Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Kann ein stärkeres Netzteil für CNC-Fräse Schrittmotoren helfen?


von Christian (Gast)


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Hallo,

ich hoffe ich bin hier im richtigen Unterforum gelandet!

Ich habe vor einigen Jahren eine günstige CNC-Portalfräse die als 
Baukasten kam gekauft. Erst jetzt bin ich dazu gekommen sie 
zusammenzubauen und in Betrieb zu nehmen. Nach einiger Justierarbeit 
habe ich immer noch das Problem, dass die Schrittmotoren teilweise Takte 
verlieren, bzw. einfach stehenbleiben. Das tritt merkwürdigerweise für 
eine Achse in Abhängigkeit der Stellung der anderen Achsen auf. Z.B. 
bleibt die Z-Achse bei einer bestimmten Stellung der Y-Achse stehen usw. 
Ich kann an der Steuerkarte über Potis die Ampere für jeden Schrittmotor 
zwischen 0 und 1.5A regulieren und angeblich soll bei dieser Karte damit 
das Problem behoben werden können.
Nun habe ich alle möglichen Konstellationen ausprobiert: Am besten 
funktioniert es, wenn Y- und X-Achse auf etwa 2/3 bzw. 1/2 runtergedreht 
sind und Z auf voll ist. Allerdings habe ich in bestimmten Positionen 
immer noch Aussetzer. Ich glaube, weil an diesen Positionen das 
geforderte Drehmoment z.B. der Y-Achse konstruktionsbedingt am größten 
ist und damit der Z-Achse nicht mehr genug Strom zur Verfügung steht 
(Laienvorstellung).

Da die Steuerkarte max. 30V Eingangsspannung verträgt, aber mit einem 
19V (4,5 A) Netzteil betrieben wird, habe ich mir die Frage gestellt, ob 
ein Netzteil mit mehr V bzw. A, z.B. 28V und 8A, da Abhilfe schaffen 
könnte.

Müsste die Steuerkarte das aushalten? Würde es überhaupt etwas bringen?

Ich kenne mich leider mit Elektrotechnik keinen Meter aus. Ob z.B. mehr 
Stromstärke überhaupt für die Schrittmotoren nutzbar wäre, also da 
ankommt. Daher wäre ich dankbar, wenn Ihr mir da weiterhelfen könntet.

Die Steuerkarte ist die Uni 1500 von GoCNC und gehört zu der Fräse Hobby 
A4 gleicher Marke.

Viele Grüße, Christian

von Dirk T. (helipage)


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Hallo Christian...

Ob ein größeres Netzteil hilft, kann ich dir leider auch nicht sagen.

- Treten die Probleme eigentlich nur auf, wenn mehrere Achsen 
gleichzeitig bewegt werden ?

- Kannst Du an der Karte die Steps einstellen (1/1 Schritt, 1/2 Schritt, 
1/4 Schritt, etc) ?
Je kleiner die Steps sind, des größer die Genauigkeit, aber leider auch 
desto kleiner die Kraft der Motoren.

- Hast Du es mal mit mehr oder auch weniger "max Speed" auf den Achsen 
probiert ?
Evt. kommen die Spindeln in einen Resonanzbereich, indem die sie 
plötzlich schwergängig werden (war bei mir auch so, max Speed etwas 
runter, und alles lief wieder super)

- Evt. Spindeln nicht genau ausgerichtet (oder leicht krumm), so dass 
sie an bestimmten Positionen "verklemmen" ?

Hört sich für mich mehr nach mechanischen Problemen an, als nach 
elektrischen...

Grüße
Dirk

von Georg (Gast)


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Christian schrieb:
> ob
> ein Netzteil mit mehr V bzw. A, z.B. 28V und 8A, da Abhilfe schaffen
> könnte.

Du beschreibst die Steuerkarten, aber wichtig wären die Motordaten. Es 
kann natürlich sein, dass der Motor für einen bestimmten Strom bei einer 
bestimmten Drehzahl mehr Spannung braucht (weil sonst der gewünschte 
Strom nicht schnell genug erreicht wird). Das kriegt man nur raus, wenn 
man das Datenblatt studiert oder solange probiert bis es raucht.

Dass es mit höherer Spannung funktioniert hat schon eine gewisse 
Wahrscheinlichkeit. Mehr Strom bringt nichts wenn es an der Spannung 
fehlt, und ausserdem sind die Maximalwerte aus dem Datenblatt unbedingt 
einzuhalten, vor allem der Maximalstrom.

