Conversion d'une ACIERA F5 (ex) CN

Bonjour PL50,
si tu n'as pas la place poulies et câbles me semble tout indiqué.
Mais dans ce cas là je ne mettrai même pas de vérin, je passerais tout simplement pas un contre poids qui en plus te donnera l'avantage d'avoir une compensation de ta charge constante et bien plus précise.

Calcul : contre poids en béton
C : coté du cube béton [m]
M : masse du contre poids 120 [Kg]
p : masse volumique du béton 2300 [Kg/m^3]

C=120/2300^1/3=0,374 [m]

Bon 14 juillet,
oui PL50 j'ai vérifié le calcul il est bon.
Le truc c'est que le volume en sac est plus important que coulé.

Bonjour Gaston,
sauf que là les masses se contrecarrent.

non Gaston,

voici schématiquement le système en équilibre
M1 : la masse du contre-poids
M2 : La masse de la tête
F1 et F2 : les réactions aux appuis des poulies



voici le schéma quand on lui applique une force pour faire monté dans ce cas la tête de la fraiseuse


est ce que tu considères qu'il faille la même puissance pour monter la tête dans ce montage (avec un contre poids),
sans contre-poids,
voire deux fois la masse de la tête comme tu sembles nous dire ?

la seule différence dans un système parfait (donc sans frottement) serait la différence de hauteur entre les deux masses qui influencerais l'accélération de la pesanteur de -3,086×10-7 par mettre, donc négligeable.
En fait dans le système à contre-poids seules les fonces de frottements sont à vaincre (sans compter les forces dû à l'usinage mais là n'est pas le problème).

pour moi tu ne doubles pas les inerties vu au niveau de la tête
je dis même que tu annules l'inertie de la tête.

Bonsoir,
je crois que notre ami Yakov confond statique et dynamique.
Les montages à contrepoids n'ont pour fonction que de supprimer l'effet de poids lié à l'attraction terrestre, mais en dynamique ça se passe un peu autrement.
Si ma mémoire est bonne, l'énergie accumulée par un mobile est E = 1/2 (mV2).
Si le système est à l'arrêt, il est à l'équilibre mais il n'y a aucune énergie puisque V est nulle.
Lorsqu'il y a déplacement, V devient non nulle donc E devient non nulle aussi. Puisque cette énergie ne vient pas de nulle part, c'est qu'un système lui a transmis la sienne et alors l'énergie est bien proportionnelle à la masse totale en déplacement.
Prenons une système avec un poids de 2 tonnes et un contrepoids de la même masse. Je vais certes pouvoir le déplacer à la main mais la mise en mouvement va se faire très lentement, de même lorsque je vais vouloir l'arrêter, je vais y arriver mais je vais me bruler les doigts. Et pourtant en statique on est bien à l'équilibre.
Dans le cas de cette fraiseuse, le mouvement sera donné et arrêté par le servo moteur qui va donc devoir être plus puissant pour lancer le mouvement et va chauffer davantage pour l'arrêter.
Je suis ce post avec interêt car je vais étudier la possibilité de numériser la fraiseuse que je suis entrain d'acheter
@+
Xavier

Bonjour

Vous faites erreur sur l actionneur qui aura moin d effort a faire avec le contre poid.
La verticalité des deux masse annule l inertie dynamique. Ce système simpliste est déjà en euvre sur beaucoup de fraiseuse et centre d usinage.
Dans le cas des moteur pap faiblard choisi par notre ami, il n y aura jamais de vitesse énorme pour emballer les masses et chaîne. Ca reste une solution bien plus fiable et simple que l usine à huile sur verin.


Ftx

D'accord avec FTX,
je vais donc partir sur les lois du travail, donc de dynamique.

si on isole le contre poids et que l'on descend la tête de la fraiseuse (M2),
le travail pour déplacer M1 est :
W1=P1.h1+ d1
W1 : travail pour déplacer la masse M1
P1 : le poids de la masse M1
h1 : la hauteur de déplacement
d1 : travail supplémentaire pour vaincre les frottements (proportionnel à la masse en déplacement)

si on isole maintenant la tête que l'on la descend toujours,
le travail pour déplacer M2 est :
W2=-P2.h2+ d2
En effet il y a restitution de travail car la tête va dans le même sens que sa masse.

