Sicherheitskonzept

Motioncontroller, Endstufen, mechanische/induktive Endschalter etc.
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medicusdkfz
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Sicherheitskonzept

Beitrag von medicusdkfz » 28.06.2018, 09:17

Hallo,

ich bin gerade an der Steuerung für meine neue CNC-Fräse namens „Lotte“. Bei meiner ersten Fräse nach dem Vorbild der P2 war ich noch ein wenig „naiv“ unterwegs... Das hat zwar alles funktioniert, aber jetzt würde ich das Konzept gerne auf sichere Füße stellen. Die groben Daten zur Fräse vorab:
Verfahrweg 1300x1100x290 mit schweren Aluprofilen 90x90 und einem Portalbalken von 180x90. Ich werde angetriebene Muttern auf X und Y (mit slave axis) verwenden. Als Antriebe verwende ich 3 CL-Servos von Leadshine (NEMA34 8 Nm). Die Z-Achse bekommt wegen der schweren ATC-Spindel (Jianken 110 mit 4.5 kW) einen 8.2 NM-Steppermotor mit einer Federdruckbremse, die im stromlosen Zustand des Steppermotors die Z-Achse in der Position sichert. Als Schmankerl wird es noch eine Rotationsachse geben zur stirnseitigen Bearbeitung von Materialien wie z.B. Holz. Mit Lotte wird v.a. Holz, Kunstoff und Alu gefräst.

Nun zu den elektronischen Komponenten:
- first line -> induktive PNP-Endschalter
- second line -> mechanische Endschalter
- 3x Magnetventile 24V für die Steuerung der Druckluftkomponenten
- 1x Powtran PI9130 Frequenzumrichter mit 5.5 kW mit 380V mit Bremswiderstand
- 4x 24V/220V-Relais für Staubabsaugung und Co
- 1x 24V/380V-Schütz für den FU
- 1x 48V/10A-Schaltnetzteil für den Stepper der Z-Achse (8A)
- 1x 80V/20A-Ringtrafoschaltung zur Versorgung der CL-Servos mit Anlaufstrombegrenzer
- 1x 24V/10A für die Schaltkomponenten (UC300ETH + UB1 und den Rest wie Relais und Magnetventile)
- Die Elektrovorbereitung auf eine Belastbarkeit der 380V-Strecke habe ich bis 10kW ausgeführt. Die restliche Werkstatt hat noch 5 220V-Stromkreise mit einer Belastbarkeit bis je 3.5kW...

So, das sollte als Vorabinfo erst einmal reichen...
Meine Fragen zur Verschaltung:
- Wie habt ihr das bei komplexeren Systemen gelöst?
- Wie kann ich z.B. die Magnetfederbremse für die Z-Achse sicher einbinden? Reicht eine Koppelung mit der charge pump vom BOB schon aus?
- Habt ihr die Enable und Alarm-Signale eurer Stepper-/Servo-Treiber in eure Schaltungskonzepte mit integriert?
- Wie habt ihr das Problem gelöst, wenn der Servo in den Alarm-Modus geht und die Fräse noch läuft?
- Hat eventuell jemand einen Verschaltungsplan seiner Elektronik erstellt und kann mir da etwas als PM zur Verfügung stellen?

Vielen Dank für eure Hilfe vorab.

Viele Grüße,
Pierre

KarlG
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Re: Sicherheitskonzept

Beitrag von KarlG » 28.06.2018, 10:10

Moin,

ausserhalb des "Protokolls":
Verfahrweg 1300x1100x290 mit schweren Aluprofilen 90x90 und einem Portalbalken von 180x90
Hast Du mal Durchbiegung gerechnet? Das schwere 90x90 biegt sich auf einer Länge von 1500mm unter 200N Last schon 1/10mm durch.
Die 1500 sind vermutlich zu niedrig angesetzt und die 200N wirst Du wahrscheinlich auch deutlich überschreiten...

Gruss
Karl

medicusdkfz
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Re: Sicherheitskonzept

Beitrag von medicusdkfz » 28.06.2018, 10:32

KarlG hat geschrieben:
28.06.2018, 10:10
Moin,

ausserhalb des "Protokolls":
Verfahrweg 1300x1100x290 mit schweren Aluprofilen 90x90 und einem Portalbalken von 180x90
Hast Du mal Durchbiegung gerechnet? Das schwere 90x90 biegt sich auf einer Länge von 1500mm unter 200N Last schon 1/10mm durch.
Die 1500 sind vermutlich zu niedrig angesetzt und die 200N wirst Du wahrscheinlich auch deutlich überschreiten...

Gruss
Karl
Ja, die Mechanik passt so - ist schon eine Unterstützung drin...

Liebe Grüße,
Pierre

medicusdkfz
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Re: Sicherheitskonzept

Beitrag von medicusdkfz » 29.06.2018, 20:54

Habe das Problem gelöst. :dh Die charge pump ist nun mit einem Onboard-Relais gekoppelt, daß das Schütz (schaltet die Spannung vom Frequenzumrichter zur Fräse aus) und die vier Koppelrelais (ein Doppelwechsler schaltet die beiden Netzteile zur Stepper-/Servoversorgung aus) ausschaltet. Das Fault- oder Alarm-Signal der Treiber ist ebenfalls in den Safety-Kreis eingebunden. So schaltet ein Softwarefehler, der Notaus, ein Fehlersignal der Treiberendstufen, ein Fahren in die Endschalter in den Reset und lösen so den Abschaltvorgang der Frässpindel, der Servos und des Steppers und der angeschlossenen Geräte (Kompressor, MMS, Staubabsaugung, usw.) aus. Die Federdruckbremse ist ebenfalls im Safetykreis integriert und verhindert so den Absturz der Z-Achse... Im Testaufbau funktioniert soweit schon alles! Ich muss schon sagen, daß das UC300ETH mit dem UB1 schon eine tolle Kombi ist. Den Enable-Eingang habe ich ebenfalls verschaltet. Jetzt muss ich nicht alles komplett stromlos machen, sondern kann mit einem Reset die Servo-Treiber wieder reaktivieren...

Euch allen noch ein schönes Wochenende,
Pierre

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