MESURER le couple pour dimensionner un moteur pas à pas

Bonsoir à Toutes et à Tous

Je cherche à transformer une fraiseuse graveuse en machine CNC.
Voilà des semaines que je me pose la question du dimensionnement de la motorisation.
Je veux des moteurs pas à pas, oui, mais lesquels ??? Vu le prix, il ne sert à rien de les surdimensionner . La théorie c’est bien, j’ai trouvé plein de formules que je ne comprends pas et pour lesquelles il faut connaître des tas de coefficients de frottement et d’inertie, bref des chiffres et des nombres tous plus empiriques les uns que les autres.
Une certitude : le couple de décollage est plus élevé qu’en avance lente
Une autre certitude : les pertes augmentent en partie proportionnellement à la vitesse et aussi avec le carré de la vitesse
La dernière certitude : les pertes augmentent avec l’augmentation de la charge à déplacer
Question : Alors comment faire ?
Réponse : trouver un truc pour mesurer le couple nécessaire à l’avancement du chariot ( de la table en vertical dans mon cas) de la machine que j’ai entre les mains.
Et alors, une idée, un croquis sans dimension ( ne me demandez pas les cotes ni de dessin plus précis) et direction le stock des bidules mis de côté dans la boite des « ça peut servir ».




Un peu de tournage, un peu de perçage, un peu de réflexion, quelques adaptations, une perceuse à vitesse variable et voilà le résultat :






Un trait de mine de crayon dont la longueur est égale à la tension des ressorts pendant la rotation, c’est à dire, la trace du couple résistant opposé au montage par les pertes + l’effort à la montée de la table, le tout à la vitesse fixée par la perceuse.






Mais un trait sur un papier, ce ne sont pas de mètres Newton !!
Ok, mais j’approche …
Ensuite, je positionne le disque pour que l’extrémité du trait de crayon et l’axe de rotation forment une ligne horizontale. Je bloque la table pour la rendre immobile.



Au bout d’une ficelle, je pends des poids à la tige filetée côté ressorts et j’augmente le poids jusqu’à ce que la mine arrive à l’extrémité de la trace. La tige filetée sera alors horizontale et la ficelle verticale bien sur !!



Connaissant alors la distance entre l’axe et la fixation de la ficelle,




En mesurant le poids que j’y ai pendu,



et comme à ce moment là la barre sera horizontale, je calculerai le couple maximal qui est nécessaire pour déplacer la table à la vitesse de rotation de la perceuse.

Je pourrais faire d’autres mesures en chargeant la table avec un gros étau plus 5 kg de matière, en remplaçant le papier, après avoir descendu la table, mettre la vitesse maxi sur la perceuse, et mis en route sur toute la course de la table.
(En tenant la perceuse, je la fais monter en même temps que la table, mais vous l’aviez deviné !! )
Le système n’est pas bien équilibré mais pour faire quelques essais, je ne vais pas bousiller le guidage de l’arbre de la machine !!
Dans le système, un des deux roulements a ses deux bagues bloquées pour éviter le déboîtement. A noter que les roulements ne sont efficaces que sur moins d’un demi tour, enfin, seulement sur l’angle correspondant à la trace de crayon, donc pas la peine d’en acheter des neufs. J’en avais des vieux avec du jeux, mais qui n’étaient pas grippés. C’est largement suffisant!
Coût du montage : J’ai du acheter des mines de critérium = 3€ et c’est ma seule dépense. Zut, c’est déjà beaucoup !!!! A noter que pour économiser encore, j’avais essayé de tailler un morceau de charbon de bois mais c’était pas le top !!!
Les ressorts sont fonction du couple résistant et de la distance à l’axe. J’en ai essayé plusieurs en faisant tourner l’axe à la main. J’ai choisi ceux qui me permettaient d’avoir une trace longue (pour plus de précision), mais inférieure à 120° environ car après, si le couple résistant augmente encore, les ressorts ne s’allongent plus et « coupent le fromage » en venant toucher le centre du montage. C’est quasiment la grande trace circulaire que l’on voit sur le papier.

Cerise sur le gâteau : la torsion de la tige filetée qui tient les ressorts, conjuguée à la méthode d’accrochage des poids et au positionnement de la mine de crayon, a tendance à maximiser le tracé sur le papier. Il en est de même pour toutes les pertes introduites par le montage ( sauf pour la force centrifuge sur les ressorts).

