Achse mit zwei Spindeln

  • Hallo,
    wie plant man das nun am besten:


    X-Achse ~1000mm Hub mit zwei KGS:


    Zwei Motoren, das Steuersignal der Achse auf einen entsprechend kräftigen Treiber und dann beide Motoren an diesem einen Treiber, oder
    Zwei Motoren, das Steuersignal auf zwei Treiber und also ´die Motoren sauber getrennt ansteuern, oder
    gar nur einen Motor und die Spindel über Zahnriemen koppeln.
    ?

  • Hallo,


    Also da ich ja immer bedacht dadrauf bin "was ist wenn ein teil kaputt geht" bei 2 Treibern und 2 Motoren oder einem Treiber und 2 Motoren bist du immer drauf angewiesen das alles läuft, wenn jetzt eine Seite mal streikt dreht die andere weiter... und bevor du da den Notaus getroffen hast iss dir schon irgendwas verzogen oder gerissen.


    ich als Laie würde die Lösung mit nur einem Motor und den Zahnriemen bevorzugen, wenn da mal etwas Kaputt geht sei es Kabelbruch oder sonst irgendwas bleibts einfach nur stehen und mechanisch geht da nix weiter kaputt ;)


    Meine Meinung :)


    Gruß Dennis

  • Hallo !
    wenn Du 2 Motore (2 oder 1 Treiber....egal) einzeln betreibst und ein Motor hat Schrittverluste , stimmt die Geometrie nicht mehr und Du hast z.B.statt eines Kreises ein Ei.(übertrieben gesehen) .Also.....bei 2 Wellen immer ein Motor , und die
    2 Wellen mit Zahnriemen verbinden.Der Zahnriemen sollte aber auch in der "Verzahnung" so klein wie Möglich sein...


    Gruß Erwin

    haben und nicht brauchen ist besser , als brauchen und nicht haben8)

    • Offizieller Beitrag

    So wie bei der Tron. Da laufen 2 Motoren problemlos neben einander. :D


    Also alles kein Problem. 2 Motoren mit 2 endstufen und das geht :thumbup:


    Allersings sollte, für mein befinden, eine Riemenverbindung bestehen.


    LG


    Markus

    Ein Westfale im Schwarzwald!

    Das Wort "Vegetarier" kommt aus dem Indianischen und bedeutet: zu blöd zum jagen

  • Hallo Egbert,


    warum unbedingt 2 KGs bei nur 1000 mm Verfahrweg? :S


    da reicht eine 25 KGs in der Mitte dicke aus :whistling:


    ich hatte 1350 mm Verfahrweg mit einer 25 KGs selbst wenn du am Rand ALU geräst hast ist da nichts passiert :)
    wichtiger wäre die breite der Wangen..bezw..was für Führungen du benutzt..das sich da nichts verbiegt


    Gr uß Micha

  • Hallo Micha,


    Ich fand es bis jetzt mechanisch einfacher, zwei Spindel zu verwenden, um das Portal uunter dem Frästisch nicht verbinden zu müssen.
    Wenn ich natürlich auf Rat der meisten Kollegen die beiden Spindeln koppeln soll, dann erhebt sich in der Tat die Frage, ob die Einspindellösung nicht die bessere wäre. Preiswerter wärs allemal.
    Bin noch sehr am Anfang und unschlüssig.


