Vorstellung Tubepit

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Tubepit
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Vorstellung Tubepit

Beitrag von Tubepit » 08.01.2018, 12:53

Abgetrennt von hier: https://cncwerk.de/forum/viewtopic.php? ... 330#p29069 /KarlG

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Hallo liebe Forumsgemeinschaft, meine Name ist ist Pit und ich bin neu angemeldet in diesem Forum.

Zunächst möchte ich mich kurz vorstellen : Ich bin 57 Jahre alt, hauptberuflich bin ich Gitarrenlehrer, d.h. ich habe meine Ausbildung am Nürnberger Meistersinger Konservatorium gemacht. Seit ein paar Jahren baue ich nun auch Gitarren. In diesem Zusammenhang hat mir mein Sohn Jan vor ein paar Jahren eine CNC-Portalfräse aus Multiplex in Rippenbauweise gebaut.
Kurze Beschreibung der Fräse ( Bilder kommen später noch ) :
Portalfräse mit Verfahrwegen 600 x 500 x 250 mm
Unterstützte Linearrundführungen
X-, Y- und Z-Achse mit 16 mm Kugelumlaufspindeln Steigung 5 mm
Auf allen Achsen habe ich soweit ich das messen kann maximal 1-2/100stel Umkehrspiel ( was zum Gitarrenbau weit als mehr ausreichend ist )
Wobei an der Y-Achse ( die das Portal bewegt ) 2 über Zahnriemen gekoppelte Spindeln verbaut sind
Antrieb war bislang mit Benezans Triplebeast realisiert, die Steppermotoren mit 3 Nm Haltekraft angetrieben hatte.
Die Maschine ist grundsätzlich so stabil, daß sich damit Alu und Messing bei nicht zu großer Spanabnahme gut fräsen läßt.

