BIG CNC à portique mobile de CARLOS

  • Auteur de la discussion Auteur de la discussion carlos78
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Bonjour,

Eh bien , tout dépend comment on place la chaîne .
imaginez , 2 chaînes pour le X . En bouts de machine, des arbres avec pignons ( pris en sandwichs entre 2 paliers , pour éviter que l' arbre fasse la banane ) . Dont un avec moteur et réducteur pris sur l' arbre directement .
Sur chaque pied du Y , vous y mettez 2 tendeurs d' un côté comme de l' autre . Pourquoi ? pour mettre le Y pile perpendiculaire par rapport au X
Ensuite, sur le brin mou, ( qui se trouve en dessous ) , vous y mettez 3 pignons fous ( au total , ça en fait 6 )

Et, vous obtenez ceci :


ah zut, j' ai pas la vidéo du cercle ( 1 m de diamètre )
 
Je vois pas grand chose sur ta video.
Par contre, ici on voit bien comment ça tourne sur une mechmate
La courroie est simplement remplacée par une chaine. On retrouve bien les 2 galets de part et d'autre sous forme de pignon.
Il y a probablement un réglage de la tension au bouts de la chaîne
 
Bonjour à tous.
A-t-on une idée de la précision et de la répétabilité ?
Sur la vidéo, on voit que cela peut fontionner, mais je suppose que personne n'avait de doute sur ce point. Mais quelles sont les performances ?
Ce qui me pose problème, c'est de voir sur la dernière vidéo le brin mou battre en hauteur. Je me demande si on arrive au dixième de millimètre dans ces conditions. Ceci dit, il n'y a pas de raison de ne pas faire reposer la chaîne sur un support, comme ce qui avait été conçu pour la courroie.
J'ai regardé en diagonale le handbook IWIS ( http://www.iwis.de/uploads/tx_sbdownloader/iwis-Kettenhandbuch-EN.pdf ) et je n'ai pas vue d'information sur la précision. Simplement, en page 23, j'ai l'impression que pour obtenir une variation de vitesse de mois de 1% il faut au moins 20 dents. Je vais regarder ce que cela signifie. Rien dans le document sur l'élasticité et le jeu. Or, pour avoir utiliser (enfin, plutôt conçu, lorsque je travaillais dans un BE de méca) dans des systèmes de manutention, il y a toujours un peu d'élasticité, c'est pour cela qu'on tendait bien les chaînes.
 
Alors, je me doutais un peu de la réaction, c' est pourquoi, j' ai pris quelques photos :

En bout de table :

La paille et le foin, ce sont les piaf qui font tout tomber . y savent pas faire un nid correct !!! Il leur faudrait des cours d' architecture .

De l' autre côté , le réducteur , ici sans le moteur pas à pas


Au bout, pareil , pignon et chaîne


Et ce qui maintien la chaîne en place : sur chaque pied du Y



Sans oublier les pignons fous , qui empêchent le battement de la chaîne .

Comme vous avez pu le voir sur la vidéo, le rond est bien rond . La plaque de CTP était bombée par le soleil .
Pour la répétabilité , pas de problème, j' ai fait le test au moins 10 fois, et on revient bien sur le 0 . à réserver pour le plasma , parce que la chaîne ( peut-être made in china ) n' est pas uniforme dans son pas . Elle ne s' allonge pas .
 
Je travaille beaucoup sur les tables CNC grand format, c'est mon domaine, elles sont pratiquement toutes en crémaillères car c'est le seul moyen d'avoir un entrainement rigide sur toutes la longueur. Il y a aussi des tables haut de gamme qui utilisent des VàB de 40mm de diamètre, pas de 32 ou 40 avec écrous tournants et vis en traction avec de grosses rondelles Belleville mais c'est carrément hors de prix.
 
Salut Ingenieu59,
Merci pour le partage.
Pour le plasma, il n'y a pas d'effort de coupe donc le problème de l'allongement devient anecdotique. Par ailleurs, je ne pense pas qu'on cherche à obtenir via une découpe plasma une grande précision.

Par contre, je réagis (uniquement pour la forme) par rapport au montage de la transmission avec un seul moteur.
Avec ce montage excentré de l'ensemble moteur, on se retrouve à disposer du même couple sur des tiges de transmission de longueurs très différentes : une très courte et une très longue.
La différence de l'angle de torsion sur ces barres provoque un déséquilibre qui pourrait se traduire par un portique qui se mettrait en crabe.
 
En attendant de présenter une V2 avec entrainement par crémaillère ...

