Système de démultiplication ou direct ?

[DTCCNC]

Je suis en pleine réflexion sur la conception de ma CNC. Mon choix s'orienter sur un mouvement par crémaillère. Ma question est pourquoi privilégier une démultiplication avec un système de poulie comme proposer par la société AVID. Ou un système ou le moteur et directement en contact avec la crémaillère ?

je vous joins 2 photos afin de mieux comprendre. Je précise que dans mon cas les dents de la crémaillère seront positionnées de façon horizontale et non vers le bas comme sur la CNC de chez AVID

Merci à vous pour votre réponse
Bonjour à tous,



AVID

DIRECT

 

[Pierrot Lecopeau]

Bonjour,

Pour moi la liaison pignon crémaillère offre une réduction limitée. Du coup pour contrer les efforts de coupe en montage direct il faudra un moteur plus coupleux.
D'autre part, si l'asservissement s'appui sur un encodeur sur l'arbre moteur, la réduction améliore la résolution (à condition qu'il s'agisse bien d'une courroie dans jeu) : Imaginons qu'il s'agisse d'un encodeur 512 points et qu'en montage direct, lorsque le moteur fait 1 tour mon portique parcours 51,2mm. Ma résolution est donc de 51,2/512= 0,1mm par pas d'encodeur.
Si ma courroie me donne un rapport 1/3, mon portique parcours 51,2mm/3 par tour de moteur et ma résolution devient donc 51,2/3/512 = 0,03 mm par pas d'encodeur

Bonne journée

 

[Alex31]

Bonjour

Avec les crémaillères, il y a une taille minimum de pignon capable d'engrener correctement dessus (environ 13 à 16 dents minimu)

Quelle taille de pignon souhaite tu prendre?

avec le module, cela va te donner le diamètre du pignon,=> donc le déplacement pour 1 tr de pignon, ensuite tu calcule la vitesse de rotation en fonction de la vitesse à atteindre: Quelle vitesse veux-tu?


pour rappel, avec une vis a bille au pas de 5 ou 10mm par tour (moi je prend du pas de 10mm)
pour avoir une vitesse en déplacement rapide de 10m/min, il faut que mes moteurs tournent à 1000tr min
ce qui est pratiquement le max pour des pas à pas (un pas à pas à beaucoup de couple à basse vitesse, et en perd au fur et à mesure qu'on augmente les tr/ min)
mais avec une vis a bille de 2 mètres de long qui tourne à 1000tr/min, la machine va se transformer en vibro-machin, donc à éviter, les crémaillères sont u bon choix pour de grandes courses
quelles sont les courses de ta machine?

au final c'est une question économique
est-ce que je prend un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple
ou un moteur+driver+alim 2x plus de couple qui tourne 2x moins vite
ou un moteur+driver+alim 4x plus de couple qui tourne 4x moins vite
ou un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple + une reduction par 4

 

[enguerland91]

Bonjour

Avec les crémaillères, il y a une taille minimum de pignon capable d'engrener correctement dessus (environ 13 à 16 dents minimu)

Quelle taille de pignon souhaite tu prendre?

avec le module, cela va te donner le diamètre du pignon,=> donc le déplacement pour 1 tr de pignon, ensuite tu calcule la vitesse de rotation en fonction de la vitesse à atteindre: Quelle vitesse veux-tu?


pour rappel, avec une vis a bille au pas de 5 ou 10mm par tour (moi je prend du pas de 10mm)
pour avoir une vitesse en déplacement rapide de 10m/min, il faut que mes moteurs tournent à 1000tr min
ce qui est pratiquement le max pour des pas à pas (un pas à pas à beaucoup de couple à basse vitesse, et en perd au fur et à mesure qu'on augmente les tr/ min)
mais avec une vis a bille de 2 mètres de long qui tourne à 1000tr/min, la machine va se transformer en vibro-machin, donc à éviter, les crémaillères sont u bon choix pour de grandes courses
quelles sont les courses de ta machine?

au final c'est une question économique
est-ce que je prend un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple
ou un moteur+driver+alim 2x plus de couple qui tourne 2x moins vite
ou un moteur+driver+alim 4x plus de couple qui tourne 4x moins vite
ou un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple + une reduction par 4

A cette excellente analyse il faut ajouter : de quelle résolution a t'on besoin ? SURTOUT ne me parlez pas des micro-pas pour atteindre la résolution que vous voulez.