Ein einstellbares Labornetzteil wäre sehr hilfreich. Ein Oszi natürlich 
auch.

Georg

von Tany (Gast)


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Christian schrieb:
> Ich kann an der Steuerkarte über Potis die Ampere für jeden Schrittmotor
> zwischen 0 und 1.5A regulieren und angeblich soll bei dieser Karte damit
> das Problem behoben werden können

Somit reicht ein 4,5A Netzteil aus.

von jibi (Gast)


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ja

von abc.def (Gast)


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ich hatte so ähnliche Probleme mal an einem 3d-Drucker-(Bausatz). Das 
Netzteil hatte grottige Regeleigenschaften, besonders bei Last->Leerlauf 
hat sich die Spannung abgeschaltet(!).
Mach mal einen Test: LED (mit Vorwiderstand) in die Versorgungsleitung. 
Wenn die LED dann entsprechend der Bewegung zusehr flimmert, dann ist 
was faul. Eventuell 10000µF in die Versorgung einfügen, oder ein anderes 
Netzteil, oder eine ständige Last 0.1A (nutzloser Paralellwiderstand).
Ich denke das so, weil Du schreibst, daß es eine Abhängigkeit zwischen 
den Motoren gibt.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Christian schrieb:
> ich hoffe ich bin hier im richtigen Unterforum gelandet!

Unterforum schon, aber GoCNC betreibt ein eigenes. Da wäre die Frage 
vermutlich noch besser aufgehoben, wenn nicht sogar beim Service direkt.

Deine Fehlerbeschreibung klingt nach einem defekten Netzteil - ähnliche 
Fehlermeldungen gibt es auch von Stepcraft-Fräsen-Benutzern.

von Michael B. (laberkopp)


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Leider schreibst du nicht, welcher Chip auf der Uni1500 verwendet wird.
Ich vermute mal es sind dieselben wie bei der SMC1500: NJM3770.
Die können keinen Microschritt, da sind solche Resonanzen, die je nach 
Länge der Achsen auftreten und den Motor aus dem Takt bringen, normal.
Ich konnte auch zur Uni1500 nichts über Microschritte finden.

Wenn du die Betriebsspannung änderst, den Nennstrom änderst, die 
Schrittfrequenz änderst, kannst du den Punkt, an dem die Resonanz 
auftritt, verändern. Aber du wirst je nach frei schwingender Achslänge 
immer ein Problem mit Resonanzen haben, so daß es schwer ist, eine 
Einstellung zu finden, bei der sie über den ganzen Betriebsbereich nicht 
auftreten. Gute Halbschritt/Vollschritttreiber schalten je nach Drehzahl 
von Halbshcritt auf Vollschritt um.

Der gute Weg wäre es, zwischen Motor und (boh, was ist das: eine 
metrische Gewindestange die, siehe Schraube und Mutter, so konstruiert 
ist daß sie sich absichtlich verklemmen soll und nicht wie eine 
Trapezgewindespindel frei läuft?) einen Schwingungsdämpfer zu setzen.

http://www.ebay.de/itm/Wellenkupplung-CNC-fur-Schrittmotoren-Kupplung-6-35mm-6-35mm-5Nm-/122029732168

Der beste Weg wäre es aber, die billigen Schrittmotortreiber 
rauszuwerfen und gegen welche mit Microschritt auszuwechseln, wie A4988
http://www.ebay.de/itm/5X-A4988-Stepper-Motor-Schrittmotor-Treiber-Driver-3D-Drucker-RepRap-DE-TE208-/400942367320

: Bearbeitet durch User
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Dirk,

> - Kannst Du an der Karte die Steps einstellen (1/1 Schritt, 1/2 Schritt,
> 1/4 Schritt, etc) ?
> Je kleiner die Steps sind, des größer die Genauigkeit, aber leider auch
> desto kleiner die Kraft der Motoren.

Das ist gleich doppelt falsch. Mikroschritt erhöht die Auflösung, nicht 
die Genauigkeit [1]. Und warum das Drehmoment dabei mit steigender 
Auflösung kleiner werden soll, müsstest du und auch mal erklären...

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] 
http://www.schrittmotor-blog.de/positioniergenauigkeit-von-schrittmotoren/

von 99+ (Gast)


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Einfach die Amper hochskillen und schon funktioniert es.

von Christian (Gast)


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Hallo Dirk,

Dirk T. schrieb:
> - Treten die Probleme eigentlich nur auf, wenn mehrere Achsen
> gleichzeitig bewegt werden ?