Une solution prête à l'emploi chinoise :

support moteur NEMA34, arbre D14 avec clavette , réducteur 5:1, courroie HTD-5M de 13mm, sortie en pignon hélicoïdal Module 1.25


Une des 2 variantes du pignon hélicoidal

J'ai pas approfondi le sujet, mais sur une longueur d'environ 2500mm, il faudrait compter environ 600€ pour l'ensemble sans les moteurs.

2 Blocs moteurs= 200€
4 kits Rail 1400mm et pignon hélicoidal = 400€

NB : avec les liens ci-dessus les pignons sont fournis 2 fois, donc c'est probablement encore moins cher.

Avec un module de 1.25 et une largeur de denture de 20mm c'est déjà pas mal.
 
Dernière édition:
Bonjour
CNCSERV a dit:
Je travaille beaucoup sur les tables CNC grand format, c'est mon domaine
Cliquez pour agrandir...
Et selon ton expérience, ces machines utilisent des crémaillères à denture droite ou elliptique ? Mise à part le bruit, est-ce qu'il y a un intérêt à la denture elliptique ?
 
Jmr06 a dit:
Bonjour

Et selon ton expérience, ces machines utilisent des crémaillères à denture droite ou elliptique ? Mise à part le bruit, est-ce qu'il y a un intérêt à la denture elliptique ?
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Tu veux dire hélicoïdale !!

Théoriquement , l' angle va de 1 à 30 ° , 20 étant un bon compromis pour être silencieuse et , sans jeu , d' après les vendeurs chinois .
 
Je ne vois pas en quoi le fait d'etre hélicoidale élimine le jeux....
 
Bonjour,
L’avantage de ce type d’engrenage c’est que plusieurs dents sont en contact à la fois. Ceci diminue sensiblement le bruit, donc le jeu.
Inconvénient cela engendre un effort latéral
 
carlos78 a dit:
Une solution prête à l'emploi chinoise :

support moteur NEMA34, arbre D14 avec clavette , réducteur 5:1, courroie HTD-5M de 13mm, sortie en pignon hélicoïdal Module 1.25
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Ca fonctionne plutôt bien, Il faut que le courroie soit bien tendue, c'est beaucoup moins cher qu'un planétaire sans jeu.
La qualité de fabrication c'est bien améliorée.

Jmr06 a dit:
Et selon ton expérience, ces machines utilisent des crémaillères à denture droite ou hélicoidale ?
Cliquez pour agrandir...
Elles sont toutes en denture droiture donc je n'ai pas d'expérience avec une denture hélicoidale .



http://www.zpag.net/Machines_Simples/engrenage_droit_dent_helicoidale.htm

el patenteux a dit:
Je ne vois pas en quoi le fait d'etre hélicoidale élimine le jeux....
Cliquez pour agrandir...

Moi non plus
 
Les Engrenages Hélicoïdaux

"Avantage d'une denture hélicoïdale
Du fait de l'hélice, la durée du contact entre une dent et sa dent opposée est allongée. La conduite est donc améliorée. Cette situation et des déformations sous charge des dentures plus faibles que pour un engrenage droit, permettent aux engrenages hélicoïdaux de transmettre des couples importants, avec des vibrations limitées lors de l'engrènement ce qui les rend plus silencieux.

Inconvénient d'une denture hélicoïdale
L'inclinaison de l'hélice génère une composante axiale de l'action de contact entre dentures. Cette poussée axiale doit être prise en compte dans la conception des paliers qui supportent la roue."

On est tous d'accord, le problème du jeu dans les dents se pose de la même manière que ce soit des dentures droites ou hélicoïdales.
 
Bonjour

Première fois que j'interviens dans ce fil .

Bravo pour le partage de cette étude et pour la qualité de la vulgarisation !

Et bien sûr aussi pour la qualité de ton étude


Une idée, si vous envisagez une crémaillère à denture droite, il serait possible de réaliser l'entraînement par une vis dont l'axe serait orienté de l'angle de son filetage...

Par ailleurs, pas mal tes calculs des modes propres.
Quel logiciel utilises tu ?

Rien ne t'empêche si la fréquence des poutres transversales est trop élevée, de la réduire en ajoutant des masses au droit du déplacement ( déformation ) maxi.

Il existe aussi des patches amortissants qu'on peut placer au niveau des liaisons des poutres et barres.
 
Bonjour,

c' est surtout qu' avec une crémaillère hélicoïdale, la force transmise par dent peut être augmentée , puisque la longueur d' une dent est plus grande qu' avec une crémaillère droite .
 
