Réduction moteur pas à pas via boite

[cantause]

D'habitude il ya bien longtemps j'utilisais gamma pour parler d'une accélération, j'ai pris G à cause du clavier, et puis pour faire un clin d'oeil à Newton. C'est peut-être également plus parlant pour certains lorsque je parle ensuite d'une accéleration en g.

Je comprends mieux.
C'est un peu dommage qu'il n'y ait pas un éditeur de formules sur le forum (mais je n'en ai jamais vu sur les autres forum que je fréquentes), ça rendrait les équations un peu plus parlantes, et le manque de lettres grecques est parfois embêtant pour parler mécanique, mais bon tant qu'on arrive à se comprendre c'est le principal!

... Je ne pense pas non plus que 2m/s soit une vitesse difficile à atteindre, même sur de courtes distances, il faut juste que le tout soit bien dimensionné...

Le débat est intéressant, c'est justement le dimensionnement qui me chagrine car je ne vois pas comment on peut atteindre cette vitesse sur des courtes distances.
Mon exposé précedent est justement là pour démontrer le contraire. Avec 1G d'accéleration, ce qui me parait inconcevable sur une CNC, je calcule qu'il faut 196mm pour atteindre cette vitesse. Pourrais-tu développer ton argumentaire.

Je sais qu'en moteurs linéaires on atteint les 100m/s^2 sans problèmes, voir probablement plus, donc si l'accélération est constante on est à 2m/s en 0,05 secondes, soit 20mm. Ca veut aussi dire qu'une charge de 10 kg va demander une force de 1000N, au minimum, les rendements sont bons mais il y aura des pertes ça et là. Avec ce genre d'accélération, et même avec des masses mobiles faibles, il faut que la structure supporte les efforts sans trop se déformer, ça ne sert à rien d'aller vite si on ne peut plus du tout compter sur une géométrie peu déformable. Là où je voulais dire qu'il fallait que tout soit bien dimensionné, c'est que les matériaux doivent être employé avec intelligence, car leur poids aura un impact non négligeable sur leur déformation, on ne peut donc plus se permettre de surdimensionner pour se passer de faite des calculs.

Si on veut utiliser des techniques moins high-tech, ça doit être jouable avec des vis à bille à pas long (genre 40mm), chez Rexroth la série "speed" va à 4m/s en 20x40, mais j'ai des doutes que le rendement soit encore de 90% vu le pas de l'hélice. Qui plus est, freiner à ne serait-ce qu'à 50m/s^2, pour une vis au pas de 40mm et diamètre 20mm, ça va faire une décélération angulaire de 7850 rad/s^2, si on prend une vis d'un mètre, elle aura un moment d'inertie d'environ 1,25x10^-4 kg.m^2, le couple nécessaire sera alors de 0,96 Nm, à 2m/s elle tourne à 314 rad/s, il faut donc environ 300watts, rien que pour freiner la vis, on ne parle même pas du moteur, de la structure, voir la charge

Je crois qu'avec des éléments simples, le système pignon/crémaillère est un des meilleurs candidats à cause de son rapport rigidité/précision/vitesse max acceptable, tout en gardant la présence d'éléments tournants au strict minimum. Mais avec les contraintes il faut probablement utiliser du trempé à cause des pressions de contact (la précharge du rattrapage de jeux va devoir être élevé pour ne pas se "décharger" pendant les phase d'accélération), du rectifié (pour la précision), ça fait vite de la crémaillère à 1000€/m, sans compter les pignons à rattrapage de jeux ou les motorisations en tandem, chez Atlanta ou Wittenstein ils auraient les yeux qui brillent en voyant le bon de commande

Mais bon, on parle ici de technique, pour la technique, je ne suis pas sûr qu'il y ait grand monde sur le forum ayant les moyens de se lancer dans ce genre d'aventure, ceci dit c'est aussi agréable de rêver des temps en temps, puis ça permet de parler de ce qui se fait à l'heure actuelle.

