Projet de conversion Fraiseuse Proxxon KT 150 CNC.

[pequignotm]

Edité pour ajout d'un lien et modif.

Bonjour,

Je viens d'acquérir une fraiseuse Proxxon KT150 d'occasion.
Le but de cet achat est de convertir cette petite fraiseuse en cnc 4 axes (X, Y, Z et rotation d'un plateau tournant).
Ayant quelques connaissances en électronique (fer à souder, oscillo, programmateur de Pics, insoleuse et gravure eau oxygénée + Hcl), je souhaite me lancer dans la fabrication des cartes de contrôle et de commande des 4 moteurs PAP qui seront utilisés.

J'avoue avoir du mal à me retrouver dans la "jungle" des réalisations commerciales et individuelles.

Mes impératifs sont simples:
- N'ayant que des ordis sans port // ou série, la carte de commande devra être en USB ce qui implique sans doute un buffer avec interprétateur à moins d'utiliser une carte PCI à port // http://www.materiel.net/ctl/Divers2/
- Microprocesseur Microchip, je n'ai aucune envie de passer à ATMEGA ou autres. Je sais je lance la un sujet à polémique
- Driver à base de LM6203. J'ai un stock de 10 CI ce serait dommage de ne pas les utiliser. Je me tourne vers des LM18245, usités dans les montages du forum.
- Pilotage micro-pas
- Moteur PAP bipolaire de 3.5N.m NEMA23 (il est probable que ceux-ci soient un peu trop gros).
- Circuit imprimé de préférence simple face.
- J'utilise Solidworks, à priori Ninos peut utiliser le volumique SW en format STL. Est le cas ?

Voici mes sources d'inspiration:
- https://www.usinages.com/threads/table-deux-axes-proxxon-kt-150.1175/
- http://www.ifrimv.go.ro/milling_machine.htm
- http://www.sulka.fr/taillage/, ce monsieur à fait un post sur le forum que je n'arrive pas à retrouver. Trouvé https://www.usinages.com/threads/une-autre-conversion-dune-proxxon.441/#5115

Qu'en pensez-vous ?
Auriez-vous d'autres idées ou conseils ?

Cordialement,

Michel

 

[pequignotm]

Je viens de récupérer un ordi portable en parfait état de marche avec un port //.
Cela induit une commande des drivers de PAP via le port //.
Les projets:
- petit-pas-un-de-plus-t12329.html
- http://www.fromorbit.com/projects/picstep
- http://ustep.homecnc.fr/index.php?page=1
- driver-de-puissance-maison-pour-moteur-pas-a-pas-t3046-225.html
- http://pminmo.com/

sont à l'étude. Merci aux concepteurs et optimiseurs !
Un seul bémol, le PIC16F57 me semble un peu désuet. Un 628 serait pas mal.
Je sais, je fais la fine bouche.

Ah, au fait, j'ai récupérer 3 moteurs PAP de 500 oz-in dont je n'ai pas les caractéristiques. Comment puis-je les déterminer ?
Je mesure 1.35 ohm dans les enroulements.
Je vais essayer de trouver un inductance-mètre afin de mesurer l'inductance des deux bobinages (cf : http://www.cnczone.com/forums/showthread.php?t=68845).
Il s'agit bien de Nema 23 malgré le fait que la diamètre de l'arbre soit de 9.5 mm. Est-ce pour le couple ????
Bref n'ayant aucune indication, ni marquage sur les moteurs, je sens une chinoiserie no-name !!

 

[horsot]

Bonsoir,

Bon que des projets que je connais bien Mais aucun avec le composant de puissance que tu indiques (LM6203) mais avec le LMD18245T! (au fait pminmo n'est pas un driver de moteur pas à pas juste un breakout board ) Alors je pense qu'aucun d'entre eux ne te conviendra!

L'inconvénient de ton circuit c'est que ce n'est qu'un pont en H avec drivers de MOS et rien d'autre! Je ne connais pas de projets utilisant ce composant mais je te conseille d'aller voir du coté du projet Papsi (pont en H discret) pour trouver ton inspiration ou mieux adhérer à leur projet. De toute façon je pense qu'il faut un dspic (ou équivalent) pour piloter le LM6203. La famille 16f ne suffira donc pas (ni la 18f...). Pour le 16f57 il est à éviter pour un nouveau design (il a peu d'intérêt pour moi il me semble qu'il ne peut pas se programmer en ISCP ) mais vu qu'il est dans un design bouclé (µstep) ça peut valoir le coup... Pour le projet d'alan (picstep) avec son 16f628 (de mémoire) rien de spécial à dire sinon qu'il n'a pas les performances de ustep ou petitpas. Pour PetitPas il n'est pas fini et est loin d'être parfait (de toute façon le LMD ne l'est pas ni son auteur d'ailleurs )...

