CHOIX pas à pas ou servomoteurs ?

[SCSC]

Salut à tous,

Ayant l’intention à termes de convertir ma fraiseuse en CNC, j’ai ouvert un sujet : Question commande moteurs (et non mateurs) pas à pas.

Faisant le tour du sujet et grâce à votre aide j’ai un doute sur le choix de ce type de moteurs.
Je ne suis pas convaincu que les moteurs pas à pas soient le meilleur choix.

Les raisons sont les suivantes :

Les moteurs y compris les hybrides avec un driver approprié (j’élimine les micro-pas) perdent facilement des pas au-delà de 1000 impulsions/secondes (pour la vitesse d’avance en usinage ça peut convenir, mais pas pour une avance rapide de positionnement ou un retour origine pièce).

Mon choix s’oriente peut-être vers les servomoteurs (les Américains en sont friands).

Les raisons : pas de problème de vitesse, couple correct avec une bonne démultiplication, positionnement assuré par un encodeur (a priori que des avantages).

En gros voici mes idées pour une conversion CNC restant dans le domaine amateur (si j’avais le budget il serait facile d’acheter les moteurs les encodeurs et les drivers, le logiciel, ce ne sont pas les fournisseurs qui manquent).

Questions :

1 : Quel est l’ordre de puissance des servomoteurs qui conviendraient pour la table X et Y de ma petite fraiseuse à métaux HBM32 ?
2 : Dans le but de minimiser les couts.Est-ce que je peux utiliser tous les types de moteur à courant continu à balais, en y ajoutant un encodeur?
Par exemple des moteurs de trottinette électrique ?
http://213.239.194.206/mat-con/shop/ind ... x&cPath=65
3 : Avez-vous une préférence, un fournisseur de moteurs et de drivers ?
La question la plus importante (en sachant que les encodeurs sur les moteurs ne remplacent pas les règles linéaires sur les tables des machines) !!
4 : Y-a t’il une possibilité pour que l’information des encodeurs remonte vers MACH 3 pour y être affichée sur mon écran afin que je puisse m’en servir comme une DRO en manuel ?

Merci pour vos réponses
Bonne fin de weekend

 

[MaX-MoD]

Questions :

1 : Quel est l’ordre de puissance des servomoteurs qui conviendraient pour la table X et Y de ma petite fraiseuse à métaux HBM32 ?

ça dépend de tes ambitions, surtout de la vitesse d'avance désirée.
apparemment tu veux des déplacements relativement rapides, 200 à 300W pourraient suffire pour X et Y. Plus si tu veux des déplacements vraiment très rapides (peu utile à mon avis si tu fais ça sans contraintes de rentabilité : hobby).
Mais la puissance d'un servo n'est pas vraiment la donnée la plus importante...
Pour être plus précis, précise:

1. La vitesse de fraisage envisagée
2. La vitesse d'avance rapide désirée
3. La force nécessaire à bouger la table à la vitesse de fraisage désirée (ou: couple à exercer sur le volant et pas de la vis)

après ce sera plus simple de te répondre

2 : Dans le but de minimiser les couts.Est-ce que je peux utiliser tous les types de moteur à courant continu à balais, en y ajoutant un encodeur?
Par exemple des moteurs de trottinette électrique ?
http://213.239.194.206/mat-con/shop/ind ... x&cPath=65

Je profite de ta question pour faire un gros warning qui servira j'espère à tout le monde:

Un moteur DC d'entrainement (chariot de golf, treuil, perceuse etc. etc. n'est pas un servo!
Leur constructions sont très éloignées, les servomoteurs on un rotor en "hélice" qui réduit les sauts de couple; tandis qu'un moteur à courant continu a un rotor droit.

J'ai fait le test avec un moteur DC 12V de chariot de golf, c'est de la merde: la vitesse est très variable, même dans les lignes droite.
Cela dit, avec 50-100Kg à déplacer ces imperfections devraient être très atténuées, mais on en a vraisemblablement pour son argent.
PS:
Cela dit, pour 45€ le moteur de 280W, cela vaut certainement le coup d'essayer!


J'ai attaché un guide que j'avais commencé sur le choix des moteur pour une CN. Il est encore très imparfait, mais

3 : Avez-vous une préférence, un fournisseur de moteurs et de drivers ?

ebay(^^), keling inc, stapenmotor.nl sont les premier qui me viennent à l'esprit.