Pour prendre un exemple concret, les centre d'usinages 5 axes Hermle C50 (poids de 21 tonnes et 2 tonnes sur la table), peuvent accélérer à 6m/s^2, avec des vitesses maxi de 1m/s, et c'est un système classique rail à billes + vis à billes + moteur. Comme quoi même quand c'est lourd ça ne se traine pas pour autant, faut dire que c'est probablement pas une machine à 200.000€ non plus...

Bon après-midi.

 

[el patenteu]

Je crois que vous avez perdu Clinck depuis un bout......
Cette discussion vas finir aux oubliettes avant longtemps j'ai bien l'impression.
Fred

 

[stanloc]

Je crois que vous avez perdu Clinck depuis un bout......
Cette discussion vas finir aux oubliettes avant longtemps j'ai bien l'impression.
Fred

Tu as été plus rapide que moi, Fred ; j'allais l'écrire. Déjà lorsque je lis le titre du fil je me dis que notre ami est un débutant et ensuite lorsque les gens se lâchent dans leurs "masturbations intellectuelles" comme cela, je me dis que la fin en "eau de boudin" est proche pour ce fil.
Stan

 

[clincks]

Salut,

Je ne vois pas pour le moment dans les explications de Clinks les raisons d'un objectif d'une vitesse de déplacement de 2000 mm/s sur sa machine. Ca viendra peut-être.

Carlos

Bonjour,

La vitesse est possible à atteindre avec du matériel comme celui-ci:

Je n'ai jamais dit vouloir usiner ou fraiser ou ... à cette vitesse.
Je souhaiterais (si possible) avoir cette vitesse pour des déplacements spécifiques:
- Changement d'outil
- faire un plotteur
- faire une imprimante
- une photocopieuse
- scanner 3d linéaire (ou pas)
- Test biomédical (remplissage éprouvettes, ...)
- soudure sur carte électroniques

Avec ce que j'ai pu voir sur l'évolution technique en plus de 20 ans...
il est (je le crois) techniquement possible d'arriver à faire ce que je voudrais réaliser.
Seul le prix pourrait être un obstacle... après ce sera une question de compromis... et de prévoir cela en "option".

Je sais que ce que j'essaye de faire peu parraitre "spécial".
Je me rends compte aussi que l'atmosphère de ce forum est particulière... surtout avec la nature de mes questions.
--> J'essayais dans un premier temps d'actualiser mes connaissances... tout en me fixant un objectif.

J'ai pris le temps depuis plusieurs jours de prendre du recul par rapport à cela.
--> Je n'ai aucune prétention en quoique ce soit... j'ai une idée (un concept) en tête...
j'ai besoin d'informations techniques pour valider la faisabilité... et adapter mon idée si besoin à la réalité du terrain.

Mon approche était la suivante:
Pour faire du polyvalent... il faut (entre autre):
Chassis: Rigide (et lourd si nécessaire). Je reviendrais sur ce point demander des conseil mais je pense avoir une solution sympa.
Transmission: Vitesse, résistant à l'usure et solide. Nexen offre une solution interressante... reste à voir le prix.
Motorisation: Précision, robustesse. Sauf erreur de ma part... pour du polyvallent... qui peut le plus... peut le moins... si il est associé à une réduction adaptée.
Réduction: Je suis étonné de voir qu'il n'y a pas eu d'évolution majeur sur cet aspect en 20 ans. Probablement parce que l'on arrive à faire des miracles avec l'électronique que ceci n'a pas été développé.
--> Je m'attendais ici à voir des solutions moteurs + transmissions + électronique qui puissent faire varier la réduction dynamiquement (Boite à vitesse synchro avec double moteur).

Guide: Pas encore d'avis sur la question... il existe de nombreuses solutions. J'en voudrais juste une que (théoriquement) l'on peut étendre à l'infini.
Portique(s): Je n'ai pas vu à ce jour des portiques mobiles qui s'adaptent à la nature de ce que l'on veut faire... ou avoir du mutli portique (en fonction de l'usage léger ou lourd). On pourrait imaginer un portique "vide" mais très rigide que l'on rempli si on en as besoin avec de la masse (pompe à eau, sable, ...) ?