J'ai 25 cm de course en vertical avec un rapport de 2,5 mm / tour il ne faut pas s'endormir sur l'interrupteur de la perceuse !!! (j'ai pas mesuré la vitesse de rotation de la perceuse pendant l'essai mais ça allait trés vite, peut être trop vite. Pour les pièces métalliques que je veux réaliser, je ne pense pas qu'il faille une grande vitesse en plongée.
Quelle vitesse avez vous sur vos fraiseuse sur l'axe vertical ???

Pour le nom du montage, je pense que couplographe dynamique est adapté à l’objectif et à la méthode. Le mot dynamographe qui est plus technique mais qui semble être déjà utilisé à l’état statique :
dans le domaine médical pour mesurer la force musculaire.
En horlogerie pour la tension du ressort de barillet

Comme d’habitude, je suis preneur de vos remarques et je suis disposé à vous apporter des réponses, mais pas de plan !!!!

A bientôt

pour le couple a vide (donc sans usinage) tu as le principe du contre poids, tu monte un levier à l'horizontal sur ton axe et un poids au bout, tu augmente le poids (exemple de la bouteille d'eau que tu remplis au fur et à mesure) jusqu'à ce que l'axe bouge et ainsi tu as le couple mini en multipliant le poids (en Newton donc Massex9.81) par la distance entre le poids et l'axe de rotation de ton axe, tu rajoute environ 30% de marge en plus et c'est bon.
concernant le couple d'usinage il faut que tu applique sur ton chariot la force maxi que tu auras lors de ton usinage maxi donc dans le pire des cas.
par exemple avec un ressort de traction ou un verrin judicieusement placé.
puis tu reprend ton test avec contre poids sauf que tu rajoute plus de poids évidemment.
tu pourrais aussi le faire pendant usinage mais c'est trop risqué parce que si ton axe se déplace d'un coup ta fraise va forcer dans le métal et tu risque de casser la fraise voir d'avoir un petit accident, donc fait les test sans usinage.
la force d'usinage est facile à obtenir par calcul donc je te laisse la trouver en fonction de ton usinage maxi

sinon tu peux aussi (avec l'habitude) estimer le couple maxi en tournant toi même la manivelle pendant l'usinage mais c'est à la louche.

une fois que tu as ton couple en Newton.mètre, il te suffis de définir ta vitesse d'avance maxi lors de l'usinage maxi et lors du déplacement à vide et par calcul ça te donne la puissance maxi et mini du moteur, à savoir qu'en général elles sont très proche donc un calcul de la puissance mini (donc sans usinage) suffit très souvent pour définir la puissance maxi, au pire tu rajoute environ 20% en plus et c'est bon

tu dois faire tout ça sur chaque axe vu que très souvent ils n'ont pas les mêmes contrainte mécanique et donc pas les mêmes frottements...

Hi Charly

charly 57 a écrit: Je veux des moteurs pas à pas, oui, mais lesquels ???

Regarde les derniers posts de la page 6 où je précise le calcul pour la détermination des moteurs :
https://passion-usinages.forumgratuit.org/t2288p125-numerisation-d-une-fraiseuse-marf-baby

Amitiés

je savais bien que j'avais vu un sujet sur ça sur ce forum mais impossible de me rappeler où...

Bonjour à tous,
En relation avec les mesures de couple, voici une petite vidéo d'un couple-mètre dynamique que j'ai fabriqué avec le principe expliqué par ordinerf.
Pour cet essai, je ne suis pas gourmand, seulement 2A avec une alim en 24V ce qui donne un couple pratique mesuré relativement modeste mais cela permet de se faire une idée d'un couple-mètre facile à fabriquer.

Pour ce qui est de la mesure du couple en usinage, je rejoins ordinerf à la nuance près que j'ai tenté et réussi la mesure de couple en usinage sur ma fraiseuse en utilisant une barre bridée en travers de la manivelle au bout de laquelle je mettais un poids.
Pour cet essai j'ai utilisé une fraise ravageuse d'ébauche dans un morceau d'acier doux : fraise en rotation et tangente à la matière, le couple nécessaire à l'usinage est vite déterminé en fonction du poids et de la longueur du bras de levier dès que la fraise rentre dans la matière, c'est à dire dès que la manivelle commence de tourner.


Couplemètre dynamique par dm_50361f6eb244d

j-e

Lil a écrit:Hi Charly

charly 57 a écrit: Je veux des moteurs pas à pas, oui, mais lesquels ???

