Closed Loop vs. Schrittmotor

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Wolpi
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Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von Wolpi » 01.02.2025, 15:29

Hallo in die Runde,

ich plane derweil eine DIY-Fräse, teils aus Alu-Profilen gepaart mit selbst gefrästen Aluteilen. Verfahrwege sind ca. Y=650, X=550, Z=150 mm.
Y soll doppelt (rechts / links) angetrieben werden, da ich auch vertikale Teile fräsen möchte, also darf kein Antrieb mittig auf Y verlaufen.
Steuerung etc. wollte ich alles Estlcam-Kompatibel betreiben, KUS und Linear sollen in etwa Blue-Line-Segment von Sorotec darstellen.

Bei der Auswahl der Teile und Komponenten komme ich gut voran, jedoch bin ich bei der Wahl der Motoren unschlüssig. Ich lese viel über closed loop, kann aber für mich nicht filtern, ob ich das nun unbedingt brauche oder nicht.

Derweil arbeite ich mit einer selbstgebauten Holzfräse mit Nema17 Schrittmotoren und wollte nun mal etwas upgraden. Also entweder Nema23 1.8 Nm oder Nema24 3Nm closed loop. Preislich ist das ja doch ganz gut einer oben drauf :)

Mein Anwndungszenario sieht in erster Linie hobbymäßig aus, was sich daraus entwickelt, weiß keiner, das Teil darf aber gerne "zunkunftsicher" gestaltet sein. Und Spaß sollte es auch machen, präzise Teile zu fräsen.
Für meine Holzfräse habe ich zum Teil "günstig" gekauft, eine KUS musste ich dafür 3-mal kaufen, bis ich eine ohne große Unwucht dabei hatte, das möchte ich diesmal dann doch etwas besser machen!

Was würdet Ihr sagen, geht die Entwicklung sowieso Richtung closed loop oder lohnt sich das als "Hobbyfräser" einfach nicht, wie sind Eure Erfahrungen?
Schrittverluste hat es ja auch bei closed loop, es wird dann eben immer nachkorrigiert und die Fräse kommt doch irgendwie zum Zielpunkt.

Wenn closed loop, dann würde ich wahrscheinlich getrennte Systeme bevorzugen

Die Industrie bietet hierbei zwei Arten von Antrieben:

​Getrennte Systeme mit separatem Treiber und Motor und

Integrierte Systeme wo Treiber und Motor eine Einheit bilden.

Naja, ich habe mich bei der Wahl der Motoren etwas festgefressen und nun hoffe ich auf Euern Input, das das mal weitergeht bei mir.

Grüße und ein schönes Wochenende,

Andreas

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carbonkid
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von carbonkid » 01.02.2025, 18:47

Die typischen JMC Ihss(3Nm Nema23/24) Motoren sind bestens geeignet. Normale open Loop Schrittmotoren würde ich heutzutage in eine DIY CNC Fräse nicht mehr verbauen.
Gruß Daniel

DiY Fräse : CSMIO-IP-M / JMC-iHSS57 / simCNC-CS-Lab / intel NUC6i3
3D Drucker: Anycubic Delta Linear

KarlG
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von KarlG » 02.02.2025, 08:12

Moin,

die Frage ist falsch gestellt und wenn man von falschen Voraussetzungen ausgeht, wird man auch nicht zu optimalen Ergebnissen kommen.
Funktionieren wird es meistens TROTZDEM.

Grundsätzlich:
Wolpi hat geschrieben:
01.02.2025, 15:29
Schrittverluste hat es ja auch bei closed loop, es wird dann eben immer nachkorrigiert und die Fräse kommt doch irgendwie zum Zielpunkt.
Es ist eine Mähr, dass Schrittmotoren irgendwie immer "Schrittverluste" hätten. Erstmal: Es ist technisch (elektrisch/mechanisch) unmöglich, dass ein Schrittmotor Einzelschritte, oder gar Mikroschritte "verliert". Ein vernünftig dimensioniertes und eingestelltes "open loop" (OL)-System verliert keine Schritte.
Es KANN aber Zustände geben, wo Schrittverluste auftreten - bspw. bei einer unbemerkten Kollision, oder wenn man in der kalten Werkstatt und frisch abgeschmierter KUS volle Kanne mit G0 losfährt.
Im ersten Fall wird es evtl. nicht bemerkt - besonders, wenn man das "Kollisionsobjekt" nur mal kurz "angestubst" hat. Dann gehen aber keine Einzelschritte, sondern sogenannte "Großschritte" verloren. Bei einem 2-poler sind das vier Vollschritte bzw. 7,2°. Das sind 0,1mm an einer 5er Steigung. Im zweiten Fall wird die Achse kreischend stehenbleiben und das merkt man auf jeden Fall.

