Tiens, si l'on parlait un peu d'axe esclave ?

De Bertrand :

Les machines de grandes dimensions ont souvent un axe double avec vis ou crémaillère de chaque côté du portique mobile, en général pour pallier un manque de rigidité de la structure. Il est plus facile et moins coûteux d'ajouter un axe parallèle que de mettre le paquet sur le châssis et les guidages.

La solution la plus simple pour motoriser un axe double est de mettre un gros moteur d'un côté, et une courroie crantée assurant la transmission vers l'autre côté, avec un tendeur pour éviter le jeu interaxial. On met aussi parfois le moteur et le tendeur au milieu, et la courroie distribue les deux axes. Tout ça donne de très bons résultats et évite les problèmes de synchronisation. Car lorsque deux axes parallèles ne sont plus d'accord entre eux, le portique se met en crabe et ça déchire les oreilles. Et les guidages.

Beaucoup de montages sont faits avec un moteur de chaque côté, ce qui n'est pas beaucoup plus compliqué qu'une courroie reliant les deux axes parallèles. Dans ce cas, la solution la plus simple est d'utiliser un canal unique du contrôleur CNC dont les signaux de commande Step/Dir vont distribuer les deux drives de puissance et les deux moteurs en aval.

Note à benêts : on ne branche pas deux moteurs pas-à-pas sur le même drive, ça le fait pas. Au mieux, ça déraille ; au pire, ça grille le drive. De toute façon, deux drives de moyenne puissance ne valent pas forcément plus cher qu'un drive de grande puissance. Sur un servodrive, la question ne se pose même pas.

Intéressons-nous donc à ce montage d'axes parallèles à deux moteurs. Si l'on a opté pour cet axe double, c'est que la structure mécanique, par exemple un châssis alu, n'aurait pas supporté d'avoir la transmission uniquement d'un côté. Une grosse structure acier le supporte nettement mieux ; je connais des machines de grandes dimensions qui ont une vis à billes unique d'un côté, et ça ne bronche pas, quand bien même ça usine des matériaux peu coopératifs. Il faut dire que les guidages de chaque côté du portique ont une portée de 30 ou 40 cm sur des rails prismatiques de qualité. Mais là, on ne joue plus dans la même gamme de prix. Il faut aussi se poser la question d'une grande machine à vis centrale, lorsque la force d'usinage est appliquée au bord du portique, engendrant un porte-à-faux important qui va tordre le portique quand ça résiste sous la broche.

Bref, on met deux axes en parallèle quand on sait que la mécanique n'est pas assez rigide pour ce qu'on veut en faire. Et, dans ce cas, ça sous-entend aussi que l'équerrage des axes X et Y risque de poser problème. Dans le cas du moteur unique avec courroie de transmission, il suffit de bien régler son portique avant de serrer les poulies. Pas facile, mais on y revient rarement par la suite.

L'autre possibilité, que Galaad gère sans problème, est d'utiliser deux canaux du contrôleur CNC pour les deux axes parallèles. En utilisation courante, le logiciel va indiquer au contrôleur que, par exemple, le canal 4 est accouplé au canal 2. Lorsque le logiciel commande un mouvement sur l'axe correspondant au canal 2, alors le contrôleur enverra les mêmes signaux aussi sur le canal 4. Vous me direz que c'est pas mieux que d'utiliser un canal unique pour les deux moteurs. Oui mais... l'avantage des canaux indépendants, c'est qu'on peut désaccoupler les axes pour refaire l'équerrage, et cet équerrage peut être refait à chaque recalage de la machine, en utilisant deux contacts de fins de courses, un de chaque côté.

Dans ce type de montage, avec par exemple un axe maître Y et un axe esclave Y', qu'on peut aussi appeler Y1 et Y2, ça fera moins matheux, on indique à Galaad que la machine a par exemple 4 axes dont un axe esclave. Ça peut aussi être 5 axes dont un esclave si l'on a un contrôleur CNC 5 axes et qu'on veut garder un axe rotatif. Dans ce cas, lorsqu'il fait le recalage du zéro machine, Galaad garde accouplés le maître et l'esclave pour la course de référence de Y, s'arrête dès que l'un des deux contacts est enfoncé, puis désaccouple les deux axes, recale Y1 sur son contact et ressort de la valeur de dégagement Y1, recale ensuite Y2 sur son contact et ressort de la valeur de dégagement Y2, enfin réaccouple les deux axes en un seul. On peut ainsi corriger le défaut d'équerrage soit en montant l'un des deux contacts sur une glissière à serrer, soit en indiquant des valeurs différentes de dégagement hors-contact. Ça marche très bien et on n'a pas à y revenir.

Seul défaut : l'axe esclave utilise un canal du contrôleur alors qu'il n'a besoin de son indépendance que lors du recalage du zéro machine. Si vous avez un contrôleur 3 axes, pas d'axe esclave. Si vous avez un contrôleur 4 axes et un axe rotatif, pas d'axe esclave. Si vous avez un contrôleur 5 axes et une tête orientable, pas d'axe esclave. Enfin si, vous pouvez avoir un axe esclave, mais sans correction automatique de l'équerrage.

Un constructeur de grandes tables qui utilise une carte 4 axes mais a besoin du 4ème axe pour de la découpe de tubes avait fait un montage rigolo à base de relais multiples sur les signaux Dir et les contacts de fins de courses. Ça joue un peu des castagnettes à chaque recalage, c'est rigolo, mais ça fonctionne bien.

Alors voilà, la dernière mise à jour de Galaad apporte une alternative pour les bricoleurs : dans les paramètres mécaniques, à côté du nombre d'axes, vous pouvez maintenant indiquer que vous avez un axe accouplé, qui ne fonctionne pas tout à fait comme un axe esclave en ce sens que les deux parallèles sont traités à égalité. Le montage est tout simple : les signaux à envoyer à chacun des deux axes accouplés passent à travers deux interrupteurs électroniques, ou tout simplement deux mini-relais, chacun commandé par une sortie on/off du contrôleur. Un temps de commutation est prévu pour éviter de perdre des pas, dans le cas de relais.

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Lors du recalage de l'axe Y, Galaad va faire comme pour un axe esclave : les deux en même temps, puis l'un, puis l'autre en jouant sur les deux sorties. L'autre avantage est d'utiliser la même entrée pour les deux contacts de fins de courses, avec un câblage série pour des contacts NC, ou parallèle pour des contacts NO.

Ça marche sur n'importe quel contrôleur pourvu qu'on puisse interrompre les signaux Step qui partent vers les étages de puissance. Si c'est un système intégré, il faudra sortir le fer à souder et trouver le point où intercepter le signal. Ceux d'entre vous qui, ces derniers mois, m'ont demandé une solution en ce sens devraient pouvoir s'en sortir facilement.