 

[DTCCNC]

Bonjour

Avec les crémaillères, il y a une taille minimum de pignon capable d'engrener correctement dessus (environ 13 à 16 dents minimu)

Quelle taille de pignon souhaite tu prendre?

avec le module, cela va te donner le diamètre du pignon,=> donc le déplacement pour 1 tr de pignon, ensuite tu calcule la vitesse de rotation en fonction de la vitesse à atteindre: Quelle vitesse veux-tu?


pour rappel, avec une vis a bille au pas de 5 ou 10mm par tour (moi je prend du pas de 10mm)
pour avoir une vitesse en déplacement rapide de 10m/min, il faut que mes moteurs tournent à 1000tr min
ce qui est pratiquement le max pour des pas à pas (un pas à pas à beaucoup de couple à basse vitesse, et en perd au fur et à mesure qu'on augmente les tr/ min)
mais avec une vis a bille de 2 mètres de long qui tourne à 1000tr/min, la machine va se transformer en vibro-machin, donc à éviter, les crémaillères sont u bon choix pour de grandes courses
quelles sont les courses de ta machine?

au final c'est une question économique
est-ce que je prend un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple
ou un moteur+driver+alim 2x plus de couple qui tourne 2x moins vite
ou un moteur+driver+alim 4x plus de couple qui tourne 4x moins vite
ou un moteur+driver+alim petit qui tourne vite avec un faible couple + une reduction par 4

Bonsoir,

Merci à vous pour votre réponse.

Voici quelque specification sur ma machine :

La machine sera conçue en grande partie en métal (mécano-soudé) c'est là pour moi et engage de solidité et de déformation. Je n'ai évidemment pas le budget pour une machine en aluminium

Dimensions : 250x150

CNC 4 axes

Application, bois, aluminum de temps en temps. plasma par la suite

Moteurs : 4 nema 34nm à boucle fermé

Guidage : système de rail prismatique

Axe Z : rail prismatique et vis à billes

Transmission : par crémaillère

Broche : Chinoiserie 4kw en 220 V Er20

Contrôleur : NVEM v2 Ethernet sous Mach3 bonne idée ou pas ?

Résolution et vitesse de la machine : je ne sais pas Avez-vous des suggestions s'il vous plaît

Encore merci à vous pour votre aide,

Voici une photo de la conception 3D qui n'est pas terminé

 

[Aiwass]

question importante: c'est pour faire quoi? de la gravure, de la découpe de panneau de bois, de la découpe d'aluminium, d'acier?
quelle précision souhaite tu atteindre?

malheureusement, je ne pourrait pas t'indiquer ce qu'i lte faut avec ces info, mais nos amis ici présent le pourront eux.

 

[Beber70]

Le montage direct à des avantages, moins de jeu, au travail on a une machine de découpe plasma et le portique est assez haut (500mm) le montage est réalisé comme ta deuxième photo en direct avec 1 moteur de chaque côté du portique.
Le logiciel permet même de corriger un leger défaut d'equerrage du portique en démarrant un des 2 moteurs avec un peu de retard ou d'avance suivant le défaut.

 

[Aiwass]

idem chez nous, la table plasma est en direct sur crémaillère droite.

 

[Pierrot Lecopeau]

Le montage direct à des avantages, moins de jeu, au travail on a une machine de découpe plasma et le portique est assez haut (500mm) le montage est réalisé comme ta deuxième photo en direct avec 1 moteur de chaque côté du portique.
Le logiciel permet même de corriger un leger défaut d'equerrage du portique en démarrant un des 2 moteurs avec un peu de retard ou d'avance suivant le défaut.