Das Ganze hatte im großen und Ganzen ganz gut funktioniert, allerdings kam es gelegentlich zu Schrittverlusten, was natürlich ärgerlich war, da ich meist recht langwierige 3d Frästeile herstelle.
Schrittverluste sowohl auf der Z-Achse , allerdings zumeist auf der Y-Achse, die das Portal bewegt. Das Erscheinen der Schrittverluste war nicht eindeutig reproduzierbar, d.h. wenn die Maschine nur mit der Geschwindigkeit von knappen 2m/min gefräst hat waren die Chancen relativ gut, daß das Programm ohne Schrittverluste abgearbeitet wurden. 100%ige Sicherheit hatte ich allerdings nie, was mich das eine oder andere Werkstück gekostet hat. Grundsätzlich wäre die Maschine, bzw die ganze Mechanik auch in der Lage mit 6-8m m/min zu fräsen, was aber die Warscheinlichkeit von Schrittverlusten deutlich erhöhte und ich aus diesem Grund darauf verzichtet hatte.
Da die Schrittverluste am häufigsten auf der Y-Achse stattfanden, lag natürlich die Vermutung nahe, daß sich hier mechanisch etwas zwickt oder die Spindeln schwergängig sein könnten oder das Portal ( da zwei Antriebsspindeln verbaut sind ) ggf verspannt sein könnte.
Man muß dazu sagen, daß Jan alle Flächen, auf die Linearschienen verschraubt sind, also sowohl das Grundgestell, als auch das Portal, nach dem Verleimen, auf einer großen Fräse plan und zueinander rechtwinklich überfräst hatte.
Einziges Manko ist, daß die Ebene der Antriebsspindeln bezogen auf die Ebene, auf der sich der Schwerpunkt des Portals bewegt, relativ tief liegt, was eventuell dazu führen könnte, daß das Portal, welches schätzungsweise ca. 40 - 50 kg auf die Waage bringt, die Neigung haben könnte nach vorne oder hinten zu kippeln…
Um die Schwer- oder Leichtgängigkeit der Y-Achse zu prüfen, hatte ich an der Spindel ohne Antriebsmotor, mal einen 100 mm langen Hebel befestigt, um das zur Bewegung notwendige Drehmoment zu bestimmen. Da waren dann allerdings nur 300gr an dem 100mm langen Hebel nötig um das portal in Bewegung zu versetzen, was, wenn ich richtig rechne, einem Drehmoment von 0,3Nm entspricht und das sollte der Stepper, der mit 3Nm Haltemoment angegeben ist, demnach doch leicht bewegen können?!
In einem weiteren Versuch die Schrittverluste der Y-Achse zu beseitigen hatte ich die Y-Achse mit Zahnriemen 1 zu 2 untersetzt, so daß der Stepper nur halb so schnell drehen muß, bzw in dem Bereich bleibt, in dem er großes Drehmoment bringt, was zu keiner Verbesserung der Symptomatik führte.
Einigermaßen reproduzierbar waren die Schrittverluste beim manuellen Verfahren mit den Pfeiltasten, d.h. wenn man beim Verfahren in eine Richtung die Pfeiltaste im Abstand von ca. 1s mehrmals gedrückt hatte, dann ist der Stepper in der Regel beim dritten oder vierten mal ausgestiegen. Klar hätte ich die Beschleunigungs und Bremsrampen flacher stellen können, was aber auf Kosten der möglichen Dynamik der Maschine gegangen wäre.
Man muß dazu erwähnen, daß Jan mit den gleichen Kgs, den gleichen Linearführungen und den selben Steppermotoren eine deutlich größere Fräse mit bis zu 6m/min bei steilerern Beschleunigungsrampen betreibt ohne ernsthafte Probleme mit Schrittverlusten zu haben. Einzig die Anordung der Y Spindeln ist nicht so ungünstig tief wie bei mir.
Bin leider nicht dahintergekommen, wo der Hund begraben hätte sein können. Okay, was ich nie im Betrieb nachgemessen hatte, war, ob das Netzteil bei entsprechender Belastung einen Spannungseinbruch hatte.
Im zweiten Teil kommen die Fragen, die klar machen, warum ich das hier in diesen Thread schreibe.
Viele Grüße
Pit
Hier die Bilder zur Maschine :
Dateianhänge
56997.Jpg
IMG_2301.JPG
IMG_2300.JPG
IMG_2299.JPG
IMG_2298.JPG
Zuletzt geändert von KarlG am 09.01.2018, 12:11, insgesamt 1-mal geändert.
Grund: Beiträge abgetrennt von "Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann...."

Tubepit
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Re: Warum Closed Loop wenn man auch Servos haben kann....

Beitrag von Tubepit » 08.01.2018, 13:10

Nun gut jetzt kommt der Punkt, warum ich das hier in diesem Thread veröffentliche :
Vor nicht allzu langer Zeit hatte Jan mir einen Link zu dem Servo Thread und Youtubeclip von Sebastian geschickt und wir haben entschieden darauf umzubauen.
Zudem versprach Closed-Loop auch, daß meine Werkstücke nicht mehr "zusammengefahren" werden, sondern daß die Maschine bei zu großem Schleppfehler einer Achse auf Störung geht und stehen bleibt.
Über die Weihnachtfeiertage und danach war Umrüsten angesagt, was auch soweit alles gut geklappt hat.
Folgendes Setup haben wir verbaut:

- Steuersoftware LinuxCNC 2.8 Master
- Kombination von Mesakarten 5i25 und 7076
- Netzteil Mean Well DRT-960-48 48 V/DC 20 A
- 3x JMC iHSV57-30-18-36

Vor ein paar Tagen war Inbetriebnahme des Ganzen angesagt. Hat Jan auch alles gebacken bekommen, wobei ich da schon längst das Handtuch geworfen hätte. Danke noch mal Jan. Man muß erst draufkommen, daß die Software zum Parametrisieren der Motoren nur funktioniert, wenn man sie im Adminmodus startet.
Oder daß man zum Auslesen der augenblicklichen Parameter den !Upload!button drücken muß und zum hochladen neuer Parameter den !Download!button.
Wir haben bei allen Achsen die von Sebastian geposteten Parameter eingetragen
Anschließend war noch ein Problem beim Linuxcnc zu lösen, was er aber dank Forenhilfe auch hinbekommen hat.