Pour tes moteurs inconnus, il faudrait savoir le nombre de fil (4,6,8,...) et le nombre d'enroulements disjoints (phases). Le RLCmètre peut te donner un indication sur le type de moteur (coupleux ou rapide).

Xavier

 

[pequignotm]

Merci Xavier !

Effectivement, les LM6203 ne sont pas très usités.
Comme je souhaite privilégier la rapidité de la réalisation, je vais me tourner vers les LM18245.
En ce qui concerne la programmation des pics, j'ai un petite programmateur USB qui fera son office !

Il me reste donc à choisir entre le projet "Petit-Pas" et le http://www.fromorbit.com/projects/picstep

Impossible de trouver un inductance-mètre au boulot !!!!!
Il y a de tout sauf cet appareil !
Bref, c'est mal parti de ce coté.
Quoiqu'il en soit; en farfouillant sur le net et sur ebay.com, je suis tombé sur ce moteur qui ressemble étrangement au mien : http://cgi.ebay.com/570-oz-in-Nema-...emQQptZLH_DefaultDomain_0?hash=item1c1119c391, je vais prendre les caractéristiques de celui-ci comme base de départ.

A voir aussi celui-la qui semble correspondre :
http://www.kelinginc.net/KL23H2100-50-4B.pdf
Par contre 5A par phase sous 3V cela donne 15W par phase.
Est-il possible de prendre le max du LM18245, soit 3A et d'augmenter la tension à 5V suivant la règle P=U.I ??????

De toute façon, le LM18245 est limité à 3A, j'espère seulement ne pas avoir à acheter d'autres PAP.



La récup c'est bien mais bon ........

 

[pequignotm]

Cette question d'intensité et de tension d'alimentation d'un PAP me trotte dans la tête.
Effectivement, les infos trouvées sur le forum donne des tensions "élevées" de l'ordre de 40 volts.
Pourquoi de telles tensions ?
Réponse : http://www.otocoup.com/DocTech/alim_motpap_mm.htm

J'épluche la chose !

 

[horsot]

Bonjour Michel,

Si ce sont bien des moteurs 5 ampères "PetitPas" ou tout autre circuit à base de LMD18245 n'iront pas!

Pour mesurer l'inductance tu peux le faire à l'oscilloscope avec une résistance en série. La solution la plus simple est de mesurer la constante de temps L/R avec R une résistance assez grosse pour négliger celle du moteur (1kohm par exemple). Pour se faire, tu câbles une phase moteur et la résistance R en série, tu envois un échelon de tension (1V par exemple) sur l'ensemble et mesures entre la masse et la résistance la constante de temps Tau=L/R (établissement du courant). Pour déterminer Tau le plus simple est de mesurer combien de temps T que met le signal à atteindre 95% de la valeur nominale et de diviser cette valeur par 3. Ensuite L = Tau*R...

Avec R = 1kohm, Tau devrait être de l'ordre de quelques µs (faible inductance) voir quelques dizaines de µs (forte inductance) peut être plus.

La tension d'alimentation indiqué par les moteurs sont celle indiqué pour avoir le courant nominal (il me semble). Avec l'utilisation des drivers qui régulent le courant il n'y a plus besoin de prendre en compte ce paramètre, le driver garantissant la limitation du courant.

Xavier

 

[pequignotm]

Merci pour cette méthode de mesure de L !

Effectivement, la tension n'est pas un soucis cf : https://www.usinages.com/threads/tension-dalimentation-moteurs-pap.5239/

Par contre, en prenant les caractéristiques du PAP sur ebay, sont indiquées 3 intensités différentes fonction d'un type de connexion :
- Série = 2,5 A
- // = 5 A
- Unipolaire = 3,5 A

Je n'arrive pas à saisir l'utilité de ces trois type de connexion.
Je suppute une histoire de couple et de vitesse mais, suis-je dans le vrai ?

Enfin, la carte "Petit-pas" a-t-elle une architecture en série ou //, de mon point de vue les deux phases étant pilotées par deux LM18245, je suis pour ce type de PAP dans la configuration 2,5 A.
Qu'en est-il vraiment, quelque chose m'échappe !


Cordialement,

Michel

 

[pequignotm]

En parlant de l'alimentation, je mets deux liens en rapport avec la technologie (basique) de construction d'une alim pour driver PAP:
- https://www.usinages.com/threads/driver-de-puissance-maison-pour-moteur-pas-a-pas.3046/
- http://www.systrium.fr/ section "documentation" en bas de page.

