Comme c’est le cas pour tout projet, qu’il soit industriel ou de loisir, ce sont les décisions qui sont prises au tout début qui engagent le plus. C’est précisément durant cette phase qu’il faut mobiliser beaucoup d’attention, bien analyser les enjeux et surtout vérifier impérativement la faisabilité. Le cœur de la petite machine envisagée se résume à un LASER de puissance, (Voir éventuellement l’encadré proposé ci-dessus.) des guidages et une motorisation. Par motorisation, les chapitres précédents ont clairement montré qu’il s’agit d’un moteur associé intimement à une électronique de pilotage spécifique pour étendre les caractéristiques intrinsèques de l’effecteur.
Le choix de la tête à pyrograver.
À moins d’être spécialiste dans les dispositifs de gestion de LASERs de puissance généralement à bases de hacheurs fonctionnant à courants constants, il me semble incontournable de faire appel à un ensemble cohérent (Sans jeu de mot avec l’encadré qui précède !) comprenant à la fois le LASER et son électronique de pilotage. C’est un gage de réussite, tout particulièrement dans un environnement de loisir, alors que nous ne sommes spécialistes de RIENDUTOUT. Chez le fournisseur dont je mentionne le lien d’approvisionnement, on trouve divers modèles qui pour la puissance lumineuse s’échelonnent entre 3W et 20W avec des tarifs on s’en doute assez différents. N’ayant dans ce domaine aucune expérience, j’ai écarté les moins puissants, le 5,5W étant considéré comme un compromis acceptable entre le coût et la performance. Notez au passage, que contrairement à ce que signale l’annonceur, je ne suis pas arrivé à marquer des surfaces métalliques.
La motorisation.
L’avantage fondamental apporté par l’utilisation de moteurs PAS à PAS réside dans la grande simplification qu’ils apportent, tant pour le matériel que pour le logiciel. Les automatismes qui les utilisent fonctionnent en boucle ouverte. C’est à dire que l’on a pas besoin d’ajouter à la machine des capteurs angulaires compliqués et précis pour que le logiciel puisse savoir quelle est l’orientation du moteur. On se contente de détecter une position de départ, puis en comptant ou en décomptant les PAS effectués, le logiciel calcule en permanence l’orientation de l’arbre moteur et en déduit la position sur l’axe du déplacement rectiligne. Cette approche apporte une simplification considérable, tant matérielle que logicielle par rapport aux asservissements en boucle avec rétroaction. La contrepartie réside dans un fonctionnement en « aveugle ». On doit faire confiance absolue au moteur, et si ce dernier « loupe un PAS » pour une quelconque raison, le logiciel n’en est pas averti et gère alors des coordonnées erronées.
Le mode de pilotage des moteurs.
Outre le nombre de positions possibles de 1600 par tour de l’arbre de sortie et la commande « sinusoïdale » des enroulements magnétiques, le module TB6600 peut également gérer l’intensité qui sera appliquée au moteur. Ce paramètre conditionne directement la valeur des accélérations, du couple de sortie et du couple de maintien. En particulier il doit rester plus grand en permanence que toutes les résistances passives pour satisfaire le critère de l’encadré jaune qui précède. Le module TB6600 gère des courants moyens compris entre 0,5A et 3,5A. Sur un moteur PAS à PAS le couple sur l’arbre de sortie est directement proportionnel au courant électrique traversant les bobinages … mais également le dégagement de chaleur. Au début des études de faisabilité, pour s’assurer des mouvements sans failles, des essais à 1,5A ont été effectués. Impossible de caler le moteur en pinçant la poulie motrice. Au bout de quelques minutes de fonctionnement la température devenait vraiment notable, et à mon sens incompatible avec une longévité garantie, bien que les effecteurs 17HS4401 soient réputés pouvoir accepter 1,7A. Puis, l’expérience à montré qu’avec la technologie utilisée pour concrétiser les guidages, le courant de 1A convient parfaitement. C’est l’option de gestion, car en fonctionnement l’intensité absorbée est bien moindre. En maintien de position l’intensité chute à 150mA et durant les accélérations exigeant un appel de courant les crêtes ne dépassent pas 200mA. C’est du reste la raison pour laquelle le calibre de l’ampèremètre pour mesurer le courant sur X et sur Y n’est que de 0,5A à pleine déviation du galvanomètre. Pour ces intensités, la tension par bobinage est »5V. La puissance dissipée par le moteur est respectivement de 1,5W et de 2W. À ce régime, les moteurs peuvent fonctionner 24H sur 24 avec une élévation de température pratiquement indécelable quand on place la main sur le corps du moteur PAS à PAS.
Le choix des glissières pour les guidages en translation rectiligne.
Deux options sont pertinentes quand on désire concrétiser un guidage, qu’il soit en rotation, en translation ou hélicoïdal. La première, la plus ancienne, consiste à faire glisser la pièce femelle sur sa complémentaire mâle. On se heurte aux frottements, qui s’accompagnent d’une usure inévitable, donc d’une perte de précision du mouvement au cours de la vie de la machine. Par ailleurs, il y a obligation de ménager entre les pièces mobiles des jeux de fonctionnement qui forcément altèrent la précision du guidage en autorisant des petites libertés parasites. Le roulement élimine tous ces problèmes, d’autant plus qu’il peut se faire strictement sans jeu, voir avec un très léger serrage. L’inconvénient majeur réside dans le coût de cette technologie qui impose des matériaux sélectionnés, des traitements thermiques de surface et des usinages extrêmement précis. Avec l’industrialisation et la production mécanisée en très grandes séries, ces composants qui à une époque étaient strictement inabordables dans le cadre du loisir sont devenus presque ordinaires. On trouve une foule de tels dispositifs disponibles en ligne, et difficile d’effectuer un choix objectif lorsque l’on manque totalement d’expérience dans ce domaine. Il faut toutefois trancher, quitte à accepter un minimum d’arbitraire. Aussi, après avoir envisagé une variété substantielle d’opportunités, consulté les avis en ligne relatifs à bon nombre de fournisseurs, par un « pile ou face virtuel », j’ai fini par opter pour un intermédiaire entre « solution de luxe » et mécaniques médiocres dont les expérimentateurs indiquent les faiblesses. Pour des raisons d’encombrement hors tout de la machine, des glissières de longueur 300mm ont été adoptées, et rien n’interdit d’en choisir des plus longues, au prix d’une refonte totale des dessins de la machine, et une remise en cause de son architecture. (Pensez à l’arc-boutement.) J’estime que pour une machine de loisir, la surface couverte satisfait largement les besoins, d’autant plus que si l’on accepte un repositionnement précis de la cible sur la machine la longueur possible de gravure est potentiellement sans limite. La solution adoptée a démontré ses qualités. Lorsque l’on incline la machine plateau à la verticale, moteurs hors tension, que ce soit X ou Y les chariots se déplacent librement sous l’influence de leur propre poids entraînant le rotor du moteur.
La suite est ici.
