CNC Grande Dimension - La Broche

Projet Commun CNC Grande Dimension
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Merci pour la précision :+1:. J’avoue que je suis un peu perdu entre ce qui rentre dans le moteur et ce qui rentre dans le variateur. :sweat:

Si j’ai bien compris on peut faire entrer du monophasé 230Vac dans le variateur et en ressortir du 320Vdc sur trois phase ? Que se passe-t-il si on alimente un servo moteur 400-500Vdc en 320Vdc ? Il tournera pas à vitesse nominale mais on aura quand même le couple ?

Un autre question, peut-on utiliser un variateur de fréquence “standard” (c’est à dire sans entrée pour le codeur) avec un servo moteur ? Quels sont les inconvénient de cette solution ?

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Alors loin d’être un expert sur les ‘servomoteurs’ industriels, mais comme je pense que c’est le même principe que les ‘brushless’ que je pratique en modélisme, je m’avance (avec conditionnel) sur comment ça se passe…

En fait, les moteurs brushless fonctionnent approximativement comme les moteurs pas à pas.
Il y a beaucoup moins de pas par tour, et au lieu d’enroulements séparés, c’est fait par un assemblage.

Grosso modo, c’est un moteur triphasé. (mais il peut y avoir plus de phases…)
Et il est bobiné pour avoir la même phase en plusieurs points de la périphérie.
Pour les brushless les plus classique, il y a 3 jeux d’enroulements (donc répartis à 120°) pour chaque phase, donc un total de … 3x3 = 9 bobines ! (on reste sur un niveau math raisonnable sur ce coup là)

Le ‘contrôleur’ ou ‘variateur’ prend la tension d’entrée, la transforme en continue et fabrique pour chaque phase une tension en PWM haute fréquence.
Ce PWM est lui ‘mis en forme’ pour faire des variations qui font un signal très proche d’une sinusoïdale (on a encore droit au tréma ?)

Donc le contrôleur pour chaque phase, ‘refabrique’ une phase de fréquence et tension moyenne piloté. Les 3 phases sont bien sur réparties dans le temps pour que ça refasse un triphasé !

Du coup, un variateur est parfaitement capable de refabriquer comme ça un signal qui va de ‘0Hz’ à ‘XXHz’, et d’une tension de quelques pourcents de la tension d’entrée à 100% (au pertes près)

Il y a aussi en général un circuit qui mesure le courant et/ou la tension sur les phases, ce qui fait qu’avec le ‘back EMF’, le contrôleur est capable en gros de déterminer si on est ‘synchro’ avec la phase

Du coup, le contrôleur peut adapter les signaux fabriqués en fonction d’une consigne.
Au départ il envoie une fréquence plutôt basse et une tension assez importante, le moteur commence à tourner, et puis il augmente la fréquence, le moteur accélère.
Arrivé à la vitesse de consigne (fréquence), il est possible de réduire la tension tant qu’on ne détecte pas de ‘glissement’ par le back EMF, auquel cas le contrôleur ajoute de la puissance.

Donc si tu ne dispose pas de la tension d’entrée ‘complète’, ton couple maxi sera simplement réduit.

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Merci pour l’explication :+1:.

J’avais compris que la vitesse de rotation était lié à la tension d’alimentation et le couple au courant.

Ou est ce que je me plante dans mon raisonnement ? Pourquoi le couple est aussi lié à la tension ?

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Je suis allé faire un tour au Mains Ouverte pour voir ce qu’ils avaient en servomoteur.

Par contre pour les tensions, le Siemens est en 228V, les deux autres en 380/400. Désolé pour les photos mon téléphone est vraiment une daube sur ce point là :blush:


Moi j’aime bien le Siemens, surtout qu’il y en a une palette entière avec les câbles qui vont avec (au moins une paire). Je n’ai pas demandé les prix. Si on décide d’en prendre un chez eux, il faudra proposer le prix et pas le demander.

