Omron MX2 bis zu 580 Hz

Fräsmotoren / HF-Spindeln, Frequenzumrichter
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Tilman
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Omron MX2 bis zu 580 Hz

Beitrag von Tilman » 09.07.2021, 01:51

Hallo Leute,

ich dachte, ich lege hier mal etwas Knowhow für alle anderen ab, die einen Omron MX2 haben und sich für eine Spindel mit 500Hz / 30.000rpm interessieren.

Der Omron MX2 ist in der normalen Version bis 400Hz angegeben. Darüber hinaus gibt es ihn noch in einer HF-Variante mit bis zu 1000Hz, die jedoch schwer aufzutreiben und teuer ist. Man könnte also auf den Gedanken kommen, auf den Drehzahlbereich von 24.000 bis 30.000 zu verzichten und den alten FU zu behalten. Das funktioniert so nicht.

Der Grund liegt in der Eckfrequenz. Sie bestimmt, bei welcher Frequenz der Motor die volle Spannung kriegt. Bei den meisten Spindeln ist die V/f Kurve konstant oder linear und ihre Eckfrequenz entspricht der Maximalfrequenz. Das bedeutet, die Spindel kriegt ihre 220V erst bei 30.000rpm. Wenn der Frequenzumrichter jedoch nur 400Hz ausgeben kann, kann man auch keine höhere Eckfrequenz angeben. Das bedeutet, dass die Spindel schon bei 80% ihrer Drehzahl 100% der Spannung bekommt. Oder in Zahlen ausgedrückt: Bei 400Hz bekommt sie statt 176V volle 220V aufgebrummt. Das führt mit zunehmender Drehzahl zu einer hohen Stromaufnahme und übermäßiger Erwärmung.

Freundlicherweise hat mir heute ein kompetenter Herr von Mechatron am Telefon erklärt, dass man dennoch nicht die HF-Variante kaufen muss, weil der normale MX2 eigentlich bis zu 580Hz ausgeben kann. Über diese Frequenzangabe stolpert man bei Recherchen vereinzelt im Internet, doch kein Handbuch gibt darüber irgendeine Auskunft.

Bei der HF-Variante des MX2 dient der Parameter b171 dazu, zwischen Asynchronmotoren bis 400Hz (mit Vektorregelung) und Asynchronmotoren bis 1000Hz (ohne Vektorregelung) umzuschalten. Diesen Parameter gibt es auch beim normalen MX2, doch wenn man ihn irgendwann mal ausprobiert, hat er offensichtlich keine Funktion. Stellt man b171 jedoch um, bevor man die Parameter A003 (Eckfrequenz) und A004 (Maximalfrequenz) angerührt hat, wird man feststellen, dass diese beiden Parameter anschließend auf 580Hz voreingestellt sind. Um den MX2 mit bis zu 580Hz zu betreiben, ist also zunächst ein Zurücksetzen auf Werkseinstellungen und danach als erstes ein Umstellen von b171 auf 2 nötig. Anschließend kann man alle weiteren Parameter wie gewohnt setzen.

Viele Grüße
Tilman

1.AVM
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Re: Omron MX2 bis zu 580 Hz

Beitrag von 1.AVM » 10.07.2021, 22:13

Hallo Tilman,

sehr interessant!
Wenn ich richtig liege, hast du bei dir auch eine JGL Spindel verbaut, die bis 30.000 rpm dreht, richtig?

Ich selbst habe eine JGL-100, 3 kW bis 30.000 rpm und nutze ebenfalls den MX-2 von Omron in der 400 Hz-Variante. Ich bemerke tatsächlich eine deutliche Erwärmung, gerade bei Maximalfrequenz (400 Hz).
Verzichtest du bei der 580 Hz-Einstellung auf den Vektormodus?
Was ich bemerkt habe: Mein Omron MX-2 gibt bei Spindelstart über Mach3 zunächst eine sehr niedrige Spannung aus, sodass auf dem Frequenzumrichter etwa 25 Hz abzulesen sind. Das müsste rechnerisch eine recht geringe Drehzahl bei gleichzeitig winzigem Drehmoment sein - der 2.5 mm Bohrer zum Pilotbohren bzw. Kernlochbohren in Alu geht dennoch gut ins Material.

Gern mehr dazu.
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Patrick

Tilman
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Re: Omron MX2 bis zu 580 Hz

Beitrag von Tilman » 12.07.2021, 00:41

Hallo Patrick,

ja, ich hab eine JGL-80/2.2R30-20. Ich verzichte in der Tat auf die Vektorregelung. Unter anderem schon wegen der Überlast. Im MX2 ist ein Parameter zum Umschalten zwischen 20% und 50% Überlast. Laut Jianken ist nur eine maximale Überlast von 20% erlaubt und die Vektorregelung stellt diesen Parameter automatisch auf 50% um.

Dass Du eine spürbare Erwärmung feststellst, verwundert nicht. Ich hab Dir unten mal einen Screenshot von der Stromkurve angehängt. Die blaue Kurve ist eine Standard-Konfiguration mit 400Hz Maximalfrequenz und 400Hz Eckfrequenz und einer Stromaufnahme von max. 6A. Schon bei 10.0000 rpm steigt der Strom im Leerlauf stark an. Im Betrieb dürfte spätestens bei 12.000 rpm der volle Strom anliegen.

