Fragen zu umrüsten auf Servomotoren

  • Hallo zusammen

    ich stelle am besten meine CNC Fräse kurz vor damit ihr eine grobe Vorstellung bekommt

    mein Verfahrweg ist X=1000mm Y=1800mm Z=160mm

    die Grundkonstruktion besteht aus 40x40 Nutprofilen dazu Kugelumlaufspindeln 1605 und Linearführung SBS20

    Als Schrittmotoren nutze ich ATC Schrittmotoren 34SH5460 einen für X zwei Stück für Y Achse, die Z Achse wird mit einem Longs Stepper 34HS5435C-37B2 betrieben

    Alle Schrittmotoren haben 11N/m Holding Torque

    Die Fräse läuft schon gut nur die Z Achse macht Probleme sie verliert Schritte (nach so 15-20 mahl auf und ab fräst sie plötzlich 0,5 mm tiefer wie zu vor) die Leichtgängigkeit ist gegeben aber die Konstruktion ist vermutlich zu schwer. Die 2000Watt Wassergekühlte Spindel dazu der Alugusshalter und die Grundplatte aus 20mm Alu 250x175 sind vermutlich zu viel.

    Da die Schrittmotoren in ihrer klasse Nema 34 schon die leistungsstärksten sind bin ich auf der suche nach einer Lösung über die Servomotoren gestolpert.

    Jetzt habe ich aber folgendes Problem mit den Leistungsangaben der Schrittmotoren bzw. der Servomotoren.

    Bei den Schrittmotoren wird 11N/m Holding Torque angegeben bei den Servomotoren je nach Ausführung zwischen 2,4 bis 4N/m Rated torque und bis zu 12N/m Peak torque.

    Wie kann ich mir die Schrittmotoren bzw. die Servomotoren im vergleich vorstellen? Da ja das Holding Torque und das Rated torque nicht direkt miteinander zu verglichen sind beide am ende fast gleich stark oder ist Servo mit 4N/m wesentlich stärker?

  • Zum Vergleich Schrittmotor - Servo kann ich dir nichts sagen.


    Aber vielleicht ein anderer Denkansatz: ich habe bei meiner Fräsmaschine (Sorotec Aluline) an der Z-Achse zwei Gasfedern montiert, die praktisch das gesamte Gewicht des verfahrbaren Teils der Z-Achse auffangen. Der Stepper muss die Geschichte nur noch bewegen. Das funktioniert seit Jahren hervorragend.


    Gruß

    Klaus

  • Die Drehmomente allein reichen nicht um einen Vergleich anzustellen. Du brauchst auch die Kennlinie der Motoren. Soweit ich das mitbekommen habe, braucht man bei der Umrüstung auf Servos in der Regel, wenn man bei der gleichen Baugröße bleibt, eine zusätzliche Übersetzung zur Erhöhung des Drehmoments. Das wiederum kann dazu führen, dass die max. Drehzahl, die vorher die Schrittmotore gebracht haben nicht mit den Servos erreicht werden. Dann braucht man auch noch eine neue Kugelspindel mit höherer Steigung ...

    Ich würde es wie Klaus vorgeschlagen hat probieren.

  • Die Drehmomente allein reichen nicht um einen Vergleich anzustellen. Du brauchst auch die Kennlinie der Motoren. Soweit ich das mitbekommen habe, braucht man bei der Umrüstung auf Servos in der Regel, wenn man bei der gleichen Baugröße bleibt, eine zusätzliche Übersetzung zur Erhöhung des Drehmoments. Das wiederum kann dazu führen, dass die max. Drehzahl, die vorher die Schrittmotore gebracht haben nicht mit den Servos erreicht werden. Dann braucht man auch noch eine neue Kugelspindel mit höherer Steigung ...

    Ich würde es wie Klaus vorgeschlagen hat probieren.

    Warum sollte man den Motoer 1:2 untersetzen, und dann mit der Doppel Spindelnsteigung wieder(abzüglich reibungsverlustse) wieder auf die gleiche Kraft bringen wie ohne Untersetzung?

    CAD: QCAD

    CAM: Estlcam

    CNC: Planet-CNC TNGv2

    Maschine: m-hoch-5 PFM 2.6

  • Versuch doch erstmal Close-Loop, bevor du dich an Servos wagst. Das ist nämlich alles andere als Plug&Play.