Attention toutefois, je pense qu'une découpesye plasma et une machine d'usinage ne mettent pas en jeu les mêmes efforts/vitesse. En effet, il me semble que l'usinage met en jeu des efforts de coupe importants et une vitesse d'avance plutôt faible alors que la découpeuse plasma n'a pas d'effort de coupe (me semble-t-il) et peut-être des vitesses d'avance élevées pour certaines découpes?

 

[DTCCNC]

Oui effectivement la contrainte sur un découpeur plasma et une broche pour de l’usinage n’est pas la même.

 

[sebastian]

Bonsoir,
un beau projet que le tiens ! mais qui demande beaucoup de réflexion… surtout dans ces dimensions !
et avec une machine de cette taille… tu vises certainement une utilisation "pro ou semi-pro" ?

mon avis : dans un premier temps, il ne me semble pas adapté à mélanger les 3 options que tu destines à ta machine (bois, métal, plasma) les 3 demandent des caractéristiques particulières à chaque matériaux et principe/vitesse de travail.
La découpe plasma est à mettre de côté (ou faire une autre machine) c'est assez particulier.

La transmission par crémaillère est certainement la mieux adaptée à ton projet ;
tu peux regarder ce que fait Mechmate comme machine pour visualiser l'affaire.
Leur système de platine moteur montée sur bascule avec tension par ressort est à mon avis la meilleure solution !
D'ailleurs, il doit y avoir sur notre forum des exemples de conception identique c'est une mine d'inspiration
entre autre "la big cn" de Fred, qui découpe du panneau au km
Pas mal de machine "pro" ont opté pour un entrainement direct, comme sur ta 2e photo.

Une transmission par courroie est aussi envisageable ? mais ça à l'air assez délicat de réglage (là aussi il y a des exemples sur le forum).

Sur ton dessin de simulation ≠5 tu visualises un 2e rail de guidage latéral ? ça risque de compliquer l'histoire…
également la structure du bâti me parait bien frêle… il va falloir rigidifier l'ensemble pour qu'il n'y est pas de déformation !

Bon courage dans ton projet ; à suivre d'autres avis qui ne devraient pas tarder

 

[el patenteux]

En nema 23 çest jouable la prise direct l'arbre n'a que 8mm donc çest possible de trouver de petits pignons(15mm de diam et moin
mais en nema 34 l'arbre fait 15mm donc le plus petit pignon disponible fera probablement 22-25mm,c'est trop gros pour avoir une résolution correcte.(22x3.1416=environ 69.1152mm par tour moteur) si on divise par 200step ça fait 0.345mm/ step çest pas fameux comme résolution

 

[DTCCNC]

Bonsoir à tous, j'espère que vous allez bien. Désoler pour mon temps de réponse j'ai été pas mal occupé.

Je suis d'accord avec toi ce projet demande une grande réflexion, j'essaye de faire une machine qualitative sans trop exploser le budget. je suis un simple particulier, pour le mélange des 3 procédés découpe du bois aluminium plus CNC plasma, effectivement si tu es une entreprise je pense que cela n'est pas une bonne chose en terme d'efficacité et de productivité. Vu que je suis un simple particulier je vais me servir de ces 3 modes que ponctuellement, j'ai donc inventé un système entre la broche et là CNC avec des bacs amovibles qui se rangeront en dessous la machine. Le système de plasma sera fait par la suite je n'ai pas le découpeur encore.

Le choix de la transmission pour telle dimension sera par crémaillère. J'ai pas mal parcouru le forum pour trouver la fameuse big cn. Malheureusement je ne l'ai pas trouvé.

En ce qui concerne la rigidité de la machine et après avoir Regardez pas mal d'informations je pense avoir trouvé le design. Et je pense même qu'une certaine machine qui a déjà été fabriqué sur le forum lui ressemble fortement. Je la trouve tout particulièrement robuste.

Voici le lien de la machine en question
https://www.usinages.com/threads/projet-nouvelle-cnc-grande-dimension.98113/page-3

Concernant le message de el patenteux merci à toi pour le calcul, oui cela ne fait pas une résolution avec de bons résultats en montage direct. je vais donc faire un montage avec une démultiplication. Quelle taille de pignon et le plutôt optimiser ?

