aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pignon

[v tec]

bonjour a tous

je dois entreprendre le montage de cremaillere sur ma cnc sur l axe le plus long 2m


je dispose de 2 moteur nema34 encodé

ayant un couple de 7nm de 0/100tour
puis on chute a 1.5nm lineairement jusque 1000 tour, pour finir a 2400 tour et 0.5nm


je sais que sur le systeme de pignon cremaillere on peut atteindre de tres grosse vitesse, le probleme reste notamment l acceleration, donc j aimerais calculer quel pign,on je dois monter pour avoir le meilleur compromis, c est sur je pourrais en acheter plein de different et tester seulement je dois les faire aleser (ca je peut faire), mais aussi claveter, et la c est moins mon domaine)


ma question est:

mon portique une fois chargé fera a vide environ 40kg
la table est posé horizontalement
de tete sur mon autre fraiseuse en vis a bille j ai une acceleration de 150-250mm/s² donc je dois rester dans cet ordre

je souhaite usiner principalement du plastique et de l alu, et je changerais les pignon pour de l acier

j aimerais deja connaitre la poussée resistante(en kg) sur la fraise diam 8/6/3 dans de l alu dans les condition optimal d une fraise hss

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Difficile de répondre....

Tu aura probablement besoin d'un systeme de réduction autant pour le plastique et l'alu et un encore plus réduit pour l'acier car même les pignons les
plus petit avec un coeur de 12mm(pour nema 34) feront plus de 36mm de circonférence......aussi bien dire 50 avec l'épaisseur minimal entre le coeur
et le diametre primitif du pignon.
C'est trop alors ça prend nécessairement une réduction alors aussi bien laisser le meme pignon et venir interchanger au nivau du réducteur.

Pour ma part je viserais plutôt la vitesse maximal dont j'ai besoin en usinnage et je multiplirais X2 pour les rapides.
Ensuite l'accélération sera ajustée en conséquences de la capacité du moteur.
Une vab peut accéléré plus rapidemment qu'une crémaillere mais sa vitesse max sera nettement inférieur.
Mais pour usiner plastique,alu et acier.......pourquoi ne pas rester avec une vab+jeu de réduction par poulies 1:1 interchangable avec un de disons....5:1?

Fred

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

parce que une vab qui prend 3000 tour sur 2m de long, ca fait du degat, je l ai deja vue


l engrenage le plus petit pour allez sur l arbre de 14mm, c est un 26 dent de diametre primitif 26 pour un module 1


soit un perimetre primitif de 81.64mm sur une Vmax de 2000tour du moteur par exemple



soit Vmax du portique a 2000*81.64= 163 280mm/mn bon ca fait 163m/mn, mmmm ca me parait tres tres tres rapide



bon ensuite on passe au couple a vitesse constante (donc le couple necessaire a l usinage)

on sait que jusque 100tr/mn j ai 7nm, donc je sais que jusque 81164mm/mn, j ai le couple max donc sur toute les plages d usinage dont j ai besoin

un couple de 7nm me donne 538n soit 53kg de poussée par moteur, soit 106kg en tout


de tete l un de mes calculs me donnait un besoin inferieur a 10kg pour usiné de l alu



donc on voit que on est super large en force pour l usinage


mais la ou tout le couple sera necessaire, c est pour atteindre la Vmax, qui si elle est vraiment a 160m/mn, ne sera jamais atteinte, mais ce que je veux savoir c est quel couple va etre necessaire pour avoir mon acceleration de 250mm/s² de mon portique a vide ou en usinage

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

concernant le choix du module du pignon a priori, un module 2 tiendrait 0.5nm a la dent, donc 1 14 detn avec un Dp de 28, tiendrait le couple max du moteur sans casser

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Je pense que je m egard un peu

Admettons je prend le pignon le plus petit qui permettra de faire les premiers essai

Je dois tt de meme connaitre l ordre de grandeur des efforts pour choisir le bon module de la cremaillere


Donc on s occupe pas des moteurs

On a une masse d admettons 50kg a deplacer d une vitesse 0 a une vitesse de 10m/mn avec une acceleration de 0.25m/s/s

Quel force de poussé max il y a besoin

 

[stanloc]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Voici une feuille de calcul
https://www.usinages.com/threads/1405
Stan

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Merci parcontre ds la partie dedié au pignon rack il manque des infos sur des variable alpha mu etc... Du coup on peut pas resoudre les equations

 

[stanloc]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Tu as déjà décortiqué tout le PDF ?
Tu sais si on savait tout calculer les pilotes d'essais chez Airbus seraient au chômage (par exemple)
N'importe comment ton moteur pas à pas ne délivrant pas un couple constant alors que sa vitesse de rotation augmente, tu vas avoir du fil à retordre à calculer tes besoins.
Stan

