Hilfe gesucht: Zahnstangen & Stepper

Stellt Eure Planungen & Eigenbauten vor ...
Antworten
erikh
Beiträge: 1
Registriert: 12.03.2021, 11:08

Hilfe gesucht: Zahnstangen & Stepper

Beitrag von erikh » 12.03.2021, 17:10

Hallo in die Runde!

Bin neu hier und hoffe ihr könnt mir mit diversen Fragen weiter helfen.

Also, ich bastel schon seit ca. 1,5 Jahren mit vielen unterbrechungen an einer Selbstbaufräse und ich habe da mehrere Probleme.
Ich möchte damit eigentlich ausschließlich Multiplex Holzplatten (2500x1200) und dünne Aluminiumprofile (max 3mm stärke) bearbeiten. Den Maschinenrahmen habe ich aus Standart Aluminiumprofilen gebaut, die Grundmaße davon sind 3350x1580mm.
Angetrieben wird das ganze Aktuell von
X: 2x JMC 180W Servo im Tandem
Y & Z: 1x JMC 180W Servo
über ein EdingCNC

Mein größtes Problem ist aktuell der Antrieb der X-Achse. Aktuell sind da billige 20x05 KUS mit 3200mm Länge verbaut. Leider sind die natürlich viel zu dünn für ihre Länge, biegen sich deshalb natürlich unter ihrem eigengewicht stark durch und Schwingen beim Verfahren sehr stark. Ich habe das ganze dann auf angetriebene Umlaufmuttern umgebaut, die das Aufschwingen zwar deutlich verbessert aber nicht vollständig beseitigt haben. Das heist bei fahrten über 1,5m/min schwingen sich die KUS immer noch extrem auf. Ich könnte hier zwar noch versuchen das ganze durch vorspannen der Spindel und durch Spindelunterstützungen weiter zu verbessern, bin mir aber leider ziemlich sicher, dass sich das problem mit den billigen spindeln auf der Länge nie so weit reduzieren lässt um auf sinnvolle Verfahrgeschwindigkeiten zu kommen.

Daher stellt sich für mich gerade die frage (da ich von den Spindeln auch echt die Nase voll habe) das ganze auf Zahnstangen umzubauen (was denke ich bei dem Verfahrweg am sinnvollsten ist?). Nun habe ich mich schon versucht da schlau zu machen, finde aber leider nur wenig aussagekräftiges. Was ich bisher in erfahrung bringen konnte ist, dass Zahnstangenantriebe ein Umkehrspiel haben und dass dieses bei Schrägverzahnten Zahnstangen wohl geringer ist als bei gerade Verzahnten.

Aber wie schlimm ist das Umkehrspiel denn eigentlich? Ich möchte wie gesagt nur Multiplex und dünne Aluprofile bearbeiten und brauche dafür keine extrem hohe Präzision.

Thema Vorschub:
Zahnräder werd ja über das Modul bestimmt. In Verbindung mit einer Zahnstange sollte ja da der Teilkreis des Zahnrades * Pi den Vorschub angeben.
Also Beispielsweise Zahnrad Modul 2, 20 Zähne, Teilkreis 40mm sollten ja 40xPi = 125,6637...mm ergeben. Sehe ich das richtig?

Wenn ich jetzt beispielsweise einen Motor mit 4000 Microschritten pro Umdrehung direkt an das Zahnrad kopple sollten ja pro Microschritt (40*Pi)/4000 = 0,031415...mm oder (Pi*0,01mm) Vorschub heraus kommen. Nun muss ich im EdingCNC ja die Schritte pro mm eingeben. Also: 1/(Pi*0,01mm) = 31,83098861... Schritte pro mm. Im EdingCNC kann ich das bis auf 4 Nachkommastellen eintragen. Aufgerundet also 31,8310 Schritte/mm.

Wenn ich jetzt weiter angenommen einen Vorschub von 2500mm fahren möchte, ergibt das ja die Formel ((40×pi)/4000) × (1/(Pi*0,01)) × 2500mm = 2500,00mm , passt also (?).
Mit dem rundungsfehler eingerechnet ergäbe das ja wiederrum ((40*pi)/4000) * 31,8310 * 2500mm = 2500,00089...mm also tatsächlich nur 0,00089...mm abweichnung auf 2500mm - habe ich das richtig gerechnet?
Und vor allem: Funktioniert das auch in EdingCNC mit diesen nachkommastellen? habe bisher immer nur mit ganzen Schritten pro mm zu tun gehabt.



