Embedded Files
(Difficulté : **** difficile)
Vidéo Youtube du robot en test sur 2 axes (1)
Vidéo Youtube du robot en test sur 4 axes (2)
Vidéo Youtube du robot avec le boîtier de commande (3)
Vidéo Youtube du robot 4 axes et broche (4)
Vidéo Youtube du robot : fraisage d'un morceau de bois (5)
Vidéo Youtube du robot : mesures de répétabilité (6) :
Ce projet consiste à réaliser un robot 4 axes pour le perçage, fraisage, gravure, laser, plasma, impression 3D...
Il y a 2 grandes familles de robot ou CNC : les linéaires et les rotatifs. (Il y a aussi des robots mixtes).
Les robots linéaires sont plus faciles à réaliser (et à programmer) mais l'objet à usiner est à l'intérieur du robot : le robot est encombrant et/ou l'objet est petit.
Les robots rotatifs où l'objet est extérieur au robot : on peut donc fabriquer des "grands" objets avec un "petit" robot.
Nous souhaitons fabriquer un robot rotatif, 4 axes, économique, "simple" à réaliser sans avoir recours à du fraisage, tournage etc... (Mais une imprimante 3D est quasi indispensable)
Dans un robot, la difficulté, c'est d'avoir à la fois de la précision, de la puissance et de la vitesse (C'est d'ailleurs, ce qui fait le coût des gros robots industriels).
Dans un robot rotatif, le moindre jeu est amplifié quand le robot se déploie et le petit jeu de l'engrenage à peine perceptible sur le premier axe du robot peut se traduire par plus d'un mm de jeu au niveau de l'outil…
Le jeu peut être angulaire ou axial...
Nous cherchons donc une solution simple et économique pour avoir un mouvement angulaire précis, jeux minimum, répétitif, sans "backslash", et suffisamment puissant. (Et suffisamment rapide)
Pour ça, il faut abandonner les engrenages. (Et, évidemment, les servos RC). Il existe des solutions sans jeu comme les "Harmonic drive" mais c'est cher.
Il faut, en plus, que ce soit réalisable en atelier avec une perceuse à colonne, un étau et c'est à peu près tout.
Les quatre axes sont à peu près identiques.
Le premier axe est vertical : rotation du robot dans un plan horizontal sur un angle d'environ 240° (peut-être un peu moins).
Le 2e axe est horizontal : rotation du robot dans un plan vertical, angle environ 240° (peut-être un peu moins).
Le 3e axe est // au 2e à une distance de 250 mm.
Le 4e axe est // au 3e à une distance de 250 mm et supporte l'outil.
Par la suite, on pourrait rajouter un 5e axe horizontal qui porterait l'outil.
1ère partie : conception mécanique
Nota : moteur ou moto-réducteur ?
Précision : la plus petite poulie fait un diamètre de 12 environ, ce qui fait, avec la couronne de 95, une démultiplication de 8 environ. Le pas angulaire du moteur est de 1.8° soit 0.0314 rad. Le pas angulaire de la couronne est donc de 0.0039 rad. entièrement déployé, le bras du robot fait 2 fois 150 soit 300. Un pas fait donc 0.0039x300 = 1.2 mm.
C'est trop grand : pas assez de précision, il faudrait des micropas, et encore...
Moto-réducteur :
(Axe de 8)
Précision : on peut installer une poulie plus grande de 30 dents soit un diamètre de 20 environ, ce qui fait, avec la couronne de 95, une démultiplication de 5 environ. Le pas angulaire du moteur est de 1.8° soit 0.0314 rad. Le pas angulaire du moto-réducteur (1/27) fait 0.0011rad. Le pas angulaire de la couronne est donc de 0.00022 rad. entièrement déployé, le bras du robot fait 2 fois 250 soit 500. Un pas fait donc 0.00022x500 = 0.11 mm.
Environ 1/10 mm : c'est suffisamment petit…
Vitesse : on doit pouvoir faire tourner (avec accélération progressive) le moteur autour de 5t/s. Le moto réducteur peut donc tourner à 0.19t/s. la couronne peut donc tourner à 0.038t/s soit 0.244rad/s.