Merci à tous pour votre aide.

Voici quelques photos pour vous donner un ordre d'idée sur le nouveau design de la machine, malheureusement je n'ai pas terminé de le modéliser

 

[sebastian]

C'est là

Big CN a l'oeuvre

Salut a tous , J'ouvre un nouveau post pour vous faire part des réalisation faites avec la big cn pour ne pas polluer d'avantage celui dédier a sa conception/réalisation. Petite découpe du matin.... Érable 13mm, malheureusement avec un fer ''down cut'' 3/8(± 10mm): Avance 2500mm/min:

www.usinages.com

Fred était assez avare de photos à l'époque… mais il y a quelques vidéos où l'on devine sa machine… peut-être lui poser la question en direct pour avoir + de photos et d'infos ?
Le post que tu cites est pas mal non plus niveau conception.
Ta nouvelle modélisation est intéressante dans la conception "caniveau" qui abaisse le portique et donne une forte rigidité à l'ensemble mobile.
Il faut bien penser le bridage des matières car les rebords du plateau peuvent en gêner l'accès… mais il y a des solutions pour ça.
Tes proportions semblent bien établies.
Pour le choix du pignon d'entrainement… le plus petit possible s'impose dans le cas d'un entrainement direct ; mais cela va aussi dépendre de la résolution et vitesse des moteurs, des déplacements voulus (surtout dans les déplacements rapides à vide)…
à suivre ; tu avances bien

 

[el patenteux]

Ce que je choisireais:
Nema 34 12nm hybrides(idéalement du leadshine). pignon d'environ 25mm(module 1.5 ou 2,a voir) monté sur un arbre de 12-15mm et une reduction 3x1,timming belt and pulley ou autre.
Je serais curieux d'avoir un retour sur les petits réducteurs chinois qui se montent directement sur un neme 23 ou 34.
Ce ne sont probablement pas des harmonic drive mais peut etre que le jeu est négligable,voir nul.
Entoucas ils les vendent pour ça depuis des années,ça serait bien d'en tester un un jour.

 

[DTCCNC]

Hé salut à tous Merci pour les infos sebastian et el patenteux.

J'ai regardé pour le système de reduction et j'ai trouvé plusieurs options.

-1 Je fabrique le support avec des piéce que l'on trouve sur le net (probléme j'ai rien pour usiné)

-2 le prend le système de chez avid qui et pas mal mais ça fait 300 euros donc un bras

-3 Gearbox de chez alix.. à 50 euros piéce (bonne alternative je crois que quelqun du forum la utilisé.

-4 Réducteur de vitesse panétaire (je trouve cela plutot pas mal je les vue sur des machines pro. Par contre je n'ai pas compris ci cela avais le meme role que le reducteur. Cela peut jouet sur la résolution finale de la machine ? Ou cela jouet juste sur la vitesse et le couple de sortie) ???????????????

Voici les photos

​

Gearbox

Réducteur de vitesse

Merci à vous

​

 

[Pierrot Lecopeau]

Bonsoir,

Pour répondre à vos questions :
- tout système de réduction de vitesse (planétaire, courroie ou autre) augmentera la résolution si le principe de positionnement utilise un codeur incrémental sur l'axe moteur,
- la seule technologie de réduction que je connaisse sui soit à la fois économique et sans jeu c'est la courroie : à condition de choisir la bonne courroie (il existe des courroies spécifiques sans jeu de denture faites justement pour assurer une bonne précision de positionnement) et de faire un montage à 2 brins tendus (pas de galet tendeur),
-Pour moi, les réducteurs à engrenages qu'ils soient à arbres parallèles ou à trains planétaires ont tous du jeu (sauf les harmonic drive si vous parvenez à en trouver). Le jeu peut parfois être réduit jusqu'à 3 minutes d'angle en sortie pour les réducteurs à jeu réduit mais il s'agit pour moi de matériel assez onéreux, pas sûr que les petits réducteurs chinois soient à ce niveau là... 3 minutes = 1/20eme de degré, soit 1 dixmillième de tour :
- Avec un entrainement par vis à bille au pas de 5mm, un tel réducteur donnerait 0,5micron de jeu.
-Avec une crémaillère où chaque tour représente 60mm : on monte à presque 1 centième de jeu.
Le même jeu de réducteur n'a donc pas le même impact en fonction de la technologie d'entraînement.
Enfin, si le positionnement n'est pas fait par l'axe moteur mais par des règles linéaires et que l'asservissement suit, il est sans doute possible de piloter la broche en position quelque soit le jeu des axes.

