Positieringsnoggrannhet på stegmotorer

[säter]

Jag har planer på att bygga en liten CNC-stans.
Jag behöver en positionsnoggranhet på 0.01mm.

Om man skulle köra med en kulskruv med 10mm stigning, och direktdriven stegmotor 200pulser/varv.
Då ger en puls 0.05mm förflyttning. Är det rimligt att tro att 1/8steg skulle ge 0.00625mm precision?
Är det bara i teorin det funkar så, eller är praktiskt möjligt att uppnå?

[Uttis]

Mja det är inget att lita på, om du kör med 1/8steg så kan motorn röra sig nada fast du vill flytta den 7steg. När så många steg har gjorts så ett helsteg har tagits kan man vara "säker" på att motorn flyttat sig öht.

[jojje]

Läs gärna vad Per Svanberg från Allmotion skrev till mig för några år sen.

[MrNiceman68]

Hej!
Har du inte funderat på ett servosystem ? med rätt utväxling och kontrollers ?

http://www.cnc2all.com en Svensk lev av Servo med drivers som fungerar bra.

Har testat av dessa systemen på min maskin och funnit dem praktiskt att de positionerar på >0.01mm

Länk till min maskin.
http://cnc4home.zoomin.se/

/Johan

[blackadder]

En hundradels millimeter är ganska lite, har du utrustning att mäta så nogrant?

Jag vill inte verka dryg men det är väldigt svårt att mäta positionering med så hög nogranhet utan en massa dyr utrustning.

Det ställer ju en massa krav på maskinstativ, linjärer och kulskruvar.

[säter]

jojje:
Den där texten har jag läst tidigare. #Genom att mikrostega motorn minskar resonanserna och upplösningen förbättras.#
Som jag tolkar det så blir max precision 5% av 1 steg, dvs 0.0025mm,
under gynnsamma förhållanden och med tillräckligt många microsteg.
Det är teoretiskt värde, men hur är de i praktiken?

MrNiceman68:
Servon är självklart en bättre lösning.
Nu blir det här ett experiment, och man vill hålla kostnaderna på måttlig nivå, samt göra så enkelt som möjligt.

blackadder:
Tycker du en hundradel är lite? Jag tycker det är en realistisk upplösning för ett hembygge.
Jag kan sträcka mig till +-0.01mm. Måste tillägga att jag pratar om repetionsnoggrannhet inte absolut noggrannhet.
Ang. mätning: Jag trodde stegmotorstyrningar arbetade utan mätning.

[MrNiceman68]

Repeternogrannhet på 0.001 mm med lånad utrustning från v.makare. och positionerar efter cykel på 50 ggr till samma hundradel.

Ja och ??

[Andax]

Det finns drivsteg för stegmotorer som kan köras med feedback från en vinkelgivare. T.ex. www.technosoftmotion.com har sådana (åteförsäljare i sverige är Allmotion). Fast då är kanske steget till ett riktigt servosystem inte långt.

[säter]

MrNiceman68 och Andax
Jag förklarade ju tidigare att jag vill hålla prisnivån måttlig, då detta blir ett hobbyexperiment.
Därför utesluter jag, i allafall i utgångsläget, servodrift då det blir dyrt och komplicerat.

Fokusera på vad man kan få för noggrannhet i exemplet ovan istället.
Kan man räkna med bättre precision än helstegen? Kan man räkna med att halvsteg hjälper upp det hela? Eller kvartssteg?

Om jag behöver råd för något alternativ till stegmotordrivning, kan vi ta det senare, om det visar sig omöjligt att lösa med stegmotordrift.

[tecno]

Du bör kunna klara detta med direktdrift och om inte så är det ju enkelt att hänga på en utväxling medelst remmar av god kavalitét. Antar att det inte kommer att bli så förbenat tunga laster som ska förflyttas heller så att motorerna håller sig till 'normala' såna och inga jätteklumpar till stegisar.

Kör så det ryker

[blackadder]

Repeternogrannhet på 0.001 mm med lånad utrustning från v.makare. och positionerar efter cykel på 50 ggr till samma hundradel.

Ja och ??

Där blev jag tyst i alla fall.