Nein, die Probleme treten auch auf, wenn die Y-Achse beispielsweise an 
einer bestimmten Stelle steht. Dann bewegt sich die Z-Achse nicht mehr 
nach oben. Wenn ich die Y-Achse dann um 1/2 Umdrehung weiter drehe, geht 
die Z-Achse wieder.

> - Kannst Du an der Karte die Steps einstellen (1/1 Schritt, 1/2 Schritt,
> 1/4 Schritt, etc) ?
> Je kleiner die Steps sind, des größer die Genauigkeit, aber leider auch
> desto kleiner die Kraft der Motoren.

Die Karte ist auf Halbschritt eingestellt, was sich auch nicht ändern 
lässt.


> - Hast Du es mal mit mehr oder auch weniger "max Speed" auf den Achsen
> probiert ?
> Evt. kommen die Spindeln in einen Resonanzbereich, indem die sie
> plötzlich schwergängig werden (war bei mir auch so, max Speed etwas
> runter, und alles lief wieder super)

Hat auch etwas geholfen, aber das Stoppen nicht gänzlich verhindert.

> - Evt. Spindeln nicht genau ausgerichtet (oder leicht krumm), so dass
> sie an bestimmten Positionen "verklemmen" ?

Da liegt definitiv ein Schwachpunkt: Die Y-Achsadapter zwischen Welle 
und Spindel sind kaum sauber anzubringen. Habe auch schon über eine 
Modifikation nachgedacht, allerdings kann ich die Spindeln in jeder 
Stellung leicht mit der Hand drehen. Oder kann das schon reichen? Ich 
meine, die Achse braucht ja auch Kraft um den Fräsvorschub zu 
gewährleisten und die Y-Achse bleibt ja auch nicht stehen, obwohl nur 
dort die Spindeln unrund laufen. Allerdings scheint besonders die 
Z-Achse von der Y-Achse abzuhängen.

von Christian (Gast)


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Georg schrieb:
> Du beschreibst die Steuerkarten, aber wichtig wären die Motordaten. Es
> kann natürlich sein, dass der Motor für einen bestimmten Strom bei einer
> bestimmten Drehzahl mehr Spannung braucht (weil sonst der gewünschte
> Strom nicht schnell genug erreicht wird). Das kriegt man nur raus, wenn
> man das Datenblatt studiert oder solange probiert bis es raucht.

Hallo Georg,

leider ist an den Motoren kein Typenschild mehr dran (war auch nie) und 
es lag kein Datenblatt dabei. Ich weiß nur, dass die 1,5 A haben 
(sollen).

von Christian (Gast)


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abc.def schrieb:
> Mach mal einen Test: LED (mit Vorwiderstand) in die Versorgungsleitung.
> Wenn die LED dann entsprechend der Bewegung zusehr flimmert, dann ist
> was faul. Eventuell 10000µF in die Versorgung einfügen, oder ein anderes
> Netzteil, oder eine ständige Last 0.1A (nutzloser Paralellwiderstand).

Was ist mit Versorgungsleitung gemeint? Welchen Vorwiderstand für die 
LED müsste ich da nehmen? Ich habe noch diverse Widerstände rumliegen, 
kenne mich aber wie gesagt null in der Elektrotechnik aus.

von Christian (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Unterforum schon, aber GoCNC betreibt ein eigenes. Da wäre die Frage
> vermutlich noch besser aufgehoben, wenn nicht sogar beim Service direkt.

Habe ich auch vorher schon gesehen, allerdings wird das Forum nicht gut 
besucht. Habe jetzt allerdings auch dort einen Post geschaltet.

von Christian (Gast)


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99+ schrieb:
> Einfach die Amper hochskillen und schon funktioniert es.

So einfach ist es leider nicht!

von Christian (Gast)


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Hallo Michael,

Michael B. schrieb:
> Ich konnte auch zur Uni1500 nichts über Microschritte finden.

Die Karte arbeitet im Halbschrittmodus.

>
> Der gute Weg wäre es, zwischen Motor und (boh, was ist das: eine
> metrische Gewindestange die, siehe Schraube und Mutter, so konstruiert
> ist daß sie sich absichtlich verklemmen soll und nicht wie eine
> Trapezgewindespindel frei läuft?) einen Schwingungsdämpfer zu setzen.