Avec le bras déployé à moitié à 250 mm, pour parcourir 100 mm, il faut donc environ 0.1s ce qui est correct.
Jeu angulaire : sur le moto réducteur, nous avons mesuré un jeu angulaire de 0.007 rad (Ce qui est insuffisant pour la précision du robot). Mais avec la couronne, on démultiplie de 5 soit un jeu de 0.0014. Bras déployé à 500 mm (Le maximum) cela fera un jeu de 0.6 ce qui est correct mais limite. (C'est pour cette raison que nous avons limité les entraxes des axes à 250 (ce qui fait quand même 500 vers l'avant et 500 vers l'arrière). Pour de la précision, il faut donc déployer le bras du robot le moins possible.
Conception :
Un profilé alu de 85x45 e2 (menuiserie alu) découpé reçoit un moto réducteur pas à pas de 42x42 (fixé par 4 vis M4F90x10). Une poulie crantée entraîne une courroie crantée qui entraîne une couronne en ABS imprimé en 3D de 95 de diamètre et 15 de hauteur. Les deux extrémités de la courroie passent par un trou de 6 dans la couronne. Les deux extrémités sont reliées ensemble et reliées à un ressort qui les tire vers l'axe de la couronne pour supprimer le jeu. Le ressort est maintenu par 1 vis écrou M3x20. La couronne est centrée sur un tube acier D30 et appuyée sur un roulement large mais fin 30x42x7 qui est appuyé sur le profilé alu (côté extérieur) (percé à D38) et centré par 3 vis à M3x120° sur le profilé alu. Le même roulement est centré de la même manière sur la face opposée du profilé. Un tube PVC D40 (plomberie), h 41 est inséré à l'intérieur du profilé alu pour éviter la déformation et l'écrasement du profilé.
Le tube acier D30 traverse le profilé alu (D38) et traverse également le 2e profilé alu (percé à D30) à entraîner qui est plaqué sur la couronne. 3 vis écrous M4x15 l'entraînent en rotation. Le 2e profilé alu reçoit aussi Un tube PVC D40 (plomberie), h 41 inséré à l'intérieur du profilé alu pour éviter sa déformation et son écrasement.
2 bouchons ABS imprimés en 3D ferment le tube de 30 et sont traversés par 6 ou 3 tiges filetées M3x120 avec 12 ou 6 écrous M4 qui bloquent le tout. Le trou restant permet le passage des câbles des moteurs et de la broche.
L'ensemble constitue un système rigide sans jeu, avec un minimum de déformation et assez facile à réaliser avec des moyens limités. Il faut juste une fraise à étage pour percer correctement les grands trous dans les profilés (D22, D30, D38) : https://www.ebay.fr/itm/3-12-4-12-4-20-4-32-5-35-4-42mm-HSS-CO-M35-Fraise-Foret-Forage-%C3%A0-%C3%89tage-Drill-Bit/283816787878?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&var=585243783853&_trksid=p2060353.m2749.l2649
Une excroissance (imprimée avec la couronne), sur le bord de la couronne permet d'actionner un switch (fixé par 2 boulons M3x20) qui permet au système de faire son 0.
Nomenclature (par axe) :
1 profilé alu rectangulaire 85x45 e2 environ 1250 : les dimensions ne sont pas critiques. Source : récupération (profilé de store ou véranda), on peut utiliser un profilé en U : il faut que ce soit léger et surtout rigide.