Ne serait-il pas bon de mettre un filtre anti-parasites en entrée secteur ?
Pour exemple : http://www.audiophonics.fr/filtre-secteur-antiparasite-tdk-8a250v-p-4423.html 8A sous 250 V = 2000 W.
Qu'en pense les experts ???? (J'ai des néons et des lampes basse-consommation qui génèrent des parasites)

En ce qui concerne la mesure de l'inductance de mes PAP, ce sera fait demain avec un générateur de fonction du boulot et un oscillo. Cf la méthode décrite ci-dessus et http://thekeeser.com/Electronics info/measure_an_unknown_inductor.htm

 

[horsot]

Par contre, en prenant les caractéristiques du PAP sur ebay, sont indiquées 3 intensités différentes fonction d'un type de connexion :
- Série = 2,5 A
- // = 5 A
- Unipolaire = 3,5 A

Ce que tu indiques correspond à un moteur 6 ou 8 fils

En gros ce sont des moteurs unipolaires qui peuvent s'improviser en bipolaire. Pour les moteurs à 6 fils, les enroulements ont un point milieu. il y a plusieurs solution pour les cabler :
- Unipolaire : le point milieu est relié à l'alim et les points extrêmes à 2 transistors (1 pour chaque relié à l'alim) qui commandent le courant chacun dans un seul sens. Avantage, simplicité de commande mais seul la moitié de l'enroulement conduit à la fois.
- Série : on omet le point milieu et on considère le moteur comme un moteur bipolaire. Avantage, le courant passe dans plus de bobinage donc créé un champs plus fort à intensité égale mais l'inductance est 2 fois plus grande.
- Parallèle on relie les points extrêmes entre eux et on se retrouve dans le cas du moteur bipolaire. Avantage inductance faible mais courant élevé

Xavier

 

[pequignotm]

Ok, la comparaison avec le moteur en vente sur ebay est foireuse, je laisse tomber !

Me reste la mesure de l'inductance d'une phase.
Mais je me prépare à acheter 3 moteurs dument répertoriés.

 

[pequignotm]

En parlant de l'alimentation, je mets deux liens en rapport avec la technologie (basique) de construction d'une alim pour driver PAP:
https://www.usinages.com/threads/driver-de-puissance-maison-pour-moteur-pas-a-pas.3046/
http://www.systrium.fr section "documentation" en bas de page.

Ne serait-il pas bon de mettre un filtre anti-parasites en entrée secteur ?
Pour exemple :
http://www.audiophonics.fr/filtre-secteur-antiparasite-tdk-8a250v-p-4423.html 8A sous 250 V = 2000 W.
Qu'en pense les experts ???? (J'ai des néons et des lampes basse-consommation qui génèrent des parasites)

En ce qui concerne la mesure de l'inductance de mes PAP, ce sera fait demain avec un générateur de fonction du boulot et un oscillo. Cf la méthode décrite ci-dessus et http://thekeeser.com/Electronics info/measure_an_unknown_inductor.htm

 

[horsot]

Une alimentation classique (transfo+pont diodes+condo) est certainement la meilleure et la plus robuste.

A mon avis pas besoin de filtrage secteur (le lien est mort)

La méthode de mesure de l'inductance que tu montres est plus précise mais nécessite un générateur de fonction et des calculs (un peu) plus complexe.

Xavier

 

[pequignotm]

Ok, bien pris, je reste sur l'alimentation simple.
Si je peux me permettre, quel est le modèle de moteur PAP que tu as acheté ?
Si je me souviens d'un de tes posts, tu les as pris aux USA.

 

[horsot]

keling : KL23H2100-30-4BM j'en avais pris 3 pour 150€ frais de port compris.

Après je ne sais pas s'ils sont bon, je n'ai jamais testé autre chose...

Xavier

 

[pequignotm]

Inductance mesurée !
La moyenne de mes mesures (oscillo + générateur de signal sinus) me donne : L = 2.6 mH
Nous avons donc les caractéristiques suivantes pour un bobinage:
R = 1.35 ohms
L = 2.6 mH
Couple = 3.6 N.m

Ne reste plus qu'a chercher un moteur ayant ces caractéristiques.
Je sens que cela ne va être de la tarte !

Sinon, la fraiseuse a bien été réceptionnée !
Elle est en parfait état. A première vue, elle n'a pas été très utilisée.
Bref une bonne affaire.

 

[pequignotm]

En pleine modélisation 3D de la table croisée !
Je posterai le résultat dans la rubrique conversion.