Ja, die Konstruktion ist wirklich nicht gut. Vielleicht sollte ich ein 
bisschen Geld in die Hand nehmen und in Kugelumlaufspindeln oder 
zumindest Trapez- investieren. Hätte ich auch schon gemacht, wenn ich 
wüsste, dass damit das Problem beseitig wäre. Allerdings kann ich die 
Achsen mit zwei Fingern leicht drehen (wenn Maschine aus) und dachte 
daher, dass es kein oder nicht nur ein mechanisches Problem ist.

Wie ich gerade gesehen habe wird die Karte mit ähnlicher 
Spannungsversorgung immer noch verkauft ( [[UNI 
1500]]-http://www.usovo.de/shop/CNC-Maschinen-Zubehoer/CNC-Komponenten/Schrittmotor-Steuerkarte-Uni1500::256.html 
). Anscheinend sollte es mit meiner Konfiguration, also mit dem 
Netzteil, funktionieren.

Also doch eher mechanisch? Sprich neue Achsen?

von STK500-Besitzer (Gast)


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Kannst du denn einzelne Achsen komplett verfahren, oder tritt immer ein 
Fehler auf?

von Christian (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Kannst du denn einzelne Achsen komplett verfahren, oder tritt
> immer ein Fehler auf?

Einzelne Achsen gehen. Es sei denn eine Achse steht "falsch",  dann 
verfährt eine andere nicht mehr. Meist z abhängig von Stellung y

von smufte (Gast)


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Hi

Hab auch eine kleine A3 von GoCNC. bei mir sitzt die Stepp 2600 drin.
Betrieben wird das Gerät mit dem gleichen Netzteil.
Meine Probleme waren am Anfang das die Motoren nach kurzer Betriebszeit 
ebenso schritte verloren haben. Fehler war die 5V spannungsversorgung 
für die Treiber. Das hatte ich auch nur mitbekommen weil der Lüfter dann 
immer langsammer wurde. Dort hatte man 2x LM317 übereinandergelötet.
Die hatte ich durch ein kleinen DC/DC Wndler ersetzt. Von nun an keine 
Aussetzer mehr.

von Patrick B. (p51d)


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Mal eine blöde Zwischenfrage: Sind die Motoren Positionsgeregelt oder 
einfach nur gesteuert?
Spricht befindet sich ein Encoder auf den Achsen oder eine Form von 
Linearpoti, Abstandsmesser... der dir sagt wo sich die Achse momentan 
befindet?

Wie verhält sich die Regelung bei Schrittverlusten?


Ich hatte im Betrieb auch mal mit Netzteilen zu tun. Mein Fazit ist, 
dass es gar nicht so einfach ist ein passendes auszuwählen. 
Strom/Spannung ist ja meistens noch schnell erfasst. Doch wie verhält 
sich das Netzteil bei Überlast? Schaltet es ab oder wird einfach die 
Leistung begrenzt?. Was passiert wenn die Motoren viel Bremsleistung 
zurückspeisen? Kann das Netzteil mit einer Spannungserhöhung umgehen? 
Wie verhält es sich bei unterschiedlichen Netzspannungen und Qualitäten 
(EU, USA, Japan...)?
Das Ganze geht dann noch so weiter...

von smufte (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Mal eine blöde Zwischenfrage: Sind die Motoren Positionsgeregelt oder
> einfach nur gesteuert?

nö. einfach nur gesteuert.

Patrick B. schrieb:
> Wie verhält sich die Regelung bei Schrittverlusten?

nix regelung!

Patrick B. schrieb:
> Doch wie verhält
> sich das Netzteil bei Überlast? Schaltet es ab oder wird einfach die
> Leistung begrenzt?. Was passiert wenn die Motoren viel Bremsleistung
> zurückspeisen? Kann das Netzteil mit einer Spannungserhöhung umgehen?

Ich glaube kaum das dieses Netzteil an seine Grenzen kommt.
(gemessen hab ich das aber auch noch nicht)
Ich hatte, was das angeht noch keine schwierigkeiten.

Patrick B. schrieb:
> Wie verhält es sich bei unterschiedlichen Netzspannungen und Qualitäten
> (EU, USA, Japan...)?

Das Netzteil ist ein typisches Notebook-Netzteil. Die kommen ja auch mit 
Spannungsschwankungen zurecht.

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