1 moto réducteur 1/27 pas à pas 42x42 axe 5, 200 pas/t 1.8° (de loin le poste le plus cher : 25€/axe). Source : https://www.ebay.fr/itm/1-27-Moteur-Pas-a-Pas-Nema-17-Reducteur-Planetaire-Integre-1-8-Degres-3-9V/293622452249?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D20160908105057%26meid%3D7bd99869f5074f3e97f087d4e3da59b8%26pid%3D100675%26rk%3D3%26rkt%3D15%26mehot%3Dnone%26sd%3D164315639045%26itm%3D293622452249%26pmt%3D1%26noa%3D1%26pg%3D2380057&_trksid=p2380057.c100675.m4236&_trkparms=pageci%3A03b2aaf9-fa5b-11ea-86c7-56439af03f6b%7Cparentrq%3Aa5b50c221740ace085d67e28fff97bf0%7Ciid%3A1
1 poulie GT2 crantée axe 8, 20 dents 10mm. Source : https://www.ebay.fr/itm/Poulie-GT2-20-dents-courroie-GT2-largeur-10mm-pour-axe-de-5-6-35-ou-8mm/174393593646?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&var=473595338511&_trksid=p2060353.m2749.l2649
1 courroie crantée GT2 10mm 2m Source : https://www.ebay.fr/itm/Courroie-GT2-10mm-pas-2mm-1-2-ou-5m-imprimante-3d-timing-belt-3d-print/192922856053?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&var=493539375669&_trksid=p2060353.m2749.l2649
2 roulements à billes 30x42x7 :https://www.ebay.fr/itm/10pcs-6806-2RS-6806RS-6806-2RS-30x42x7mm-Rubber-Sealed-Deep-Groove-Ball-Bearing/123568984124?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2649
1 couronne plastique : imprimée en 3D (On peut la tourner ou utiliser de la récupération)
2 bouchons en ABS imprimés en 3D
1 tube acier D30 h110 (plus pour l'axe 1) (A poncer si besoin pour ajuster dans le roulement à billes) (Coupe perpendiculaire, tourné si possible) https://www.castorama.fr/tube-rond-acier-verni-30-mm-1-m/3232630704202_CAFR.prd
2 tubes PVC D40 d34 h41 (plus pour l'axe 1) (Coupe perpendiculaire, tourné si possible) https://www.castorama.fr/tuyau-pvc-40-mm-2-m/3396040120400_CAFR.prd
3 ou 6 tiges filetées M4 longueur 120 (plus pour l'axe 1)
6 ou 12 écrous M4 rondelles
3 vis M3x20, 3 écrous M3, 3 rondelles à dents D3
4 vis M4F90x10
3 vis M4x15
1 ressort tension D 5 à 6 L 20 à 30...
Vue d'un axe en coupe : la courroie et la poulie de sont pas encore crantées, il manque le ressort…
Le profilé du haut est découpé pour laisser passer la poulie…
Ce système, assez simple à réaliser, permet un angle d'environ 240°, très peu de jeu, relativement rapide, puissant et pas trop lourd.
Améliorations possibles :
Améliorer la rigidité des 2 profilés au-dessus de l'axe 1 (bouchons, croisillons... ?)
Boucher (par des pièces imprimées en 3D ?) les profilés (en laissant passer les câbles) (esthétique, poussières et surtout rigidité)
Même conception pour les 4 axes :
La couronne du premier axe est fixée au 2e axe par un morceau de profilé intermédiaire.
La couronne du 2e axe est fixée au 3e axe avec un profilé plus long (entraxe 250).
La couronne du 3e axe est fixée au 4e axe avec le même profilé (entraxe 250).
Le 4e axe entraîne un morceau de profilé pour fixer un moteur de la broche par exemple
Les câbles passent à l'intérieur des axes, un câble par moteur avec un connecteur au bout de chaque câble…
Vue des 4 axes coupés :
La même vue non coupée :
Vue de l'autre côté :
2ème partie : réalisation mécanique des 4 axes
Vue des pièces imprimées en 3D :
Une bonne partie des morceaux réalisés, prêt à être assemblés :
La base horizontale avec 4 tiges filetées M8 sur laquelle est monté un profilé et un 2e profilé pour le 2e axe
Les 4 moteurs pas à pas et réducteurs (et leurs câbles et connecteurs).
Un moteur est équipé d'une poulie
Les couronnes imprimées en 3D
Le tube PVC à découper
Le tube acier D30 à découper
Les 2 bras en alu percés et peints
Les bouchons imprimés en 3D et peints
(Une fraise à étage est vraiment indispensable pour percer proprement les 17 trous ronds de gros diamètres)
Le robot en cours de montage.
L'axe 1 (vertical) est assemblé :
Le robot est fixé par 4 tiges filetées M8 provisoirement sur une plaque blanche pour les essais.
