hz	0	0.0046	2.37670001
Mode 8: 110.5 Hz	0	0.0023	0.778600015

Avec remplissage en plaques d'acier:

Frequency	Participation X	Participation Y	Participation Z
Mode 1: 51.78 Hz	97.6671994	0.239200005	0.0005
Mode 2: 57.67 Hz	0.237099989	97.8626013	0
Mode 3: 69.94 Hz	0.0002	0.0001	0.005
Mode 4: 96.16 Hz	0.001	0	56.8565011
Mode 5: 106 Hz	0.0002	0.099800003	0
Mode 6: 109 Hz	0	0.0006	0.412900001
Mode 7: 109.7 Hz	0	0.0076	4.42360006
Mode 8: 110.5 Hz	0.0001	0.0042	0.833200011

On voit bien l'impact des remplissages ... forcément l'epoxy granite / béton est meilleur que l'acier.
En tout cas la structure est plutôt homogène, avec deux fréquences peu éloignées en X et Y.

Ca va jouer essentiellement sur les "petites" vitesses de rotation, inférieures a 6000 RPM (100Hz), avec le remplissage minéral les fréquences sont aux alentours de 3000 RPM, remplissage acier plutôt aux alentours de 3300 RPM, et aucun remplissage aux alentours de 4500 RPM.

Après je suis loin d'être un expert, il y a peut-être d'autre conclusions à en tirer ?

Thomas.

 

[Otatiaro]

Hello,

Bon j'ai enfin un peu de temps pour me remettre sur le projet ...
J'ai revu un peu le bati, j'ai essentiellement centré les élements (pour ne pas souder dans les rayons ...) et déplacé les pieds avant et arrière d'une traverse. Ca permet d'avoir une traverse sur deux de rigidifiée, et je ne pense pas que ça puisse poser de problème de basculement (rien que là il y a 650Kg d'acier, avant de le faire basculer il va falloir se lever tôt !).
Niveau matière, je pars sur du 8mm d'épais partout (sauf les rigidificateurs qui sont en 30x30x3mm, mais qui vont travailler essentiellement en compression / extension).

J'ai fais la demande de devis auprès d'aciers GrosJean (https://www.aciersgrosjean.be/fr/) qui ont des tarifs très bien placés et une gamme très large. On est pas loin de 2000€ HT hors frais de port (avec la poutre du X et pas mal de tôles en plus).

Thomas.

 

[Otatiaro]

Bon par contre il y a un problème avec l'armoire électronique ... elle fait 10cm de plus que la hauteur des pieds.
Donc soit je creuse une tranchée dans la dalle, soit il va falloir que je réorganise un peu tout ça (soit je remonte la table, mais ça ne m'arrange pas du tout) ...

Je posterais sur le fil dédié à l'armoire quand j'aurais avancé le redesign (avec toujours la problématique que pour le moment je ne peux découper que 1m par "pas tout à fait 1m".

Thomas.

 

[vibram]

Hello Thomas
Et mettre l'armoire couchée dessous?
Sans doute pas optimal pour la maintenance mais bon. peut etre prévoir 2 charniere pour la faire basculer ou 2 rails pour la faire coulisser
C'est sans doute too much mais si t'as un truc pratique qui se calle bien dessous et que tu peux facilement sortir/rentrer, tu te remercieras a chaque fois que tu dois l'ouvrir

 

[Otatiaro]

Hello,

Ca serait une possibilité, mais de toute façon il y avait des choses qui ne me plaisait pas sur le design actuel de l'armoire (placement de certains composants pas optimal), et niveau refroidissement c'est mieux en vertical (entrée d'air en bas, ventilo en extraction en haut).
Et maintenant que j'ai tous les composants modélisés, c'est beaucoup plus facile et rapide, c'est un peu comme un gros tetris

Thomas.

 

[bilou(te)]

Bonjour

Avec un chassis comme celui là et les tubes envisagés, pour du plasma, je ne suis pas sûr que le remplissage des tubes soit nécessaires.
Quelques remarques/questions :
- pourquoi n'as-tu pas mis les traverses à fleur des longerons ? C'est pour les lames ? (tu pôurrais gagner les 10cms de l'armoire)
- sinon, pour ton armoire, pourquoi ne pas faire l'ensemble 10cms plus haut ? (ergonomie ?)
- si tu as accès à de la tôle, tu peux remplacer tes tubes de contreventement pas des plaques, avec totu ces croisillons l'espace sous la table sera de toutes façons difficilement exploitable.

