comment calculer la demultiplication necessaire pour l'axe Z

franck67 · 21 Mai 2019

cela fait maintenant presque 1 an que je bosse avec ma CN mais j'aimerais y apporter une modification sur l'axe Z :

en effet au debut il m'arrivait de perdre des pas sur la remontée de cet axe , le couple de maintien lui est bon ; j'ai tres vite compri pourquoi et reglé le probleme : c'était le couple du moteur pap qui était limite , la solution a été de diminuer drastiquement la vitesse max et surtout l'acceleration ; le couple du moteur n'est pas bien adapté au poids de l'axe; je precise que le moteur est en prise direct sur la VAB

aujourd'hui je voudrais prendre le temps de modifier cela plus " mécaniquement " , la solution puisque je ne veux pas changer de moteur , consistera a ajouter une demultiplication entre vab et pap et cela par le biais de roue cannelées et courroie crantée; mais je ne sais pas comment calculer cette demultiplication , j'ai donc besoin de votre aide pour ce calcul , en vous remerciant d'avance .

les caractéristiques technique sont :
moteur nema23: 23HS9430
2phases
4.8v
3A / phase
resistance : 1.6 ohm/phase
inductance 6.8 mH/phase
couple de maintien : 280 N.cm Min
detent torque : 12 N.cm Max
lead style : awg22 ul1007

VAB
diametre 16mm , pas 5mm

poids elements constituant axe Z :

pas encore pesé , mais pour l'exemple prenons P comme valeur , car ce qui m'interresse ( projet a venir ) c'est de savoir comment calculer le couple necessaire en fonction d'un poid ( variable )

Le Prolls · 21 Mai 2019

Bonjour,

Sujet qui va m' intéresser.
Pour peser mon Z j'ai simplement mis une balance de cuisine dessous et coupé le courant.

Tu ne pourrais pas équilibrer ton Z avec un vérin type hayon de voiture?

La réduction te donneras du couple au détriment de la vitesse.
Il va falloir faire un choix entre le 2.

Quelques photos seront bienvenues.

Cdt.

franck67 · 21 Mai 2019

merci pour ton commentaire

verin pour aider a maintenir mon Z , je ne vois pas trop comment faire vu la conception de ma machine ..

dans mach3 j'ai mis une acceleration de 50 pour ne plus avoir de perte de pas ........ si je pouvais passer a 100 cela me suffirait ; je ne cherche pas des vitesses de fous ..... je travaille l'acier ou l'alu

le post qui traite de ma machine c'est ici : https://www.usinages.com/threads/construction-de-ma-cnc.104319/page-5#post-1381788

franck67 · 21 Mai 2019

Le Prolls a dit:
Pour peser mon Z j'ai simplement mis une balance de cuisine dessous et coupé le courant

parceque si tu coupes le courant ton Z tombe ? ............ heureusement chez moi ce n'est pas le cas du tout , meme en coupant le courant le Z ne bronche pas du tout

Le Prolls · 21 Mai 2019

Je n'avais pas le cas avec les moteurs PAP d'origine (Charlyrobot 2U).
On sentait fortement les pas et le moteur maintenait le Z hors tension.

J'ai rétrofité la machine et mis des moteurs avec plus de couple...et mon Z tombe hors tension..
Même si je shunte les bobines le Z tombe. Il pèse 5 kilos.

Cdt.

bequet gilles · 21 Mai 2019

bonjour a tous

ta machine ressemble beaucoup a la mienne je n' ai pas de problème avec mon z.

j ai déjà vu qu il y a des possibilités de monter un contre poids (câble et poulies etc..)

si l' idée peux te dépanner ?

a+ gilles

vres · 21 Mai 2019

en vertical: FORCE = MASSE * (acceleration + 9.81)
Couple Moteur en N.m: C =Force * (Avance pour un tour/ 2PI)

On gros il faut multiplier le poids par 10 pour avoir une estimation de la force en montée.
...et diviser par 0.0008 pour avoir le couple avec une vis au pas de 5.

si ton axe fait 10Kg, c'est une force de 100N et un couple de 0.08 N.m

FORCE en Newton, MASSE en Kg, accélération en m.s-², avance par tour en mètre.

https://www.usinages.com/threads/feuille-excel-pour-choix-moteur-pap.3175/

franck67 · 21 Mai 2019

ok , c'est bien le " detent torque " qu'il faut que je regarde ?

si je calcul avec un Z pesant 15 kg ( ca doit pas etre loin de la verité ) j'ai donc besoin d'un couple pour la remontée de 0.12 Nm ... donc mon moteur avec ses 1.8 N.cm est bien dimensionné ??
et l'acceleration alors ?

vres · 21 Mai 2019

franck67 a dit:
ok , c'est bien le " detent torque " qu'il faut que je regarde ?

