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Grundsätzliche Ansteuerprobleme !, Anstuerung der CNC Fäse

Beitrag 19.12.2005, 22:03 Uhr
sthiemt
Level 1 = Community-Lehrling
*

Hallo erstmal

Ich bin neu hier und hab voher noch nie viel mit CNC zu tun gehabt. Ich bau momentan privat eine kleine Maschine, für die ich sehr präzise gefräßte Teile benötige. Ich habe auch vor kurzen eine recht preiswerte CNCFräse erstanden.

Nun zu dem Problem. Bevor ich meine Fräse an meine Steuerkarte anschließe, mache ich ein paar "Trockenübungen" mit schrittmotoren. Ich habe eine Karte, der man Schritt und Richtung geben muss (SMC 1500 von EMIS(Conrad)). Mein OS ist win XP. Ich benutzte Kcam und Mach2mill.

Bei beiden Programmen kann ich die Schrittmotoren nicht genau steuern. Ich bewege sie zunächst mithilfe der "manuellen Steuerung" von Postion "null" weg, und anschließend wieder hin. Der Motor kehrt aber nicht in seine Ursprungsposition zurück sondern weicht bis zu einer halben umdrehung.

Liegt das an win xp sauer.gif oder muss ich noch irgendwas einstellen?

Vielen Dank

sthiemt
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Beitrag 20.12.2005, 14:56 Uhr
singingSamson
CNC-Arena Ehrenmitglied
*******

Hallo stiehmt,


zunächst mal herzlich willkommen bei uns in der CNC-Arena. Dein Selbstbauprojekt ist sicher sehr interessant und wir sind schon gespannt, wie es Fortschritte macht. Hoffentlich hälst du uns ein wenig auf dem Laufenden. Mit ein paar Bildern im Anhang könntest du uns sicher Freude machen.

Leider kann ich dir zu deiner konkreten Frage keine Antwort geben, da ich von dieser Materie selbst nicht viel verstehe, aber sicher ist einer der Kollegen hier da versierter als ich und kann dir weiter helfen.


PS:
Da dein Posting (sicher versehentlich) doppelt ins Forum gelangt ist habe ich eines davon in den Papierkorb verschoben. Dein Einverständnis setze ich einfach mal voraus.


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Allzeit gute Kommunikation wünscht euch

singingSamson
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Beitrag 20.12.2005, 15:13 Uhr
sthiemt
Level 1 = Community-Lehrling
*

ja war keine absicht sorry.gif

Sobald meine Maschine was hergibt, werd ich auf jedenfall Fotos posten! Nur unter welcher topic?
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Beitrag 20.12.2005, 15:19 Uhr
singingSamson
CNC-Arena Ehrenmitglied
*******

Hallo nochmal,

du könntest das Forum "CNC im Eigenbau" (hier) dafür verwenden.

Der Beitrag wurde von Samson bearbeitet: 20.12.2005, 15:20 Uhr


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Allzeit gute Kommunikation wünscht euch

singingSamson
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Beitrag 20.12.2005, 23:34 Uhr
TBL
Level 5 = Community-Ingenieur
*****

Nur keine falsche Bescheidenheit, Samson. Bin mir sicher, in Ihren Händen schnurrt jeder noch so widerwillige Schrittmotor wie eine sanfte, schlafende Miezekatze.

Zur Sache.

Bei Kcam ist es Windows, das Ihnen das Timing kaputtmacht, beim anderen weiß ich es nicht, aber es gibt nicht viele Lösungen und schon keine kostenlose, die ein sauberes Echtzeittiming im kHz-Bereich unter Windows hinbekommen. Unmöglich ist es nicht, aber den Aufwand auch nciht wert.

Haben Sie einen Oszi, ich meine einen 2-Kanal mit Speicher? Können Sie sich die Signale anschauen?

Jetzt ein paar Fragen, die solche Symptome wie von Ihnen geschldert verursachen, XP haben wir schon, es gibt noch mehr.