Die rote Kurve hatte ich, nachdem ich A045 auf 80% gestellt hatte. Dieser Parameter reduziert die Ausgangsspannung um ein prozentuales Verhältnis. Da die Spindel nur maximal 80% ihrer Drehzahl erreichen kann, müsste man damit die maximale Ausgangsspannung auf den korrekten Wert begrenzen können. Sie ist zwar deutlich besser, als die blaue aber noch weit entfernt von gut. So richtig funktioniert das in der Praxis also nicht.

Die grüne Kurve zeigt die Stromaufnahme nach der Konfiguration mit den korrekten Werten, also Eckfrequenz und Maximalfrequenz bei 500Hz. Hier bleibt die Stromkurve schön flach bei knapp über 2A im Leerlauf. Ich habe die Spindel vorgestern erstmals langsam bis 30.000 rpm hoch laufen lassen und war bei Maximaldrehzahl dann bei 2,4A.

Was meinst Du mit "Mein Omron MX-2 gibt bei Spindelstart über Mach3 zunächst eine sehr niedrige Spannung aus, sodass auf dem Frequenzumrichter etwa 25 Hz abzulesen sind."? Die Spannung hat nichts mit der Frequenz zu tun. Sie wird bestimmt durch die V/f-Kurve, die bei Standardeinstellung im FU konstant ist. Die Drehzahl wird einzig durch die Frequenz bestimmt. Spannung und Strom sorgen nur für die entsprechende Leistung. Bei einer konstanten V/f-Kurve hast Du bei halber Drehzahl (15.000 rpm) nicht nur halbe Frequenz (250Hz), sondern auch halbe Spannung (110V). Anders ist es, wenn du die Vektorregelung aktiviert hast. Damit ist die konstante V/f-Kurve deaktiviert und der FU regelt Spannung und Strom nach Leistungsbedarf.

Eigentlich müsste Dir übrigens aufgefallen sein, dass die Spindel bei höherer Drehzahl mit Deiner 400Hz-Konfiguration wie ein Sack Nüsse läuft. Ab halber Drehzahl, ungefähr ab dem Knick in der Stromaufnahme im Diagramm, lief meine Spindel sehr rau und unruhig. Die Vibrationen habe ich sogar im Maschinentisch gespürt. Seit dem Umstellung auf 500Hz läuft sie über den gesamten Drehzahlbereich seidig weich.

Viele Grüße
Tilman
Stromaufnahme.png

1.AVM
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Re: Omron MX2 bis zu 580 Hz

Beitrag von 1.AVM » 12.07.2021, 22:42

Hallo Tilman,
danke für die Übersicht!

Meine Spindel klingt eher unterhalb von 12.000 rpm wie ein Sack Nüsse, oben raus spult sie sauber hoch, wird aber auch echt warm.

Ich meine die 0-10V Spannung von Mach3, die an den FU gesandt wird. Mach3 steht bei mir im Bereich Spindeldrehzahl zu Beginn auf 6000 rpm. Ausgabewert (gedacht, nicht gemessen) müssten hier 0V sein. Die Spindel startet aber nicht. Ich muss den Regler auf 110 % stellen (6600 rpm) und die Spindel dreht sich mit etwa 25 Hz laut FU-Anzeige. Im unteren Bereich (bis 100 Hz) läuft das scheinbar eh nicht so sauber, nutze ja auch meistens den Bereich ab 21.000 rpm zum Alufräsen. Aber: mit den 25 - 75 Hz lässt sich prima Bohren - zumindest in Alu.

Würdest du mir dein Config-File vom Omron MX2 zur Verfügung stellen und wir vergleichen mal die Parameter? Falls das möglich ist, wäre ich sehr dankbar!

PS: Würde nämlich auch gern die 30.000 rpm meiner Spindel nutzen, weil ich damit auch viel graviere.
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Patrick

Tilman
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Re: Omron MX2 bis zu 580 Hz

Beitrag von Tilman » 13.07.2021, 10:05

Hallo Patrick,

da ich meine Maschinenkonfiguration eh bei Github liegen habe, kein Problem: https://raw.githubusercontent.com/hause ... ameter.pdf.

Die Parameter b090, b095 und b096 sind natürlich nur zu setzen, wenn ein Bremswiderstand angeschlossen ist.

Okay, wenn Du die Analogspannung vom Interface meinst, macht das Sinn :)
Ich hatte den FU bei der neuen Fräse auch zuerst noch kurzzeitig analog angeschlossen und mich mit unpräzisen Drehzahlwerten herumgeärgert. Ich hab die Steuerung dann ziemlich schnell auf Modbus umgestellt. Dadurch hab ich neben einer präzisen Drehzahl eine Menge Werte vom FU, die ich überwachen kann und vor allem läuft das nc-Programm erst los, wenn vom FU eine Rückmeldung gekommen ist, dass die Solldrehzahl erreicht ist.

pyVCP_Tab1.png
Viele Grüße
Tilman

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