CNC Fräse

[BurningBen]

Drehen die Motoren denn vernünftig, wenn du sie nicht mit den Kugelumlaufspindeln verbunden hast? (Kupplung mal lösen)

Wenn du schon gesehen hast, dass die KGS unrund liefen, kann das durchaus der Grund sein.
Dagegen spricht, dass du die Spindeln mit Motor noch gut von Hand drehen kannst.

Ich würde da mal drauf tippen, dass entweder die Ansteuerung zu schnell ist, oder die Motoren gar falsch angeschlossen sind.

Zur Rampeneinstellung: Du fängst mit sehr niedrigen Beschleunigungen und Endgeschwindigkeiten an. Dann erhöhst du die Geschwindigkeit, bis Schrittverluste auftreten.
Als max. Geschwindigkeit dann etwas weniger festlegen, und die Beschleunigung hochschrauben, bis auch hier Probleme auftreten. Auch wieder etwas Sicherheit abziehen, und fertig.
Viel mehr kann man ja nicht einstellen bei ner Schrittmotorsteuerung. (Es sei denn du könntest Decay-Modi o.ä. wählen)

Jetzt zum Netzteil: Die Spannung sollte man bei Schrittmotoren so hoch wie möglich wählen. Je höher sie ist, desto schneller können die Motoren nachher drehen.
Den Strombedarf kann man über die Leistung ausrechnen. Zum Einen muss die el. Verlustleistung genommen werden. Also 2*3A pro Motor mal 3V Nennspannung.
Dazu kommt allerdings noch die Leistung die benötigt wird, um den Motor samt angehängter Fräse zu beschleunigen. Da wird es schon deutlich aufwändiger.
Als Vereinfachung kann man die gesamte Linearbewegung vernachlässigen, da normalerweise die Drehträgheit der Spindel und des Motors überwiegt.

Zuletzt noch zur Steigung der KGS: Du nimmst einen Messschieber und misst den Abstand der Rillen. Oder du drehst die Mutter genau einmal, und schaust, wie weit sie sich bewegt hat.

[Geistesblitz]

Zu den Motoren: lass die mal ausgebut laufen und fass die Welle mit Kraft an. Wenn sie sich nicht wirklich halten lässt, sind die Motoren in ordnung, wenn sich die allerdings anhalten lassen, dann hast du irgendwas falsch eingestellt. Direkt in den Sinn kommen mir falsch eingestellter Strom (kannst du den irgendwie messen? Am besten an der Versorgung des Treibers) oder Wackelkontakt/falscher Anschluss bei den Motorleitungen. Bei letzterem kann es bei dem Festhalteversuch dazu kommen, dass der Motor einfach mal die Richtung wechselt. Wenn man nacheinander je eine Motorleitung mal herauszieht und wieder reinsteckt, sollte sich der Motor jeweils trotzdem noch drehen (nur das Geräuch ändert sich und das Umspringen der Richtung kann auftreten, da er nurnoch auf einer Phase läuft). Wenn bei einer Leitung der Motor stehen bleibt, dann ist da der Wurm drin. Natürlich kann es auch viele andere Gründe haben (Störungen in der Spannung zB.), aber bei mir waren das meistens die Ursachen für zu schwache Schrittmotoren

[Mattai]

Hallo BurningBen und Geistesblitz,

Ersteinmal danke für die raschen Antworten.

- Was die Verfahrgeschwindigkeit/Rampensteigung der Motoren angeht, so habe ich gestern ein wenig in Mach3 herumgespielt und in der Tat gibt es einen 'Bereich' (nicht zu langsam - nicht zu schnell), in dem die Motoren beim Test reeeelativ verlustfrei laufen. Dennoch gib es einige Bereiche auf dem Verfahrweg (zum Ende der Achsen hin), bei denen es manchmal "festhakt".