Mit welcher Auflösung betreiben Sie den Motor. Drauf steht wahrscheinlich 1.8 Grad oder 200 Schritte/Umdrehung. Das ist der sog. Vollschrittbetrieb, den sollte man unbedingt vermeiden, weil der Motor - meist irgendwo bei 400 Hz, eine ganz üble Resonanz bekommt, auch recht rauh und laut läuft und in der Resonanz fast keine Kraft mehr hat. Daher unterteilen die Endstufen solche Schritte elektronisch, indem sie die Spulen nicht knallhart, sondern strufenweise umschalten und den Anker dann eben weniger große Schritte drehen, Laufruhe wird besser und die Resonanzen verschwinden. Gut ist 1/8Schritt-Auflösung, je feiner, umso ruhiger, aber auch umso langsamer, weil die für's Schnellfahren nötigen Takte nicht mehr über den Parallelport bereitgestellt werden können.

Wo hängt Ihre Endsfute/Elektronik dran? Meist am Druckerport, auch ganz ok, weil kostenlos. Aber da ist bei spätestens 40-50 kHz Schluß, hört sich viel an, ist es aber nicht. Unter DOS schreiben Sie direkt ins Register des Bausteins, der schaltet den Ausgang um, gibt ein sehr sauberes Timing. Unter WinXP übergeben Sie das Byte erst mal dem Treiber und was der dann macht, das weiß nur sein Programmierer. Daß Sie ein sauberes Timing möchten, das weiß er meist nicht. Die elegante Methode ist daher, das Userinterface auf einem Rechner unter Windows mit Netzwerk usw. laufen zu haben, ein zweiter (durchaus älterer) läuft unter DOS, bekommt seine Befehle und führt diese problemlos in Echtzeit aus.

Wie lange ist die Leitung zwischen PC und Elektronik? Der Druckerport stellt TTL (0V und 5V-Pegel) bereit, das ist nicht viel und auch ziemlich störanfällig, daher sollte entweder diese Leitung nicht länger als 50cm sein und auch die Masseverbindung muß top sein. Die bessere Alternative ist, gleich nach dem Druckerport einen Treiber (Signalrichtungen beachten, Schalter sind Eingänge, Takt und Richtung Ausgänge!) und danach einen Optokoppler zu setzen, von da an dann mit 24V Signalspannung weitergehen. Am Eingang Ihrer Motorkarte setzen Sie nochmal so eine optische Abkopplung hin, das hört sich jetzt furchtbar kompliziert an, aber von da an haben Sie Ruhe. Und verlegen Sie Signalkabel und Powerkabel nicht parallel nebeneinander!Bei den Optokopplern nicht Billigtypen nehmen, die verschleifen Ihnen die Signale ab 10kHz, sondern welche, die ein paar MHz abkönnen.

Wie kommen Takt und Richtung? Da reagieren Motorsteuerkarten unterschiedlich, keinesfalls dürfen Taktsignal und Richtungssignal gleichzeitig geschaltet werden, üblicherweise schaltet man das Richtungssignal in der Mitte der Ruhezeit des Taktsignals, nach meiner Erfahrung müssen es mindestens 10 Mikrosekunden sein, die man notfalls auch mit ein paar Gatterlaufzeiten (einfach ein paar 7400er nehmen) erreichen kann.

Wie fahren Sie den Motor? Schrittmotore können nur bis zu einem bestimmten Frequenzwert direkt loslaufen, meist bis so um die 1kHz als Hausnummer. In der Praxis geht man viel höher, muß also das Taktsignal auf einer sog. Rampe führen, hier gibt es verschiedene Kurvenformen, die das Timing beschreiben, linear ist ok, aber wenn es was mit Sinus oder Sinusquadrat gibt, das ist besser. Beim Bremsen selbiges, nciht einfach stehenbleiben, sondern den Motor wieder die Rampe runterfahren.