Outils: L'idéal serait de développer un système de connection standard où on puisse adapter à peut prêt tout ce qui existe comme outils.
Aspiration: Intégrée à la table et au portique, avec un système cyclonique. Avec un (ou plusieurs) système standard d'attache à l'outil.
Eclairage: Led surement

Il reste beaucoup d'autres points à prendre en compte... mais cela donne une idée du projet.
Le 100% polyvalent n'est probablement pas réalisable avec notre technologie aujourd'hui... mais si on arrivait déjà 50% ce serait pas mal comme projet.
Je sais que beaucoup diront qu'à vouloir tout faire on ne fait rien de bien. C'est le risque...

Concernant le fait de tout voiloir faire avec les produits existants... je ne suis pas sur que cela soit vraiment possible aujourd'hui.
Une approche plus pragmatique serait de construire une machine pour usiner les pièces nécessaire à la construction de la machine complète.
Une approche "étape" par "étape"... à moins de proposer comme sur certaines autres CNC (mechmate) des kits tout fait.

Si je viens sur ce forum, c'est pour essayer d'échanger et de m'instruire... pas pour me faire démolir.
--> J'essaye d'aborder les problèmes 1 à 1... afin de m'instruire et de donner de la matière à mon idée.
Je compte faire un résumé "théorique" par thème. De lister les différentes solutions, leurs avantages, inconvénients, plages d'applications, ...
Faire un tableau de choix pour chaque thème par type d'application. Avoir un tableau de synthèse en quelque sorte.
Maintenant... si mon approche dérange... Moi je le fais pour moi en premier... et je compte bien partager au fur et à mesure mon travail ici.
--> Ce sera d'autant mieux que j'aurais probablement vos remarques sur les erreurs innévitables qu'il contiendra. Nous pourrons ainsi le corriger ensemble.

J'ai également passer beaucoup de temps à lire les nombreux posts très instructifs de ce forum. Il est riche en informations diverses et variées.
Et puis surtout... il y a des PRO ici qui ont de l'expérience et de la bouteille. Ce serait vraiment un honneur si mon projet pouvait les intérréssés.
C'est un sujet qui me passionne depuis longtemps... mais il faut considérer que je pars de 0.

Je me donne 5 ans pour réaliser ce projet.
Le budget ?
La version light devrait être accessible à (presque) tout le monde... 1.500€ - 3.000€
La version full option... 15.000€ - 30.000€ (C'est surtout les accessoires qui vont peser dans la balance.

Pourquoi pas faire un projet kickstarter une fois que le projet est bien avancé?

Ce qui est sur... c'est que seul j'y arriverais pas.
Et si je dois me justifier pour chaque question... c'est même pas la peine.

Est ce que ce projet est compatible avec ce forum ?

Bonne journée.

 

[stanloc]

Je sais que ce que j'essaye de faire peu parraitre "spécial".

Je me rends compte aussi que l'atmosphère de ce forum est particulière... surtout avec la nature de mes questions.
--> J'essayais dans un premier temps d'actualiser mes connaissances... tout en me fixant un objectif.

Ce qui est sur... c'est que seul j'y arriverais pas.
Et si je dois me justifier pour chaque question... c'est même pas la peine.

Est ce que ce projet est compatible avec ce forum ?

Bonne journée.

Déjà un petit passage par la case "présentation" eut été souhaitable.
Quant à ce forum en général on "travaille" plus sur des questions concrètes que sur des élucubrations imprécises d'autant plus que nous avons vu assez souvent des fils partir comme cela et finir en eau de boudin.
Il faut tout de même que les gens qui doutent de ce forum se fassent à l'idée qu"en général ils viennent avec des demandes pour lesquelles les réponses seront sans retour d'ascenseur. C'est bien joli de tendre la main pour recevoir gratuitement (même si c'est de l'information) pour ensuite en faire quoi ? de l'argent ?
Qu'avons nous à gagner à diffuser les connaissances acquises au cours (pour certains) d'une vie professionnelle ? La moindre des choses serait que les demandeurs ne rajoutent pas à leur démarche intéressée de l'arrogance, de la critique comme quoi le forum n'est pas celui qui les satisfait parfaitement.
Ceci n'est que mon point de vue et il n'engage que moi
Stan