Pour ne pas que ça redescende hors tension ? oui.
Il faut aussi ajouter une estimation des frottements secs et visqueux.

franck67 a dit:
et l'acceleration alors ?

Vu qu'il faut multiplier normalement par 9.81 si tu as une acceleration de 400mm.s-² soit 0.4m.s-² il faut multiplier la masse par 10.21.
Ca ne change pas grand chose, c'est pour ça que j'ai arrondi à 10. On est dans l'estimation, pas dans le calcul scientifique.

franck67 · 21 Mai 2019

CNCSERV a dit:
Pour ne pas que ça redescende hors tension ? oui.

non je parlais de la remontée ......
j'ai 2 données pour mes moteurs :
holding torque et detent torque , c'est quoi la difference entre les 2 exactement ?
merci pour tes explications

vres · 21 Mai 2019

franck67 a dit:
holding torque et detent torque

Holding torque: c'est le couple maxi quand le moteur est sous-tension,
detent torque: c'est le couple maxi quand le moteur est hors tension.

Au dessus du couple maxi le moteur décroche.

Si le couple de detente n'est pas suffisant, l'axe redescend tout seul quand la machine n'est pas sous tension.

franck67 · 21 Mai 2019

bon il faut que je pese mon Z pour avoir des vrais chiffres , le truc qui m'inquiete c'est que vu ces calculs en prenant un Z a 10 kg ( ce qui ne doit pas etre loin de la verité ) mon moteur serait bien dimensionné et donc mon probleme serait ailleurs ???

vres · 21 Mai 2019

Le couple de maintient est donné pour une vitesse nulle, en rotation le couple va décroitre en fonction de la tension de ton alimentation.
Si tu as un manque de couple en principe c'est de gros décalages

dh42 · 23 Mai 2019

Salut,

franck67 a dit:
bon il faut que je pese mon Z pour avoir des vrais chiffres , le truc qui m'inquiete c'est que vu ces calculs en prenant un Z a 10 kg ( ce qui ne doit pas etre loin de la verité ) mon moteur serait bien dimensionné et donc mon probleme serait ailleurs ???

Sans certitude, mais j'aurais tendance à penser que oui ; si je prends l'exemple d'une BZT PFE rehaussée, le Z doit bien faire les 30Kg avec la broche ; Le moteur, certes, est un 3Nm, mais ça permet des vitesses en Z de 3000 mm/min avec accélération à 500mm/s² (VàB de 5).

Comme j'ai vu un ordi portable sur tes photos, je suppose donc que tu ne pilote pas en port // (pour ma part sur mes PF et la PFE j'avais souvent des blocages en Z avec le pilotage en port //, qui ont disparus lorsque je suis passé en Ethernet)

++
David

franck67 · 23 Mai 2019

salut david

oui pas en port // mais usb ....( celle qui empeche de regler la broche en pwm )
, je suis en train , maintenant que j'ai de quoi faire de belles pièces , revisiter les liaisons pap/vab , je viens de finir le X ... le Z va y passer j'ai des idees , je verrai si le probleme vient plutôt de ce coté la ( coaxialité pap/ vab ) ; mais vu que je fais de + en + d'acier , j'envisage autres choses comme broche donc plus lent ( bcp + lent ) et donc encore bien + lourd , le Z va prendre du poids j'anticipe donc avec mes questions ..
interressant dons 30 kg avec un 3Nm ..

dh42 · 23 Mai 2019

franck67 a dit:
interressant dons 30 kg avec un 3Nm ..

oui, et il n'est pas impossible qu'on puisse faire mieux, car le gars qui a la machine est en port // ... sauf que chez lui, ça fonctionne sans histoire.

