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Author Topic: Maquette CNC low cost  (Read 225 times)
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Moselle (FR)
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Bonsoir,
Plusieurs sujets de discussions sur la CNC sont actuellement actifs sur le forum. Les tests avec ce type d'équipement présentent souvent les inconvénients suivants :
- coût important de la partie mécanique et la partie commande de puissance nécessitant un étalement des dépenses,
- la CNC est parfois éloignée du lien de développement nécessitant de nombreux aller/retour,
- difficulté de faire des tests sans les actionneurs importants (moteurs PAP, drivers PAP, broche d'usinage, etc...)
Pour palier à ces inconvénients, j'ai imaginé une maquette de CNC regroupant tous les actionneurs de la CNC mais de faibles puissances et à un coût modique. (Peut être une CNC pour Ken - référence à une autre discussion smiley)

Première partie :

La première partie porte sur la simulation des axes (X, Y, Z et/ou A). Dans les CNC les axes sont pilotés par un moteur PAP associé à son driver. Les rotations des PAP sont effectuées par l'intermédiaire des entrées du drivers (PAS, DIRECTION et ENABLE).
Pour arriver à une solution très économique, j'ai opté pour un moteur pas à pas unipolaire qui se pilote plus facilement qu'un moteur bipolaire.
La réalisation se limitera à la réalisation d'un permutateur pour une commande bi-phase. Il est possible de faire un permutateur pour une commande en demi-pas mais il sortirait de la simplicité et surtout ferait appel à plus de composants.
Pour simuler nos axes une commande par pas entier est largement suffisante.
Le rôle du permutateur est de délivrer 2 signaux en quadrature (déphasage de 90°) et 2 autres signaux qui sont en opposition de phases (déphasage de 180°).
Les quatre signaux obtenus pilotent alors l'électronique de puissance propre à chaque moteur.
Ce type d'interface (moteur et étage de puissance) est un classique du monde Arduino et se trouve pour moins de 2 euros du côté où le soleil se lève.
Il nous reste à créer l'interface qui permet de transformer nos signaux PAS et DIRECTION en permutateur. La notion de pas peut être assimilée à la notion d'horloge. D'où l'idée d'utiliser de classiques bascules (D, J-K ou autres consœurs...).
Comme ces bascules offrent simultanément deux sorties complémentaires (Q et Q\), bingo, déjà la moitié du travail d'effectué.
Maintenant, il nous reste à définir le signal qu'il faut appliquer sur les entrées D des bascules. Un petit rappel sur les bascules, la sortie prend l'état de son entrée lors de la réception du front d'horloge.
Dans le sens de rotation --> "c" est issu de "b" et "a" est issu de "c" ce qui nous donne :
Ea = c . DIRECTION et Ec = b . DIRECTION
Dans le sens de rotation <-- "a" est issu de "d" et "c" est issu de "a" ce qui nous donne :
Ea = d . DIRECTION\ et Ec = a . DIRECTION\
soit :
Ea = (c . DIRECTION) + (d . DIRECTION\)
Ec = (b . DIRECTION) + (a . DIRECTION\)
Si l'on veut traduire ces équations avec des circuits logiques, il nous faudra 4 portes ET, 2 portes OU, 1 porte NON et 2 bascules D. Bref pas très économique !!!
Si l'on exploite la particularité que les sorties a et b sont complémentaires ainsi que c et d, nos équations deviennent :
Ea = (d\ . DIRECTION) + (d . DIRECTION\)
Ec = (a\ . DIRECTION) + (a . DIRECTION\)
Miracle, c'est l'équation du OU EXCLUSIF (circuit va et vient de l'électricien)
Maintenant notre schéma de commande se réduit à 2 bascules D (CD4013 en contient 2) et 2 ou exclusif (CD4070 en contient 4).
Comme il reste 2 ou exclusif non utilisés, on va les utiliser pour réaliser notre entrée ENABLE.
Finalement notre driver de moteur PAP compatible CNC se réduit à :
- 1 x CD4013 (0,50 €)
- 1 x CD4070 (0,50 €)
- 1 patine Moteur PAP + ULN2003 (2,00 €)
- un peu de divers (1,00 €)
Soit un axe pour 4,00 €, il va être difficile de faire moins onéreux smiley-wink (4 axes opérationnels pour les tests pour 16,00€)

Prochaine étape : la réalisation de la simulation de la broche (moteur DC, pont en H, commande)
Le simulateur de broche pourra se piloter en vitesse variable dans les deux sens et disposera des entrées DIRECTION, VITESSE et ENABLE).
... à suivre ...
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Moselle (FR)
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Re,
J'ai testé ce schéma (en attendant la livraison des chinois) avec des composants de fond de tiroir et de récupération.
Le moteur pas à pas de 48 pas par tour avec une limite sur la courbe couple/fréquence d'environ 300 Hz (décrochement)
soit 0,16 s pour un tour, ce qui donne 6,25 tour/sec ou 375 tr/min
Pour une utilisation avec GRBL, il faudra adapté les paramètres du logiciel (variables) aux caractéristiques spécifiques des moteurs pas à pas.
Mais cela fonctionne parfaitement.
@+
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bonjour,
y a vraiment une bande de félés dans le coin smiley-wink
tu pourrais dire ou trouver ce genre de moteur en mode récup smiley

mais il faut bien rappeler que c'est une maquette et non pour une utilisation "normale", car sauter autant de pas ne pourra pas faire un bon job.
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Moselle (FR)
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Salut infobarquee,
bonjour,
y a vraiment une bande de félés dans le coin smiley-wink
On ne se refait pas smiley-wink
mais il faut bien rappeler que c'est une maquette et non pour une utilisation "normale", car sauter autant de pas ne pourra pas faire un bon job.
Bien sur que ces une maquette pour faire de la simulation à moindre coût.
On ne saute pas des pas, on fonctionne juste en pas entier sans utiliser les micros-pas.
De nombreuses CNC fonctionnent de cette manière avec un réducteur mécanique à courroie crantée.
Pour revenir à mon essai, PAP en direct :
-1 moteur PAP (48 pas) couplé à un dispositif vis/écrou au pas de 2 mm donne une précision théorique de 0,04 mm
-1 moteur PAP (48 pas) couplé à un dispositif vis/écrou au pas de 5 mm donne une précision théorique de 0,1 mm
c'est loin d'être ridicule
@+
« Last Edit: April 21, 2014, 02:20:05 am by icare » Logged

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