Bon courage

 

[Otatiaro]

Salut,

@bilou(te) elle fera à la fois plasma et routeur (bois, alu, plastiques, etc.) avec une broche de 4.5KW, d'ou le besoin de rigidité et amortissement des vibrations.
Je pourrais remonter tout de 10cm, mais ça ferait une table très haute, pas terrible pour bosser, et surtout je vais avoir des bruts assez conséquents à mettre dessus (en volume et en poids), donc plus je monte la structure, plus il faudra jouer les acrobates pour charger et décharger.
Pour la tôle, je vais regarder, mais je pense que c'est surtout une question de budget, les tubes en 30x30x3mm ne coutent pas grand chose, de la plaque c'est tout de suite plus cher. Tu verrais quelle épaisseur de plaque ?
Et j'ai aussi peur que la soudure soit plus compliquée pour ne rien vriller (je ne suis pas soudeur pro :( ).

Thomas.

 

[Otatiaro]

Bon aciers Grosjean m'a bien envoyé un devis intéressant (y'a presque 1500Kg d'acier) ... Mais apparemment une livraison sur Metz est impossible, ce qui rend le tout beaucoup moins rentable.

 

[Otatiaro]

Hello,

Bonne nouvelle, j'ai posé ma candidature pour Solidworks for Startup ... et j'ai été accepté, donc j'ai une première année gratuite, et la deuxième année avec une grosse réduction.

Thomas.

 

[tourniquet]

Dans ton coin tu n'a pas un revendeur qui fait les postes Lincoln ?

Ils ont souvent une table plasma de la marque en démo.
Elle avale du 1500X3000 en 25 d'épaisseur et ne pèse que 900 kg.

Soit la moitié du poids de ta conception. Pour 33 000 € c'est un modèle a copier.

Édit : si tu comptes souder les pièces découpé, il est intéressant de rajouter un axe pour incliner la torche. C'est super pratique pour faire les chanfreins.
Certaines tables de découpe en sont équipées.

 

[Otatiaro]

Salut,

Pour faire seulement du plasma, on peut faire beaucoup plus léger, il n'y a presque aucun effort de coupe.
Ma conception est plutôt contrainte par le fait que je veux à la fois découpe plasma ET routeur avec une broche de 4.5KW BT30 ... là j'ai besoin de rigidité et de poids pour amortir les impacts de l'outil.

En terme de prix pour le coup c'est moi qui vait être a deux fois moins si tout va bien, et avec un équipement au top (servos 1KW, broche BT30, plasma 100A, etc.) ... si on ne compte pas la main d'oeuvre

Pour les chanfrein, je vois bien l'intérêt, mais autant de la simple découpe verticale niveau soft ça se fait bien, autant gérer des chanfreins en automatique (il faudrait du 5 axes), niveau logiciel c'est un gros gros cran au dessus (il faut gérer la longueur de la torche, etc.).
Et ce n'est intéressant qu'à partir d'une certaine épaisseur, pour du 2 ou 3mm pas besoin de chanfrein pour souder.
Mais je garde ça en tête, merci pour l'info !

Thomas.

PS : en passant, mes profilés 250x150x8mm sont arrivés chez Grosjean, il faut que je m'organise pour aller les chercher.

 

[Otatiaro]

Hello,

Je viens de mesurer mes "gros" profilés (150x250mm 8mm d'épaisseur) et je suis plutôt très agréablement surpris de leur linéarité.

Si j'en prend deux que je met en parallèle (soudure du même côté), je me suis fait un outil rudimentaire, mais je mesure très très peu de déviation (de l'ordre d'un ou deux centièmes maxi) sur les 3m de long !
Si je les met en opposition (soudure à l'intérieur par exemple), je me cale pour ne pas avoir de différence aux extrémités, et au centre je mesure environ +0.6mm.

C'est à dire que les deux sont identiques aux incertitudes de mesure près, et avec un très léger cintrage sur la longueur, de +0/+0.3mm soit encore +-0.15mm sur 3m de long !

Maintenant j'ai deux choix pour monter la structure:
- soit je les met en parallèle (soudure du même côté), j'accepte d'avoir sur mon axe Y un cintrage de +-0.15mm sur 3m mais si je ne me foire pas à la soudure, je peux simplement poser mes rails et roule ma poule
- soit je les met en opposition (soudure à l'intérieur), je monte un premier rail (avec un cintrage donc), je m'en sers pour "rectifier" (au sens corriger l'erreur, mais pas avec une rectifieuse, avec une meuleuse par exemple, par petite touche) la moitié de l'erreur que je mesure partout, puis je met un rail sur le côté corrigé et je m'en sers comme référence pour corriger le premier côté.