Le robot en cours de montage avec les roulements à billes et les axes en acier : de gauche à droite :
Le moteur, la poulie et la courroie crantée de l'axe 1.
Non montés : les flasques en ABS, les roulements tendeur, les bouchons en ABS et les tiges filetées, le profilé et le moto réducteur.
Le moto réducteur de l'axe 2 est fixé.
Un tendeur avec deux roulements à billes a été rajouté : le couple important et la tension de la courroie de l'axe 2 ont tendance, sinon, à faire sauter des dents : le tendeur permet d'augmenter l'angle d'enroulement.
Les flasques en ABS et les roulements ont été fixés.
La couronne en ABS est fixée à l'axe en acier et n'est pas encore montée.
La couronne est installée.
La courroie (renforcée) est passée dans le tendeur mais n'est pas encore bloquée sur la couronne.
Le tendeur, constitué de 2 roulements à billes augmente l'angle d'enroulement et devrait éviter le saut de dents (l'axe 2 est celui qui supporte le couple le plus important).
Le bras de l'axe 2 est installé sur l'axe en acier.
Les bouchons en ABS ont été montés avec les 6 tiges filetées M4.
La courroie crantée est en place et tendue.
Le bras ne touche plus le sol.
Il y a malgré tout un peu d'élasticité au niveau de la pièce qui bloque et tend la courroie dans la couronne : elle sera modifiée par la suite.
Il y a un peu d'élasticité dans tout le mécanisme : flexion des profilés...
Le système d'axe en acier et de roulements fonctionne très bien : pas de jeu, mouvement "doux", pas de résistance, pas d'à-coups.
L'entraînement pas courroie fonctionne mais le couple et la tension sont très importants, surtout sur l'axe 2
A noter que ça limite la capacité du robot à soulever des charges (La masse de la charge s'additionne aux masses du robot et peut faire sauter une dent à la poulie). Par contre si le robot appuie, pour du perçage, par exemple, c'est l'inverse : l'effort de perçage allège les masses du robot et diminue la tension dans la courroie de l'axe 2...
Nous avons donc utilisé une courroie renforcée et un tendeur à roulement pour éviter le saut de dent malgré la tension dans la courroie
Nous allons déplacer le moteur de l'axe 3 près de l'axe (et rallonger la courroie) pour diminuer le bras de levier et le couple
Vue de l'ensemble : les moteurs ont été rapprochés de l'axe vertical (il reste les trous des anciens emplacements), les courroies sont renforcées.
Il manque les microswitchs et leurs butées, les câbles et la broche.
L'ensemble marche bien. L'idéal serait d'augmenter encore la rigidité au niveau de l'axe vertical : des roulements et un axe encore plus gros.
Une fois les microswitchs et leurs butées et les câbles installés, Nous allons pouvoir faire des essais électriques un peu plus sérieux…
Nous avons installé un système provisoire de contrepoids qui diminue (d'un facteur 3 environ) la tension de la courroie de l'axe 2 mais en augmentant la masse, l'inertie et l'encombrement (et en diminuant certains débattements).
Vue du côté opposé avec le contrepoids provisoire, il faudrait remplacer l'acier par du plomb pour gagner en encombrement :
Vue du robot complet avec les 4 câbles moteur reliés aux moteurs et aux switchs et le câble 2 fils de broche
Câble 6 fils :
Noir : + boucle 1
Vert : - boucle 1
Rouge : + boucle 2
Bleu : - boucle 2
Jaune : commun switch
Blanc : contact switch
Le contrepoids a été remplacé par un ressort beaucoup plus léger, moins encombrant, moins d'inertie et plus efficace
Vue de l'autre côté :
La partie électromécanique du robot est à peu près terminée...
Les premiers essais sont concluants : après avoir réglé et testé les switches, le déplacement avec une petite carte de commande de moteur pas à pas, en testant les 4 axes un par un, tout se passe bien. Il faut surveiller les collisions. Reste à voir les vitesses maxi que l'on pourra obtenir en gérant les accélérations et décélérations. Et la résolution, en utilisant des micropas.