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Je m occupe pas encore du pas a pas

Je cherche a connaitre l ordre de grandeur de l effort pour pousser le portique pendant l accel pour dimensionner le module de la cremaillere

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

donc de ce que j ai pu lire

F=m*a

j ai donc 50kg avec une acceleration de 0.25g

F=50*0.25*10=125n soit une poussée de 12.5kg, on pourrait meme y considerer un coef 2 pour etre sur soit 25kg de poussée+ l effort d usinage (environ 10kg)


donc on a besoin d une poussée de 35kg sur les cremaillere pour faire une acceleration de 0.25g a mon portique de 50kg pendant un usinage qui oppose une force de 10kg sur la fraise (ce qui est deja fort si je dit pas de betise)

donc maintenant reste a determiner quel module de cremaillere ou pignon peuvent etre choisis pour maintenir une poussée de 17.5 a la dent par moteur sans casser


donc voici un lien qui aide

http://www.mijno.fr/pignon-cremaillere-detail.asp?id=01-first-droite


donc a priori un module 3 on est tranquille


donc maintenant que l on connait cela, on prend le pignon le plus petit en module 3 pour avoir son Dp=36mm soir Rp=18mm

en prenant une grosse marge 500N de poussée pour les 2 moteurs
on veut trouver 250N sur le rayon de 18mm soit un couple de: 4.5nm avec une large marge hors j en ai 7 de dispo donc je peux accelerer 2 fois plus vite quasiment

et maintenant on va calculer la V max

113mm en perimetre sur 1000 tour= 113m/mn

est ce que qqun peut me dire si je fais des grosses erreurs dans mes calculs?

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

A ce que je vois je ne suis pas le seul amateur de vitesse!
Mais 163 000mm/min c'est completement démesurer et inutil......meme en rapide!
25 000mm/min c'est déja TRES rapide!
Ont parle de couple,de vitesse,d'accélération mais un truc dont tu semble faire completement abstraction est la RÉSOLUTION.
Avec un tel systeme ont oubli le 0.01 et aussi le 0.1mm

Il est vrai que pour de tel distance les vab sont peu recommandable mais je peux te dire t-suite que tu peux oubliez les 3000 ou 2000T/min............ce sera déja difficil de maintenir 1000T/min et ce meme avec des drivers alimenté a leur maximum de voltage.
Désolé de ne pas pouvoir t'aider dans ton calcul d'accélération mais selon moi le point n'est pas la.......
Je t'invite a faire les calculs pour la résolution souhaité.

@+
Fred

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

L encodeur est un 4000 point par tour

Soit 0.03mm de resolution

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Oui mais le moteur est seulement un 200 pas/tour.

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

http://www.soprolec.com/shop/fr/servomoteurs/72-servomoteur-hybride-8nm.html

Je pense que l encodeur prend le dessus sinon pas d interet

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Maintenant si c'est le cas sera toujours temps de démultiplier là je teste en direct pour voir ce que ca donne

 

[vres]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Résolution n'est pas précision !
Comme sur tous servomoteurs, on peut avoir plusieurs points d'erreurs sur une trajectoire surtout sur les changements de vitesse.
Avec ce moteur (NEMA34 8Nm) il faut travailler a basse vitesse car a 1000tr/min il a moins de couple que le NEMA23 en 2Nm.

Ceci dit ces moteurs sont excellents.

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Je ne crois pas que l'encodeur ne changera grand chose....
Oui il va envoyer l'orde au moteur de corriger sa trajectoire de quelques pas mais le moteur muni de sa transmission avec résolution imprécise ne sera imcapable
de se repositionner pil poil,il sera alors TOUJOURS en mode compensation.
C'est un peu comme rouler avec une camionette dont la conduite a beaucoup de jeu........
Le cervau est capable de traiter des millier d'infos a la sec et de corriger mais il sera impossible de rouler en ligne bien droite.
L'encodeur ne fait que betement dire au moteur ''tu n'es pas a la bonne place corrige le tir'' mais le pap a seulement 200 positions possible pour le corriger,ce n'est pas un servo.

Fred

 

[vres]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Non ces moteurs fonctionnent comme des servomoteurs avec un PID, de plus les NEMA23 sont des triphasés.

Driver Servomoteurs hybrides en boucle fermé
Avantages :
Boucle fermée => pas de décalage ou de perte de pas
Faible échauffement et faible bruit
Réponse rapide sans overshoot ou accoup
Couple élevé à l'accélération et à la décélération
Plug&play (pas de réglage pour la majorité des applications)

Le driver Leadshine ES-D808 est un driver pour moteur pas à pas de nouvelle génération.
Il fonctionne en boucle fermé et assure donc un asservissement de position en temps réel avec des moteurs pas à pas 2 phases équipés de codeurs (taille NEMA 34).