La deuxième solution est (possiblement beaucoup) plus de travail, mais comme ils sont identiques, si je corrige de la moitié partout je devrais être vraiment très droit (quelques centièmes ?) en parallélisme des deux rails ET en linéarité "vraie".
La première solution ma garantie (si je ne fais pas n'importe quoi à la soudure) que les rails du Y ne coinceront pas (je les monte à priori sur le flanc exterieur des profilés, en vertical), mais mon Y ne sera pas parfaitement linéaire (+-0.15mm sur 3m c'est quand même déjà pas mal je trouve!).

Le risque étant si je n'arrive pas à corriger correctement avec la meuleuse, une fois soudé je risque de me retrouvé très embêté ...
Ou alors je met des cales sous le rails à chaque extrémité pour rattraper le cintrage au lieu de meuler au centre ?

Si vous avez des conseils avisés je suis preneur !

Thomas.

 

[Otatiaro]

Bon cette problématique pourtant centrale n'a pas l'air d'attirer les foules
J'ai passé quelques heures à regarder des règles en 3m de long ...
Des règles de dressage à cette taille c'est dans les 3000€ (1€ du mm...), on trouve des règles de montage en 3m pour environ 1200€ HT (hors transport).
En grade 2 c'est 86µm de déviation, il faut du grade 0 pour arriver a 36µm de déviation (une décade en dessous de ce que j'ai mesuré), et il reste toujours 4 centièmes de déviation.

J'ai aussi réflechi a la possibilité de faire moi-même des règles précises avec la méthodes des 3 surface (avec 3 IPS 120 de 3m), mais j'en suis déjà a 300€ HT pour approvisonner le métal, plus le temps passé (probablement très important), les outils qu'il faudra en plus, et surtout la probabilité non négligeable de ne pas arriver au résultat voulu, mais avec l'avantage, si ça marche, que je peux en revendre deux ... sauf que des règles de 3m on ne doit pas avoir beaucoup d'amateurs sur le forum.

Et je me suis rappelé être tombé sur cette vidéo il y a quelques temps L'idée est de mesurer la hauteur d'un faisceau laser sur un capteur vidéo.
Un pixel de capteur vidéo fait quelques microns, et on peut calculer en sous microns, donc avoir une précision meilleure que la taille d'un pixel.
J'ai déjà en stock des capteurs monochrome 720p, donc 1280 pixel de large (on met le capteur a 90° pour avoir plus de pixels) en global shutter 60fps, que j'avais pris pour mon projet de l'année prochaine (machine de placement de composants électroniques).
Ces capteurs ont des pixels de 3µm de large, ça fait une résolution de l'ordre du micron.

L'inconvénient par rapport à une règle, c'est que la règle on pose dessus avec un pigment de transfert, on frotte un peu, on gratte un peu, on recommence, c'est long mais chaque cycles est relativement rapide, avec ce système, il faut prendre chaque point séparement, soit une 50aine de mesures, c'est un peu plus lent (d'un autre côté il faut attendre l'égalisation de température quand on enlève de la matière par abrasion, donc pas de rush possible).

Le gros avantage c'est que c'est très peu dépendant de la taille, on peut faire 1m, 3m, probablement 5 ou 10m et garder une précision correcte (à condition de n'avoir pas mangé de flageolets ... comprenne qui pourra ), et que ça ne me coute rien (j'ai déjà tout en stock, il faut "juste" que je fasse un support stable pour le capteur).

Et pour le Y une fois que j'ai une surface de référence plane, il "suffit" de la reporter au comparateur de l'autre côté du portique une fois l'ensemble assemblé.

Je vais faire un test en début de semaine, voir si j'arrive à mettre le système en place, si j'arrive a évaluer la précision, et si j'arrive à reproduire les conclusions du post précédent (0.3mm d'arc sur la longueur).

Thomas.

 

[tourniquet]

Effectivement une règle de la longueur de la pièce a reprendre est l'idéal.

Comment faisait-ils avec des bancs de plusieurs mètres ? Ils n'avaient pas forcément de règle aussi longue.
De la même manière qu'un maçon nivelle un lit de sable ou une chappe en procédant par recouvrement avec une règle.
Faire la partie possible avec la longueur de la règle. Et se servir de cette même règle en appuie sur la partie gratté pour marquer plus loin. Et ainsi de suite.

S'il y a de gros défaut a retirer au début, rien n'empêche d'utiliser une grande règle alu de maçon au début. Avant de passer à une de plus grande précision.