La question la plus importante (en sachant que les encodeurs sur les moteurs ne remplacent pas les règles linéaires sur les tables des machines) !!

Je n'ai pas saisi le sens de ta phrase...?

4 : Y-a t’il une possibilité pour que l’information des encodeurs remonte vers MACH 3 pour y être affichée sur mon écran afin que je puisse m’en servir comme une DRO en manuel ?

MACH3 accèpte les entrées des règles TTL si je ne m'abuse. vérifies dans le manuel, ça doit être écrit dedans. Voir la pièce jointe Guide moteurs.pdf

 

[SCSC]

Je me suis mal exprimé.

Ma question la plus importante est la question 4, concernant la remonté des information des encodeurs dans MACH3.
Je vais vérifier de manière plus approfondie dans la config. de MACH3.

Merci pour tes réponses, je n'avait pas de notions sur certaines caractéristiques des moteur servo comme la forme du rotor !

Je reste dans le domaine amateur avec ma petite machine.
Certains me dirons que la numérisation est inutile, mais l'idée me plait.

Dans mon post sur la numérisation de ma HBM32
question-vis-a-billes-t4287.html
Vu que je dispose de vis à billes d'un pas de 12 mm, je pense qu'il faut une démultiplication de 6/1, pour avoir une résolution correcte ( un pas =1/100 mm avance)

Pour les précisions:

1. A propos de la vitesse de fraisage envisagée:

Cité dans un autre post:
En supposant que j'usine avec ma petite machine:
1. de l'acier avec une fraise HSS de diamètre 20 mm, 4 dents, une vitesse de coupe Vc de 20 m/min une avance fz de 0.1 mm/dent :
cela me donne une vitesse de broche de 318 trs/min ainsi qu'une vitesse d'avance de 127 mm/min.
Donc 10.6 tours de vis = 63.6 tours/min (= 212 pas/seconde)pour le moteur.
2. de l'alu avec une fraise HSS de diamètre 20 mm, 2 dents, une
vitesse de coupe Vc de 100 m/min une avance fz de 0.1 mm/dent :
cela me donne une vitesse de broche de 1592 trs/min ainsi qu'une vitesse d'avance de 318 mm/min.
Donc 26.5 tours de vis = 159 tours/min ( = 530 pas/seconde)pour le moteur.
Penses-tu que me calculs sont exactes, ou ai-je fait une grossière erreur ?

2. Pour la vitesse d'avance rapide je pense aux environs de 30 à 50 mm/s soit 1800/3000 mm/min ce qui me donne 3000/5000 pas/seconde!
C'est là que je suis bloqué.
Sinon je me contenterais d'une vitesse de moins de 1000 pas/seconde ce qui me donne 600 mm/min.

3.Pour le couple à exercer sur le volant et le pas de la vis je ne peux pas te répondre pour le moment.
Je compte le minimiser avec l'utilisation de mes vis à billes montées sur des roulements par contre les tables resteront d'origine en queue d'aronde.

J'espère que je t'apporte les précisions claires et que je ne me suis pas embrouillé dans mes calculs.

Merci pour l'intérêt que tu portes à mes questions.

Bonne soirée

 

[MaX-MoD]

pardon pour ma question, tu t'étais bien exprimé mais j'avais mal lu

1.
tes calculs sont bons.
Par contre, pour un pas à pas la démultiplication semble pas mal mais pour un servo elle sera plutôt du genre 10:1 voire plus

2.
5000 pas par seconde = 1500trs/min. C'est faisable pour un pas à pas.
Mais si tu peux te contenter de 600mm/min, tu as tout intérêt à augmenter le rapport de réduction, de 6:1 à 10:1 voir plus. Tu gagnera en précision.

3.
C'est la donnée la plus importante, mais malheureusement aussi la plus dur à avoir!
Bon cela dit, rien ne t'empêche de regarder comment les autres ont numérisé leur HBM32

A+
Max

 

[nektarfl]

Je me permets de poster ici car je veux suivre ce sujet (max-mod, dommage que ton fichier PDF ne soit pas terminé, c'est très intéressant à lire)

 

[MaX-MoD]

eh, oh! sois pas impatient! il faut bien que je dorme de temps en temps!
d'ailleurs c'est l'heure
Ne t'inquiète pas, je continue mon guide

D'ailleurs je vous invite tous à me faire part de vos remarques (pour peu qu'elles soient constructives bien sûr).