Cette solution combine les avantage des moteurs pas à pas et des servomoteurs grace à la gestion des encoders intégrés aux moteurs.

L'interface de pilotage est similaire à celle d'un driver pour moteur pas à pas classique. Le codeur étant géré directement par le driver, il peut vous retourner un signal d'erreur en cas de blocage mécanique (fenêtre de tolérence paramétrable).

Cette solution apporte donc la fiabilité de positionnement d'un servomoteur mais aussi, une grande simplicité de mise en oeuvre.

Le driver dispose de pré-réglage pour les moteurs ES-M23440 et ES-M23480.

Contrairement à une solution pas à pas traditionelle, le courant dans les enroulements n'est pas constant mais est adapté en permanance en fonction de la charge. Par conséquent, l'échaffement est réduit et il est possible de ponctuellement augmenter de manière très importante le courant pour compenser des point dur sur les déplacements.

Leadshine à vraiment beaucoup innové avec les moteurs Pas à Pas

 

[gaston48]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Bonsoir,

mais le pap a seulement 200 positions possible pour le corriger,ce n'est pas un servo.

Il a plus de positions avec une interpolation par micropas. En statique avec de l’intégral on doit pouvoir avoir une bonne précision
de positionnement, en dynamique le problème peut être plus délicat car le couple n’est pas régulier pendant l’interpolation.

la caractéristique couple / vitesse reste similaire à un pas à pas

Concernant une solution à vis à billes de grande longueur, penser
à une vis fixe sous traction et un écrou tournant.

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Et si disons que 1T moteur =1000mm.......ca vas toujours le faire?
Je doute sérieusement de ce systeme a moin qu'il soit couplé a une transmission conséquente.
J'ai bien hate qu'ont me prouve le contraire dans le réel.

Fred

 

[vres]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Les drivers modernes travaillent en mode sinus cosinus qui permet d'obtenir toutes les positions à couple constant :

Par contre le couple dépend de L'écart entre la position magnétique du stator et la position mécanique du rotor, le couple max est atteint quand l'écart est de 1 pas.

http://homepage.cs.uiowa.edu/~jones/step/physics.html


En Pilotage classique la position est donnée par la position magnétique du stator, la position mécanique va suivre plus ou moins bien en fonction de la charge.

Avec les moteur hybrides on fait le contraire, on positionne la position magnétique en fonction de la position mécanique. La nuance est très importante.

ceci dit à mon avis avec une avance/tour trop importante, ca risque d'être un peu élastique , normalement sur une crémaillère, on met une réduction surtout que l'éffort est beaucoup plus réversible que sur une VAB

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Oui je verrais bien pour une demul sur place

Faut juste que je reflechysse comment faire mes paliers sans jeu du coup, j ai qq roulement oblique

 

[el patenteu]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

Une sinple réduction par courroie cranté et poulies.
Ca ne nécessite pas vraiment de roulement oblique car il ne se prennent aucunne charge ''de front''.

Tres intéressant tes graphiques cncserv!!

Fred

 

[vres]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

le graphiques ne sont pas de moi je les ai trouvés sur internet, je les trouve aussi très bien et explicites.
J'aurai peut-être dut mettre un lien vers les sources.

 

[Altagna]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

oh que oui met nous un lien,
que c'est bon d'apprendre avec vous les gars

 

[Altagna]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

http://www.hpceurope.com/docFichesTechniques/EngrenagesDroit_CalculDuCouple.pdf

ca peut t"aider ?

 

[Altagna]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

http://www.hpceurope.com/fr/fichesTechniquesHPC.php?item=Roue_dentee_et_cremaillere

et il y a mieux, il y a excel regarde leur feuille de calcul, elle est tout simplement facile a comprendre même pour un néophyte comme moi.

 

[v tec]

Re: aide calcul sur couple moteur pour acceleration sur pign

bon ba.... ca deboite

https://www.youtube.com/watch?v=u_epK_aeFgs&feature=em-upload_owner#action=share




quelques chiffres:

80m/mn et une accell a 2000


bon seul probleme que j ai, j ai que je ne peux pas analyser la courbe du codeur pendant les accels, donc je ne sais pas si je colle au plus pres du signal



sachant que là, il n y a que 1 seul moteur surt un coté du portique et le deuxieme est libre pour l essai

je pense que une demultiplication de 2 pourrait etre gerable, faut voir en usinage si j ai mes cotes ou non