[H.O]

En stegmotor kan vara upp till två helsteg (3.6°) ifrån "begärd" position utan att "kugga över", vilket väl inträffar precis när belastningen är lika med motorns hållmomentet. Ju lägre belastningen är desto närmare "optimal" position kommer rotorn att vara. 5° feltolerans innebär att varje enskillt helsteg kan vara +/-0.09° från "optimal" position eller +/-0.0025mm vid direktdrivning av skruv med 10mm stigning.

Så, om du direktdriver en kulskruv med 10mm stigning, 1/5-dels-steg (1000steg / varv) så har du en teoretisk upplösning på 0.01mm. Men i värsta fall kan motorn vara 3.6° (0.1mm) från där den borde vara (utan att tappa positionen). I praktiken, om du har lite marginal på motorn, så är det betydligt lägre än så och om belstningen på motorn/skruven dessutom är relativt konstant så blir ju reperterbarheten betydligt bättre även om den absoluta positionen är några hundringar ifrån - under förutsättning att allt annat är 100% alltså.

Som Bengt säger, har du redan skruven så testa, duger det inte så sätt på en remtransmision. Om du INTE har skruven så kanske du ska fundera på en med 5mm stigning istället, då halveras ju plötsligt de fel som kan hänföras till motorn.

/Henrik.

[säter]

tecno:
Jag har inte valt vare sig skruvar eller motorer än så det ligger öppet.
Det blir inga större vikter som ska flyttas, skulle gissa i stil med era hembyggda småfräsar.
Det här med stegmotorer är obanad terräng för mig, så det kan vara idè att tänka klart innan man "rusar sta".

H.O:
Tack för bra information.
Jag har inte köpt kulskruvar ännu, frågan är man om ska köpa 5 eller 10mm stigning?
Jag är intresserad av att ha så hög acceleration som möjligt. Eller snarare jag vill positionera ca: 2-3mm sträcka på kortast möjliga tid. Frågan vad som blir bäst 5 eller 10mm stigning?

Ang. noggranheten, under själva rörelsen, dvs under belastning, så kvittar noggranheten.
Det som är noga är positionen när den har stannat, dvs utan belstning. Blir att likna med positionering i en fräsmaskin vid borrning.

Vad tror du, klarar det 1/5dels steg obelastatat? Förutsatt kulskruvar och linjärstyrningar så friktionen blir låg.

[H.O]

Nej, tyvärr tror jag inte det - inte med 10mm stigning i alla fall.
Du har en teoretisk-i-bästa-fall-allting-perfekt-upplösning på 0.01mm. Dvs, med allting optimalt så går det - men allting är inte optimalt.

För det första så är inte de 5 'delarna' av helsteget garanterat lika stora. I teorin är dom så klart det men drivarens SIN/COS tabell och olinjäritet i motorn gör att så inte är fallet i praktiken. Motorn restmoment samt friktion i laten den driver gör dessutom att det inte ens är säkert att den flyttar sig över huvud taget förrän den "akumulerat" ett par steg. Jag kör mina motorer på 1/10 steg, med Gecko G210'or, och jag kan se att vissa "steg" är lite större än andra. Nu har jag gamla runda motorer och de nya fyrkantiga sägs vara bättre på detta men ändå. Med bordet på maskinen obelastat reperterar den på 0.01mm men jag kan rätt enkelt flytta den genom att med fingrarna vrida på axelkopplingen till motorn.

Jag brukar se rekomendationer på att ha en upplösning på 5-10ggr den noggranhet man eftersträvar. Nu tror jag inte att du behöver gå så långt i ditt fall eftersom belsastningen är konstant men åtminstånde det dubbla, (dvs 5mm skruv) och helst 4ggr (5mm skruv och 2:1 utväxling). Att gå till 10 microsteg garanterar dig egentligen ingenting. Om du verkligen behöver 0.01mm vill säga.

Nu ska jag sluta svamla....

/Henrik.

[säter]

Det är informativt svammel, fortsätt med det.
Jag har letat efter nån tråd med din fräsmaskin, men inte funnit nån.
Har du direktdrivna kulskruvar med 10mm stigning när du får den att repetera på 0.01mm?

Jag skrev tidigare att jag kan pruta av lite, till +-0.01mm dvs 0.02mm, men det var kanske så du menade på din också?

Har du några synpunkter på positioneringstiden, 5mm vs 10mm stigning?
Vi pratar nu om sträckor på 2-3mm och direktdrivna skruvar.