 

[Pierrot Lecopeau]

Je mets une copie d'écran du site de Binder Magnetique. Dans le cas où l'on souhaite faire un entrainement par courroie sans jeu, il semble qu'il convienne d'utiliser un profil ATP

Voili voilou, j'éspère que ça peut vous aider dans vos réflexions...
Bonne soirée, Pierre

 

[sebastian]

Bonjour Pierre,
intéressant les profils de courroie que tu montre !
C'est une solution de transmission que j'avais évoqué ; mais il faut bien voir quel rayon de courbure minimum la courroie accepte sans déformation ou contrainte… parce que le pignon d'entrainement, suivant la démultiplication choisie, risque d'être petit ! question à poser au fabricant
l'élasticité de la courroie est également importante à savoir, surtout pour de grandes longueurs avec son projet de machine de 2M50…

 

[Pierrot Lecopeau]

.

Bonjour Pierre,
intéressant les profils de courroie que tu montre !
C'est une solution de transmission que j'avais évoqué ; mais il faut bien voir quel rayon de courbure minimum la courroie accepte sans déformation ou contrainte… parce que le pignon d'entrainement, suivant la démultiplication choisie, risque d'être petit ! question à poser au fabricant
l'élasticité de la courroie est également importante à savoir, surtout pour de grandes longueurs avec son projet de machine de 2M50…

Oui, j'ai rencontré exactement ce type de problème il y a quelque temps dans l'étude d'un transtockeur. Bon, les précisons de positionnement n'étaient évidemment pas au 100ème, mais la longueur de courroie dépassait 6m (la courroie était utilisée un peu à la manière d'une crémaillère...). Ici, la courroie restera très courte puisqu'elle relie juste l'entraxe des deux poulies
Les conseils que j'avais reçu du fabricant :
- courroie avec armature métallique : pas de déformation dans le temps après la mise en tension initiale.
- pignon minimum 24 dents (pour une durée de vie de 5 ans, en utilisation 23h/24 quand même), je pense que pour une machine d'usinage on peut tabler sur du 16 ou 20 dents minimum. Par contre, évidemment avec une solution courroie un rapport de réduction de 3 semble le maximum réaliste par étage.
- profil AT. Je dois dire que je n'ai jamais vu du ATP, je serai curieux de voir cette drôle de denture.... Pour notre application, c'était de l'AT20 (pas de 20mm entre 2 dents), mais il existe des courroies en AT10 et AT5.
En AT5, une poulie de 20dents mesurerait environ 20*5/π= 30 mm environ au diamètre primitif.

 

[Pierrot Lecopeau]

J'avais aussi utilisé ce formulaire très complet pour faire mes dimensionnements. Je le partage, ça pourrait servir...

 

[erwan56]

Salut.
comme toi je m'inspire de avid , sur mon projet je pensais partir sur ça ,5:1 ratio, en plus c'est du helicoidal (chez avid c'est 3,2:1 mais comme tu la dit 300€x3 et t'as vu les frais de port?lol)

Helical Rack 960

Helical Rack 960 Rack and Pinion Gearbox with helical toothed racks and helical pinion. This gearbox has a 5:1 ratio and there is no free clearance / backslash. Helical teeth on the rack allow fast movement and quiet long-term operation without vibrations.

vallder.com

je trouve les prix raisonnables (livraison aussi)

Pour les moteurs je change d'avis tous les jours mais ce la me semble correct,

 

[erwan56]

salut a tous
je viens d'acheter l'helical rack 960 de chez vallder cité au dessus pour tester, le pignon parcourt 116mm par tour.
si je prend un des ses moteur en direct drive qui sont notés 2500ppr ca me fait
116/2500=0,0464mm /puls


la ou j'ai un doute c'est 2500ppr... l'encodeur ok .... mais le moteur? attendrait t'il pas deux puls voir plus, pour bouger? car 2500 ca me parait énorme pour juste un tour.

vos avis?

