JMC iHSV57 Trägheitsmoment Erfahrungen

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Hallo zusammen!

Ich baue mir gerade meine eigens konstruirte Fräse aus massiver Stahlkonstruktion. Es ist eine Gantrybauweise mit 2m Y-Achse und 1,4m X-Achsabstand, daher habe ich mich für zwei Y-Spindeln entschieden was einen Synchronantrieb verlangt. Habe bis jetzt alles mal probemontiert und eingestellt, jedoch habe ich nur normale NEMA23 Stepper zur Hand da ich mich noch nicht für Motoren entschieden habe.

Das Problem ist offensichtlich: über die 2m schaffen es die Stepper nicht parallel zu bleiben, was natürlich zu erwarten war. 1-2 mal kann ich die ganze Länge abfahren jedoch zwickt's dann irgendwann mal.. Die Stepper betreibe ich mit 24V 2.5A und damit bei etwas über 2Nm @1250rpm laut Datenblatt.
Das Problem damit ist die Geschwindigkeit, bei 2m schläft man fast schon ein, weil mehr als 1,6m/min schaff ich mit den Steppern leistungsmäßig nicht ohne das sie sich verklemmen weil das Moment einbricht.

Nun habe ich die allseits bekannten JMC Servos in Betracht gezogen, da es offenbar viele gute Erfahrungen damit gibt, allerdings nur auf relativ kleinen Maschinen aus großteils Alu-Profilen. Meine Maschine ist etwas schwerer und größer. Das nackte Portal mit ausschließlich Lineartechnik und Z-Achse montiert wiegt aktuell um die 100kg. mit 120-130kg ist am Ende zu rechnen denke ich. Leider finde ich in den Datenblättern nirgends ein reduziertes Moment das der Servo verlässlich schafft. Lediglich die Angabe mit 0,57Nm die kurzfristig überlastbar sind. Eine geschätzte Rechnung meinerseits möchte ich nicht als einzige Referenz heranziehen weil Theorie und Praxis doch zwei verschiedene paar Schuhe sind und die Beschleunigung soll dann nicht bei 200mm/min landen weil der Servo nicht genug Leistung hat. Und langfristig kann ich ihn auch nicht überlasten, also selbst wenn ich zum Beschleunigen mit 1,2Nm für 6sec Fahren kann, sobald ich dann auf Material treffe soll die Drehzahl natürlich nicht einbrechen! Da geben mir die 0,57Nm schon zu denken.

Hat jemand von euch schon Erfahrungen mit diesen Servos bezogen auf Maschinengewicht bzw. Messdaten oder ähnliches an denen man sich orientieren kann? Ich hab keine Lust auf Verdacht 4Stk aus Fernost zu bestellen um dann festzustellen, dass sie es nicht schieben!
Fest steht jedoch das ich einen Synchronen Antrieb brauche also würde ich, wenn es geht schon gerne Servos verbauen wenn es preislich möglich ist wie mit den JMC's.

Danke euch im Voraus für wertvolle Tipps!

[Stud54]

Du wirst an solchen nicht vorbei kommen....

Das sind 750W Servos von JMC. Die Ansteuerung ist ne andere Sache, hier bietet zum Beispiel Linuxcnc eine gute Option für Gantry Anlagen mit Master Slave Optionen und Justagen des Gantry Verbundes.

Sollte auch mit Mach3 laufen, allerdings ohne Features, was die Software betrifft.

[one-more-huesn]

Kostenpunkt dieser Servos ca?

Denkst du wirklich das ich 750W benötige? das wirkt mir etwas viel wenn man bedenkt das ich ja 2 Servos habe die gemeinsam die 120kg bewegen müssen. Meine jetzigen Stepper habe ich mit 24V 1A, also sehr wenig Drehmoment laufen lassen und sie habe das Portal geschoben, und zwar mit so einer Kraft, dass ich mich mit meinem ganzen Gewicht dagegen lehnen konnte.