3ème partie : électronique
Tests préliminaires (avec l'ancienne électronique) :
Le robot fonctionne très bien, l'amplitude maxi (bras déployé) était de l'ordre de 60 mm, la vitesse maxi entre 10 et 20 mm/s.
Le moteur du robot "chante" comme l'imprimante (peut-être un peu moins fort).
Le mouvement du robot est très lisse et très répétitif : il arrive toujours au même endroit et semble précis. Il faudra faire des mesures géométriques.
Vidéo Youtube du robot en test sur 2 axes (1)
Vidéo Youtube du robot en test sur 4 axes (2)
Nous avons ensuite logé l'alimentation, la carte contrôleur, les cartes moteur, l'alimentation broche et un bouton d'arrêt d'urgence dans un petit boîtier 1/2 rack :
En cas de gros souci, on appuie sur le bouton d'arrêt d'urgence qui coupe l'alimentation de la machine et sert aussi de mise en marche :
Vidéo Youtube du robot avec le boîtier de commande (provisoire) 3
Montage du support moteur de broche
La broche CNC et son support ont été installés sur le robot ainsi que son alimentation et le potentiomètre de réglage sur le coffret (avec l'ancienne électronique)
Le poids supplémentaire du moteur nous a conduit a renforcé le système de ressort de compensation des masses :
4ème partie : fabrication de la raquette de commande
Nous avons fabriqué un boîtier portable (100x50), munie d'une roue codeuse à impulsions Ø60. La raquette est reliée par un câble souple au rack de commande pour piloter manuellement et finement chacun des 4 axes.
La raquette est munie de :
- Un bouton poussoir rouge arrêt d'urgence avec une Led rouge
- Un commutateur rotatif 4 positions pour choisir l'axe à commander
- Un commutateur rotatif à 4 positions pour choisir la vitesse : 0.1, 1, 10 ,100
- Une Led rouge sous tension
- Une roue codeuse Ø60 100 impulsions/tour pour des déplacements précis
L'intérieur de la raquette (avant câblage) (avec l'arrêt d'urgence provisoire) :
L'intérieur de la raquette câblée (avec l'arrêt d'urgence provisoire) :
Une Led rouge (peu visible) comme voyant et pour indiquer le 0 de la roue codeuse
Connecteur DB15 femelle : nous avons besoin de :
Masse, alim, AB roue, 4 pour le commutateur d'axe, 3 ou 4 pour le commutateur vitesse, 2 arrêt urgence soit 13 contacts mini.
Nous avons choisi un DB15 à 2 rangées : on trouve des cordons imprimante DB15 mâle-DB15 femelle connectés broche à broche.
Les câbles vidéo DB15 3 rangés (mâle - mâle) n'ont que 12 fils ce qui est insuffisant.
Brochage :
1 (noir) Masse
2 (rouge) Alim 5V (71 mA)
3 (vert) A roue codeuse
4 (bleu) B roue codeuse
5 (marron) X
6 (gris-orange) Y
7 (gris-noir) Z
8 (blanc) axe 4
9 (jaune-violet) 0.1
10 (gris-bleu) 1
11 gris-violet) 10
12 (jaune) 100 en principe NC
13 NC
14 (blanc) arrêt d'urgence
15 (blanc-orange) arrêt urgence
L'extérieur du boîtier (100x50) de la raquette (avec l'arrêt d'urgence définitif) :
- Les boutons ont été imprimés en 3D
- La led rouge n'est pas visible
5ème partie : carte contrôleur, TB6600 et Mach3
Pour la commande du robot, nous avons utilisé un kit contrôleur CNC fourni avec le très populaire logiciel de CNC Mach 3.
Mach3 est un logiciel CNC très complet mais il faut du temps pour le maîtriser. Il permet, manuellement ou avec un fichier GCODE, de piloter une CNC XYZ....
Mach 3 permet de commander (ici via un cordon USB imprimante fourni) le robot.
Nous avons commandé un kit CNC aliexpress environ 50 € :
Le kit comprend la carte contrôleur (85x80X~10, entraxe M3 (71x69.4), reliée au PC, les 4 TB6600 (81x50x29) connectés au moteur pas à pas, le cordon USB (imprimante) et les pilotes et logiciels dont Mach3.