C'est peut être très empirique comme calcul, mais je suppose que si on peut déplacer 30Kg avec un 3Nm, on devrait pouvoir obtenir le même résultat pour 10Kg avec un 1Nm et les mêmes réglages de Vitesse/accélération ?

edit: en plus je viens de voir que tes moteurs ce n'était pas des 1.2Nm comme je croyais, mais des 2.8Nm ... donc tu devrais pouvoir approcher les valeurs de la PFE en terme de vitesse et accélération ..

pour comparaison, le datasheet des moteurs 3Nm de la BZT en NEMA 24

http://www.bzt-cnc.de/images/stories/bzt/pdf/schrittmotore/kte190-k.pdf

oui pas en port // mais usb ....( celle qui empeche de regler la broche en pwm )

Ah ! ... la Rnr (Bitsensor) ...

Ça dépasse de loin mes connaissances en électronique, j'ignore s'il peut y avoir une différence de "qualité" des signaux moteur en fonction des marques de cartes ... c'est la raison pour laquelle je n'ai pris aucun risque quand je suis passé en Ethernet et que j'ai casqué 300€ pour un SmoothStepper qui a très bonne presse et une très bonne compatibilité avec Mach3 .... peut être à tord, mais ça marche sans histoire (y compris le PWM), donc j'ai oublié le prix

++
David

vres · 24 Mai 2019

Pour rappel 1N.m , c'est 130kg de poussée avec une vis au pas de 5.

franck67 · 24 Mai 2019

dh42 a dit:
Ça dépasse de loin mes connaissances en électronique, j'ignore s'il peut y avoir une différence de "qualité" des signaux moteur en fonction des marques de cartes ... c'est la raison pour laquelle je n'ai pris aucun risque quand je suis passé en Ethernet et que j'ai casqué 300€ pour un SmoothStepper qui a très bonne presse et une très bonne compatibilité avec Mach3 .... peut être à tord, mais ça marche sans histoire (y compris le PWM), donc j'ai oublié le prix

tu peux me detailler ta config, avec les liens en bonus ? un an apres je suis prêt a me payer des "innovations " si il faut , mais je rappelle que le but pour moi n'est pas la vitesse mais l'effort de coupe ( usinage acier )

dh42 · 24 Mai 2019

Salut,

Alors c'est le controleur BZT ST44.2 (port //) d'origine auquel j'ai ajouté la carte d'interpolation en Ethernet.

soit
drivers LeadShine M542 (sur le lien, c'est des numériques, les basiques analogique comme les miens ne doivent plus exister)

Driver Leadshine DM542EU Digital

Microstepping Driver Leadshine DM542EU

www.sorotec.de

alim 48V 12.5A (en remplacement de la 6.7A d'origine, un peu faible)

BoB benezan advanced pro

Breakout Board Advanced PRO

Interface Advanced PRO

www.sorotec.de

Ethernet smoothstepper de Warp9

CNC Ethernet SmoothStepper for Mach 3/Mach 4 CNC lisse photorépéteur Motion Control | eBay

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Home

Warp9 Tech Design, home of the ESS and USS SmoothStepper motion control boards for Mach 3 and Mach4

warp9td.com

L'ESS m'a couté plus cher que sur le lien E-Bay car c'est une version en boitier externe (vendu par CNc Shop), car je ne voulais pas bidouiller le controleur d'origine.

Choix des µ pas

Peut-on me dire le bon compromis sur le paramètrage des µ pas de ma cn : 1/2 - 1/4 - 1/8 - 1/16 sachant qu'avec actuellement 1/16 sur XY et 1/8 sur Z j'ai une d

www.metabricoleur.com

++
David

Jmr06 · 24 Mai 2019

Pour revenir au sujet, 2 questions :
- est-ce une perte massive de pas ( le moteur décroche, pas assez de couple) ou perte de quelques pas ( problème de parasites ou de commande qui viennent lorsque le moteur demande plus de courant)
- quels sont le poids en kg, la vitesse en m/ s, l'accélération en m/s2 , la tension d'alimentation des drivers ?