Die Ansteuerung sollte doch kein Problem sein, auf meinem Mach3 Board schließe ich einfach den Servo auf der A-Achse an und aktiviere den Slave in Mach3, dann fährt die A-Achse immer die gleichen Schritte wie die Y. Durch die Inkrementalgeber wird das überprüft und geregelt, was muss man da denn noch beachten? Wenn die Maschine aus war fährt sie auf die Endschalter, damit ist sie parallel und ab diesem Zeitpunkt dürften beide Servos nurnoch absolut gleich fahren oder nicht?

Wenn man bedenkt, dass die Stepper selbst bei voller Leistung um die 70W haben und die Servos dann 180W sollte das doch reichen oder?
Ich kann keine 300€ pro Motor ausgeben. Die 180W Servos wären schon das höchste der Gefühle ohne das es mit finanziell weh tut.

[Stud54]

Kommt immer drauf an, wie deine Maschine aufgebaut ist und was sie können soll.

Nimm mal den Datron M10 Cube. Das Portal wiegt 160kg, die Maschine schafft 30m/min und hat 2 750W Servos fürs Portal.

Du musst eben wissen, wie deine Performance hinten raus aussehen soll, Beschleunigung usw.

Ich persönlich halte nix davon, eine Gantry mit 2 Endschaltern oder Referenzschaltern zu bauen, die das Portal gerade ziehen. Sowas ist im Maschinenbau eigentlich nicht üblich.

Mach bietet hier halt nicht mehr...ist halt Mach3.

Alles in allem ist es ja deine Fräse, wird schon werden.

[one-more-huesn]

Das es darauf ankommt was ich erreichen will ist mir klar, und die Erwartungen sind auch nicht so gigantisch wie 30m/min. Mehr als 5-6m/min sind absolut unrealistisch für meinen Fall. Ich hab ja keinen Stress wie in der Industrie, wenn der Fräsgang 10-20% länger dauert ist mir das egal. Genauigkeit und Verlässlichkeit steht über allem! Wenn man 2 3d-Drucker gewohnt ist ist einem die Zeit sowieso ziemlich egal, hauptsache das Ergebnis stimmt!
Insofern reicht die Beschleunigung dann auch irgendwo im Bereich 1000-3000 mm/min^2 völlig aus. Bei meiner aktuellen Fräse fahre ich mit 600mm/min^2 und 2600m/min Vorschub. Das halte ich schon für OK bis auf den Eilgang natürlich. Ich sag mal 4m/min Vorschub und 1,5-2m/s^2 sind zum Fräsen absolut ausreichend für mich, Eilgang natürlich was geht aber das ergibt sich dann experimentell.

Ich habe noch keine Erfahrung mit solchen Maschinen aus der Industrie, wie ist es denn dort üblich? Ich meine wenn das Portal einmal ausgerichtet ist und auf den Antrieb absoluter Verlass ist, verstehe ich, dass man den zweiten Endschalter nicht benötigt. Wenn man dafür allerdings irre aufwendige Treiber und teure Motoren benötigt wird es mir das nicht Wert sein gegenüber einem 10-20€ Endschalter und einem Kable mehr.

Mein Verstand sagt mir folgendes:
- Ausgangssituation: Fräse offline
- Systemstart: hier könnte es natürlich während der Offlinezeit oder wenn die Motoren das erste Mal Strom bekommen zu einem Versatz gekommen sein
- Referenzfahrt: Versatz wird ausgeglichen
- Fräsen: ab diesem Schritt fährt der Antrieb immer gleich wegen der geschlossenen Regelung außer es kommt zum Crash

Daher sind für mich rein logisch 2 Endschalter einfach als zusätzliche Sicherheit notwendig, aber wie kennst du es denn? Würde mich interessieren, vielleicht lässt es sich eh auch anders umsetzen.

Versteh mich bitte nicht falsch, ich bin dankbar für deine Meinung und dein Fachwissen aber ich bin leider ein armer Student der so günstig wie möglich eine genaue Fräse hinbekommen möchte. 750W Servos + Controller hört sich für mich schon sehr teuer an im Vergleich zu ~110€ für die JMC's.

[Stud54]

Gerade mal durchgerechnet....

Ich hab jetzt mal mit 130kg Portal gerechnet und 400N max Schnittkraft. Bei einer Beschleunigungsrampe von 0.2s und 20m/min, Spindeln in 20x10, Linearführungen usw. komm ich auf 1.4Nm Drehmoment, ohne auch nur ein Fitzelchen Sicherheit.