 

[grotib]

Salut,

je viens d'acheter l'helical rack 960 de chez vallder cité au dessus pour tester, le pignon parcourt 116mm par tour.

J'avais aussi vu la crémaillère de vallder pendant mes repérages, est-ce que t'as des infos supplémentaires car la page n'est pas très bien documentée:
- Le pignon est-il fourni avec? Si oui quel diamètre/nombre de dents? Diamètre d'alésage?
- Peut-on abouter 2 crémaillères sans difficulté? C'est surement plus compliqué qu'avec des crémaillères droites car on ne peut pas utiliser un 3eme bout de crémaillère pour ajuster l'espacement

En tous cas je veux bien un petit débrief de la qualité quand tu les auras reçu STP

Je pense aussi partir sur un système de réducteur à courroie monté sur une "platine à ressort" comme AVID.
Ratio 3:1 ou 5:1
Courroie HTD 5m (ça parle de profil AT plus haut faudra que je regarde si ça semble mieux)
Crémaillère module 1.5 ou 2, je dirais ~ 20 dents


@DTCCNC ça a avancé de ton côté? Elle en est où ta machine? Merci

 

[erwan56]

@grotib

• Gearbox with big pulley and helical pinion (HTD pulley 90 teeth )
• HTD 550-5M Timing Belt
• HTD 5M mini pulley for motor / mounting hole ø14mm (18 teeth)

toutes les infos sont sur la page tes passé a coté.
poulie moteur pour axe de 14mm. (perso moi je pourais pas les utiliser ca va pas sur mon moteur)

la qualité est bien. c'est monté sur 2 gros roulement. (j'ai démonté pour voir) solide. et c'est pas chère. (par contre pour le moment z'en ont plus de dispo chez vallder (super marchant au passage je recoit 2000 euros d'alu mardi la!!! trop hate)

Pour mon mini proto j'ai commandé qu'un rail et effectivement t'as raison je n'avais pas penser a ca mais je ne pourais pas abouter 2 bout avec une chute d'un 3eme...... Merde....

A 42secondes le vois en fonctionement. (la video parle d'un autre sujet probleme de controler, mais j'ai tout démonté depuis)

New video by Erwan Le Foll

photos.app.goo.gl

 

[grotib]

Hum pas tout à fait il y a pas les infos du pignon (on a le ratio de réduction mais il nous faut le "pitch diameter" du pignon pour pouvoir calculer la distance parcourue pour 1 tour de moteur)

C'est vrai que c'est tellement pas cher ces fournitures Vallder que ça en devient louche... Tu me diras ce que tu penses de tes profils/crémaillères sur mon thread quand tu les auras reçus STP?!

Je prendrais bien leur gearbox comme toi mais c'est pour du nema34 et j'avais prévu du nema23... J'hésite à passer en 34 juste pour me simplifier la vie avec ce kit tout fait
Tu pense le monter en fixe ou avec un système de ressort comme chez Avid?

 

[erwan56]

Tu pense le monter en fixe ou avec un système de ressort comme chez Avid?

OUi mais je vais faire une version simple sans ressort pour La V1. qui sera j'espère suffisante pour usiné les pièces en alu. pour la V2 :p

Pour en revenir au sujet, le direct drive c'est pas une bonne idée. sur les photo alpha drive au début de ce post c'est pas du direct, ya une gearbox. et ca coute de suite minimum 300€ chez les chinois. du coup je vais modifier la gear box de chez vallder. (pas de système de ressort pour le moment) pour plaquer sur la crémaillère je compte sur le moteur en partie haute pour tirer le pignon vers le haut si jamais il devait légèrement bouger.

j'ai opter pour le moteur a l'intérieur pour un gain de place. (car j'ai des tres gros servomoteur)