 

[ultimate900]

 

[carlos78]

La video Nexen montre des pignons spéciaux qui engrènent sur une crémaillère adaptée. C'est une possibilité mécanique, il y en bien d'autres. mais ce n'est pas du tout cet aspect qui me laisse dubitatif sur l'objectif d'une vitesse de déplacement de 2m/s.
Grace aux informations très pertinentes et complêtement en phase avec le sujet du post fournies par CANTAUSE, j'apprend (suis-je le seul ?) qu'en changeant de type de moteur on pourrait atteindre les 100 m/s 2 (C'est énorme = accéleration de 10g) et 5m/s avec des moteurs linéaires.
Etonnant (pour moi), mais confirmé ICI sur la video.
J'imagine facilement que les prix doivent être au moins aussi perfomants que l'accélération. Effectivement on pourrait alors atteindre une vitesse de 2m/s en 20mm, faudra ensuite ralentir tout ça ... mais c'est une autre histoire.
Ces moteurs linéaires sont-ils utilisés sur des machines-outils industrielles ?

NB : Merci CANTAUSE, je me coucherais moins bête ce soir. Dommage que certains ne prennent pas le temps de te lire ...

Le site FRANKE
Un autre site
Une autre application

Carlos

 

[Youpi II]

Déjà un petit passage par la case "présentation" eut été souhaitable.

Présentation:

Soyez les bienvenus sur usinages.com

Les membres >qui le souhaitent< peuvent se présenter ici.


Franchement, c'est qui ce stanloc ? Le maitre des lieux ???

Moi qui suis un lecteur assidu, j'hallucine sur les messages, ces derniers temps, démontant littéralement les arrivants.

Vous avez craqués les gars ? Mais qu'est ce qui vous prend ? Sérieux...............

Spéciale dédicace pour STANLOC :

 

[MARECHE]

Bonjour,
Nous avons l'habitude ici de faire ou de retaper des équipements qui fonctionnent à la fin. J'ai 40 ans d'expérience en labo de recherche, je suis donc bien placé pour savoir le chemin semé d'embûches entre une idée séduisante et une réalisation fonctionnelle qui aura eu à composer avec l'existant, le disponible, le faisable et surtout, par dessus tout, le BUDGET. La plupart du temps il reste peu de chose de l'idée initiale. Ton projet est intéressant mais beaucoup trop vaste. Ce qui serait le plus novateur c'est le concept de modularité. Considères donc une bonne base XYZ classique et de performances honnêtes, assez grande de l'ordre du mètre, et appliques toi à avoir un système modulaire pour dans un premier temps fraiser bois plastique aluminium et d'autre part imprimer 3D multimatériaux. Ca sera déjà très bien et après tu pourras faire plus. Crois en ma vieille expérience, le diable se loge dans les petits détails et surtout ceux auquels on a pas pensé.
Salutations

 

[cantause]

Clincks,

Je ne pense pas que quelqu'un essaie de te "démonter", mais je pense que tu ne te rends pas vraiment compte du sujet que tu abordes.
Pour faire une analogie, c'est un peu comme si tu venais dans un club de pilote d'avion amateur, où chacun construit son avion en kit et où on discute d'entoilage, de pilotage, de moteurs en étoile, et que tu demandais quelles solutions il faut utiliser pour construire un Lockheed SR-71, admets qu'on risque de te prendre pour un illuminé
Ceci dit, il n'est pas impossible de faire un SR-71 si on en a envie, il faut juste signer un (très) gros chèque à Lockheed et (en passant les tracasseries administratives) ils se mettront au boulot, la technologie est éprouvée (c'est relatif), les défis techniques sont résolus (c'est aussi relatif), donc oui c'est faisable, mais de là à dire accessible...