 

[SCSC]

Bonjour à tous,

Merci MaX-MoD

Tu en connais un rayon question moteurs (entre autres) !!

Vu tes réponses je constate que le choix des pas à pas n'est finalement pas si mauvais.
En plus je connais un peu le fonctionnement de ces derniers ayant déjà conçu une fraiseuse à portique pour le bois.

Pour info. à propos des servomoteurs :
Une question me traverse tout de même l'esprit.
- Comment se fait la régulation de vitesse d'un servomoteur.
Je suppose que c'est la capture de l'information de l'encodeur relié au driver ?

Encore merci et bonne semaine.

 

[vres]

Bonjour à tous

Salut à tous,
....Les moteurs y compris les hybrides avec un driver approprié (j’élimine les micro-pas) perdent facilement des pas au-delà de 1000 impulsions/secondes ...

Je ne comprend pas que l'on vende toujours d'aussi mauvais moteurs
Les moteur PàP sont très fiables, il doivent ce genre de rèputation au très mauvais pilotages -> Train d'impulsion irrégulier, changement de vitesse sans rampe ...

Les raisons : pas de problème de vitesse, couple correct avec une bonne démultiplication, positionnement assuré par un encodeur (a priori que des avantages).

Mais aussi, une mise en œuvre plus compliquée,plus de câblage, plus chére, un réglage assez pointu ...

3 : Avez-vous une préférence, un fournisseur de moteurs et de drivers ?

Nos emplettes sont nos emplois et aussi le financement direct ou indirect de nos écoles et universités.

1. A propos de la vitesse de fraisage envisagée:

Cité dans un autre post:
En supposant que j'usine avec ma petite machine:
1. de l'acier avec une fraise HSS de diamètre 20 mm, 4 dents, une vitesse de coupe Vc de 20 m/min une avance fz de 0.1 mm/dent :
cela me donne une vitesse de broche de 318 trs/min ainsi qu'une vitesse d'avance de 127 mm/min.
Donc 10.6 tours de vis = 63.6 tours/min (= 212 pas/seconde)pour le moteur.

Donc 26.5 tours de vis = 159 tours/min ( = 530 pas/seconde)pour le moteur.
Penses-tu que me calculs sont exactes, ou ai-je fait une grossière erreur ?

2. Pour la vitesse d'avance rapide je pense aux environs de 30 à 50 mm/s soit 1800/3000 mm/min ce qui me donne 3000/5000 pas/seconde!
C'est là que je suis bloqué.
Sinon je me contenterais d'une vitesse de moins de 1000 pas/seconde ce qui me donne 600 mm/min.

Attention tout tes calculs sont basé sur du pas entier, Idéalement il faut travailler au 1/4 de pas (1000 impulsions/s <> 1000 pas/s)

Oublies les 1000 pas/secondes qui ne veulent rien dire, et base toi plutôt sur une vitesse max de 1000tr/min évoquée par Max , ce qui donne une vitesse maxi de 80mm/s pour un vis de 5mm

Max, il est très bien ton guide, Je pense que la précision d'un pas à Pas de +ou- 1/2pas est vraiment très extrême, je pense qu'elle est toujours bien supérieure

La question la plus importante (en sachant que les encodeurs sur les moteurs ne remplacent pas les règles linéaires sur les tables des machines) !!

4 : Y-a t’il une possibilité pour que l’information des encodeurs remonte vers MACH 3 pour y être affichée sur mon écran afin que je puisse m’en servir comme une DRO en manuel ?

Sur Mach, il doit y avoir des entrées pour codeur dédiées au manivelles électroniques, je ne pense pas que ces entrées soit assez rapide pour un retour codeur moteur, et que mach soit prévu pour afficher ce retour de position. Avec Mach comme beaucoup d'autres systeme, les servos sont pilotés en Step/dir comme pour un moteur Pas à Pas, donc pas de retour direct de position vers le pilotage
Les Utilisateurs chevronnés de Mach devraient en savoir plus

 

[MaX-MoD]

Max, il est très bien ton guide

Merci

, Je pense que la précision d'un pas à Pas de +ou- 1/2pas est vraiment très extrême, je pense qu'elle est toujours bien supérieure

Tu as raison, un pas à pas développe son couple max quant la position de son rotor est décalées de 1/2 pas (ne pas confondre avec un micropas) de la position théorique. En pratique si un pas à pas est utilisé à son couple max, c'est qu'il est sur le point de décrocher! On aura donc généralement moins d'imprécision que ça.
Mais en toute rigueur il faut ajouter ce demi pas à la tolérance due à la construction du moteur (~2%) soit finalement une précision de 0.27 pas.