    CAD: QCAD

    CAM: Estlcam

    CNC: Planet-CNC TNGv2

    Maschine: m-hoch-5 PFM 2.6

  • Danke dir Klaus für den tipp hatte ich auch schon überlegt hatte aber keine richtige Idee wie ich es umsetzen kann. An Gasfedern hatte ich noch nicht gedacht, hatte an Spiralfedern oder so gedacht


    Wenn ich das richtig verstanden habe ist der Close-Loop Motor ja "nur" ein Steppermotor der überwacht wird und eine höhere Haltekraft hat. Da ich ja vermute das ich die Schritte beim hochfahren verliere würde der Close-Loop ja nur in Störung gehen und den Fräsvorgang unterbrechen. Wenn ich zum Beispiel eine Fläche planen würde und ich auf Dauer immer tiefer fräse dann wäre meinem Verständnis nach ein Close-Loop die Lösung meines Problems da er die höhere Haltekraft hat.


    Mir ist bewusst das der Servo kein plug & play ist das ich ihn extra Programmieren muss.

    Ich habe die Fräse so fertig gebaut gekauft musste nur den Schaltschrank neu aufbauen (hatte nur die einzelnen Komponenten mitbekommen). Jetzt habe ich hat das Problem und ich bin der Typ Mensch wenn ich mich jetzt einmal mit den Motoren beschäftigen muss dann mache ich es einmal richtig, lieber etwas übertrieben als sich später mit einer halbgaren Lösung zufrieden zu geben. Ich möchte wenn sich das mit den Servos als eine brauchbare Lösung herausstellt alle Motoren auf Servos umstellen auf Grund der Verfahrgeschwindigkeiten und der geringeren Lautstärke der Servos. Ich verfahre/fräse derzeit mit 1200mm/min.


    Mich interessieren solche Infos wie von Wilfried das ein Servo in der gleichen Baugröße wie ein Stepper weniger kraft hat. Dann kann ich mir überlegen ob es mir der Aufwand wert ist eine Übersetzung einzubauen oder ein umbau auf die größere Servos (vergleichbare Größe wie Nema 42) vorzunehmen. Ich hatte da China Servos mit 230v im Auge wenn ich die Servos mit 4N/m nehmen würde (gleiche Baugröße wie meine jetzigen) braucht einer 1000Watt also wenn ich alle 4 Motoren umrüste brauche ich 4000Watt. Wenn ich größere Servos brauch die verbrauchen dann auch schnell 1500/2000Watt x 4 Stück bis zu 8000Watt dann wird der Betrieb etwas sehr Teuer. Dann nehme ich lieber eine halbgare Lösung die mich auf Dauer nicht so viel kostet.


    Daher frage ich hier nach ob wer mir die verschiedenen Werte interpretieren kann.


    ich bedanke mich auf jeden fall schon mal für die antworten bei euch allen

  • Stell dir den OL-Stepper und den CL-Stepper

    wie folgt vor.


    Der OL ist Quasie wie ein Seil das irgendwo befestigt ist. Wenn man daran zu Stark zieht reist es an der Verankerung ab(schrittverlust).

    Der CL ist ehr wie zwei Tauzeiher, der eine Zieht, und der andere Zieht aber wieder zurück.

    Beim CL kommt es also erst viel später zu Schrittverlusten, und wenn überhaupt geht er dann in Störung und man bemerkt es direkt.

    Die ganzen Hybrid-Servos mit den 1000 Strich Endcodern sind übriges nicht viel anders als ein CL-Stepper. Die werden dich vor Schrittverlusten auch nicht besser beschützen als ein CL-Stepper.

    Beim Servo sollte mindest ein 17BIT Endcoder dabei sein, höhere Auflösung wäre nich besser.

    Auch wenn man nur 1000 oder 2000 Steps stellt, ist die hohe Auflösung essenziell für das Regelverhalten des Servo-Systems. Je höher die Auflösung desto feiner kann der Treiber Regeln/Nachregeln.

    CAD: QCAD

    CAM: Estlcam

    CNC: Planet-CNC TNGv2

    Maschine: m-hoch-5 PFM 2.6

  • Die Drehmomente allein reichen nicht um einen Vergleich anzustellen. Du brauchst auch die Kennlinie der Motoren. Soweit ich das mitbekommen habe, braucht man bei der Umrüstung auf Servos in der Regel, wenn man bei der gleichen Baugröße bleibt, eine zusätzliche Übersetzung zur Erhöhung des Drehmoments. Das wiederum kann dazu führen, dass die max. Drehzahl, die vorher die Schrittmotore gebracht haben nicht mit den Servos erreicht werden. Dann braucht man auch noch eine neue Kugelspindel mit höherer Steigung ...

    Ich muss meine Aussagen etwas revidieren:

    Was die Drehmomente angeht beziehen sich meine Aussagen auf die DC-Motore, die wohl heutzutage so gut wie nicht mehr angewendet werden. Die heute angewendeten AC-Motore haben eine andere Kennlinie.

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