Ca je crois qu'ont est tous d'accord la dessus,c'est le fait de dire que c'est sans je ou avec jeu réduit avec lequel j'ai de la difficulté....
 
Bonjour à tous,

yvon29 a dit:
... Par ailleurs, pas mal tes calculs des modes propres.
Quel logiciel utilises tu ? ...
Cliquez pour agrandir...
J'utilise le module Analysis de CATIA.

Et si on continuait la présentation ...

LE PORTIQUE -1 :

Le portique c'est d'abord un tube en acier de 200x200 épaisseur 4mm, longueur 1750mm, poids 46.7Kg

Un petit devis :


Sans les frais de port 2.81 € le kg d'acier.

- Je suis parti sur une section carrée parce que le portique est sollicité en flexion et en torsion.
- En torsion, c'est le moment d'inertie polaire de la section I0 qui compte (I0 = Ix + Iy)

On voit sur le tableau ci-dessous qu'à poids quasiment équivalent :
---> En torsion : le tube de 200 x 200 de 4mm d'épaisseur est grosso modo 2 fois plus rigide en torsion que des profilés UPN, IPE, UPE etc ... de même hauteur.
---> En flexion suivant l'axe fort (Ix) : il est au moins équivalent aux poutrelles.
---> En flexion suivant l'axe faible (Iy) : il est 10 à 17 fois plus rigide que les poutrelles

Quelques images du portique seul :



Les caches en bout du portique ont été enlevés.

---> J'ai pris l'option de ne pas tarauder directement le tube. 4mm me parait trop juste pour du M6, même si un écrou M6 n'est pas plus épais.
J'avais donc le choix entre l'utilisation d'écrous sertis sur le tube style Rivklé ou d'utiliser des carrés d'acier et des bouts de plaque pour les taraudages.

Avec les écrous Rivklé, ça me parait compliqué pour un amateur car il faut être capable de percer les 2 rangs des fixations des rails sur le tube avec une bonne précision (+/-0.2mm maxi). C'est pas gagné en ce qui me concerne
Avec les carrés d'acier, c'est différent, les entraxes M6 doivent être toujours aussi précis qu'avec le tube mais on ne travaille plus qu'avec les fixations d'un seul rail et sur une pièce sur laquelle on a éventuellement le droit à l'erreur.
Le tube lui est percé avec des trous de 7mm ou plus si besoin. Ce montage permet une petite plage de réglage des rails. A ce stade, je pense utiliser 1 vis sur 2 des rails, donc une fixation tous les 120mm.
Arès réglages des rails on peut toujours contre-percer une partie des autres vis ou mieux encore goupiller les rails sur le tube (si on a pris soin de faire auparavant quelques avant-trous sur ceux-ci).

Carlos
 
Dernière édition:
carlos78 a dit:
4mm me parait trop juste pour du M6
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+1 ;

carlos78 a dit:
Avec les écrous Rivklé, ça me parait compliqué pour un amateur car il faut être capable de percer les 2 rangs des fixations des rails sur le tube avec une bonne précision (+/-0.2mm maxi)
Cliquez pour agrandir...
+2
Je suis un adepte des rivekles, j'en utilise beaucoup. Cela marche très bien, mais il faut que ce soit bien posé : bon chanfrein pour que la tête ne dépasse pas, bon diamètre de trou, et bonne pince à sertir. C'est tout à fait faisable par un amateur. Mais comme tu dis, une fois le trous fait, on ne peut plus l'agrandire, ou le déplacer, il faut qu'il soit à la bonne position du premier coup. La solution choisie me parait effectivement bien plus sûre, et au mois elle est réversible.

Je ne me rend pas compte de la planéité de ces tubes. On peut fixer directement les rails dessus et on obtient des rails coplanaires dans les tolérances ? Ou bien faut-il une préparation de la surface ?
 

Bonsoir,
Un tuyau : Si tu veux eliminer des aberrations de calcul sur les elements finis, il serait meilleur d'opter pour un maillage de delaunay en quadrangle. Les elements triangulaires peuvent generer des erreurs. Je pense que tu as dû utiliser un maillage automatique.
Ça ne devrait de toute façon pas changer fondamentalement les resultats.
Pour les modes propre, il suffit de tres peu de chose pour les déplacer -> modification de la raideur, de la masse. Ceci peut facilement se régler après construction en cas de problème.

Beau projet.
 