Bonne soirée !

 

[pequignotm]

Voici les mesure de couple sur X, Y et Z :
- Cx = 0.287 N.m > env 40 oz.inch
- Cy = 0.4 N.m > env 56 oz.inch
- Cz = 0.1435 N.m > env 20 oz.inch

Afin d'être cohérent dans la conception et la fabrication des pièces, le couple max de 0.4 N.m est retenu.

Le pas des vis-mères est de 2 mm.
Considérant un moteur PAP à 200 pas/tour, un pas représente donc un déplacement de 2/200 = 0.01 mm ce qui me semble être adéquat et permet de se passer d'une démultiplication.


Je cible donc trois moteurs PAP de 1N.m, bipolaire, d'intensité max admissible inférieure à 3 A afin de garantir la compatibilité avec les cartes de commande sur base de LM18245.

 

[horsot]

Bonsoir,

Fais attention le couple indiqué dans les moteurs pas à pas est le couple de maintien en pas entier... Surdimensionner le moteur n'est pas une mauvaise chose.

Comment as tu déterminé le couple dont tu avais besoin?

Xavier

 

[pequignotm]

Salut Xavier,

La procédure a été la suivante:
- Démontage et nettoyage de l'ensemble
- Lubrification et réglage des glissières avec un comparateur
- Lubrification des vis mères

Puis, enroulement d'une ficelle sur les manivelles et mesure au peson de l'effort nécessaire à la mise en rotation.

 

[pequignotm]

Mon inductance de bobine est de 2,1 mH.
La formule suivante, permettant de déterminer la tension maximale, est-elle bonne:

Vmax = 32 . √(L)
L en mH

Dans mon cas, L = 2.1 mH soit Vmax = 46,37 Volts

 

[horsot]

???!!! Tu la sors d'où cette formule? (ce n'est pas homogène!!!)

Xavier

 

[pequignotm]

Je pense que c'est une approximation et non une formule scientifique.
Effectivement des Henrys x un nb sans dimension = des Henrys !

C'est une formule trouvée sur CNCZone et autres sites anglo-saxons.

 

[pequignotm]

Les calculs mécaniques sont à https://www.usinages.com/threads/conversion-proxxon-kt150.16912/

 

[pequignotm]

Bon j'arrête d'essayer de me servir de mes moteurs non référencés.
D'ailleurs, ils sont beaucoup trop coupleux pour ma KT150

 

[pequignotm]

Bon, parlons un peu des moteurs PAP.

Le choix des drivers est arrêté, se sera les drivers Petit-Pas de Xavier.
Cela m'impose un courant < 3A et des moteurs bipolaires.

Pour les 2 axes (X et Z) de fraiseuse , je souhaite une vitesse de table en déplacement broche en l'air, de 75 mm.s -1 ce qui pour un pas de vis-mère de 2 mm me donne 37,5 tr.s -1 soit 7500 pas.s -1 .
Je ne compte pas démultiplier l'accouplement.
Les couples à 7500 Hz devront être de 0,1 N.m.
Pour l'axe des Z, le couple devra être de 0.4 N.m à 4000 Hz de telle façon à avoir une vitesse de descente à vide de 40 mm.s -1

J'ai donc regardé avec attention les courbes frq/couple de divers moteurs pas à pas ainsi que leurs prix unitaires !

J'ai sélectionné celui-ci :

Moteur pas-à-pas 42BYGHW811
http://www.gotronic.fr/catalog/robotique/robframe.php?page_cible=pas-a-pas.htm
dont le graph Hz/N.cm est :

Site du fabricant : http://www.wantmotor.com/ProductsListB.asp?id=80&Pid=75
17,5 euros

Qu'en pensez-vous ?
Auriez-vous en tête un autre modèle ?

 

[Foxtrot]

Je n'ai pas regardé plus que ça tes caractéristiques envisagées. 75mm/sec, c'est assez rapide, surtout que tu n'as qu'un pas de 2mm. Pour une petite table, perso, je dirais que la moitié est déjà pas mal.
Tu dois donc regarder à 2 choses, avoir une inductance la plus basse possible et essayer de trouver des PAP d'1.5A/bobine afin de pouvoir les câbler en // et ainsi gagner en vitesse.

Je reviens souvent sur ce site: http://www.stappenmotor.nl/Stappenmotor ... rzicht.htm
J'ai les 6.4Nm et je peux assurer qu'ils tournent plus vite et en silence par rapport à de meilleurs marchés de Selectronic.
Regardes un coup.

Je ne sais pas si je t'ai aidé...

 

[pequignotm]

Ouh lala de longues recherches en perspective !!!