Testlauf

Damit sich die Konstruktion einlaufen kann und später im Betrieb keine Probleme macht gab es heute den ersten trochenen Testlauf. Die Motoren mussten bei ausgebauter Spindelmutter 1 Stunde GCODE abarbeiten.

Hier mit offener Abdeckplatte:

Luft?!

Da ist definitiv keine Luft mehr. Als wir kürzlich die Stahlplatte auf dem Maschinengestell neu ausgerichtet haben, hatten wir nicht mit so einem geringen Spaltmaß gerechnet.

„Ja, war beim konstruieren schon alles sehr eng da“

OTon Fabian

Auf der anderen Seite haben wir jedoch noch etwas Spielraum, den wir nutzen werden.

Anschlusskästen Achsantriebe

Die originalen Steckverbinder der Leadshine Hybrid-Stepper (/Servos) hatten wir bereits gleich zu Anfang ausgetauscht. Zum Anschluss gibt es je Achse ein Alugehäuse, was jedoch etwas wuchtig geraten war. Auch bei den Ausschnitten wurde mangels Fräse… na ja, sagen wir mal „improvisiert“.

Alles neu macht der Mai! Und so gab es einen Satz neuer Alugehäuse von Hammond Electrics:

Auch bei den Kabeln diesmal keine halben Sachen. Alles wird ordentlich mit Schrumpfschläuchen befestigt. Und auch die Erde wird diesmal angeschlossen. Gerade im Hinblick auf den baldigen Umstieg von 48 auf 70 V keine verkehrte Sache.

Und hier bereist montiert (überkopf) unter den Portalwangen. Die neuen Gehäuse haben nur 1/3 des Volumens und tragen nicht so auf.

Schwarzes Alu

Merke: Wenn du Alu bohrst und die Späne werden schwarz kann das nichts gutes heißen…

André

Beim Versuch einen neuen Durchlass für das Encoderkabel zu bohren ist das Bohrloch leider verlaufen und hat das 5×1,5 mm2 Motorkabel gestreift. Glück im Unglück: Die meisten Leitungen habe ich absichtlich etwas länger gelassen und unter der Maschine „geparkt“. Somit konnte das Kabel ohne Probleme verlängert werden.

Ciao Zahnstangen

Ein letztes Relikt des alten Zahnstangenantriebs ist nun auch endlich beseitigt. Schon damals bei der Montage hatten sich zwei der Imbus-Schraubenköpfe zerfressen und wollten sich jetzt nicht ausbauen lassen.

In denkbar ungünstiger Lage wurden die Schraubenköpfe ausgebohrt. Hier das finale Ergebnis. Es wird echt Zeit für einen ordentlichen Ausdrehersatz…

[toc]

Hintergrund

Betrachtet man die Drehmomentkurve aus dem Datenblatt, so zeigen sich zwei Dinge.

1. Zwischen 48V und 68V liegen teilweise bis 50% Unterschied beim Drehmoment. ⇒ Also muss die Spannung erhöht werden.
2. Die Drehmomentkurve basiert auf einem Haltestrom von 40%. Für mehr Drehmoment bei hohen Drehzahlen müssen wir das Motortuning in der Endstufe anpassen. Das führt jedoch zu einer höheren Stromaufnahme. ⇒ Also müssen wir ein leistungsfähigeres Netzteil verbauen.

Quelle: Leadshine China

Zum erreichen der gewünschten Spannung ließe sich das aktuell verbaute Meanwell SDR-960-48 auch mit einem baugleichen Gerät in Reihe schalten. Somit werden aus 2x48V 10A dann 1x96V 10A (Bei Parallelschaltung 1x48V 20A). Dafür reicht jedoch der Platz im Schaltschrank nicht aus und wir möchten gerne beide Faktoren erhöhen. Außerdem kommen wir mit 96V schon sehr nahe an die maximale Spannung der Endstufen von 100V heran.

Auswahl der neuen Stromversorgung

Hier hat man grundsätzlich zwei Optionen zur Auswahl (bzw. drei, wenn man Systeme mit 240V Netzspannung mitzählt).

Schaltnetzteile

Positiv

• Geringe Einbaumaße
• Montage auf Hutschiene
• Schaltungen für Stromstabilisierung sowie Sanftanlauf bereits integriert
• Stromüberwachung und selbstrückstellende Schutzschaltung bei Überlast/Kurzschluss

Negativ

• Bei Teillast schlechterer Wirkungsgrad
• Relativ teuer
• Komplex / Schwierig an die eigenen Bedingungen anpassbar

Konventionelle Ringkerntransformatoren

Positiv

• Günstig und in vielen Leistungsklassen verfügbar
• Stabiler Wirkungsgrad über fast die gesamte Kennlinie hinweg

Negativ

• Großer Platzbedarf, hohes Gewicht
• Schutzschaltungen nicht enthalten
• Stromstabilisierung (Kondensatorenbank) nicht enthalten

Camtec HPV1000

Dieses Schaltnetzteil aus deutscher Produktion ist für die Versorgung von Antriebssystemen mit schwankender Stromaufnahme ausgelegt. Der Preis ist saftig. In dieser Leistungsklasse kann man so gut wie keine günstigen Alternativen mehr finden, ohne gleich für jede Endstufe ein eigenes SNT verbauen zu müssen (z.B. die Leadshine eigenen Netzteile mit 7,6A).