Ausserdem habe ich auch probleme mit den JMC Servos, hauptsächlich auch an der X-Achse.
a) sind die wohl für die Masse des Portals einfach zu schwach
b) bekomme ich die nicht ordentlich parametriert. Habe Tagelang versucht die ordentlich einzustellen, leider ohne erfolg. Permanente schrittverluste, fräsungen werden dadurch (selbst bei minimalsten vorschüben) extrem ungenau. Übersteuern, untersteuern, usw...
c) steigen die auch immer wieder mit überlastfehlern aus, selbst wenn laut Überwachungssoftware überhaupt keine überlast vorliegt. Häufiger auch erst ~5 sekunden nach dem letzten verfahren, also irgendwie völlig willkürlich.

Da ich auch von den JMC Servos endgültig die Nase voll habe, würde ich hier gerne auch was anderes verbauen. Bei der suche nach alternativen bin ich auf Closed Loop stepper von Leadshine gestoßen. Zumindest diverse Onlineshops versprechen hier hohe Leistung ohne Schrittverluste. Leider konnte ich zu den Kandidaten die ich gefunden habe nirgends erfahrungsberichte finden und wollte daher fragen ob hier schon jemand erfahrungen mit einem der Systeme gemacht hat:

Kandidat A:
Motor: https://www.sorotec.de/shop/Hybrid-Serv ... 20-Nm.html
mit Endstufe: https://www.sorotec.de/shop/Hybrid-Serv ... H2306.html

Kandidat B:
Motor: https://www.sorotec.de/shop/Hybrid-Serv ... -3996.html
mit Endstufe: https://www.sorotec.de/shop/Hybrid-Serv ... -D808.html

Um noch genug "luft nach oben" zu habe würde ich hier vermutlich sogar zu den stärkeren, 20Nm tendieren. Hier stelle ich jedoch wieder fest, dass ja selbst die Welle einen Durchmesser von 19mm hat, somit wohl ein Zahnrad mit teilkreis von ca 50mm fällig würde. Würde wiederum bedeuten: ca 157mm vorschub pro umdrehung, geteilt duch encoderauflösung 4000 -> 0,0392...mm pro step.
Denke das wird dann doch etwas zu ungenau und die nächste überlegung wäre da noch eine untersetzung einzubauen. Da ich da ungerne selbst ewig rumbasteln möchte bin ich mal auf die suche nach Fertiggetrieben mit NEMA anschluss gegangen, konnte aber leider nichts brauch-/bezahlbares finden.

Hätte da vielleicht noch jemand einen heißen tipp für mich?


Hoffe ihr könnt mir hier helfen!

Vielen dank schonmal und Beste grüße,

Erik

Benutzeravatar
stormer
Beiträge: 74
Registriert: 02.09.2020, 11:38

Re: Hilfe gesucht: Zahnstangen & Stepper

Beitrag von stormer » 02.05.2021, 14:07

Ich kann ich dir zumindest einen Teil beantworten, sofern da nach >1Monat noch bedraf besteht.


- Bei so großen Verfahrwegen bieten sich Zahnstangengetriebe in der Tat an.
- Schrägverzahnte sind deshalb genauer, weil die Eingriffssituation über eine Umdrehung konstant gehalten wird (weil sie periodisch über die Breite verschoben wird). Bei konstanter Last werden damit auch die Kraftübertragung und der Fehler aus der Verspannung der Zahnräder konstant.
- Die Verspannnung zur Verringerung des Umkehrspiels gibts in verschiedenen Ausführungen. Z.B kann ein Zahnrad senkrecht in die Zahnstange gedrückt werden oder je eines nach schräg links und schräg rechts. (z.B. www.damencnc.com/en/mechanical-componen ... ack-pinion).
- Deine Berechnung bzgl der Verfahrwege und der Fehler stimmt. Allerdings ist der effektive, momentane Teilkreis ja auch von der Verspannung und der gegen sie anliegenden Last (aus Beschleunigung und sonst. Bewegungswiderständen) abhängig. In der Praxis findest du den Wert z.B. heraus, in dem du eine gewisse Anzahl an Steps mit typischer Beschl. und Last fährst und den tatsächlich zurückgelegten Weg einfach misst.

Antworten

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 1 Gast