Pour rappel, une formule simple pour le calcul du couple est :
C= (masse*(10+accélération)*pas)/6.3
Masse en kg, accélération en m/s2 et pas en mètre.
Que donne ce calcul dans ton cas ? Le moteur a-t-il ce couple à la vitesse max utilisée ?
Vu l'inductance de ton moteur, il perds beaucoup de couple à grande vitesse.

vres · 24 Mai 2019

pour confirmer mes 130kg avec ta formule:

(130*(10+0,3)*0,005)/6,3= 1,05Nm

franck67 · 24 Mai 2019

Jmr06 a dit:
Pour revenir au sujet, 2 questions :
- est-ce une perte massive de pas ( le moteur décroche, pas assez de couple) ou perte de quelques pas ( problème de parasites ou de commande qui viennent lorsque le moteur demande plus de courant)
- quels sont le poids en kg, la vitesse en m/ s, l'accélération en m/s2 , la tension d'alimentation des drivers ?

ce qui se passait précisément c'était : sur un G0 par exemple a la remontée de la fraise , je perdais des pas , d'ailleurs en cherchant le probleme en tendant l'oreille je pouvais distinguer le bruit du moteur qui tournait mais pas la vab ....a ce moment la j'était en 400 mm/s² la vitesse max de 3500 mm/mn , je n'ai toujours pas demonté le Z pour connaitre le poids exact , on est proche des 20 kg je pense .... j'ai 2 alims en 24V pour 3 moteurs
le probleme a été resolu provisoirement en descendant l'acceleration a 100 et la vitesse a 1500 ( pour info ces parametres me vont bien vu les usinages que je fais )
la question que je posais au debut était que je voulais " savoir " calculer le couple necessaire en fonction du poids du Z car j'ai un projet qui va alourdir le Z: monter un moteur + broche a la place de la broche tri 2.2kw pour avoir des vitesses de rotation de la fraise bien inferieur , la plage 400 / 1500 trs mn m'irait bien ...
je vais également modifier la liaison moteur Pap / Vab pour avoir le moins de friction possible , je voulais aussi faire la modif pour avoir un alignement parfait entre moteur et Vab , mais si je passe par une demultiplication de toute facon je reverrai forcement tout ca

voila donc je ne cherche pas a regler un probleme qui n'en est plus vraiment un , mais plutôt a preparer mon projet

serge 91 · 24 Mai 2019

Bonjour,
Si tu démultiplies (réduit la vitesse de "sortie") tu gagnes en couple, sur !
Mais si tu augmente la vitesse,d"entrée" tu perds ce que tu as gagné !
Le couple dépend de la puissance de "départ" et de la vitesse d'utilisation, c'est "tout"

franck67 · 24 Mai 2019

serge 91 a dit:
Bonjour,
Si tu démultiplies (réduit la vitesse de "sortie") tu gagnes en couple, sur !
Mais si tu augmente la vitesse,d"entrée" tu perds ce que tu as gagné !
Le couple dépend de la puissance de "départ" et de la vitesse d'utilisation, c'est "tout"

oui oui on est d'accord c'est bien pour ca que a un moment donné j'ai precisé que le but n'était pas la vitesse mais les efforts de coupes ( vitesse de rotation de broche aux alentours de 800 trs mn et avance de 50 mm/mn environ seront les conditions qui m'iront bien a l'avenir )

Jmr06 · 24 Mai 2019

franck67 a dit:
la vitesse max de 3500 mm/mn

Cela fait une vitesse de rotation de 700 tr/ min. Avec la self que tu as et une alim en 24V, tu n'as plus beaucoup de couple à 700 tr/min. Il faudrait regarder les courbes de moteur semblable, peut être de l'ordre de 0,7 N.m
Avec une avance de 50 mm/ min comme envisagé pour le nouveau projet, cela fait une vitesse de 10 tr/min : tu auras toute la force voulu avec tes 2,8 N.m de tes moteurs, même sans réduction.
50 mm/ min, c'est une très faible avance pour 800 tr/min. Cela fait un copeau de moins du centième même avec une fraise une dent. Il y a une erreur ?

franck67 · 24 Mai 2019

une erreur , il ne me semble pas
si je prends la formule suivante : Vf = n x fz x Z ===> Vf = 800 x 0.01 x 4 = 32 si je choisi une fz de 0.04 cela donne 128 ...

aujourd'hui par exemple quand j'usine du XC38 ( passe en ebauche de 2 mm ) je travaille a 6000 trs ( c'est le mini que ma broche me permet ) et 105 mm/mn pour une fraise de diametre 7 , 2 dents carbure

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