Si j'ai bien compris, tu cherches à faire un appareil qui utilise un système de coordonnées et te servir de ce système de coordonnées pour remplir une série de tâche, un peu comme un robot ménager qui utiliser un moteur commun et des accessoires spécifiques pour raper du fromage, hacher de la viande, battre des oeufs en neige, faire des margaritas,...
Personnellement j'appelle cela le syndrome "imprimante 3D", on a voulu faire croire au gens que demain on fabriquera la plupart des choses avec des appareils simples, multifonctions et peu coûteux, en se basant sur le seul exemple de l'imprimante 3D, qui est en fait un concept qui n'a rien de très neuf, ni de révolutionnaire, amenez ça sur un fond de crowdfunding et vous avez trouvé l'hameçon idéal .
Je ne critique pas les imprimantes 3D, c'est un outil de vulgarisation extraordinaire (au sens noble du terme), mais depuis leur apparition il y a des gens qui se prennent à croire que demain on téléchargera sa voiture sur internet et qu'on aura une machine qui la fabriquera toute seule dans son garage (ce qui serait vraiment génial, je l'admets).

Pour te donner un ordre d'idée, voici un pignon Nexen à vendre sur ebay, 740€, et les plus petits ne sont pas nécessairement moins cher, de plus je suppose que le prix du neuf est encore d'un autre calibre.

Tu as été plus rapide que moi, Fred ; j'allais l'écrire. Déjà lorsque je lis le titre du fil je me dis que notre ami est un débutant et ensuite lorsque les gens se lâchent dans leurs "masturbations intellectuelles" comme cela, je me dis que la fin en "eau de boudin" est proche pour ce fil.
Stan

Bah, on est pas obligé toujours parler de portiques 3 axes, de moteurs pas à pas ou de servos et de vis à billes, ça finirait par lasser...

Moi je trouve ça intéressant de discuter des techniques actuelles et du comportement du matériel employé à ses limites, au moins j'ai appris que les cartes Mesa 7i77 avaient des entrées pour codeurs à 2MHz, et je me demande à quelle vitesse LinuxCNC commence à montrer ses limites sur le traitement du signal, Gaston le sait peut-être?

Ces moteurs linéaires sont-ils utilisés sur des machines-outils industrielles ?

De ce que j'ai entendu dire, ce serait une des prochaines grandes révolutions dans le monde des centres d'usinages, de là à voir si c'est vrai...
Je sais que les gros constructeurs s'y frottent à peu près tous, je crois que c'est plus à cause des bonnes caractéristiques dynamiques qui découlent d'un entrainement direct (raccourcissement de la chaine cinématique), que pour atteindre des vitesses stratosphériques.

Celle-ci semble en être équipée:

Video youtube Parpas Estrema

Ils donnent des vitesses de 120.000mm/min sur les axes, c'est plausible, quelqu'un veut demander le prix?

Site web Parpas Estrema


Pour en revenir au moteurs linéaires, je ne connais pas les prix exactes, mais c'est à la hauteur des performances en effet.
Maintenant il faut voir ce que nous réserve l'avenir, la production de masse réserve souvent de bonnes surprises, mais ce n'est probablement pas pour l'année prochaine

bonne soirée.

François

 

[Francois59]

Ces moteurs linéaires sont-ils utilisés sur des machines-outils industrielles ?

De ce que j'ai entendu dire, ce serait une des prochaines grandes révolutions dans le monde des centres d'usinages, de là à voir si c'est vrai...
Je sais que les gros constructeurs s'y frottent à peu près tous, je crois que c'est plus à cause des bonnes caractéristiques dynamiques qui découlent d'un entrainement direct (raccourcissement de la chaine cinématique), que pour atteindre des vitesses stratosphériques.

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Pour en revenir au moteurs linéaires, je ne connais pas les prix exactes, mais c'est à la hauteur des performances en effet.
Maintenant il faut voir ce que nous réserve l'avenir, la production de masse réserve souvent de bonnes surprises, mais ce n'est probablement pas pour l'année prochaine

bonne soirée.

François

Une vidéo de presque 8 ans ... http://www.youtube.com/watch?v=d7szecnTfRI

Je pense que ces machines ont atteint pas une limite technique, mais une limite économique. Il n'y a pas assez de clients de clients (solvables...) pour acheter les pièces usinées par ces machines.

Et je me demande dans quelle mesure il n'y a pas plus de recherche pour utiliser comme servo des moteurs électriques asynchrones (à induction) à pas cher que sur ces moteurs linéaires.

