Hallo Leute,
ich würd mir gerne einen CNC Laser Cutter selbst bauen.
Habe mich schon über Schields usw. für den Adruino informiert und denke
mit viel rein lesen sollte das doch machbar sein.
Ich habe nur ein Problem, bei viele videos die ich gesehen habe
fahren die Schrittmotoren der x/Y/Z Achse relativ langsam.
Ich hätte gerne einen Schrittmotor der eine angemessene Geschwindigkeit
liefert. Jeoch finde ich bei den 1000den verschiedenen Schritmotoren die
es auf dem Markt gibt nur sehr selten die Angabe Umdrehungen/Minute.
Könnte ihr mir vielleicht erklären in welchen Angaben die U/Min
versteckt sind? Ich habe gelesen das der Motor eine geringe Spannung
haben sollte und eine große Stromaufnahme um schnell zu sein. Kann man
das so sagen, und wenn ja wie errechne ich mir dann die U/Min.
Vielen Dank schon einmal :)
Schrittmotoren drehen so schnell wie sie angesteuert werden. Die max.
erreichbare Drehlzahl hängt von vielen Faktoren ab. Das ist ein recht
komplexes Thema, das man hier nicht so einfach erörtern kann.
Bspw. Trägheitsmomente des Motors selbst, die Lastfaktoren (
Spindeldruck, Masse des Tischs, usw.).
Je höher die Steprate, um so höher die Wahrscheinlichkeit von
Schrittverlusten, geringeres Drehmoment. Das Werkstück wandert dann in
die Tonne und/oder das Werkzeug sagt tschüss.
Die Angaben der Hersteller von CNC Maschinen beruhen genau auf diesen
Faktoren, damit ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.
Es nützt Dir nix mit 2000mm/min Vorschub zu fahren, wenn die Maschine
mechanisch nicht mitmacht.
Nur mal so: Bei professionellen Maschinen fangen die Spindelleistung bei
5 kW an. Nach oben fast keine Grenze.
Benni schrieb:> es auf dem Markt gibt nur sehr selten die Angabe Umdrehungen/Minute.
es gibt normalerweise Datenblätter in denen das Drehmoment über die
Schrittfrequenz aufgetragen ist
Benni schrieb:> Ich habe gelesen das der Motor eine geringe Spannung> haben sollte und eine große Stromaufnahme um schnell zu sein. Kann man> das so sagen
nein, mit geringer Spannung wird auch die Stromaufnahme gering sein
Bei Laser sieht das ähnlich aus, nur, dass es da keine Spindel im
klassischen Sinn gibt.
Jedoch muss auch die Masse des Kopfes in die Betrachtung einfliessen,
wenn ein Kopf ist der bewegt werden muss. Ist meist so, ausser bei dem
Spielzeug für die Bastler.
Walter S. schrieb:> Benni schrieb:>> Ich habe gelesen das der Motor eine geringe Spannung>> haben sollte und eine große Stromaufnahme um schnell zu sein. Kann man>> das so sagen>> nein, mit geringer Spannung wird auch die Stromaufnahme gering sein
Nein, das war vielleicht in den achziger Jahren des vorigen Jahrhunderts
so.
Heutige Schrittmotoren werden mit Stromtreibern betrieben. Die Spannung,
die dem Treiber zur Verfügung steht, liegt dabei weit über der beim
Motor angegebenen Nennspannung.
Normalerweise werden da eher "Schritte pro Sekunde" angegeben.
Hier werden aber sogar Umdrehungen pro Minute angegeben
https://de.nanotec.com/produkte/508-st5918s1008-a/
(Siehe unter Kennlinie)
Wichtig ist das dein Motor zu jeder Zeit genügend Kraft-Reserve hat das
es nicht zu Schrittverlusten kommt. Je schneller du den Drehen lässt um
so weniger Kraft hat er. Dazu kommt noch das du auch entsprechend sauber
Beschleunigungs- und Bremsrampen fährst um eine höhere Schrittfrequenz
überhaupt zu erreichen ohne das es zu Schrittverlusten kommt. Je höher
deine Zielgeschwindigkeit werden soll ums so mehr Sorgfalt wirst du
walten lassen müssen um das alles zusammen genau auf deine Mechanik
abzustimmen.