Foto: CAMTEC Systemelektronik GmbH

Technische Daten

[table “” not found /]

Einbau

Der vorhandene Platz im Schaltschrank reicht aus und auch die Kabel sind ausreichend lang gewählt. Mit 4×2,5mm² wurde die Versorgungsleitung zu den Endstufen außerdem von vorne herein sehr großzügig gewählt, um den Spannungsabfall so gering wie möglich zu halten.

Testbetrieb

Ergebnisse vom ersten Test folgen in Kürze…

Motortuning

Nach dem Austausch der Spannungsversorgung wollen wir uns dem Thema Motortuning nähern. Über eine RS232 Schnittstelle lassen sich die Endstufen mit einer Software sehr detailliert einstellen. Ab Werk ist z.B. die Haltestromabsenkung aktiviert, sowie der Haltestrom an sich auf ca. 50% beschränkt (Quelle: Leadshine)

Durch das Tuning erhoffen wir uns eine für unsere Maschine optimierte Drehmomentkurve. Näheres dazu in Kürze in einem eigenen Artikel.

Erste Tests mit 2.000 und 40.000 Schritten pro Umdrehung verliefen bereits Positiv. Zieht man den Stecker vom Sensor ab stoppt der Motor sofort – die Fehlererkennung funktioniert also.

[toc]

Die Motoren kommen in den nächsten 6 Wochen noch per Post nach – so viel magnetisches Material war für das Handgepäck nur wenig erfreulich.

 Technische Daten

• 20 – 70V AC oder 30 – 100V DC
• 0,5  – 8,2 Ampere
• Geschlossenes (Closed Loop) System mit Encoder und eingebauter Auswertung

Anschluss CSMIO

Kurz gesagt: Ist schnell gemacht. Im Benutzerhandbuch der CSMIO gibt es bereits ein übersichtliches Anschlussschema für die „offenen“ Schrittmotorendstufen. Beide arbeiten mit Richtungs- und Schrittsignalen.

Zusätzlich bieten die ES-Endstufen die Möglichkeit im Fehlerfall sowieo bei störungsfreier Positionierung jeweils einen (NO) Kontakt zu schließen. Je nach gewünschtem Detailgrad können diese durchgeschliffen oder einzeln auf einen Pin der CSMIO gelegt werden.

Das verwendete Kabel stammt aus der BUS-Anwendung, hat paarweise verdrillte Adern und ist nochmal geschirmt. Im Nachhinein hätte ich eher zu einem flexibleren Kabel greifen sollen, die Verkabelung war etwas fummelig.

Wieder mal die Erdung

Wie auch bei der Hyria Spindel besitzt die ES-D1008 keine Gehäuseerdung und ebenfalls sind auch die daran angeschlossenen Motoren nicht geerdet.

Bei beiden Punkten werde ich nacharbeiten. Endstufe und Motor werden jeweils an einer Gehäuseschraube geerdet – man weiß ja nie.

Ein anderer Punkt der für Erheiterung gesorgt hat sind die Adernfarben beim mitgelieferten Motor-Anschlusskabel. Gelb/Grün wird, so wie im offiziellen Datenblatt „angedroht“ als B+, also zur Versorgung der 2. Motorphase, genutzt. Zum testen kann man das so lassen, später möchte ich ohnehin auf geschirmte 5 Pol Leitungen von Lapp umsteigen…

Mittlerweile sind auch Motoranschlusskabel und Encoderleitung dran:

Herstellervorgaben zur Einbaulage

In einem großen CNC Forum wurde ich auf die Einbaulage der Endstufen hingewiesen, die möglicherweise zu einem Temperaturstau bzw. Schaden führen könnte. Leider geben weder Herstellerwebsite noch die Betriebsanleitung dieses Modells dazu etwas her.

Auf Anfrage teilte mir der technische Support mit, dass die Einbaulage bei diesem Modell aufgrund von Kühlrippen und Zwangsbelüftung (Lüfter) egal sei und mein Aufbau (Foto) zulässig ist.

Teileliste

[table “parts” not found /]

• Servos:
  – Teuer, wenig Haltemoment, aufwendige Steuerung und „Nachjagen“
  + Schnell, leise, sauberer Lauf, keine Schrittverluste
• Schrittmoren:
  – Langsam, laut(er),  je nach Steuerung Schritte spürbar, Schrittverluste möglich
  + Günstig, Einfache Steuerung
• Hybrid Schrittmotoren:
  – Teuerer als Schrittmotoren, keine automatische Korrektur
  + Können Schrittverluste melden und die Steuerung kann anhalten

Im Endeffekt ist die Wahl auf den Hybrid gefallen. Zwar erwarten wir bei ausreichender Dimmensionierung der Motoren keine Schrittverluste, doch muss das beidseitig angetriebene Portal absolut synchron gehalten werden. Fällt jetzt z.B. eine der Steuerungen aus oder einer der Motoren hat einen Defekt, wird die ganze Maschine angehalten.

Durch Kontakte nach Asien ist der HBS57 des chinesichen Herstellers LeadShine inklusive 8Nm starkem 86HS80-EC Motor für ca. 170 Euro (FOB ex. Shanghai 130 Euro) zu haben.

Teileliste

[table “parts” not found /]