Nachdem das alles so weit eingerichtet war, ging es an's erste Probefahren.
Bei X- und Z-Achse klappt alles wunderbar und ich bin Franke, bzw. würde der Franke sagen : Läffd wäi ä Diddlä ;-) Läuft echt toll, schnell,die Servos machen kaum Laufgeräusch, kann man sich nicht beschweren.
Sorgenkind ist, wie vorher schon mit den Steppern, die Y-Achse. D.h. mit den Parameternbleibt die beim Erreichen des Zielpunktes nicht stehen, sondern gerät ins Schwingen und ruckelt um den Zielpunkt vor und zurück.
Sebastian, könntest du ein paar Hinweise geben, wie du beim parametrisieren der Vorgegangen bist? Wenn ich richtig liege, dann wird das doch mit einem PID-Regler bewerkstelligt ?
Wäre super, wenn du das bissl erklären könntest, denn ich denke mal, daß es anderen sicherlich auch mal so gehen könnte, daß man mit den auf deiner Maschine ( ist ja maschinenabhängig zum Teil, Massenträgheit, Umkehrspiel etc..) ermittelten Parametern nicht zum Ziel kommt.
Ich hätte auch noch fragen bezüglich der chinesischen Software :
Sehe ich das richtig, daß man mit der Software das Regelverhalten der Endstufen im Betrieb monitoren kann ?
Worauf muß man da achten ? Ist es so, daß man nur einen Zeitraum von 1-3 sek monitoren kann. Welche veränderlichen Größen bzw deren Verlauf schaut man sich da sinnvoller Weise an, wie sollte deren Verlauf im Idealfall sein und welche Regelgrößen haben welchen Einfluß auf deren Verlauf ?
Oder wo lassen sich ggf im Netz leicht verständliche Informationen dazu finden ( ich denke man muß da nur das Prinzip verstehen und nicht die ganze Mathematik, die dahinter steht )
Die Endstufen laufen ja im Position control modus, inwiefern haben dabei die Einstellungen von dem Vel loop Fenster einen Einfluss ?
Eben, habe ich auf Seite 33 dieses Threads den Link von Carbonkid zu der Tuninganleitung der Leadshines gefunden, da muß ich mich mal in Ruhe damit befassen, dann bin ich vielleicht bissl schlauer.

@ MiR :
Hallo Michael, hat denn dein Tool so eine Monitorfunktion wie die Prametriersoftware so daß die Servos ggf im Betrieb gemonitort werden können ?

Okay, so viel im Augenblick mal von dem Neuen Forumsmitglied. Ich hoffe mal das Posting ist nicht zu lang/langweilig und vielleicht konnte ich ja dem ein oder anderen helfen, der an den Problemen, die wir bisher hatten gescheitert ist.
Im voraus vielen Danke für jedwede Hilfestellung bezüglich des Servotunings.

Der bisherige Text wurde bereits vor ein paar Tagen geschrieben und inzwischen hab ich mich auch schon mit dem Link von Carbonkid auseinandergesetzt.
D.h. trotz allem sitzte ich immer noch wie der Depp vor der Maschine und weiß nicht an welchen Parametern ich zu schrauben beginnen muß.
Kann mir jemand vielleicht die Hierarchie der einzelnen Modes erklären ? Beim Current Mode scheint es ja so zu sein, daß das die letzte Regelung vor den Motorspulen ist, wenn ich das richtig verstanden hab ?
Was bedeuten die Parameter Pf und Positive Filter im Position Mode ? Gib ja keinen PFD-Regler ?
Was bedeutet im Velocity Loop Aff und Velocity Filter ?
Was bedeutet im System Config Electronic Gear und die Parameter dazu oder im Mode 2 Fenster Positive Filter Enable und Velocity Filter Enable und im untersten Abschnitt Input Offset und Simulation Coeffizient... ?
Vielen Dank einstweilen.
Have a nice day.