Ein CL-System wird auch nicht "nachkorrigieren" in dem Sinne "bin nicht am Zielpunkt angekommen, also mache ich jetzt mal noch ein paar Schritte dazu", sondern BEIM FAHREN feststellen, dass der Rotor dem (theoretischen) Drehfeld hinterhereilt und dann den Strom erhöhen. Das geht dann solange, bis er es nicht mehr schafft und in Störung geht.
Also entweder Nema23 1.8 Nm oder Nema24 3Nm closed loop. Preislich ist das ja doch ganz gut einer oben drauf :)
Der wesentliche Vorteil von CL ist, dass man mit "kleineren" Motoren arbeiten kann. OL muss man für jede Eventualität überdimensionieren, also wenn man theoretisch 2Nm "braucht", wird man 3 oder 4Nm installieren, weil es ja auch mal passieren kann, dass in der kalten Werkstatt alles etwas schwerer läuft, mal ein paar Späne in der Mutter sind, oder wasweißich.

Das muss man mit CL nicht machen, denn er wird im Fall des Falles, wenn ich nicht mehr korrigieren kann, in Störung gehen. Das ist natürlich besonders bei einem Doppelantrieb von Vorteil, weil sonst die Motoren gegeneinander arbeiten und das Portal schief ziehen. Das kann im schlimmsten Fall bis zu einer mechanischen Zerstörung gehen, weil man da ja Kräfte von 1kN oder mehr drauf hat.

Also: OL-Systeme haben keine Schrittverluste, wenn sie vernünftig dimensioniert sind, aber für den Fall des Falles keine Überwachung, wenn sie doch mal auftreten. CL-Systeme "merken" das und wenn man das Störungssignal mit der Steuerung verschaltet, kann man auch die Maschine anhalten.

Weiterhin bleiben CL-Systeme im Betrieb deutlich kühler, brauchen weniger Strom und damit kleinere Netzteile.

Viele CL-Systeme sind auch deutlich laufruhiger und erzeugen damit weniger Resonanzen an der Maschine, was aber nicht am CL liegt, sondern an den 3-poligen Motoren, die im CL-Bereich weit verbreitet sind und im OL-Bereich sehr selten.

Gruss
Karl

Wolpi
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von Wolpi » 02.02.2025, 13:54

Moin erstmal

und vielen Dank für Euern Input, so kann ich das für mich immer besser eingrenzen.
carbonkid hat geschrieben:
01.02.2025, 18:47
Die typischen JMC Ihss(3Nm Nema23/24) Motoren sind bestens geeignet.
Die werde ich mir mal anschauen, wobei ich, wenn CL, getrennte Systeme bevorzugen würde.
KarlG hat geschrieben:
02.02.2025, 08:12
Es ist eine Mähr, dass Schrittmotoren irgendwie immer "Schrittverluste" hätten.
Das wollte ich auf keinen Fall generell behaupten, ist nur meiner Leienhaftigkeit auf diesem Gebiet geschuldet. Von daher besten Dank für Deine Erläuterung.
Für mich heißt das, dass ich nach wie vor nichts falsch mache, wenn ich ausreichend dimensionierte OL wählen würde, jedoch hätte ich mit CL auch diverse Vorteile.
Gibt es Hersteller für CL mit getrennten Systemen, die Ihr empfehlen / bevorzugen würdet?

Grüße und einen sonnigen Sonntag noch,

Andreas

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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von KarlG » 02.02.2025, 20:22

Gibt es Hersteller für CL mit getrennten Systemen, die Ihr empfehlen / bevorzugen würdet?
Ja - die Leadshine-Dreipoler, wenn es nicht auf den Euro ankommt und wenn es günstiger sein soll, dann Lichuan. Am besten direkt aus China importieren, denn in D kosten die schon saftig mehr.