In der Regel gilt hier Sicherheitsfaktor 2, also 2.8Nm benötigtes Gesamtdrehmoment.

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Das klingt doch nicht so schlecht für mich!
Ich habe 20x5er Spindeln und mit 10m/min geb ich mich 2 mal zufrieden. Da komme ich dann mit 2x 0,6 Nm ganz gut hin oder nicht? Außerdem lassen sich die Servos ja auf 300% überlasten, z.B. beim Beschleunigen oder wenn der Controller merkt, dass beim Eintauchen ins Material die Drehzahl einbricht.

Wie berechnest du das denn? Reduzierst du das Trägheitsmoment auf die Spindeln oder gibt es da eine Art Faustformel?

[Stud54]

Das Problem ist doch die Präzision der Schalter und die Steigungsfehler der Spindeln ansich.

Nimm mal an, deine Endschalter differieren in ihrem Tastpunkt um 0.1mm, was nicht unbedingt unüblich ist, dann sinds es schon 0.2, wenns mies läuft. Dann noch 5/100 alle 300mm, sind nochmal 0.3 auf 2m, klar, hier sind beide Seiten gleich mies, aber du verstehst, was ich meine. Dann hast du noch Spiel in der Festlagerung usw.

Den XY Winkel ner Gantry sauber zu halten, ist in der Industrie nicht einfach. Gerade mit 2 Motoren muss man da schon richtig Arbeit reinstecken, bis es passt und passend bleibt.

Ich hab noch keine Hobbygantry in der Größe gesehen, mit 2 Motoren, in Stahl.
Ich kenne nur unsere, und da geht ohne Absolutwertencoder und ne Einstellroutine in der SW nix.

Gruß

[Stud54]

Trägheitsmoment Spindel und Motor hab ich jetzt einfach ignoriert, ist bei den Durchmessern der Spielzeugspindeln auch nicht relevant.

Jap...mit 0.6 pro Seite gehts ganz knapp raus, ohne Reserven.

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Ja mir ist klar das ich mit dem Projekt was größeres gestartet habe aber ich wollte den Platz den ich habe auch ausnutzen da der Stahl für die Konstruktion im Vergleich zur Lineartechnik sowieso verschwindend klein wird.

Das mit den Fehlern die sich zusammenaddieren ist ein guter Punkt und war mir durchaus bewusst, bei den Spindeln gehe ich jedoch von einem konstanten Fehler an beiden Spindeln aus, da beide von der selben Stange aus der selben Maschine kommen. Alles in allem ist für mich 1mm Positionierfehler auf 2m auch in Ordnung. Der Winkelfehler des Portals durch Endschalter etc. sollte sich auch schnell relativieren bei einer Portalbreite von 1,4m.
In Wirklichkeit werde ich zu 95% im vorderen Drittel der Maschine arbeiten, wo ich 1 oder 2 Schraubstöcke aufbauen werde. Die länge habe ich wie gesagt nur gewählt, weil ich den Platz optimal nutzen wollte, schadet ja nicht wenn ich auch mal große Holzplatten etc. für z.B. Möbel aufspannen kann hab ich mir gedacht.

Das wäre dann akzeptabel für mich, vor allem für den Preis!
Eilgang (ohne die 400N Schnittkraft) kann ich dann also mit ~10m/min fahren und Fräsen mit 400N Schnittkraft auf jeden fall mit 5m/min.
Bei höheren Geschwindigkeiten würde ich es wahrscheinlich sowieso mit der Angst zu tun bekommen!

Das mit dem Absolutgeber gibt mir jedoch zu denken, ich hoffe es lässt sich auf die nicht so elegante Art mit zwei Endschaltern akzeptabel realisieren. Genauigkeit und Funktionalität wären mit schon wichtiger als alles Andere, dafür ist es jetzt wohl aber auch zu spät, der Rahmen steht.

Vielen Dank auf jeden Fall an dich, du hast mir schonmal viel weiter geholfen! Ich werde mich noch nach stärkeren Servos umsehen, vielleicht finde ich ja was passendes zum verfügbaren Kapital. Toll wär's natürlich schon aber man kann schließlich nicht alles haben.