Donc comme M1=M2, h1=h2 nous avons :
WT=W1+W2
WT=d1+d2

Donc seules les forces de frottements proportionnelles aux masses sont à vaincre pour déplacer la tête d'après les lois de la dynamique et sauf erreur de ma part.

Jolie machine, j'ai la même en conventionnelle, mais avec le lardon du Z coincé (comme rappelé par Gaston, mieux vaut tenir ça à l'oeil), n'ayant pas trop de temps elle traine dans un coin de l'atelier :-(

Concernant ce problème de contre-poids, je ne sais pas où sont passés les réponses de Gaston48, mais je suis d'accord avec ce qu'il disait (et aussi avec effix), les calculs de Yakov ne sont pas faux pour autant, mais ils ne tiennent compte que d'un cas particulier en dynamique, celui où la vitesse est constante, et là en effet l'inertie n'entre pas en compte.
Il faut dire que dans la vie de tous les jours, on a du mal à appréhender l'inertie car on est confronté à ses effets en même temps que d'autres phénomènes comme les frottements, la gravité (le cas qui nous occupe) et d'autres forces externes, on a donc tendance à mettre tous ces effets dans le même sac.

Le contre-poids dans le cas présent compense la force appliquée par la gravité sur la table, la motorisation n'a plus à fournir ce travail pour déplacer la table selon l'axe Z, à vitesse constante.
La puissance mécanique fournie par le moteur se calcule alors par P =F.v comme dit plus haut.

Par contre, dès que la vitesse change, donc qu'il y a une accélération (positive ou négative), il faut tenir compte de l'inertie des masses en mouvement, elles peuvent être fort consommatrices en puissance, et donc fatalement en couple moteur, ce qui a un impact sur les performances du système.

L'inertie du système moteur-charge est composée d'une multitude d'inerties discrètes:

-Masse en translation: Table, noix,...
-Masse en rotation: vis, rotor, engrenages de réducteurs,...
-Mouvement combinés: Billes de roulements, huile de réducteurs,....

Puisque le but de ces calculs est souvent le dimensionnement de l'actuateur (ici un moteur), et que l'inertie que ce dernier "voit" (déplace) est dépendante des liaisons cinématiques entre les divers éléments (rapport de transmission des réducteurs, pas des systèmes vis/écrou,...), on calcule généralement une inertie "équivalente".
L'inertie "équivalente", est l'élément discret unique lié directement à l'actuateur, dont l'inertie vue par ce dernier est la même que celle du système qu'on modélise. C'est en quelques sortes l'inertie de la pièce qu'il faudrait mettre en bout d'arbre d'un moteur pour qu'il se comporte de la même manière, lors des phases d'accélération (variation de vitesse), que s'il était connecté à un système plus compliqué, comportant des systèmes vis-écrou, réducteurs, masses en translation, roulements...
On introduit le rendement des différentes liaisons cinématiques dans le calcul de l'inertie équivalente, ce qui hérisse le poil des physiciens car ça viole la définition physique de l'inertie, mais ça reste un concept de modélisation courant pour les ingénieurs.

Dans notre cas, on a un moteur qui déplace une table et son contre-poids (dans des directions différentes par rapport à la gravité, mais liées malgré tout), via un système vis-écrou.

La formule classique de mécanique nous dit que C = J.alpha

C: Couple [Nm]
J: Inertie totale du système = Inertie moteur + inertie équivalente de la charge (Vis en rotation + Table/CP en translation) [kg.m^2]
alpha: accélération du moteur, et donc du système = dW/dt (lire W=oméga) [rad/s^2]

Pour calculer J on a

Masse table: M [kg]
Masse contre-poids (CP): M [kg]
Pas vis: p [m]
Rendement vis-écrou: ne (lire êta e) [/]

Inertie Vis: Jv
Inertie rotor moteur: Jm
Inertie table + contre-poids: Jl

Jv: donné par les caractéristiques de la vis
Jm: donné par les caractéristiques du moteur (son rotor)
Jl = ((2M).(p/2pie)^2)/ne , l'écrou passe à la trappe, il a peu d'impact.

J = Jm + Jv + Jl

et

C = alpha . (Jm + Jv + ((2M).(p/2pie)^2)/ne)))

On voit donc que pour une accélération (alpha) donnée de la vitesse de rotation du moteur d'axe (ce qui est nécessaire pour faire varier la vitesse de la table), la masse de la table et du contre-poids interviennent dans l'inertie, donc du couple, et au final de la puissance à fournir.

