Schrittmotorsteuerung mit Encoder

[cnc_bastler]

Hallo liebe Elektronik Freunde,

Vieleicht bin ich bei Euch Richtig mit meinem Elektronischen anliegen, da ich von Elektronik leider nicht wirklich verstehe.

Durch einen Zufall ist mir ein schönes Stück in die Hände gefallen.
Ich spiele schon lange mit dem Gedanken, eine solchen Fräse zu bauen (konkret: eine ca. 250 kg schwere Portalfräse mit THK Linearschienen und Kugelumlaufspindeln).

Das schöne Teil ist noch ohne Steuerung und ich dachte, das kann man ja vielleicht zum Leben erwecken.

Die Eckdaten

Verfahrwege
X ca. 700 mm
Y ca. 430 mm
Z ca. 170 mm

Gewicht des Portals mit Y und Z Achse noch ohne Motor gute 70 kg

Ich habe schon mit dem XLS Spindelrechner gespielt und mal die Daten eingeben.

Ich nahm eine Vorschubkraft von 2000 N an und bei den Spindeln 20 x 5 (Angabe auf den Muttern) .

Es kam eine Antriebsleistung von 2,73 Nm heraus und mit Sicherheitsfaktor das Doppelte.

Nun war ich auf der Suche nach einer Steuerung und Motoren für dieses „Projekt“.

Dabei gab es die Überlegung zwischen Servo- oder Schrittmotor. Servo ist mir dafür noch zu teuer und Schrittmotoren subjektiv zu ungenau wegen des Schrittverlustes.

Nun bin ich auf ein Closed Loop System gestoßen, wo der Schrittmotor mit Encoder ausgestattet wird und die Dynamik eines Servos hat. Dieser wäre etwas teurer als ein Schrittmotor, hätte aber den Vorteil, dass die Position nachgeregelt wird. Link zur Steuerung ( http://de.nanotec.com/schrittmotorsteuerung_smci35.html )

Da ich auch 3 Glasmessleisten rumliegen habe, stelle ich hier nun meine Fragen:

Ist es möglich, den Motor direkt auf die Kugelspindeln und die Messleisten an das Portal zu montieren? So hätte ich eine direkt Überwachung des Portals (wo es sich gerade befindet) und der Motor bekommt je 5 mm 1000 Impulse.

Ich denke mir, es sollte egal sein, ob der Motor die Impulse vom Dreh-Encoder oder vom Linear-Encoder bekommt, Hauptsache die Impulse kommen überhaupt an.

Irre ich mich da nun oder wäre das nicht eine Möglichkeit für eine genaue Steuerung?

Ich bitte um eure Meinungen und verbleibe

Mit freundlichen Grüßen
Karl

Anhang http://www.youtube.com/watch?v=2SozZ7af3wg

[Hellmut]

Hallo cnc-bastler

Ich kann dich erstmal auf folgenden Controller der Firma Trinamic in Hamburg verweisen. Der TMC6 coolstep hat selber schon einiges zu bieten um Schrittfehler zu vermeiden, zu erkennen. T6rotzdem ist es sicher nicht unsinnig einen Quadaraturenkoder zusätzlich zu verwenden, Hosenträger und Gürtel Prinzip. Ich plane den Einsatz des Controllers für eine Windenfunktion in einem Modellsegler, wo Schrittfehler ebenfalls unbedingt zu vermeiden sind. Ich habe aus der Verwertung alter Dunkermotoren mit Drehenkoder Sensoren von TI und plane mir selber eine Enkoderscheibe zu ätzen mit 720 Haltepunkte pro Umdrehung. Ich mchte halt jedes halbe Grad auflösen können. Was die Auflösung eines Schrittmotors angeht, so scheinst du nicht die Mikroschritt Technik zu kennen. Da wird ein Schritt des Schrittmotors in viele Teilschritte aufgelöst, das Studium des Datenblattes zum oben verlinkten Controller wird dir dazu eine Menge sagen. Aber letztlich kann man ja nicht nur elektronisch eine Schritt des Schrittmotors aufbrechen, es bleibt ja noch das Untersetzen mit einem Getriebe. Ich glaube daher, dass ein Schrittmotor dir eine fastbeliebige Auflösung ermöglicht, die wohhl eher durch die Mechanik begrenzt sein dürfte als durch den Schrittmotor.

[Ostermann]

Hallo Karl!

So lange ein Schrittmotor richtig ausgelegt ist und nicht überlastet wird, liegt die Genauigkeit im Rahmen von weniger als +/- einem Vollschritt, also typischerweise 1,8°. Die Auflösung kann durch Mikroschritt noch deutlich höher liegen. Um eine Überlastung des Motors in allen Betriebsfällen zu vermeiden plant man normalerweise 20-25% Reserve ein. Damit kann man in vielen Anwendungen ohne Probleme arbeiten.

Natürlich kann man einen Schrittmotor auch closed-loop (also geregelt statt gesteuert) betreiben. Bei Steppern dürfte das sogar über ein direktes Messsystem (Linearmaßstab) funktionieren. Vorausgesetzt es gibt kein nennenswertes Umkehrspiel in der Mechanik, sonst rüttelt dir ein stramm eingestellter Regler die Maschine auseinander.

Bei professionellen Servoreglern arbeitet man mit kaskadierten Reglern. Dort ist immer ein Geber am Motor erforderlich (für den Drehzahlregler und die Bestimmung des Kommutierungswinkels). Der Lageregler wird dann je nach geforderter Genauigkeit und Budget auch über den indirekten Geber am Motor oder über ein direktes Längenmesssystem geschlossen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Donweberle]

Hallo zusammen,
die Firma KOCO MOTION GmbH siehe www.kocomotion.de
bietet auch Servogeregelte Schrittmotoren an.
Die können auch Problemlos für Takt/Richtungs Steuerungen verwendet werden
für meine Fräße hab ich die ezi-servo-56XL-A verwendet mit 10.0000 Encoder Impulsen.
Sprich die Antriebe regeln aktiv closed loop auf die 10.000 Encoder Schritte.
bei mir funktionieren die Antriebe problemlos.