    lg Egbert

  • Hallo Egbert,
    nachdem du noch am Anfang deiner Planungen stehst können dir vielleicht folgende Dinge helfen:
    Durchmesser der KGS:
    bei den extrem geringen Lasten = Schnittkräfte die eine Hobbyfräse normalerweise aushalten muss wird der Durchmesser der KGS nicht nach deren max Axiallast der KGS berechnet - die erreichst du nie. Bemessungsgrundlage ist die freie Länge der KGS und die Gefahr, dass die KGS im Betrieb durchhängt und bei gewissen Drehzahlen in Schwingungen kommt. Auf den technischen Seiten der KGS-Hersteller findest du Diagramme die bezogen auf die verschiedenen Durchmesser die kritische Länge in Abhängigkeit der Drehzahl = Resonanzfrequenz angeben.
    Steigung der KGS:
    für normale Anwendungen ohne dem Wunsch nach sehr hohen Geschwindigkeiten ist eine Steigung von 5mm sinnvoll. Damit bekommst du bei einer Drehzahl der Schrittmotoren von 1000U/min eine Verfahrgeschwindigkeit von 5m/min. Wenn du eine 10mm Steigung wählst brauchst du doppelt so große Motoren wenn du die höhere Geschwindigkeit auch erreichen willst. Drehzahlen über 1000U/min der Schrittmotoren kannst du nur dann erreichen, wenn du richtiges Geld in Endstufen und Motoren investierst. Grund: die Drehmomentkennlinie der Motoren fällt mit steigender Drehzahl deutlich ab.
    Eine oder zwei KGS
    Wenn du zwei KGS über einen Riemen verbindest, dann müssen die Linearführungen nur das tun was sie sollen: die Achsen linear führen. Die Schnittkräfte beim Fräsen werden von den KGS in Axialrichtung (dafür sind sie gebaut) sauber aufgenommen = alles kein Problem.
    Wenn du bei der X- oder Y-Achse nur eine KGS einsetzt passiert folgendes: stell dir vor, du hast eine Schublade die z.B. 500mm Breit ist, aber nur 200mm tief. Wenn du an dieser Schublade mittig ziehst, dann ist alles ok. Wenn du aber außermittig ziehst, dann verkantet die Schublade sofort.
    Die Breite der Schublade ist in deinem Fall die Breite der Y-Achse (schätze mal 500mm). Die Tiefe der Schublade ist die Breite deiner Portale oder besser: die Länge der Linearführungen in X. Wenn jetzt der Fräser links oder rechts außen (Nähe Portal) arbeitet, dann erzeugt er dort Schnittkräfte und die Linearführungen müssen erst "verkanten = sich bewegen" bevor sie Kraft aufbauen und das Portal führen können. Wenn die Linearführungen groß genug sind, dann können sie das zwar ab, aber sie müssen sich erst ein Stück bewegen = verkanten bis sie die Kraft aufgebaut haben um das Portal zu synchronisieren. Wenn diese Elastizität = Ungenauigkeit akzeptabel ist - kein Problem. Wenn man aber sehr genaue Fräsergebnisse über den ganzen Arbeitsbereich haben will, dann ist das inakzeptabel. Vorgespannte Linearführungen verkleinern den Weg des "Verkantens" zwar, laufen aber schwerer, d.h. du brauchst größere Motoren oder erreichst nur eine geringere Geschwindigkeit.
    Die technisch sauberste, genaueste und beste Variante ist also die Variante mit 2 KGS. Die anderen Varianten funktionieren auch - haben allerdings die genannten Nachteile.
    Hoffe ich konnte ein bisschen helfen und wünsche viel Erfolg bei der Planung und dem Bau deiner Maschine
    Viele Grüße
    - Hans -

  • Danke Hans für die ausführliche Darstellung.


    Nach Steinmeyer
    http://www2.steinmeyer.com/content/cnt_cnt/docid_961/iso_de


    müßten zwei 1605 Wellen für meinen Zweck ausreichen sein.
    Projekt: Zwei Spindeln 1605 nutzbarer Hub ~1000mm gekoppelt über Zahnriemen.


    Zur Kopplung: Spindel eins direkt über Kupplung angetrieben und Spindel zwei als "slave" gekoppelt ?
    Oder: zentraler Motor und beide Spindeln über Zahnriemen ?



    Übrigens an alle vielen Dank für die aktive Diskussion.
    Hatte schon gefürchtet, ich kriege wie sooft üblich, die Anwort:
    "Wer lesen kann ist klar im Vorteil" oder "Hast du schon die Suchfunktion des Forums gefunden?"


    Super Forum

  • Zur Kopplung: Spindel eins direkt über Kupplung angetrieben und Spindel zwei als "slave" gekoppelt ?
    Oder: zentraler Motor und beide Spindeln über Zahnriemen ?


    Hallo,


    ich würd das Oder Nehmen, falls der Zahnriemen reißt, passiert auch nix :P



    iss halt bei meiner fräse auch so und ich Find die Lösung ganz gelungen.


    Gruß Dennis

  • müßten zwei 1605 Wellen für meinen Zweck ausreichen sein.
    Projekt: Zwei Spindeln 1605 nutzbarer Hub ~1000mm gekoppelt über Zahnriemen.


    Zur Kopplung: Spindel eins direkt über Kupplung angetrieben und Spindel zwei als "slave" gekoppelt ?
    Oder: zentraler Motor und beide Spindeln über Zahnriemen ?

    Hallo Egbert,
    ja - 1605 ist bei 1000mm Spindellänge grade noch o.k.
    Technisch ist der zentrale Motor besser:
    - fail-save - wenn der Riemen reißt passiert nichts
    - kann kompakter gebaut werden (Baulänge Schrittmotor Richtung Innenseite der Maschine)
    sonst kein Unterschied
    Viele Grüße
    - Hans -

  • Soweit so gut,


    was mich rein hausverstandmäßig stört, ist der Zahnriemen ansich. Ich hab da immer das Gefühl von "weich" und "Umkehrspiel".
    Da kann ich mir also wahrscheinlich "Antibacklash-Wellen" sparen oder?
    Das macht eh der Zahnriemen wieder kaputt.


    LG Egbert

  • Hallo,
    meine Meinung dazu.

    Zitat

    X-Achse ~1000mm Hub mit zwei KGS:


    Zwei Motoren, das Steuersignal der Achse auf einen entsprechend kräftigen Treiber und dann beide Motoren an diesem einen Treiber, oder
    Zwei Motoren, das Steuersignal auf zwei Treiber und also ´die Motoren sauber getrennt ansteuern, oder
    gar nur einen Motor und die Spindel über Zahnriemen koppeln.
    ?