La carte contrôleur a quatre connecteurs :
Bornier 10 broches MPG pour la roue codeuse
Bornier 12 broches Axis pour relier les 4 TB6600 des moteurs
Bornier 12 broches Out pour les entrées/sorties de la machine : 0, Fin de course, arrêt d'urgence, moteur de broche...
USB B (imprimante) pour relier au PC
Ce kit est compatible Windows USB et contient dans un microCD : le logiciel de CFAO Mach3 et les fichiers de config.
Vue avant du rack de commande sans le dessus :
A gauche, la raquette de commande (non connectée).
La face avant du rack : de gauche à droite : le voyant de marche, l'interrupteur de broche (Manuel, arrêt, automatique), le connecteur USB,
Le potentiomètre de vitesse de broche, le connecteur de la raquette et l'arrêt d'urgence.
A l'intérieur : de gauche à droite, l'embase secteur, l'alimentation moteur, on voit à peine un bornier de la carte contrôleur, l'alimentation de broche
A l'arrière, les 4 TB6600 reliés aux moteurs des 4 axes.
Vue arrière du rack de commande sans dessus ni capot arrière :
Les 4 TB6600 reliés provisoirement directement aux moteurs.
Les 0 du moteur ne sont pas encore reliés. La broche est provisoirement directement reliée sur l'alimentation
Vue arrière du rack de commande avec le capot arrière (et la raquette) :
Un profilé en aluminium sert de capot arrière. 4 embases femelle DB9 sont reliées aux 4 sorties des TB6600. (4 fils du moteur + 2 fils pour le switch du 0)
Une embase femelle DB9 montée verticalement à côté de l'embase secteur permet l'alimentation de la broche moteur.
Ainsi, on peut déconnecter entièrement la CNC de son boîtier de commande.
Cela permettra aussi d'utiliser ce même boîtier pour piloter une CNC XYZ cartésienne future...
Le rack et la raquette :
Recette :
Utiliser le CD d'installation livré avec le kit
Ouvrir le fichier USB_Motion_Card_STB4100_Manual.PDF
Suivre les instructions et lancer Mach3VersionR3.041.exe pour installer Mach3
Cocher RnRMotionControllerECO-V2.0 et Don't ask me again, OK
Ne pas lancer le logiciel
Copier le fichier de licence Mach1Lic.dat dans le répertoire C:/Mach3
Copier le fichier RnRMotion.dll dans le répertoire /Plugins de Mach3
Redémarrer le PC (Impératif)
Relier la raquette avec la roue codeuse au connecteur MPG de la carte contrôleur :
Masse à GND
+5V à +5V
A à A
B à B
Xaxis à XS
Yaxis à YS
Zaxis à ZS
Axis à AS
NC
NC
X10 à X10
X100 à X100
NC
Et au connecteur Out de la carte contrôleur
14 à V-
15 à I1
Lancer Mach3Mill
Suivre scrupuleusement les instructions de USB_Motion_Card_STB4100_Manual.PDF pour régler toutes les config (Il y en a pas mal...)
Nota : la configuration est stockée dans le fichier Mach3\Mach3Mill.xml et peut être recopiée dans un autre PC
Clic sur Reset
Appuyer sur (Tab) pour faire apparaître la MPG virtuelle
Régler la raquette sur X et 100
Régler le MPG MODE
Mode : Velocity only
Jog Mode : MPG
MPG axis : X
Tourner la roue codeuse de la raquette doit incrémenter ou décrémenter X (et fait clignoter la Led verte de la carte contrôleur)
Quitter le logiciel Mach3
Save Fixture Yes (Conserver les réglages)
Débrancher la carte du PC
Connecter les 4 TB6600 au connecteur Axis de la carte contrôleur : chacun relié à un moteur pas à pas, pour chaque TB6600 :
CK+ à AP
CW+ à AD
+5V à +5V
Et ainsi de suite X, Y, Z...