Reicht der Power? Was für ein Netzteil haben Sie? Schaltnetzteile sind nicht zu empfehlen, gut sind die alten Netzteile mit Ringkerntrafo, Gleichrichter udn Siebelko, den ordentlich groß (10000 Mikrofarad, auf 4 Stck aufteilen). Regelung ist nicht zwingend nötig, ich hatte das Problem nur einmal, Längsregler verbraten aber da ordentlich Leistung, daher Lüfter. Dann parallel zum Elko einen Widerstand schalten, damit der den Elko entlädt, wenn das Netzteil nicht in Betrieb ist. Am Netzteil keinesfalls sparen, auch die Leitung rüber zur Steuerplatine sollte kein Klingeldraht sein, sondern richtig Querschnitt haben, zuviel schadet nicht, Lautsprecherkabel gehen da ganz gut (aber nicht VDE....). Viele Leute arbeiten mit 24V, gucken Sie auf Ihre Steuerplatine, was die kann, nutzen Sie das auch aus. Ich selbst fahre üblicherweise für US-Sachen auch mit 24V, privat aber schon mal mit über 150, aber da sollten Sie schon ein wenig Elektroerfahrung haben. Übrigens aufpassen, Schrittmotore erzeugen gern hohe Induktionsspitzen, nicht jede Endstufe baut die sauber ab, also auch bei 24V nicht die Drahtenden des Motors anfassen, da können schnell mal 70V drauf sein.

So, und jetzt noch ein Tip zur Suche, wer Ihre Schritte klaut. Auf den Motor schauen, da stehen wahrscheinlich die 200 Schritte drauf, da machen Sie sich jetzt eine Gradscheibe aus Pappdeckel und machen die auf die Welle und einen Zeiger und schalten die Elektronik in die feinste Auflösung. Verlieren sie nur ganze Schritte (also immer genaue Teilstriche), dann kommt Ihr Motor nicht mit, verlieren Sie aber Feinschritte, Ihr Motor bleibt also zwischen den Teilstrichen stehen, obwohl der das nicht sollte, dann macht die Elektronik vor allem im Eingangsbereich Mist.

Können Sie ein wenig Elektronikbasteln? Dann beim Conrad gucken, da gibt es Zählermodule, die hängen Sie auch an Ihren Endstufeneingang, der zählt mit, wievile Pulse letztlich dort angekommen sind. Notfalls müssen Sie aber hier ein wenig anpassen.

Die Takt-Richtung-Ansteuerung ist leider eine recht ungesunde, die um Welten bessere und laufruhigere Lösung mit variabler Schrittweite und konstanter Taktrate (ab 200 kHz) hat sich industriell nicht durchgesetzt.

Sie sollten uns gelegentlich noch sagen, welches Haltemoment Ihr Motor hat, ob Sie mit Kugelgewindespindeln arbeiten und auch sonst etwas Info rüberrücken.

Kleine Frage ganz nebenbei: Wie kommen Sie später an Ihre CNC-Programme?
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Beitrag 21.12.2005, 23:21 Uhr
sthiemt
Level 1 = Community-Lehrling
*

Erstmal ein riesen Lob an das Forum: Soviel Kompetenz findet man auf Foren selten.
Und natürlich vielen dank TBL. daumup.gif

Versteh ich das richtig, das fast alle meine Probleme gelöst sind wenn ich unter DOS arbeite. Ich will garnicht so hohe Frequenzen (mein schrittmotor hält im vollschritt nur 1000Hz aus) also kann ich doch weitgehend die elektronik so lassen, oder?

Bei der Wahl des Dos Prgrammes hab ich mal TurboCNC gewählt, ist das gut?

MFG

Sthiemt
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Beitrag 22.12.2005, 01:35 Uhr
TBL
Level 5 = Community-Ingenieur
*****

Thx für die Blumen.

Wo haben Sie denn das mit den max. 1000 Vollschritten her? Schreiben Sie uns doch bitte, welche Motoren Sie haben, die können sicher mehr. Begrenzen tut es zuerst die Spannung vom Netzteil, weil der induktive Widerstand zu hoch wird. Wenn Sie Power-Endstufen nehmen, dann wird die Hitze im Motor zum Problem.

Was das Timing angeht, da wird Ihnen DOS deutlich mehr Freude machen. Dafür büßen Sie andere Funktionen (u. a. USB) ein. Unter DOS kann es sich lohnen, den Maustreiber nicht zu installieren, die Maus läuft auf Interrupt und das kann - muß nicht - Ärger geben.