Wenn Du in absehbarer Zeit auch cutten willst, dann vergiss das mit dem
Eigenbau, den Schrittmotoren und dem Ansteuern über irgendwelche
Shields.
Besorg Dir eine billige 2- oder 3-achs Einheit aus China, komplett mit
Motorsteuerung, die dann auch gleich mit Mach3 o.Ä. zusammen
funktioniert und adaptiere deinen Laser daran. Wenns wirklich was
gescheites werden soll, dann ohne Schrittmotoren, dafür mit Servomotoren
oder DC-Motoren + Linear-Wegaufnehmern.
Für eine von dir erträumte Maschine kommen elektronisch, mechanisch und
softwaremäßig so dermaßen viele Disziplinen zusammen, dass es vollkommen
unrealistisch ist diese allesamt alleine zu stemmen. Nicht umsonst
werden solche Anlagen von Profis in TEAMS(!) konzipiert und realisiert.
Glaube mir, einen Lasercutter aus fertigen Komponenten zusammen zu
stellen, ihn zum laufen zu bringen und die Einarbeitung in die ganze CAM
Thematik wird dich über Monate beschäftigen.
Sorry, dass ich deine Illusion zerstört habe.
Thomas S. schrieb:> Glaube mir, einen Lasercutter aus fertigen Komponenten zusammen zu> stellen, ihn zum laufen zu bringen und die Einarbeitung in die ganze CAM> Thematik wird dich über Monate beschäftigen.>> Sorry, dass ich deine Illusion zerstört habe.
Benni hört sich nicht so an, als ob er bereits kurz vor seinem Ableben
steht.
Warum sprichst du ihm den Willen/Fähigkeit ab, sich mit etwas größerem
als einem DIY-Wochenendprojekt zu befassen?
my2ct schrieb:> Warum sprichst du ihm den Willen/Fähigkeit ab, sich mit etwas größerem> als einem DIY-Wochenendprojekt zu befassen?
Das habe ich nicht. Ich habe lediglich aus Erfahrung gesprochen, dass
der Aufwand maßlos unterschätzt und gleichzeitig die eigenen Fähigkeiten
maßlos überschätzt werden. Sich der von mir als Monate dauernde Aufgabe
zu stellen halte ich für einen Hobbyisten für realistisch. Nicht jedoch
das Anfangen bei Pontius und Pilatus.
Mir kanns egal sein, soll jeder machen wie er will.
Und wenn ein funktionierender Lasercutter aus Komponenten nur ein
Wochenendprojekt für Dich ist, dann lade ich dich gerne für ein
Wochenende zu mir ein. Ich besorge alle Komponenten und du machst mir
das. Ich zahle nen Fixpreis dafür, sagen wir 1000€, aber nur wenn die
Maschine fertig ist und aus meinen CAD-Daten heraus einwandfrei cuttet.
Wenn das länger als nen Monat dauern sollte oder nur Murks raus kommt,
dann bezahlst Du mir die Komponenten und Softwarelizenzen, darfst dann
auch alles mitnehmen. Deal?
In modernen CNC Automaten werden eher selten direkt Schrittmotoren
eingesetzt, vielmehr sind es Servo Motoren, die haben gleich einen
Drehgeber mit eingebaut und werden von einem Frequenzumformer versorgt.
Hersteller sind z.B. Siemens und SEW. Stichwort "SEW Movidrive", diese
biete auch die passenden Servo-Motoren an.
Kosten: richtig viel.
Programmiert werden diese mit direkt mit intelligenten Funktionen, so
dass man z.B. nur noch die Soll-Position vorgibt und das Fahren mit Rame
geschieht automatisch. Auch Synchronfahren mit mehreren Motoren ist
möglich.
Daraus werden heutzutagen CNC Maschinen gebaut.
Benni schrieb:> Ich habe gelesen das der Motor eine geringe Spannung> haben sollte und eine große Stromaufnahme um schnell zu sein.