Relier l'autre connecteur de chaque TB6600 à :
DC+ au +alim 24V
DC- à la masse alim 24V
A+ sur le fil rouge du moteur
A- sur le fil noir du moteur
B+ sur le fil vert du moteur
B- sur le fil blanc du moteur
Alimenter la carte en 24V et en 5V
Connecter la carte au PC via le cordon USB
Lancer Mach3Mill
Appuyer sur (Tab) pour faire apparaître la MPG virtuelle
Clic sur Reset
MPGMODE, JogMode : MPG
Avec X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z-, 4+, 4- ou la roue codeuse de la raquette, on doit pouvoir déplacer les 4 axes
Relier l'alimentation de la broche à la commande de la carte
Com à GND de l'alimentation moteur
O1 à Start
DAC à AVI (commande analogique s'il y en a une)
File, Load G-code, charger un des fichiers G-code fourni (après les avoir renommés en .tap)
Clic sur Cycle Start (alt-R) le robot doit s'animer
Relier l'arrêt d'urgence de la raquette
14 à V-
15 à I1
On peut ensuite relier les câbles des switches de 0 (en //) à la carte entre V- et I2
Rajouter des fins de course (en //) à la carte entre V- et I3
Mach3 : onglet Offset Alt5, permet de régler le diamètre d'outil et lancer un usinage
Nota : l'onglet Toolpath de Mach3 permet de suivre la trajectoire de l'outil
Nota : Tous les réglages sont sauvegardés dans le fichier Mach3Mill.XML. Il est recommandé d'en faire une sauvegarde.
A refaire à chaque mise sous tension :
Lancer Mach3
Appuyer sur (Tab) pour faire apparaître la MPG virtuelle
Clic sur Reset
MPGMODE, JogMode : MPG
Liste de sites web avec des infos pour Mach3 :
Mach3fr fraisage manuel de l'utilisateur
Tout ça marche bien, les mouvements sont relativement rapides et précis. Il faut optimiser tous les réglages de Mach3 (Il y en a pas mal...)
Vidéo Youtube du robot 4 axes et broche (4)
4ème partie : logiciel PC
Nous utilisons la version gratuite (réservée aux amateurs) de Fusion 360, le logiciel de CFAO d'Autodesk pour la conception 3D.
Attention : la version gratuite est limitée : certaines opérations : Orientation d'outil, Enrouler le parcours d'outil... les vitesses élevées... sont réservées à la version payante.
Fusion 360 permet la conception d'objet en 3 dimensions. (Extrusion, Révolution, Soustraction...) et permet la fabrication de ces objets : par exemple, en fraisage, on définit le bloc dans lequel on veut découper notre pièce, l'axe de l'outil...
On peut découper en 2D (contour d'une tôle ou d'une planche). On peut sélectionner un outil (métrique ou pouce) : diamètre...
On définit la hauteur du bas du modèle.
On définit la profondeur des passes.
Exemple de conception :
Lancer Fusion360
Donner un nom au projet
Conception, Solide, Créer une esquisse
Sélectionner une face
Dessiner (Ligne, rectangle, arc, cercle) la figure 2D aux dimensions approximatives
Cote d'esquisse : clic sur un bord pour poser une cote d'esquisse, taper la valeur souhaitée pour mettre la figure 2D à la bonne dimension
Clic sur Terminer l'esquisse
Extrusion, sélectionner la figure 2D et taper la hauteur d'extrusion
Molette pour zoomer, molette appuyée pour se déplacer, Molette + Maj pour s'orienter
Créer une esquisse
Sélectionner la face supérieure de l'objet créé
Dessiner un cercle sur la face
Terminer l'esquisse
Extrusion, sélectionner le cercle et entrer une hauteur négative : nous venons de percer la boîte
Changer d'espace de travail : Fabriquer
Fraisage, Contour 2D
Fraisage, Outil, Sélectionner, Sample tools, Metric, Fraise diamètre 3mm (L'outil apparaît en 3D)
Fraisage, Géométrie, Sélection de contour, clic sur la base de la pièce, OK
Fraisage, Hauteur, Hauteur sur le fond, depuis, Bas du modèle
Hauteur sur le dessus, depuis, Haut du modèle
Passes, Passes d'ébauche, Recouvrement maxi : régler la profondeur de passe ex : 0.2 mm
Actions, Simuler, clic sur le triangle en bas pour voir l'outil usiner
Sélectionner, clic sur la face supérieure
Clic droit dans Configuration, Post-Traiter, Post-processeur, Choisir dans la bibliothèque : ex : ArtSoft MachMill3 (Mach3 .tap)
Choisir le dossier et le nom du fichier de sortie
Clic sur Post-Processeur, choisir le répertoire et le nom de fichier, Enregistrer
Enregistrer et fermer Fusion 360
Le code machine est généré !