 

[mpvue91]

Comment faisait-ils avec des bancs de plusieurs mètres ? Ils n'avaient pas forcément de règle aussi longue.

Les bancs en granit pour l'optique de 2 ou 3 m de long (voire plus) étaient/sont contrôlés avec une lunette autocollimatrice.
Pour ce faire de façon "aisée" du moins la moins laborieuse dans le cas présent je placerais le guidage linéaire à billes sur le tube et le miroir de contrôle de la lunette sur le patin du rail car en fait c'est pas le tube qui doit être droit mais le guidage linéaire à billes

 

[Aiwass]

tout d'abord je me poserais la question suivante : est ce vraiment grave?
vu les tôle que l'on découpe dans notre atelier, j'ai comme un doute sur le fait que 0.15mm soit dérangeant pour la torche plasma. on ne parle pas d'une fraiseuse cnc la hein, on découpe a plat.

 

[tourniquet]

Son châssis va aussi servir de fraiseuse

 

[Otatiaro]

Hello,

Bon ce matin, conception rapide d'un support de caméra pour le rail, je lance l'impression, puis journée de boulot, et après le boulot j'ai pu jouer un peu avec ce système.

Avec le bras deployé comme ça, c'est pas simple à régler (le capteur fait moins de 4mm de large, et le laser doit y tenir sans toucher les bords sur les 3m.
Un capteur plus grand serait plus simple à régler ... mais aussi plus cher.
Le soft est correct, je n'ai pas eu de problème particulier pour le faire marcher avec la caméra que j'avais (720p monochrome global shutter).
Il a fallu jouer un peu avec les réglages de la caméra (ffmpeg), notamment baisser le gain (et surtout ne pas le mettre en automatique) pour avoir un résultat propre et net.

Au départ le profilé était posé sur le côté (rail au dessus), j'ai fais une première série de mesure, mais les déformations paraissaient louche, genre dues à la gravité, donc j'ai redressé le profilé (comme sur le photo, rail sur le côté) et refait les mesures : résultats identiques, donc la gravité n'est pas en cause (c'est bien ce que disaient les simulations, ouf !).

Les derniers points j'ai un gros doute, quand on s'approche trop de la source laser il y a des effets bizarres, il faudrait refaire la mesure en laissant le laser plus éloigné. Là l'avantage c'est qu'il est fixé de manière rigide sur le profilé lui-même, c'est plus stable.

On retrouve bien à peu près la déformation telle que mesurée avec mon outil rudimentaire (avec forcément plus de précision et de détails), on retrouve bien environ 0.3mm d'amplitude entre les extrémités et le centre, donc ça parait quand même pas mal cohérent.

J'ai refait les mesures, je suis globalement a +-0.02mm de reproductibilité sur les 3m de longueur.

Thomas.

 

[Otatiaro]

Maintenant la question est comment je gère la suite ...

Est-ce que j'essaye d'aplanir ce rail avant de faire autre chose, au risque que ça bouge à la soudure, ou est-ce que je soude d'abord ma structure, et ensuite je fais ma "rectification" ?

Est-ce que je le rectifie uniquement par enlèvement de matière, uniquement par calage, ou bien les deux (cales là ou c'est creux, meulage là ou ça dépasse) ?

A savoir aussi que là le rail était tenu par 5 vis seulement sur la longueur, et serrées de manière aléatoires, il faudrait faire un serrage complet et à la clé dynamo avant d'attaquer réellement.

La bonne nouvelle, c'est que je pourrais utiliser la même technique, capteur tourné de 90°, pour régler le calage en hauteur du rail (au moment du serrage des vis).

Thomas.

 

[tourniquet]

Soude d'abord.

L'art du soudeur, c'est de positionner tes pièces avec une déformation. Pour que le rétreint de la soudure te ramène ta structure en place et soit la plus droite possible.

Il faut réfléchir à l'ordre de pointage et des cordons.
Ça pourrait être pas mal que tu trouves un pote qui soude en même temps que toi en face. Mais faut bien se connaître et avancer a la même vitesse

 

[arba]

Oui souder en premier ça c'est clair.

Après faut être réaliste, si tu arrives à 0.04mm de planéité entre 2 portées de 3m c'est déjà miraculeux.

Une technique assez simple pour générer des portées de bonne précision sans trop s'embêter c'est de les mouler avec de l'époxy et une règle de précision. On moule la première, puis on aligne la 2ème avec un niveau avant de la mouler. Il faut prévoir un système pour ajuster l'alignement de la règle dans les 2 plans.

Des règles de 3m DIN874/0 on en trouve dans les 1500€