Das ist richtig. Der Motor hat eine kleine Induktivität, wodurch bei
hohen Schrittfrequenzen der notwendige Spulenstrom auch erreicht werden
kann: Ohne Stromfluß keine Bewegung.
> Ich habe nur ein Problem, bei viele videos die ich gesehen habe> fahren die Schrittmotoren der x/Y/Z Achse relativ langsam.
Wenn man schlichte Ansteuerungen verwendet, kann man keine schnellen
Bewegungen erreichen: Bastlerniveau.
> Ich hätte gerne einen Schrittmotor der eine angemessene Geschwindigkeit> liefert.
Motor und Antrieb müssen zur bewegten Masse passen. Mit angepassten
Beschleunigungsrampen können auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten erreicht
werden.
Codix schrieb:> Je höher die Steprate, um so höher die Wahrscheinlichkeit von> Schrittverlusten, geringeres Drehmoment.
Die Schrittverluste sind ja kein Zufallsprodukt. Schlechte Mechanik und
Vibrationen begünstigen sie. Da aber alles ganz billig sein soll, läßt
man die Motore eben nur langsam laufen.
Zurück zur eigentlichen Frage des TO:
Ja, im Prinzip erfordern höhere Geschwindigkeiten umso niederohmigere
Schrittmotore, denn mit der Geschwindigkeit steigt die notwendige
Spannung und hier setzt die Elektronik Grenzen. Endstufen mit über 60V
werden teuer.
Andererseits setzt auch die Niederohmigkeit Grenzen, weil eine
Stromeinprägung im zweckmäßigen PWM Bereich dann nicht mehr geht.
Endstufen, Schrittmotor und Mechanik müssen zusammenpassen.
Schnelle Erfolge aus dem Stand sollte man nicht erwarten...
Hallo,
Vielen Dank für die vielen Antworten und das in so kurzer Zeit.
Das Thema Schrittmotor scheint doch relativ kompiliziert zu sein. Ich
hatte mir einfach gehofft das man aus den Werten wenigsten ungefähr eine
Drehzall z.b bei einer Last von X Kilo berechnen könnte. Aber Leider ist
das wohl nicht so :(
Walter S. schrieb:> es gibt normalerweise Datenblätter in denen das Drehmoment über die> Schrittfrequenz aufgetragen ist
Da hast du recht, aber das ist nur bei vereinzelten Motoren so. Und
diese entsprechen Leider nicht meiner Preis kategorie. Zu den Motoren
die ich mir angeschaut habe z.B auf ebay habe ich so etwas nicht
gefunden. Auch nicht über google.
Wolfgang schrieb:> Nein, das war vielleicht in den achziger Jahren des vorigen Jahrhunderts> so.> Heutige Schrittmotoren werden mit Stromtreibern betrieben. Die Spannung,> die dem Treiber zur Verfügung steht, liegt dabei weit über der beim> Motor angegebenen Nennspannung.
Ich habe bei meinen vielen Google suchen schon oft gelesen das die
Motoren mit einer höheher Spannung betrieben werden, als im Datenblatt
angegeben. Könntest du mir das bitte etwas näher erklären? Ich habe
immer gelernt, wenn man mehr Spannung an etwas anlegt als im DB
angegeben, dann wird das Bauteil zerstört. Wieso ist das hier nicht der
Fall ?
Thomas S. schrieb:> Glaube mir, einen Lasercutter aus fertigen Komponenten zusammen zu> stellen, ihn zum laufen zu bringen und die Einarbeitung in die ganze CAM> Thematik wird dich über Monate beschäftigen.
Kein Problem, du hast keine Illusion zerstört, das ganze soll
tatsächlich ein Projekt über mehrere Monate werden und nicht mal eben so
an einem WE aus dem Boden gestampft werden. Ich will das vernünftig
machen und evtl. noch ein passendes Programm dazu schreiben, das auf dem
GRBL basiert.
Markus M. schrieb:> In modernen CNC Automaten werden eher selten direkt Schrittmotoren> eingesetzt, vielmehr sind es Servo Motoren, die haben gleich einen> Drehgeber mit eingebaut und werden von einem Frequenzumformer versorgt.