Nous rappelons que le code machine est du G-code et qu'il peut être facilement consulté ou modifié avec un éditeur de texte comme Notepad.
Rappels sur le Gcode (Mach3) :
G0 avance rapide : ex G0 X0 Y0 Z0 A0 F10000 (init) (avance rapide 3 axes à 0, vitesse maxi)
G1 usinage ex : G1 X2 Y2 Z2 A20 F800 va au point de coordonnées 2, 2, 2, 2 à la vitesse de 800
G02 arc de cercle CW ex : G02 X2 Y0 R20 G20 (arc cercle CW départ 2,0 rayon 2)
G03 arc de cercle CCW ex : G03 X2 Y0 R20 G20 (arc cercle CCW départ 2,0 rayon 2)
Attention : Le code machine a été généré pour une machine Artsoft MachMill3.
Il reste à créer ou adapter un fichier de configuration de post-processeur spécifiquement pour notre machine à quatre axes rotatifs...
C'est un fichier javascript avec une extension CPS
On peut charger des fichiers de configuration de post-processeurs de CNC existant à https://cam.autodesk.com/hsmposts.
Voir aussi https://robodk.com/doc/en/Post-Processors.html#PostProcessor
5ème partie : les essais
Le premier essai : usinage avec une fraise de Ø3 d'un petit morceau de bois :
Passage au-dessus en vitesse rapide
Démarrage de la broche
Descente lente de l'outil
Fraisage d'un rectangle
Relève l'outil
Arrêt broche
Ramène le robot au 0.
.
Vidéo Youtube du robot : fraisage d'un morceau de bois (5) :
Vidéo Youtube du robot : mesures de répétabilité (6) :
Le robot déplace ses 4 axes pour revenir au point de départ pour appuyer sur un comparateur 6 fois de suite :
Résultats mesurés sur le comparateur : 0.19, 0.13, 0.14, 0.14, 0.15, 0.13
soit un écart : +0.03, -0.03, -0.02, -0.02, -0.01, -0.03. Dans ces conditions : erreur maxi : 0.03 mm.
Nota : Le ressort de compensation de poids de l'axe Y a été amélioré : plus gros et plus puissant.
.
Problème avec Mach3 et les switches "home" : lorsque Mach3 atteint le switch, il repart un bref instant en arrière pour retourner sur le switch en vitesse lente.
Avec nos TB6600 réglé à 16 micropas (pour plus de précision) Mach3, après avoir atteint le switch, ne recule pas assez longtemps et la procédure "home" s'arrête là.
A priori, on ne peut pas régler cette tempo dans Mach3. (Si quelqu'un connaît une solution...)
Il y a pourtant beaucoup de réglages dans Mach3...
Deux solutions : modifier les switches.
Ou diminuer les micropas sur les TB6600, nous les avons réglés à 4 au lieu de 16 : on gagne en vitesse, on perd en précision mais l'initialisation fonctionne.
(Du coup nous avons diminué, dans la config Mach3, les accélérations et vitesses maxi moteur pour ne pas perdre de pas et être compatible avec l'inertie de notre robot.
Sur Mach3, clic sur Ref All Home :
L'axe Z tourne jusqu'à sa butée puis revient légèrement, retourne à la butée en vitesse lente et revient légèrement et met le Y machine à 0.
(Ce sont donc les coordonnées machine qui sont à 0)
Puis idem pour l'axe Y, puis l'axe X, puis l'axe 4.
On peut ensuite déplacer les X, Y, Z, A du robot pour régler le 0 utilisateur.
Et enfin lancer le Gcode d'usinage.
That's All, folks !
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Créé le 26/09/2020
A jour le 20/03/2023
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