    1. Kann man das ohne Bedenken auch mit einer 16x5 Kugelgewindespindel machen.
    2. Bei 2 Motoren muss man auch 2 Treiber mit der entsprechenden Ansteuerung und Endschalter haben. Dazu noch die entsprechende Steuersoftware. Mach3 kann das z.B.
    3. Gegen einen Zahnriemen guter Qualität (z.B. von Mädler) ist nichts einzuwenden. Das funktioniert gut. Reißen tut so ein Zahnriemen bei Schrittmotorantrieb nicht.


    Gruß
    Wilfried

  • was mich rein hausverstandmäßig stört, ist der Zahnriemen ansich. Ich hab da immer das Gefühl von "weich" und "Umkehrspiel".
    Da kann ich mir also wahrscheinlich "Antibacklash-Wellen" sparen oder?
    Das macht eh der Zahnriemen wieder kaputt.

    Hallo Egbert,
    Zahnriemen werden auch als Synchronriemen bezeichnet. Grund: Drehbewegungen werden bei korrekter Vorspannung nahezu spielfrei übertragen. Zahnriemen steuern in modernen Verbrennungsmotoren den Ventiltrieb - und da sind extrem hohe Genauigkeiten erforderlich und werden auch erreicht.
    Aus einschlägiger Literatur:
    "Zahnriemen werden in Positionierantrieben eingesetzt, da sie aufgrund der formschlüssigen (synchronen) Kopplung reproduzierbar arbeiten. Sie können weitgehend spielfrei ausgeführt werden und liefern – wenn sie eine Stahleinlage besitzen – kaum belastungsabhängige Lageabweichung. Typische Anwendungsfelder für Zahnriemenantriebe sind Positioniersysteme mit Servomotoren, Handlingmodule und andere Linearantriebe, die zum Beispiel bei Druckern, Verpackungsmaschinen oder in Industrierobotern eingesetzt werden."


    Ein Rechenbeispiel:
    angenommen du hast Zahnriemenscheiben mit 60mm Durchmesser und einen Riemen der nicht korrekt vorgespannt ist sondern eine Verdrehung von 0,5mm (das ist ein Haufen !!!) am Umfang zulässt. Das würde einen möglichen Winkelfehler von ca. 1Grad der Riemenscheiben zueinander ergeben.
    Ein Grad Verdrehwinkel sind bei einer Steigung der KGS von 5mm ein Weg von 5mm / 360 = 0,014mm.
    Du siehst also: selbst wenn der Riemen nicht korrekt gespannt ist, dann ist der Fehler vergleichsweise immer noch sehr klein.
    Wenn du dir den Steigungsfehler der KGS anschaust wirst du feststellen, dass diese (außer du bist bereit für die KGS einen 4-stelligen Betrag auszugeben) bei 1000mm Länge einen höheren Fehler haben.
    Wenn du die erreichbare absolute Genauigkeit (nicht verwechseln mit der Wiederhol-Positioniergenauigkeit) einer Maschine nach oben schrauben willst, dann musst du zuerst nach den "weichen" Baugruppen suchen und zuerst diese Problemstellen eliminieren. Das sind die Elastizitäten der Z-Achse, Ungenauigkeiten und Winkelabweichungen im Grundrahmen, Schwingungen (Resonanzfrequenzen) die durch den Fräsmotor bzw. die Schnittkräfte beim Fräsen entstehen...
    Die Genauigkeit die ein Riemenantrieb problemlos ermöglicht wirst du immer durch die anderen Baugruppen kaputtmachen. Was helfen eine KGS mi Anti-Backslash und ein spielfreier Riementrieb wenn z.B. die Z-Achse unter Belastung 0,1-0,2 mm elastisch nachgibt oder ein zusammengeschraubter Grundrahmen Winkel- oder Ebenheitsfehler von 0,1,- 0,2mm hat?
    Solltest du an einen Grundrahmen aus Alu-Profilen denken, dann schau dir mal die zulässigen Toleranzen (Ebenheit, krumm, ...) dieser Profile auf 1m Länge an. Da sind Ungenauigkeiten bis zu 0,5mm und mehr der zulässige Standard.
    Also: mit gesundem Menschenverstand an die Sache herangehen und nicht alles glauben was man über die angeblich erreichbaren Genauigkeiten von Hobbymaschinen so alles hört und liest. Sonst versenkst du an der einen Stelle für Genauigkeit viel Geld und fängst dir an anderen Stellen konstruktions- oder Kaufteilbedingt Ungenauigkeiten von einigen Zehntel Millimetern ein.
    Viele Grüße
    Hans

  • Ich war fleißig,


    Hab das ganze jetzt soweit z'sammgebaut mit zwei 20er Spindeln für X, THK-komplett Führungen für Y und Z-Achse. :thumbup:


    Die Elektrifizierung steht an!


    Wie laßt ihr den Notaus wirken?
    Auf die enables der StepmotorDriver und Spindel ? oder brutal auf die Stromversorgung?
    Die USBCNC hat einen Stop-Eingang sollte das reichen?


    Der Werkzeuglängen Sensor geht in Serie mit dem Z-Endstop oder ?


    Sicherheits Endstops am Achsenende nötig, oder läßt man da einfach die Motoren anstehen?

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