Yoda78 a dit:
il serait meilleur d'opter pour un maillage de delaunay en quadrangle.
Cliquez pour agrandir...
Certes, mais il me semble qu'il serait bien plus important de modéliser les liaisons : c'est un assemblage boulonné modélisé comme si tout était soudé, avec des encastrements. C'est bien plus impactant que le choix de l'élément de maille. Mais l'important, c'est d'avoir une idée du comportement de la structure. Pour des calculs exactes, ce serait bien plus lourd en durée de modélisation et en analyse, je ne pense pas que ce soit l'objectif.
 
LE PORTIQUE -2 (suite)

A) MOTEUR ET COURROIE :
Le moteur en Y est du type 86HS85 (couple de maintien 8.5 N.m) ou équivalent.
- La transmission se fait par courroie HTD-5M largeur 15mm, rapport 1:1, 2 poulies 20 dents
- Plage de fonctionnement moteur : entre 10 et 700 tr/mn.
- Couple moteur : 6.5N.m (10 tr/mn) à 2 N.m (700 tr/mn).
- Puissance moteur : 6.5 W (10 tr/mn) à 140 W (700 tr/mn)
- Effort de traction poulie : 406 N (10 tr/mn) à 125 N (700tr/mn)
La courroie HTD-5M de 15mm a 10 dents en prise. Elle peut transmettre la puissance maxi de 210W (140 x cefficient de service 1.5) à 700 tr/mn.
N'ayant pas trouvé la force tangentielle spécifique par dent pour ce type de courroie, je pars du principe que les 406N peuvent être supportés par les dents (ce qui n'est pas sur du tout).

---> A priori pas de problèmes sur le moteur et la transmission par courroie

B) VIS A BILLES ET PALIERS :
1) La vis à billes prévue est une RM2510 avec des paliers BF20 et BK20.
Tout cela est chinois et coute environ 180€ pour un KIT vis longueur 1400mm + écrou + paliers, .
2) A 700 tr/mn, la vitesse de déplacement maxi de l'ensemble Z sur le portique sera donc de 7000 mm/mn. L'accélération sera réglée entre 0.5 et 1mm/s2 après essais.
3) La précision de positionnement théorique de l'ensemble Z sur le portique est (en pas plein) de 0.05mm.
4) La poussée exercée sur l'ensemble Z :
Poussée(N) = (6280 x Couple moteur (N.m) x rendement) / Pas de la vis (mm)
-Sans rentrer dans des calculs complexes : Avec un pas de 10mm, l'effort de poussée varierait (si le rendement est supposé égal à 1) entre 4082N (6.5N.m à 10tr/mn) et 1570N (2N.m à 700tr/mn). Cette poussée est largement supérieure aux efforts (usinage + accélération + frottement + etc ...) à vaincre quelle que soit la vitesse de rotation du moteur.
Cette poussée maximale est compatible :
- du chargement statique (20500 N) et dynamique (8700 N) de la vis à billes RM2510 (voir tableau ci-dessous)
- du palier BK20 (12950N en dynamique axiale / 9700 N en statique - valeurs à confirmer)
- du palier BF20 (9550 N en dynamique radiale - valeur à confirmer).

---> A priori très bonne précision de positionnement et pas de problèmes sur la vis à billes et ses paliers

C) RAILS ET PATINS :
Les rails sont des HIWIN HGR25 et les patins des HGH25CA. Un KIT chinois pour environ 380€ avec 2 rails longueur 2m et 4 patins.
Les caractéristiques des patins HGH25CA sont :


Les calculs des 3 moments sont compliqués, mais comme je suis optimiste sur ce choix ... je conclue :

---> A priori pas de problèmes sur les rails et patins.

Carlos
 
Dernière édition:
LE PORTIQUE-3 (fin)

Quelques détails encore sur le portique :

- L'ensemble moteur Y est installé à l'intérieur du portique pour optimiser l'encombrement.

- Je prévois une Boite de jonction étanche IP65 ou encore Celle-ci équipée de Presse étoupe pour faciliter le câblage de la machine.

- Le portique porte le switch fin de course de l'axe X. C'est un ME-8112.

Le câblage des fins de course peut se faire en contact normalement ouvert (NO) ou normalement fermé (NC)
En NO le cablage de tous les fins de course se fait en parallèle.
En NC le cablage de tous les fins de course se fait en série.
On utilise un seul port d'entrée pour l'ensemble des fins de course de tous les axes.

- Je prévois également des embases simple collier et des attaches EPDM en caoutchouc pour maintenir les câbles.