Grüße
Pit

bernd55
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Registriert: 02.11.2017, 17:22

Re: Vorstellung Tubepit

Beitrag von bernd55 » 10.01.2018, 02:11

Hallo Pit,

erstmal willkommen hier im Forum.
Schöne Maschine die ihr da gebaut habt.
Bei den Servos bin ich leider aussen vor und kann dir keine Hilfe bieten, allerdings fällt mir auf dass du das Portal mit nur einem Motor bewegst.
Ich hatte mal vor Jahren eine Tron+ Fräse gebaut (gelaserte Stahlblechteile verklebt), diese habe ich mit den selben unterstützten Führungen und 16x5er KU Spindeln betrieben. Dort wurden auch die beiden Spindeln mit einem massiven Riemen 'synchron' gehalten.
Mit einem 4NM Motor war das Portal nicht wirklich dynamisch zu bewegen, hauptsächlich weil man den Riemen nicht so fest spannen konnte dass die Spindeln wirklich 'starr' verbunden gewesen wären. Mit einem Motor hatte ich auch nur probiert als mal am Wochenende eine Endstufe defekt ging. Im Normalbetrieb mit 2 Motoren war es eine ganz andere Maschine. Ich könnte mir schon vorstellen dass man mit nur einem Motor und Übertragung des Antriebsmomentes per 'elastischer' Riemenkonstruktion ein Schwingen beim bremsen und beschleunigen begünstigt.
Du hast doch gerade Schrittmotoren mit Endstufen übrig. Papp doch testhalber mal auf Z wieder einen Stepper und treibe in Y beide Spindeln synchron mit zwei Servos an.

Gruß
Bernd

Tubepit
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Re: Vorstellung Tubepit

Beitrag von Tubepit » 10.01.2018, 02:49

Hallo Bernd,
vielen Dank für deine Antwort und genau den gleichen Gedankengang hatte ich heute nämlich auch. Denn wenn die rechte Seite des Portals, an welcher die mit angetriebene Spindel angebracht ist, zunächst beim Beschleunugen bissl "hinterher" wäre, dann wäre auch gut vorzustellen, daß sie beim Abbremsen ( durch das Entlasten des Zahnriemens ), anfängt der linken Seite vorauszueilen. Soweit ich bislang die ganze Reglerangelegenheit verstanden hab, ist es scheinbar so, daß ein Servomotor immer ein, wenn auch marginales Überschwingen hat, d.h. anschließend marginal in die entgegengesetzte Richtung zurück fährt, bis der Stillstand eintritt. Da ist gut vorstellbar, daß sich bei der Schubumkehr, dadurch, daß die rechte Seite des Portals der linken vorauseilt, sich die ganzen phasenverschobenen trägen Massen zu einer Schwingung um den Endpunkt aufschaukeln !?
Dein Vorschlag beide Spindeln des Portals aktiv anzutreiben, werde ich demnächst ausprobieren, ist ja kein großer Act, aber dann könnte dieser Faktor zumindest ausgegrenzt werden oder eben nicht. Und wenn du schreibst die von dir gebaute Fräse war, mit zwei Motoren bestückt, eine ganz andere Maschine, ist das eine Bestätigung für meine Vermutung. Mit den Steppern bestückt hatte ich ja auch auf der Y-Achse die Probleme mit den Schrittverlusten. Also vielen Dank für deine Idee die zweite Spindel auch mal testhalber zu motorisieren, das werde ich demnächst mal umbauen.
Ich muß jetzt mal in die Falle. Ich werde auf alle Fälle berichten, wie das Ergebnis des Versuchs ausfällt.

Viele Grüsse

Pit

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