 

[cantause]

Une vidéo de presque 8 ans ... http://www.youtube.com/watch?v=d7szecnTfRI

Je pense que ces machines ont atteint pas une limite technique, mais une limite économique. Il n'y a pas assez de clients de clients (solvables...) pour acheter les pièces usinées par ces machines.

Je suis d'accord, mais je ne suis pas sur que l'idée, quand c'est utilisé pour faire du fraisage, soit tellement d'améliorer la qualité, mais plutôt d'augmenter la vitesse, il doit bien y avoir une limite au rapport vitesse/coût machine, enfin, peut-être pas aux dires des vendeurs

Et je me demande dans quelle mesure il n'y a pas plus de recherche pour utiliser comme servo des moteurs électriques asynchrones (à induction) à pas cher que sur ces moteurs linéaires.

Je pense qu'il y en a pas mal, le contrôle vectoriel du flux sur les machines à induction est un domaine qui a déjà fait l'objet de beaucoup de recherches, et qui continue à être exploré dans le détail. Il suffit de voir, quasi tous les variateurs de fréquence modernes proposent un mode "contrôle vectoriel" sans capteur (sensorless) en version de base, mais les informations sur la position du rotor (ici en boucle ouverte), qui sont primordiales, n'ont pas l'air de donner encore totale satisfaction, et les performances ne sont donc pas toujours à la hauteur des espérances.
Par contre en version boucle fermée (avec encodeur sur le rotor), on arrive à de très bons résultats, j'ai peur de m'avancer un peu vite mais je crois que certains tours numériques modernes utilisent des moteurs à induction contrôlés vectoriellement pour les broches (y compris l'indexage). Le soucis, c'est que le drive coute plus cher, il y a beaucoup de calculs à faire en interne pour traiter le flux en temps réel par rapport à la position du rotor (les amateurs de math n'ont qu'à jeter une oeil aux transformées de Park, Concordia et Clarke), mais on sait faire des asservissement du type servo.
En général, le moteur prévu pour le contrôle vectoriel est prévu d'une ventilation, pour pouvoir tourner à basse fréquence sans s'échauffer de trop, ça rajoute au coût, ils sont souvent à 4 pôles ou plus pour garder un couple correcte à bas régime, et je crois aussi que les rotors doivent être surdimensionnés pour que le circuit magnétique ne sature pas trop vite (de nouveau pour le couple).
Ce dernier point est fort gênant, car on augmente fort l'inertie du rotor, et dans un système servo on essaie en général d'avoir un bon rapport couple/inertie moteur, le but étant de fournir le plus de puissance possible pour accélérer l'inertie de la charge, et non celle du moteur.
Une fois qu'on a tout mis l'un derrière l'autre, le prix d'une moteur à induction pour contrôle vectoriel + drive en boucle fermée coute quasiment la même chose qu'un moteur brushless et un drive adaptée, au final plus simples.

Par contre pour fournir de la "puissance de qualité" si vous voyez ce que je veux dire, comme la motorisation d'une broche de machine-outil (de taille commerciale), le contrôle vectoriel est une solution élégante. Si un moteur dc lâchait sur une de mes fraiseuses je pense que c'est cette solution que j'emploierais pour motoriser la machine, ne serait-ce que pour me frotter un peu à cette technique

Si je dis des âneries n'hésitez pas à me corriger, j'ai des bases en machines électriques mais je n'ai jamais eut beaucoup de cours approfondis sur ces techniques donc il est possible que je tire parfois des conclusions hâtives sur certains points. Une chose me fascine de plus en plus, l'électronique, et surtout sa programmabilité, à l'air de réserver encore de belles évolutions techniques, même dans des domaines éprouvés, restons à l'écoute

 

[erolhc]

Sur une CNC faudrait voir combien de temps cela fait gagner parce que l'on peut quand même penser que l'on passe plus de temps à usiner qu'à faire des déplacements hors matière et donc ce serait plus la broche/fraise .. qui sont un facteur limitant plus que la vitesse de pointe intrinsèque, non ?