Danke für den Hinweis, habe mir dazu jetzt ein paar Videos angeschaut,
sind schon um einiges besser. Aber nachdem ich die Preise gesehen habe
werde ich mich wohl mit einem Schrittmotro zufrieden geben müssen XD
m.n. schrieb:> Motor und Antrieb müssen zur bewegten Masse passen. Mit angepassten> Beschleunigungsrampen können auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten erreicht> werden.
Vielen Dank, wieder was gelernt, das werde ich auf jedenfall im Programm
berücksichtigen, falls ich das hin bekomme.
Noch eine Frage zum Schluss, nachdem hier ja so viele Experten sind :)
Ich würde die ganze Ansteuerung mit einem Arduino CNC Shield und den
DRV8825 Treibern realisieren wollen.
Meine Frage welche Spannung/Leistung/Strom sollten meine Schrittmotoren
max haben um das ganze hiermit betreiben zu können ? bzw. wird die
Leistung die diese Shield ab kann auf alle Motoren aufgeteilt so das
beispielsweise 1 Motor nur 0.5x der Max Leistung des Shields haben
darf(bei 2 Motoren)Oder darf jeder Motor die max Leistung ziehen, da ja
immer bloß 1 Motor Zeitgleich läuft ?
Danke schon einmal
Benni schrieb:> Wieso ist das hier nicht der Fall ?
Das Bauteil würde zerstört, wenn der Strom als Folge der höheren
Spannung auch entsprechend ansteigen würde.
Weil die Stromregelung moderner Treiber dafür sorgt, dass er dies aber
genau nicht tut, wird da auch nichts zerstört. Die hohe Spannung wird
nur benötigt, um die Gegeninduktionsspannung der Motorspule zu
"übertönen". Die Gegeninduktionsspannung entsteht bei Stromänderungen,
also bei der Umschaltung des Stromes entsprechend dem Bestromungsmuster
von einem Schritt zum nächsten.
Benni schrieb:> Ich habe bei meinen vielen Google suchen schon oft gelesen das die> Motoren mit einer höheher Spannung betrieben werden, als im Datenblatt> angegeben. Könntest du mir das bitte etwas näher erklären? Ich habe> immer gelernt, wenn man mehr Spannung an etwas anlegt als im DB> angegeben, dann wird das Bauteil zerstört. Wieso ist das hier nicht der> Fall ?
Die Spannung ist grundsätzlich erstmal nicht so wichtig, essentiell ist
der Strom aus dem Datenblatt, der darf nicht überschritten werden. Wenn
der Motor jetzt langsam dreht (Also nur wenige Schritte/Sekunde), dann
verhält er sich mehr oder weniger wie ein Ohmscher Widerstand. Das
heißt, dass der Strom, den er maximal verträgt, sich bei einer
bestimmten Spannung einstellt - das ist die Spannung aus dem Datenblatt.
Wenn der Motor jetzt aber schneller dreht, spielt zunehmend seine
Induktivität eine Rolle. Induktivitäten begrenzen die Geschwindigkeit
des Stromanstiegs - und zwar in Abhängigkeit von der Spannung. Je höher
also die Spannung am Motor ist, desto schneller wird der Nennstrom
erreicht. Um bei hohen Drehzahlen also noch genug Drehmoment zu
bekommen, muss man eine höhere Spannung anlegen.
Eine höhere Spannung kann man aber nicht "einfach so" anlegen, weil dann
natürlich im langsamen Betrieb der Motor kaputt geht. Was man also
macht, ist eine Stromregelung: Der Treiber sorgt also dafür, dass nie
mehr als der Nennstrom fließt (Näherungsweise, in Wirklichkeit ists eine
PWM, die durch die Induktivität geglättet wird). Wenn also im DaBla
bspw. 5V stehen und 1A, dann stellt man den Treiber auf 1A ein und wenn
der Motor langsam dreht, werden auch nur 5V an ihm anliegen. Dreht er
schneller, entsprechend mehr, je nachdem, wie viel die Versorgung
zulässt. Weil aber solche Ansteuerungen nicht ganz billig sind (Also
mehr als 10c kosten), gibt es natürlich auch noch günstigere Lösungen,
bei denen der Strom nicht geregelt wird. Und in dem Fall muss man sich
an die Nennspannung halten, um den Motor nicht zu überlasten - deswegen
steht die im Datenblatt.