Regarde les derniers posts de la page 6 où je précise le calcul pour la détermination des moteurs :
https://passion-usinages.forumgratuit.org/t2288p125-numerisation-d-une-fraiseuse-marf-baby

Amitiés

Bonsoir Lil
J'ai suivi ce post avec intérêt puisque je projetais de me lancer dans l'aventure mais je n'avais pas mémorisé tes conseils en temps qu'homme de peu de foi

En conclusion, j'ai passé quelques heures à faire un bricolage qui se révèlera peut être inutile.
Je ferai mes mesures, et je comparerai aux calculs....

Pour Emile: je ne veux pas mesurer le couple du moteur mais celui opposé par ma machine? Ou alors encore une fois, je ne comprends pas bien ....

Pour Ordinef: Ton truc est bon et surtout beaucoup plus simple que ma bidouille. Après avoir lu beaucoup de littérature sur les frottements , je me suis convaincu ( peut être à tord encore une fois) que les frottements variaient avec la vitesse et aussi avec son carré. C'est pour çà que je voulais mesurer le couple résistant à différentes vitesses ....

Je vous salue et je vais faire dormir mes petits yeux ...

bien cordialement

jean-emile a écrit:j'ai tenté et réussi la mesure de couple en usinage sur ma fraiseuse en utilisant une barre bridée en travers de la manivelle au bout de laquelle je mettais un poids.

tu as bien fait si tu as senti que tu ne craignais rien mais vu que ça dépend de la machine (des jeux, du graissage des axes, etc...) je préfère ne pas le conseiller sur internet faute d'être à côté de la machine, pour autant en réelle je ne te cache pas que je l'ai déjà fait mais j'ai pris mes responsabilités en cas de pépin et à chaque fois j'ai pris une barre assez longue pour avoir un poids assez faible et évité un effet de tout ou rien, en plus j'avais ma mains sur la barre pour la retenir au cas où ça irait pas bien

par contre au niveau de la puissance des moteurs sur chaque axe tu as eu une grande différence entre la version vitesse rapide et la version vitesse d'usinage ?

charly 57 a écrit:Après avoir lu beaucoup de littérature sur les frottements , je me suis convaincu ( peut être à tord encore une fois) que les frottements variaient avec la vitesse et aussi avec son carré. C'est pour çà que je voulais mesurer le couple résistant à différentes vitesses ....

je comprend ce que tu as voulu faire mais dans ce domaine la théorie (crois moi ) est très loin de la réalité parce qu'il faudrait que tu connaisse en détail chaque paramètre qu'expose la théorie hors sur une machine déjà faite le mieux est de faire que de la pratique et mettre de côté la théorie, pour ça que je conseille des pourcentage à rajouter parce que ça couvre les défauts de la machine, du graissage, l'usure avec le temps qui passe, etc...
par contre la théorie est toujours bonne à connaître, ça permet de mieux comprendre sa machine et ce n'est jamais perdu pour personne bien au contraire...

ordinef a écrit:
par contre au niveau de la puissance des moteurs sur chaque axe tu as eu une grande différence entre la version vitesse rapide et la version vitesse d'usinage ?

Désolé, je ne peux pas répondre à cette question car je n'ai pas encore fini de numériser ma fraiseuse.

Charly 57 a écrit:
Pour Emile: je ne veux pas mesurer le couple du moteur mais celui opposé par ma machine? Ou alors encore une fois, je ne comprends pas bien ....

Oui, je pense que j'ai fait du "hors sujet" peut être à déplacer par l'administrateur dans la rubrique Asservissement et électronique : il y a un sujet "Force des moteurs pas à pas"

j-e

charly 57 a écrit:je ne veux pas mesurer le couple du moteur mais celui opposé par ma machine? Ou alors encore une fois, je ne comprends pas bien ....

bah vi...
parce que si tu veux celui qu'oppose la machine (donc le contre couple) c'est pour ainsi définir le couple moteur et lui ajouter la vitesse de rotation pour avoir la puissance du moteur à acheter
dès l'instant que tu définis le contre couple tu va définir le couple et inversement à la différence que SAUF si tu fait une liaison direct du moteur sur l'axe de ta machine, sinon tu auras en plus le rendement de la boite de vitesse entre le moteur et l'axe de ta machine.

Bonjour

Dans les jours à venir je vais être très occupé et je ne pourrais pas consacrer beaucoup de temps aux copeaux et activités associées.
Je vous tiendrai informé de mes "mesures" à différentes vitesses ...

Bien cordialement