- Verkehrtes Anschliessen kann ich eigentlich ausschließen, denn ich habe alle 3 Motoren hintereinander weg verkabelt und verschaltet - und die Fehler tauchen z.B. auf der Z-Achse gar nicht auf. Eigentlich geht es nach dem Motortuning eigentlich um EINE Achse. Während sich bei festgehaltener Y-Achse eher die ganze Maschine bewegt gibt es bei minimalem Druck Richtung X-Achse Stocken und hörbare Schrittverluste. Sollte ein 1,7Nm-Motor sich so bezwingen lassen? Bruachts also schlichtweg einen stärkeren Motor? http://bit.ly/SgO7TI hier gibt es 3Nm mit 1,4A ... wäre interessant. Oder schenkt sich der Sprung von 1,7Nm auf 3Nm nicht wirklich was? Mit welchen Haltemomenten habt ihr eure Fräsen bestückt?

- den einegstellten Strom kann ich messen. Zum einen an der Schrittkarte selbst ( da muss ich über ein Potentionemeter den zugeführten Strom pro Motor einstellen), zum anderen vermutlich an den Steckerkontakten des Schrittmotors selbst. Aber wie gsagt - eigentlich sollten alle 3 Motoren gleich eingestellt sein, das Problem taucht aber definitif hauptsächlich auf einer Achse auf.

- Nochmal meine Laienhaften Elektrofragen zum Netzteil: 2*3A pro Motor mal 3V=18W. Das nun mal 3 Motoren (=3*18W=54W) plus 'Reserve'/'Verlust' (54W * 1,5 = ca 70-80W)?? Also sollte sowas reichen: http://bit.ly/QLSBiQ ? Gibt es alternativ auch mit 120W, 3,3A und 36V - sollte euren Zeilen nach (so viel Spannung wie möglich) wohl besser sein, oder nicht?

Danke und Over and Out,
Mattai

[Geistesblitz]

Nein, nicht mit 3V rechnen. Die 3V sind die statische Spannung der Motoren, die sich aus dem Kupferwiderstand ergibt, allerdings brauchen die Motoren bei steigender Drehzahl immer mehr Spannung, um auf ihren Strom zu kommen, da sich durch die immer schnellere Umpolung der Spulen der Widerstand vergrößert. Wenn du sie meinetwegen mit einem 24V Netzteil betreiben willst, dann hättest du maximal 24V*3A=72W pro Motor, also für alle 3 Motoren 216W. Ist ja auch klar, dass so eine Maschine einiges an Leistung fordert. Ich hab ein Netzteil mit 36V, 360W (also maximal 10A Strom), mit deinen drei Motoren kommst du auf 9A, sodass dieses Netzteil gut reichen dürfte. Ich hab dieses Netzteil, allerdings sollte man bei den Sachen aus China aufpassen, bei mir ist das Paket beim Zoll gelandet und ich durfte dann noch Mehrwertsteuer drauf zahlen. Also lieber von anderen Standorten suchen, diese Netzteile scheinen auch garnicht mal so unüblich für Hobby-CNCs zu sein.

Warum dein Motor stottert: hmm, hast denn schonmal den ganzen Verfahrweg der Spindel von Hand getestet? Kann ja sein, dass die Spindel wegen des Knicks in einigen Bereichen leicht und in anderen schwer zu drehen ist. 1,7Nm sind ja jetzt auch nicht so wenig, der sollte das eigentlich locker bewältigt bekommen. An den Motorausgängen würde ich allerdings nicht den Strom messen, da der da ja dauernd die Richtung wechselt.

[Mattai]

@Geistesblitz:
Danke für die Nachhilfe in Puncto Netzteilberechnung. Evtl könnte es erklären, wieso meine Motoren so schwachbrüstig sind, denn derzeit nutze ich die Motoren an einem alten Netzteil eines Laptops mit 24V und 75W...
Werde ich mal der Reihe nach investieren - erst ein stärkeres Netzteil...und wenn das nix nutzt, dann die 3Nm-Motoren...