Aber auch da gibt's einen eleganten Dreh. MS-Dos 6.22 kann max. 2 GB an Plattenspeicher, max. 4 Platten, was zusammen 8 GB ergibt, normalerweise reichen eine oder zwei als erste Partitionen. Auf die kommt jetzt DOS. Auf den - heute im Regelfall recht großen Restbereich als Partition kommt dann Windows, da reicht auch das alte 98er. Im Bootmenue haben Sie dann die Auswahl, ob DOS gestartet werden soll oder Win. Starten Sie Win und arbeiten Sie CAD/CAM durch, Ergebnis ist Ihr CNC_Programm, das speichern Sie auf der - sichtbaren - DOS-Partition. Rechnerneustart, jetzt DOS hochfahren und das Proggi abfahren. So spart man sich zusätzliche Hardware und das Schnittstellenproblem zum DOS, den Nachteil des Neustarts beim Wechsel halte ich für erträglich.

Die 640kB-Grenze beim DOS ist auch kein Evangelium mehr, es gibt DOS-Extender, die normalerweise immer 512 MB am Stück (unter DOS!) adressieren können und häufig sogar die vollen 4GB, Sie brauchen "nur" Programmierkenntnisse und einen 32-Bit-Compiler. Logo, daß Visual-C++ es mal wieder nicht kann, aber der kostenlose Watcom kann's. Das nur zur Info, wenn Sie mal selbst programmieren wollen, macht echt Spaß und so ultraheilig ist's auch wieder nicht.

Mit TurboCNC hab ich noch nicht gearbeitet, Kunden haben häufiger PCNC oder jetzt auch Mach2, im Grunde aber immer Konfigurationsarbeit. Ich selbst hatte mir vor Jahren mal eine Steuersoftware geschrieben, wo ich u. a. beim laufenden Motor die Möglichkeit von Industrieendstufen nutzte und die Schrittauflösung im Betrieb umgeschaltet hab, damit ließ sich das Speed- und Resonanzproblem lösen. Die Rechte am Proggi hab ich später aber dann verschenkt.

Auch TurboCNC kann Mängel in der Elektronik nicht ausgleichen, die paar Euros für die optische Abkopplung rechnen sich. Ach so ja, keinesfalls die Schrittmotore mit dem PC-Netzteil versorgen, hier unbedingt eigenen Power bereitstellen. Und gucken Sie auch, daß die Motore dauerhaft ruhig stehen, wenn Sie keine Schritte ausgeben, eine Brummschleife hat man schnell beisammen.

Vollschritt: Bitte nicht, das gab regelmäßig Ärger, nehmen Sie die feinste Auflösung, die Ihre Elektronik hergibt und verzichten notfalls auf Speed, meist wird Ihnen das Netzteil mit seiner Versorgungsspannung die Drehzahld es Motors ohnehin vorher bergrenzen.

Schrittmotore verlieren - auch das zur Info - mit steigender Drehzahl an Kraft, das ist normal, Sie können dem dadurch begegnen, daß Sie - bis an die Grenzen der Elektronik - die Versorgungsspannung erhöhen (daher auch meine 160V) oder ggf. auf bessere Endstufen wechseln, die können aber schnell mal 300 oder auch 750 Euro/Stck kosten.



Dann noch ein Dreh: Zahnriemen dämpfen die Schritte, schonen Spindel und Mechanik - und kosten keine Genauigkeit (T2.5, die gröberen haben normalerweise Spiel!). Ich hab schon ein paarmal Kupplungen rausgeworfen und Zahnriemen reingemacht. Kosten nicht die Welt, eine gute Kupplung um die 50 Euro, Zahnriemen und zwei Scheiben auch in der Größenordnung, aber die Scheiben müssen gut rund laufen (0.05mm max. Rundlauffehler!).
TOP    
Beitrag 01.01.2006, 21:57 Uhr
sthiemt
Level 1 = Community-Lehrling
*

Hallo malwieder! Hab das Problem mittlerweile durch eure Hilfe im Griff! Nochmal viele Dank!
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