En condition d'utilisation vient s'ajouter le couple Ct nécessaire au système pour exercer une force (plonger dans la matière par exemple, vaincre le frottement des glissières,...), j'ai la flemme d'en faire le développement (peut-être plus tard ), mais l'inertie n'y intervient pas.

Le couple total à fournir par le moteur= C+Ct

A vitesse W constante , alpha est nul donc C aussi, et le couple à fournir n'est plus que Ct, indépendant de l'inertie, c'est ce cas particulier qu'abordent Yakov et FTX.

Pour en revenir au problème pratique qui nous occupe, les axes d'une cnc ont rarement une vitesse contante, sauf quand l'outil se déplace à vitesse constante exactement selon la direction simultanée de tous les axes. Dans la pratique le vecteur vitesse est une vraie girouette, on démarre, on s'arrête, on va en diagonale, pire on fait des courbes!
Le terme C apparait toujours lors de l'usinage d'une pièce, et la formule montre bien que plus alpha (l'accélération) augmente, plus le couple lié à accélérer l'inertie augmente, et on arrive vite à une part prépondérante par rapport au travail réellement fourni par le système.

C'est un concept qui est rarement abordé sur le forum lors de la conception, car sans bagage théorique on a du mal à s'en convaincre, encore moins à évaluer son impact, et dans l'absolu les membres n'ont pas à démontrer de la performance des systèmes qu'ils mettent en place.
Je crois que Gaston48 est familier avec cet aspect de la conception, et ce qu'il a voulu faire en préconisant un vérin c'est réduire le terme 2M = 2x150kg à un système M+m = 150kg + 5kg (m = masse de la tige du vérin), ayant le même effet qu'un contre-poids su l'influence de la pesanteur.

Désolé pour le roman, la notation pas très orthodoxe, les formules pas lisibles, mais j'ai essayé de faire avec le moins de maths possibles.

Je repasserai pour expliquer plus en détail les conséquences que ça a sur le comportement de la machine.

Bon courage pour la remise en état, elles sont rudement bien finies ces petites fraiseuses!

NB: je ne me suis pas relu, merci d'excuser les éventuelles erreurs.

Bonjour

Vous avez une bonne approche. Mais qui ne tient pas compte de la liaison reel entre le contre poid et la table.

Pour faire simple cable ou chaîne avec poulie. Ça tire mais ça pousse pas ce genre de liaison.

2 cas concret.

La table descent vite et on stoppe net là vis de z en rotation.
La table veut continuer de descendre mais est retenue par le contre poid. DonC pas trop violent. Si on vous suit avec l inertie du contre poid qui est entraîné vers le haut, il ne peut rien ajouter à la table car le câble ne peut ajout un effort en compression.

L inverse quand on monte le câble se tend et ajoute certes l inertie du contrepoids. Mais l astuce sur ces contrepoids est que leur masse est inférieur à celle de la table. Donc on est quand même gagnant par rapport au système table sans contre poid.

Ftx

Yakov TOPRAK a dit:

je passerais tout simplement pas un contre poids qui en plus te donnera l'avantage d'avoir une compensation de ta charge constante et bien plus précise.

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Bonjour
Je ne vais pas rentrer dans les calcules, mais avec un vérin pneumatique d'un volume de par exemple 1litre et une réserve d'air de 30litres le touts gonflé à 5 bars en position basse du vérin, la différence de pression (donc de poussé du vérin )doit être négligeable quand ce dernier est en position haute.
Pour ma par je trouve que de mettre un vérin est plus simple, pas besoin d'installer solidement une ou 2 poulie, pas besoin de gérais un contre poids de 120kg, pas d'usure câble....
De plus niveau maintenance juste besoin de refaire de temps en temps la pression
Et en parlant précision : il suffi juste de mettre la bonne pression.

Bonjour,

Je ne suis pas certain qu'on se comprenne...

Je n'ai pas voulu dire que le contre-poids était inutile, il permet d'éviter les pertes liées aux variations d'énergie potentielle, que le système table + vis est incapable de de stocker en l'état. J'ai simplement démontrer que le système avec un vérin lui était supérieur, car il induit une inertie supplémentaire quasi nulle dans le système, alors que le contre-poids, lui, la double.