Benni schrieb:> Ich habe bei meinen vielen Google suchen schon oft gelesen das die> Motoren mit einer höheher Spannung betrieben werden, als im Datenblatt> angegeben. Könntest du mir das bitte etwas näher erklären? Ich habe> immer gelernt, wenn man mehr Spannung an etwas anlegt als im DB> angegeben, dann wird das Bauteil zerstört. Wieso ist das hier nicht der> Fall ?
Die Spannung zerstört Wicklungen erst bei Überschlägen.
Die kritische Spannung sollte im Datenblatt zu finden sein.
Der angegeben Strom sollte nicht überschritten werden.
Meist auf dem Treiber einstellbar.
Woww das nenn ich mal schnell.
Jetzt hab ich die Sache mit der Spanung auch endlich verstanden,
danke dafür :)
Also muss ich nur mit dem treiber meinen Strom entsprechend dem DB
einstellen und kann so viel Spannung anschließen, wie ich möchte, bzw
wie eben die max Spaunnung im DB angiebt ?
Arduino Fanboy D. schrieb:> Die Spannung zerstört Wicklungen erst bei Überschlägen.
Es sagt doch keiner, dass die Spannung die Wicklung zerstört.
Bei hoher Spannung und ungeregeltem Strom steigt die Verlustleistung,
die Wicklung erhitzt sich, die Lackisolation wird weich und die Wicklung
wird (teilweise) kurzgeschlossen - so der worst case.
Wolfgang schrieb:> Es sagt doch keiner, dass die Spannung die Wicklung zerstört.>> Bei hoher Spannung und ungeregeltem Strom...
Es sagte doch keiner, dass der Strom ungeregelt wäre...
Michael B. schrieb:> Es sagte doch keiner, dass der Strom ungeregelt wäre...
Doch, sonst würde das Erhöhen der Spannung über die Nennspannung hinaus
(bei Einhaltung des Maximalstromes) nicht zu einer Zerstörung der
Wicklung führen. Die thermische Zerstörung setzt erheblich vor einer
Zerstörung durch Überschläge ein. Letztere spielt praktisch keine Rolle.
Lange vorher ist der Treiber im Halbleiterhimmel.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Die Spannung zerstört Wicklungen erst bei Überschlägen.
Benni schrieb:> das ganze soll> tatsächlich ein Projekt über mehrere Monate werden und nicht mal eben so> an einem WE aus dem Boden gestampft werden.
Ich schrieb davon, dass wenn Du es mit in weiten Teilen fertigen und in
sich abgestimmten Komponenten angehst, es Monate dauern wird bis das
Dingens in HW und SW zufriedenstellend(!!!) und mit einer
praxistauglichen Genauigkeit(!!!) läuft. So wie Du das vor hast sitzt Du
da noch in über nem Jahr (vmtl. wesentlich länger) dran. Aber egal, der
Bastelspaß sei Dir gegönnt und wir alle freuen uns auf einen
ausführlichen Bericht, wenn das Ding dann irgendwann mal fertig ist
(oder auch nicht).
Bei Lasercuttern sollte man für die Schnittgeschwindigkeit auch die
Leistung des Lasers bedenken. Der braucht nämlich auch eine gewisse Zeit
um durch das Material zu kommen, meist ist das der die
Vorschubgeschwindigkeit begrenzende Faktor bei Hobby-Lasercuttern.
Deshalb muss man bei 4mm Material auch langsamer fahren als bei 2mm und
bei Buche langsamer als bei Balsa...
Es nützt ja nichts wenn die CNC-Mechanik 2m/min. fahren kann aber der
Laser dabei selbst auf einem Blatt Papier nur einen braunen Strich
hinterlässt!