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En continuant mes recherches pour la broche, j’ai trouvé ce vendeur Ebay :
http://stores.ebay.com/dm-motion/Servo-motor-Driver-/_i.html?_fsub=5462911012

Je pencherai pour celui la 80ST M04025. Par contre les 3 mètres inclu ne seront pas suffisant pour nous. Peut être qu’il est possible de demander des câbles de 6 mètres.

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C’est la vitesse a laquelle change les phases qui conditionne la vitesse.

Tu peux faire le parallèle avec les moteurs pas à pas de ta Prism.

Tu as une vitesse limite pour les axes qui est lié à l’inertie et aux frottements.
Si tu augmente la tension ou le réglage du courant du driver, tu peux aller plus vite.

La vitesse max est bien conditionnée par le couple que tu peux obtenir, mais la vitesse réelle est définie par la cadence a laquelle tu envoie des step, même si tu augmente la puissance dispo.

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En passant… avec les talents de gagnonf, on pourrait peut-être ré-explorer la possibilité d’une broche en mode DIY…

Une petite collection de broches réalisées à partir de moteurs de modélisme

Un exemple en usage

Une autre

Il existe des moteurs de toutes puissance et sur des gammes de vitesse relativement larges.

Exemple de moteur qui pourrait être adapté pour 80$
Supporte 100A, ce qui donne en 24V quelque chose de l’ordre de 2.4KW… (Il peut être utilisé jusqu’à 37V avec une limite à 3KW, soit 80A)

Avec cette tension, tension max à vide de l’ordre de 14000 tour.minutes
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/catalog/31678-main.jpg

Pour l’utiliser, il faut ajouter un contrôleur spécifique, et qui soit dimensionné pour le courant/tension prévu.
Un modèle convenable à 47$
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/catalog/28224.jpg

On peut déjà faire des essais avec un moteur et contrôleur que j’ai en stock. C’est pas du haut de gamme, mais pour évaluer ça peut suffire.

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Le problème de ces moteurs c’est qu’ils tournent très vite, donc leur puissance provient principalement de leur vitesse de rotation et non pas de leur couple.

Pour l’exemple que tu donnes, le couple théorique max est de 1.6N.m. C’est à peine plus que la broche qu’on avait en vu. Et puis 6 mètres de câble capable de passer 80-100A ça doit pas être donné :dollar:

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[quote=« Thomas, post:28, topic:45 »]
Le problème de ces moteurs c’est qu’ils tournent très vite, donc leur puissance provient principalement de leur vitesse de rotation et non pas de leur couple.
[/quote] HEllo, en fait moi je pensais à la base qu’il fallait qu’une broche tourne vite (d’ou la proposition à l’époque).

C’est clair, sans parler du poid / de la rigidité + le prix d’une alimentation 24V 100A…

le dernier modele chinois que tu propose peut etre pas mal, apres il faudrait voir si pour ce prix la on ne trouve pas du materiel plus « noble » que du made in china.

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En fait quand tu usines tu cherches à respecter une vitesse de coupe qui est la vitesse circonférentielle de l’outil dans le cas de la fraiseuse.

Plus le diamètre de la fraise est petit plus il faut tourner vite Vc = D x w (avec D diamètre de la fraise et w fréquence de rotation). Mais plus la fraise est grosse, plus il faut tourner lentement.

Si tu tournes trop vite tu fait chauffer les outils et tu risques de leur faire perdre leur caractéristique mécanique (bleuissement)

En regardant de plus près les vitesses de coupes des différents matériaux, il ressort en gros 2 familles :

  • les métaux dur (acier, laiton, bronze,…) : vitesse de coupes 15-60 m/min
  • les matériaux tendres (alu, plastique, bois) : vitesse de coupe 75-5400 m/min

J’ai fait un petit tableu Excel (euh pardon :innocent: OpenOffice) pour avoir une idée des vitesses de rotation correspondante.
vitesse rotation.ods (17,2 Ko)

:tada: La conclusion, une broche à 24 000tr/min est bien adapté à notre besoin. Donc retour à la case départ :blush:

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Lol, bon beh j’ai bien fait de demander ^^

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:tada: La broche a été commandée hier (merci @Pascal pour avoir prêter son compte Paypal)

Elle a été expédiée ce matin par DPD express numéro de suivi : 15505992653904 :confetti_ball:

Va bientôt y avoir du copeaux !!