Wolpi
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von Wolpi » 03.02.2025, 00:40

KarlG hat geschrieben:
02.02.2025, 20:22
Ja - die Leadshine-Dreipoler,
Meinst du damit die 3-Phasen Motoren? Oder wäre das auch so einer in der Art? der hätte 2 Phasen

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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von KarlG » 03.02.2025, 13:42

Wolpi hat geschrieben:
03.02.2025, 00:40
Meinst du damit die 3-Phasen Motoren?
Ja. Die sind extrem laufruhig im Gegensatz zu den 2-Phasenmotoren, die ja einen größeren Schrittwinkel haben.
Scheint es aber nicht mehr überall zu geben. Ursprünglich HBS57, dann HBS507 und endlich ES-D508 mit 2 oder 3Nm....

Wolpi
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von Wolpi » 04.02.2025, 06:51

Moin zu später Stunde, naja nun zu früher Stunde,

hatte den Post garnicht abgesendet :)
KarlG hat geschrieben:
03.02.2025, 13:42
und endlich ES-D508 mit 2 oder 3Nm....
Was meinst Du, ist das ein gutes Angebot? und vor allem, würde ich die an den Klemmenadapter von Estlcam anschließen können? Im Netz finde ich gerade nur Anschlussschemata für 2-Phaser auf den Klemmenadapter. Naja, ich bin, was die Steuerung angeht, auf Anschlusspläne angewiesen. Vielleicht könnt Ihr mir da helfen.
Also Estlcam ist soweit erstmal gesetzt, wenn mir die 3-Phaser zuviel Kopfkino bereiten, wegen anschließen, switche ich doch auf die 2-Phaser.

Kleiner Auszug zum Klemmenadapter:
Der Klemmen Adapter XL eignet sich für alle Systeme die mit 5V Step / Dir Signalen (Schritt / Richtung) arbeiten:

Das können sowohl klassische Schrittmotor / Endstufen Kombinationen wie z.B. mit der Leadshine DM542EU sein...
Als auch Servos mit integriertem oder externem Treiber...
Oder "Closed Loop" Stepper mit integrierter oder externer Endstufe...
Solange es mit 5V Takt / Richtung ansteuerbar ist geht es...

KarlG
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von KarlG » 04.02.2025, 11:33

Moin!
Wolpi hat geschrieben:
04.02.2025, 06:51
Was meinst Du, ist das ein gutes Angebot?
Habe keine aktuelle Preisübersicht, aber das kommt mir nicht besonders "günstig" vor. Mein HBS57 hatte ich 2015 für 219€ incl. Versand in D gekauft. Die gab es dann später beim Modellwechsel zum HBS507 (mMn. identisch zum ES-D508) tlw. für etwas über $100 - glaube $110 incl. Versand aus China. Vermutlich wird man aber aktuell bei den Leadshines immer um/über 200 € pro Achse landen und es stellt sich die Frage, ob das für den eigenen Anwendungsfall wirklich merkliche Vorteile bringt.

Du könntest ja auch mal die Lichuans in Betracht ziehen - das geht schon deutlich günstiger. Keine Ahnung, ob es den CNCWerk-Rabatt noch gibt....


und vor allem, würde ich die an den Klemmenadapter von Estlcam anschließen können? Im Netz finde ich gerade nur Anschlussschemata für 2-Phaser auf den Klemmenadapter.
Das ist irrelevant, weil man ja Steuerungsseitig nur "Step" und "Dir" anschließt und da unterscheiden sich die Steuerteile von 2- und 3-Phasern nicht. Warum auch?

Gruss
Karl

Wolpi
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Re: Closed Loop vs. Schrittmotor

Beitrag von Wolpi » 05.02.2025, 00:02

KarlG hat geschrieben:
04.02.2025, 11:33
Du könntest ja auch mal die Lichuans in Betracht ziehen - das geht schon deutlich günstiger. Keine Ahnung, ob es den CNCWerk-Rabatt noch gibt....
Tjo, Hallo Karl, ich brüte derweil im Netz und mit dem Link lande ich hier. Wegen dem Rabatt müsste ich mal meine Englishkenntnisse auffrischen...
In den Spezifikationen steht, das der Schrittwinkel 1,8° ist, ist das so richtig oder sollten 3-phaser nicht immer 1,2° haben ?
Naja, wie Ihr schon merkt, Motoren und dann noch direktimport aus China, ist nicht unbedingt meine Kernkompetenz :)
Die Encoderkabel, sind die genormt? Also wenn ich die evtl. mitgelieferten Kabel gegen Schleppkettentaugliche Kabel ersetzen möchte, passen die Buchsen dann oder was gibt es da u.U. zu beachten?

Gruß Andreas

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