- Pour les chaines-câbles : recherche internet avec " drag chain wire carrier "
Avec par exemple une section chaîne-câble de 15x30 pour les 3 câbles venant de l'ensemble Z et une section 18x37 pour les 6 câbles qui relient le portique au châssis.

Heureusement, ces accessoires ne sont pas chers.

---> Pour ne pas alourdir la présentation, Je traiterai le comportement mécanique du portique en même temps que celui de l'ensemble Z.

Nota : A propos des prix que j'annonce pour la "ferraille" qui peuvent paraître chers.
Honnêtement je n'ai aucun avis sur ces prix. A défaut de connaitre les meilleurs prix, je me suis limité à donner les tarifs du site Metalaladecoupe
Sur ce site, j'ai pu obtenir directement en ligne le devis avec frais de port pour tous les profilés acier utilisés sur ce projet.
Je ferais probablement plus tard la même chose pour les pièces en alu car là aussi je pense que la note va être très salée.

Si vous avez des tarifs plus attractifs pour l'acier, ce serait sympa de les partager sur ce forum.
Pour que la comparaison soit efficace, il faudrait reprendre dans les chiffrages les dimensions des profilés utilisés (voir tableaux chassis (page1) et portique (page10)).
Nous pourrions ainsi avoir éventuellement une estimation plus optimiste du coût acier de cette machine.
Dans l'état, j'en suis quand même pour l'acier seulement et sans frais de port à la bagatelle de 1182,58€ (pour des pièces coupées aux cotes) .

Carlos
 
Dernière édition:
Merci.
Je connais ces écrous flottants utilisés en avionique. Leur flottabilité est intéressante pour les réglages des rails mais le problème reste à mon avis la pose à l'intérieur du tube.
 
Tu as parfaitement raison.
Dans mes simulations, je veux faire simple parce qu'une vraie étude prendrait beaucoup trop de temps.
Je ne travaille pas sur un assemblage mais sur une pièce unique dépouillée des perçages et petits usinages afin d'optimiser mon temps et accessoirement le temps de calcul machine.
Avec un vrai assemblage et une optimisation du maillage les résultats seraient surement plus proches de la réalité, mais comme tu le dis ce n'est pas l'objectif.
 
Jmr06 a dit:
Bonjour @carlos78

Pourquoi une boite de jonction ? Les câbles ne vont pas directement des moteurs et capteurs vers le coffret de commande ?
Qu'est-ce qui transite dans cette boîte ?
Cliquez pour agrandir...
Dans la boite il y aurait juste des borniers.
On peut imaginer de câbler directement à partir du coffret de commande mais il restera toujours les câbles moteurs qui sont trop courts et le câble unique des fins de course à distribuer sur les 3 capteurs.
En cas de problème, je trouve également qu'il est plus facile d'intervenir sur des bouts de câble, plutôt que de tout reprendre à partir du coffret de commande.
Après chacun fait comme il veut.
 
Bonjour,
C'est effectivement un maillage automatique.
Pour améliorer le maillage, j'ai coché l'option parabolique qui ajoute un point au milieu de chaque segment, et essayé d'affiner en réduisant la taille de la maille et la flèche absolue.
Avec ces modifications le capteur d'erreur globale s'améliore un peu mais le temps de calcul grimpe vite si on est gourmand.
On peut pour le calcul se donner un objectif d'adaptivité globale automatique du maillage en se fixant un objectif d'erreur qui s'exprime en %.
C'est très puissant comme outil. Si j'ai bien compris : le maillage s'affine automatiquement uniquement là ou l'erreur devient trop importante.
Mais là encore, la machine mouline beaucoup trop longtemps et mon PC n'est probablement pas à la hauteur (surtout sa carte graphique).

Avec le maillage automatique fourni par défaut, les calculs s’exécutent en quelques secondes et l'erreur globale tourne aux alentours de 50%
A cette erreur globale il faut bien sur ajouter les erreurs liées aux hypothèses de calcul.

Ma toute petite expérience montre qu'en affinant un peu les calculs, les valeurs de déplacements s'affinent effectivement mais que les fréquences de résonance ne bougent quasiment pas.

Carlos
 
Dernière édition:
Réflexion faite (merci à @Mjc22160), même si les 2 types de câblage des fins de course sont théoriquement possibles, il vaut mieux les câbler en NC.
En NC, si un fil est coupé ou si un switch tombe en panne, le système se met en panne. C'est plus sécurisant.
En NO ce n'est pas le cas, le système ne verra rien.
 
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