EDIT : pour les fainéants le lien vers le site de suivi

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:tada: La broche est arrivée :tada:

Je passerai la chercher au bureau de poste Mercredi.

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J’ai récupéré la broche. Elle est belle :heart_eyes:

Il faut maintenant trouver une place pour le variateur, car l’armoire est pleine.

Il faut aussi prévoir le système de refroidissement (tuyau, pompe, réservoir, radiateur?, …)

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Je voulais changer les raccords à compression par des raccord rapide mais je n’en ai pas trouvé à la bonne dimension.

A priori le filetage est du NPT1/16, autant dire un truc à la con… Il faudra ramener du teflon pour refaire l’étanchéité avant la mise en eau.

Afin d’être sur que la pompe fonctionne je pensais qu’on pourrait mettre un capteur de pression sur le circuit pour couper la broche en cas de défaillance de la pompe. Pour le capteur, je pensais à ceux qu’on peut trouver dans les machines à laver le linge ou la vaisselle.

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du raccord 1/16e de pouce, on doit trouver la chose …
Ça donne un diamètre intérieur de tube de 3mm. On peut donc mettre du tube polyuréthane en 4/6.
c’est plutôt le serrage sur le tube qui est à soigner. Faudrait quelque chose de super étanche avec olive et pas un raccord rapide qui risque de fuir lorsque la pression est nulle.
Je regarde ce que je peux trouver. j’ai peut-être ça en stock…
Pour le contrôle du refroidissement, on pourrait mettre une sonde pt100 ou thermocouple sur (dans) le moteur. Ça permettrait de surveiller la température du moteur, même si le refroidissement fonctionne bien. Pareil, je regarde dans mes tiroirs.
Au fait, à propos de tiroir : j’ai cherché mon convertisseur RS232 - 422/485 : perdu la trace du bidule ! Depuis le temps, il doit être recyclé dans ma cafetière :smile:

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Pour le tuyau, j’ai re-mesuré les raccords : avec du classique 6/8 ça fonctionne. donc je regarde si je peux récupérer ça.
Pour la pompe, j’ai trouvé quelque chose : une pompe de centrale de fer à vapeur que j’avais gardée. Ça fonctionne sous 230V mais en mode intermittent car c’est une pompe-électro-aimant-50Hz.
L’intérêt de ces pompes, c’est qu’elles montent assez haut en pression. On pourrait la faire fonctionner en mode permanent mais à mi-tension, ça devrait le faire.
Je dois pouvoir trouver un transfo 230/115.
On fera des essais.
La sonde de T° : je cherche…

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La contre partie de la « haute pression » est un débit très faible. Or dans le cas d’un refroidissement je pense que le débit est plus important que la pression. Après c’est sur elle a le mérite d’éxister :wink:

Personne n’a une pompe d’aquarium ou de machine à laver en rab’ ?

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attention tout de même aux pertes de charge dues au faible diamètre du tube : 6mm intérieur pour une longueur de 14m circuit total aller-retour vers la broche … vaut mieux avoir un peu de pression si on veut que ça circule !
ça m’étonnerait qu’une pompe d’aquarium suffise … Mais bon, faut essayer !

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Effectivement, c’est une bonne question. J’ai trouvé un site qui permet de calculer la perte de charge en fonction du diamètre du tuyau et du débit.

Avec un diamètre de 6 mm, et un débit de 200l/min (débit d’une pompe d’aquarium premier prix), on obtient une perte de charge de 0.8bar, qu’on peut à mon avis arrondir à 1bar pour tenir compte des coudes. Pour moi, la plus grosse perte de charge est dans la broche elle même et on a pas de moyen simple de l’estimer.

Du coup une pompe avec une pression de refoulement de ~2 bar me semble correcte.

Effectivement une pompe d’aquarium standard à une pression de refoulement maxi de 0.6-0.8 bar.