Négliger l'ajout de cette inertie serait une erreur, elle est présente dans tous les modes de fonctionnement du système, même avec une liaison infiniment non rigide entre la table et contre-poids ses effets resteront les mêmes...

Je vais essayer de vous expliquer au moyen des cas de figure que vous avez citez (j'ai mis des numéros pour repérer les phrases):

FTX a dit:

Pour faire simple cable ou chaîne avec poulie. Ça tire mais ça pousse pas ce genre de liaison.

2 cas concret.

1)La table descent vite et on stoppe net là vis de z en rotation.
2)La table veut continuer de descendre mais est retenue par le contre poid.
3)DonC pas trop violent.
4)Si on vous suit avec l inertie du contre poid qui est entraîné vers le haut, il ne peut rien ajouter à la table car le câble ne peut ajout un effort en compression.

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Vous citez tous les éléments du problème, mais vous les considérez de manière indépendantes, c'est pour ça que vous avez l'impression qu'avec et une liaison "souple" l'inertie "disparait" lorsqu'on freine la table qui descend.

Votre erreur se trouve dans les phrases 2 et 4, vous considérez d'une part que vu que l'accélération (ici négative) est élevée, le contre-poids "décroche" et n'est plus lié à la table par le câble, et c'est effectivement le cas à partir du cas limite où on freine la table avec une accélération de 9,81m/s^2 = 1g.
Mais si votre contre-poids (de masse M) à décroché, alors il n'exerce plus de force (M.g) sur la table par l"intermédiaire du câble, et cette dernière est entièrement soumise à la gravité. Si vous revoyez cette force dans l'équation du couple moteur, vous verrez que son effet est le même que le contre-poids était liée rigidement à la table.

Et si on freine plus vite qu'à 1g vous allez me dire?
Ca revient à la même chose, sauf qu'on reporte le problème à plus tard (de pas beaucoup). Au moment de l'arrêt, le contre-poids va continuer à monter car sa vitesse lui à donné de l'énergie cinétique (à cause de son inertie justement), qu'il converti en énergie potentielle (puisqu'il est dans un champ gravitationnel). Une fois son énergie cinétique complètement convertie en énergie potentielle, comme il n'y a rien pour le retenir en lévitation, il fait marche arrière vers le sol, gagne de l'énergie cinétique, puis à l'endroit où il a "décroché", tend brutalement le câble. Il libère alors alors la même quantité d'énergie que celle qu'il aurait fallu pour freiner son son inertie avec une liaison rigide. Si le système vis-écrou était totalement réversible, le moteur fournira cette énergie (la même que celle qu'il aurait fournie pour freiner le contre-poids avec une liaison rigide), si par contre (et dans la pratique c'est le cas), il n'est pas totalement réversible, une partie sera dissipée en chaleur par friction dans tous les organes de la chaine cinématique, (ainsi qu'une partie en énergie potentielle lors de la déformation plastique de certains éléments de transmissions si le choc est vraiment brutal).

Si on freine entre 0 et 1g?

De nouveau, on ne freine toujours pas le contre-poids avec le moteur, mais ce qu'on perd en tension dans le câble ne contribue plus à vaincre la gravité sur la table, au niveau du couple moteur, c'est bonnet-blanc et blanc bonnet.

Un extrait d'un article de Jacques LAMORA de la revue Technologie, pour vous donner une formule bien plus nette que ce que je pourrais mettre dans ce message:



Il y a tout ce qu'il faut dedans (j'ai encadré en rouge les deux termes qui nous concernent particulièrement) pour régler le problème qui nous occupe, il faut juste faire pivoter le schéma de 90°, Fpc étant alors la force exercée par la gravité sur la table (M.a).

Si on se rappelle les relation C = alpha.J
Et que le lien entre l'accélération angulaire "alpha" de la vis, et la l'accélération linéaire "a" de la masse M est donnée par: a = (alpha/2pi).p

On voit la partie Fpc = M.a = M.(alpha/2pi).p
Puisque Cpm = (Fpc.p)/(nv.2pi)= (M.(alpha/2pi).p.p)/(nv.2pi)) en réarrangeant cela donne alpha.((M/nv).((p/2pi)^2)

On retrouve bien le terme lié à l'inertie de la table présent dans le cadre rouge du bas.