Da meine Motoren zwar mit 3A angegeben sind, aber durch die Strombegrenzung der Karte nur mit 2A arbeiten müsste ja auch 36V*2A=72W das *3Motoren= ca 250W reichen? Erst recht wenn ich evtl. auf die 3Nm/1,4A-Motoren gehen würde (36V*1,5A=55W=> 55W * 3 Motoren = 170W).

Folgende wären da greifbar: http://bit.ly/URAVXc 250W/36V/7A oder mit etwas mehr Reserve aber weniger Spannung http://bit.ly/TmHyyQ - 300W/24V/14,5A. Lieber mehr Spannung, oder mehr Watt in reserve? Schaltnetzteile mit 36V UND 300W sind preislich absurderweise gleich 20€ teurer.

Danke,
Mattai

[Geistesblitz]

Hast du auch bedacht, dass der Motorstrom zumeist pro Phase angegeben wird? Wenn bei deinem Motor beispielsweise 1,4 A/Phase angegeben wird, dann kannst du davon ausgehen, dass er bis zu 2,8A brauchen wird, um sein Moment zu entwickeln.

Wegen der Spannung: wenn einfach nur die Spulen durchgeschaltet werden, also noch ohne Taktsignal, liegt ein Gleichstrom an und ledigich der Kupferwiderstand zeigt Wirkung. Somit fließt bei wenig Spannung der benötigte Strom, dank Konstantstromregler im Treiber wird die Eingangsspannung auf diesen Wert runtergeregelt. Wenn man nun ein Taktsignal anlegt, werden die Spulen in etwa diesem Takt umgepolt (kommt auch noch etwas auf Microschrittauflösung an). Dadurch macht sich die induktive Impedanz der Spulen bemerkbar, zu dem Kupferwiderstand kommt also noch ein Drehzahl-(bzw. Taktfrequenz-)abhängiger Anteil, sodass der Stromregler die Spannung hochschrauben muss, um auf seinen eingestellten Sollstrom zu kommen. Bei einer bestimmten Drehzahl ist die maximal verfügbare Spannung erreicht (zB. bei dir 24V) und der Stromregler schaltet voll durch. Wenn man nun die Drehzahl noch weiter erhöht, kann der Stromregler nicht mehr die Spannung weiter erhöhen, wodurch der Sollstrom nicht mehr erreicht wird und das Drehmoment nachlässt, bis dann irgendwann nichtmal mehr genug Drehmoment vorhanden ist, um den Rotor richtig in Gang zu bringen. Der Motor verliert Schritte oder bleibt ganz stehen. Je höher die Versorgungsspannung, desto schneller kann der Motor bewegt werden, ohne Moment zu verlieren. Doch die meisten Treiberplatinen haben da eine Obergrenze, wieviel Spannung man maximal anlegen kann. Jedenfalls, wenn du den Motor nur langsam verfahren solltest, sollte er noch im Bereich des vollen Drehmoments sein und damit keine Probleme machen können.

[Mattai]

Hast du auch bedacht, dass der Motorstrom zumeist pro Phase angegeben wird? Wenn bei deinem Motor beispielsweise 1,4 A/Phase angegeben wird, dann kannst du davon ausgehen, dass er bis zu 2,8A brauchen wird, um sein Moment zu entwickeln.

Hust...ehrlich gesagt - als ich die Fräse damals vor gut 2 Jahren in Angriff genommen habe, hatte ich mir hier und da einiges zusammengelesen, aber eben auch nicht bis zum Ende durchgeplant. Zudem war das damilige Projekt im SuperLowCost-Bereich, und ich meine mich zu erinnern, eina nderes Netzteil als das 70W /24V Laptopnetzteil war rein preislich nicht drin.

Jetzt Habe ich mir 300W/24V/14,5A geordert und hoffe (von Deiner Physikstunde aufgeklärt), dass die 1,7Nm-Motoren endlich genügend Input bekommen um überhaupt auf 1,7Nm zu kommen und problemlos die leichten Schwergängigkeiten der CNC-Fräse zu überwinden.

Ahoi,
Mattai