Pour t'en convaincre, regardes ici: http://papsi.origo.ethz.ch/wiki/Table_sinus_PaP#toc3

@SCSC
Outre le fait que ça me passionne, il me fallait aussi pas mal de connaissance pour YAPSC et PAPSI

Pour répondre à ta question, selon le driver, la vitesse n'est ni connue, ni calculée!
Pour YAPSC par exemple, c'est un régulateur qui asservit la position, la vitesse n'est même pas calculée.
Pour les drivers indus, il y a parfois un tachy sur les servos DC d'ancienne génération. Pour les servos AC, je pense que certains drivers calculent la vitesse, à partir de la position lue par l'encodeur (ou résolveur), mais je ne pense pas qu'elle soit systématiquement calculée.

Sinon je mettrai une version màj de mon guide dans pas longtemps

 

[vres]

Tu as raison, un pas à pas développe son couple max quant la position de son rotor est décalées de 1/2 pas (ne pas confondre avec un micropas) de la position théorique. En pratique si un pas à pas est utilisé à son couple max, c'est qu'il est sur le point de décrocher! On aura donc généralement moins d'imprécision que ça.
Mais en toute rigueur il faut ajouter ce demi pas à la tolérance due à la construction du moteur (~2%) soit finalement une précision de 0.27 pas.

J'ai réfléchi a ça cette aprem au volant (avec un kit main libre ), un cycle c'est 4 pas, donc le décalage max c'est 2 pas et non pas 1/2 pas. Quand on décroche, on décroche de 4 pas d'un coup.

 

[MaX-MoD]

Moi aussi j'ai réfléchi.
En fait on avait tous les deux faux!
4 pas complets correspondent à 360° du vecteur champ magnétique.
Le couple est proportionnel au vectoriel du vecteur champ magnétique et du vecteur orientation du rotor => le couple est proportionnel à sin( θ ), où θ est l'angle entre vecteur champ magnétique et vecteur position (= erreur sur la position, 360° = 4 pas).
=> le couple est maximum quant θ = +- 90° soit 1 pas

Donc, le couple résistant du moteur augmente jusqu'à ce que le décalage soit de 1 pas, après quoi il commence à diminuer. la résultante du couple moteur + couple appliqué aura donc tendance à écarter le rotor de la position voulue => parte de pas.

Il faudrait que je fasse un schémas pour que ce soit plus clair (pour moi aussi!!!)

 

[vres]

Moi aussi j'ai réfléchi.
En fait on avait tous les deux faux!
4 pas complets correspondent à 360° du vecteur champ magnétique.
Le couple est proportionnel au vectoriel du vecteur champ magnétique et du vecteur orientation du rotor => le couple est proportionnel à sin( θ ), où θ est l'angle entre vecteur champ magnétique et vecteur position (= erreur sur la position, 360° = 4 pas).
=> le couple est maximum quant θ = +- 90° soit 1 pas

Donc, le couple résistant du moteur augmente jusqu'à ce que le décalage soit de 1 pas, après quoi il commence à diminuer. la résultante du couple moteur + couple appliqué aura donc tendance à écarter le rotor de la position voulue => parte de pas.

Il faudrait que je fasse un schémas pour que ce soit plus clair (pour moi aussi!!!)

Je pense avoir compris, c'est logique quand le couple s'inverse au 2eme pas (180°) il est forcement au minimum. Donc un moteur décroche après un pas de décalage et perd 4 pas d'un coup.
Je ne sais pas si le rapport couple/décalage est linéaire, sinon on pourrait pensez qu'un moteur utilisé au 1/4 de son couple max aurai un décalage moyen de 1/4 de pas

EDIT: le rapport n'est surement proportionnel puisqu'il est sinusoïdal

 

[MaX-MoD]

voila
Vu qu'on a un sinus dans le coup, le rapport couple/décalage est à peu près linéaire, sur disons un demi pas. après ce n'est plus tout à fait vrai, mais en le considérant quant même linéaire on fait dans les 10-20% d'erreur, pas plus

 

[fred250]

Bon! moi je retourne finir mes coloriages