Je ne demande pas à ce qu'on me croie sur parole, je vous invite à revoir le fonctionnement de la machine d'Atwood, qui au final un ascenseur sans moteur, puis après la théorie des ascenseurs, car votre explication mélange les deux.

Désolé de polluer le sujet de fred03800 (PL50 pardon) ,la physique est un combat de chaque instant , je dois filer mais j'ai quelques suggestions plus orientées pratiques à proposer.
Dans l'absolu, si il y a le souhait de compenser la table, le vérin est une solution supérieure au contre-poids, comme démontré ci-dessus.
Mais personnellement, je ne compenserais pas la table Plus à ce sujet ce soir ou demain.

PL50 a dit:

j'ai bien aimé la flatterie de FTX qui trouve mes PAP faiblards; c'est vrai que ça ne vaut sans doute pas des servomoteurs CC, mais je n'ai pas envie de mettre une démultiplication entre le PAP et la vis à

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Bonjour

Si je me suis permis cette boutade, c est que j ai ces mêmes moteur mais pour une machine de 350 kg sans son socle.
Ces moteurs sont très puissant si la machine derrière est de taille raisonnable.

Il faut de fois mieux réduire entre la vis et le moteur. Si le moteur décroche en direct il ne sert t à rien. Dans tous les cas vous aurez une machine pas trop rapide.

Ftx

PL50 a dit:

j'appréhende un peu les découpes des ventilos dans la tole du coffret qui est pas loin du mm d'épaisseur

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C'est pas nom plut tres dur !
Pour des trous de 12cm de diamètre à la scie sauteuse avec une bonne lame à denture fine car tu n'a que 1mm à manger, ne pas oublier d'enlever le mode oscillant, de tourné doucement et de mettre du lubrifiant (wd40 ça va très bien)

J'oublie : Et un bon casque anti-bruit

Tu peux recouvrir la surface de scotch pour évité les rayures

PL50 a dit:

si réllement mes moteurs s'avèrent trop faibles en usinages, alors, je les repasserais sur le T7 et j'achèterais des servo ou des Nema 42 avec le driver en 220V direct; sur la baie, le lot coute 276€ "Nema 42 step moteur 4210 OZ. dans & step Driver dm2722a 9.8a CNC"

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Bonjour

En voila une bonne idée. Ca sera digne de cette aciera comme cela. Et le tour sera surement utiliser les 1600 oz.in


Pour moi la F5 est effectivement une "grosse" machine. Je possede par exemple une aciera F1. la je trouve cela petit.

FTX

Bonjour,

le PáP du Z est peut-être un peut faible ,

Sur la F5CN les renvois d`angle sont déjà des réducteurs par 5
d'origine le déplacement rapide est de 3000mm/min -> force avance X/Y 10 000N , Z 7500N
avec des servos CC 750W(895W) 4Nm nom. stall torque ( 27Nm peak) et 3000 tr/min ....
moteur de broche CC 8,6 KW et 288Nm max á la broche á 100% (12,5KW 400Nm max á 60%)

C'est une machine compacte et puissante mais les glissières sont un peut faible (pour puissance)
sur la mienne le servo du Z a été remplacé par un plus gros pour le perçage
et avance rapide limité á 2000mm/min.

Je doute que les PáP tourne a 3000tr/min, elle sera donc pas très rapide.

lihx

Je dirais nema 42 pour xyz. Le x est tres solicite. Faut mieux avoir de la reserve de puissance. Quite a vendre le 32 qui ne sert pas. Il sera trop puissant pour le 4 ème axe je pense.

Ftx

Bonjour,

Ben cas avance bien dit donc.
Pas expert du tout mais un démontage/ nettoyage
des glissières rouillées ne lui ferait pas de mal
et on voit mieux les départs de grippages éventuels

Pour le moteur d'axe Z qui peine as tu alimenté le frein électromagnétique ?
afin de libérer la vis Z , c'est une CN a la base .

le taraudage est une sécurité pour retenir le lardon en place.
La vis central c'est le blocage ,le réglage se fait a l'aide de la douille qui a un filet trapézoïdal .
Sur la mienne c'est le petit lardon du bas sur l'axe X qui a coincé

lihx