Kulskruvs mutter direktkopplad till "hollow shaft stepper"

[Jan E]

Läste i en annan tråd om att "bygga 5 axlig CNC skumskärare" att det numer tydligen finns stegmotorer där axeln och motorn är av typ "hollow shaft". Dvs ihålig. Och då började genast en tanke/ide spira i mitt huvud. Jag blir bara inte kvitt denna tanke så jag tänkte...
Om man direkt kopplar en kulskruvsmutter med fläns till en axeln på en "hollow shaft stegmotor". Och alltså låter MUTTERN rotera med motorn med kulskruvs axeln rätt igenom motorn. Och om man sedan knyter motor och mutter till exempelvis portalen och låser kulskruven rotationsmässigt. Har man då inte då något som kan liknas med "Rack and pinion". Utan att RP's uppenbara nackdelar med glapp och avsaknad av kulskruvens nedväxling. Som jag ser det borde den största fördelen vara att det möjliggör långa skruvar utan vobbling. Skruven står ju still, läs lämplig för större portalfräsar med lång arbetsyta. Anar att det finns nackdelar som jag inte förstår eftersom det inte är vanligt förekommande. Efter att ha grubblat ett tag så tänkte jag att jag testar med att fråga dem som vet bättre...

[jihe]

Finns det såna stegmotorer med tillräckligt stort hål för en kulskruv? De jag sett har varit rätt fjuttiga och de minsta "normala" kulskruvarna ligger väl kring 12 mm. Sen krävs det ju att de har inbyggd axiallagring också - man missar ju mycket av poängen om man måste bygga en komplex yttre axiallagring för muttern.

[Jan E]

Motorerna är så vitt jag förstår lagrade i var ände. Upp till 22 mm...
Länk: http://www.ien.com/product/hollow-shaft-stepper/150750

[Jan E]

Jihe> Om jag skall vara ärlig så förstår jag inte riktigt din fråga. Om jag kopplar ihop en "ihålig" stegmotor med en kulskruvsmutter och förflyttar muttern och motorn längs med skruven. Vad tillkommer då för lagringsproblem? Erkänner gärna att jag inte är annat än en amatör och kanske dum men likväl sugen på att lära nytt...

[H.O]

Alltså, konceptet med roterande mutter är ju inget nytt i sig.
Informationen i länken säger NEMA17 till NEMA42 med hålaxel upp till diamater 22mm vilket jag kan tänka mig betyder att man måste upp på NEMA42 eller åtminstånde NEMA34 för att kunna få 22mm hålaxel. Hur stor skruv är praktiskt möjlig att använda där?

Jag tittade snabbt i en katalog från Rexroth och vad jag kan se så har den största skruv vars mutter får plats i ett 22mm hål en diameter på 12mm. En 12mm kulskruv till en NEMA34- eller t.o.m NEMA42-motor känns lite missanpassat.

Om någon tillverkare kunde GÖRA muttern för en 16, 20, 25mm skruv direkt i själva axeln till en billig peng istället för att "eftermontera" en standardmutter skulle det vara en trevligare lösning. MEN....

Stegmotorns lagring normal sett inte stum axiellt, det ligger en fjäderbricka vars uppgift är ta hand om expansionen vid ökad temperatur. Denna fjäderbricka vill man inte har om muttern ska vara integrerad i axeln då den ger upphov till backlash.

[Jan E]

Jag har uppenbarligen uttryckt mig otydligt. Muttern skall inte få plats i hålet. Det är skruven som skall löpa genom motorn i mitt resonemang Så här skrev jag..."Och alltså låter MUTTERN rotera med motorn med kulskruvs axeln rätt igenom motorn"...

[H.O]

Ah, OK....
Ja, då blir det ju en annan sak, då kanske det går att få plats med en 16mm skruv i axeln genom en NEMA34-motor. Synd att de inte har info att ladda ner direkt - med priser - utan man måste be om det. Men oavsett så gäller det att kolla upp lagringen, på en "vanlig" motor krävs det inte mycket kraft för att komprimera fjäderbrickan och då försvinner ju liksom stora delar av det man vill uppnå - alltså en "noll" backlash.

[Jan E]

Jag refererade till en länk med "ihåliga motorer". Eftersom du frågade efter det H.O men egentligen är jag ute efter ett mer generellt resonemang om hur man smart och med noggranhet förflyttar sig i cnc sammanhang > 90 cm utan at vobbla...

[jihe]

Grövre kulskruv är väl en väg att gå. Dyrt förstås. En annan väg kan ju vara att ha roterande mutter på sidan av motorn driven av en rem. Den lösningen skulle ju gå att få till rätt kostnadseffektivt. Då kan man ha tunn kulskruv och behöver inte kraftigare motorer än maskinen behöver för att få den prestanda man vill ha.

[Jan E]

>jihe Förstår inte riktigt varför du vill ha en rem... I mitt resonemang ligger motor och mutter "klasan"....

[H.O]

Ja, grövre skruv är ju ett det naturliga alternativet. Att gå från 16 till 25mm skruv ökar det kritiska varvtalet med ~50% - enligt Mekanex beräkningssida. Det andra alternativet är ju att behålla en smal skruv men välja en en högre stigning.

En skruv med 20mm stigning och en servo-motor med 2500-linjers enkoder ger teoretiskt 0.002mm/steg. 1m mellan lagringarna, fixed/floating, ger >2000rpm för en 16mm skruv vilket motsvarar 2000*20=40m/min.

Jag har själv en axel med 800mm slag, 16mm skruv, 10mm stigning, den kör jag med en 3500rpm servo växlad 2:1, alltså 1750rpm eller 17.5m/min.

En nackdel med hålaxelmotor med muttern "i linje" med axeln är att den totala längden, alltså motor + mutter, stjäler slaglängd. Behöver inte vara ett problem men det är en nackdel.

[jihe]

>jihe Förstår inte riktigt varför du vill ha en rem... I mitt resonemang ligger motor och mutter "klasan"....

Jag vet inte, men jag har en stark misstanke om att motorer med tillräckligt stort centrumhål är avskräckande dyra. Därav mitt förslag om roterande mutter som inte ligger i linje med motorn utan på sidan, driven av en rem.

Är budgeten obegränsad hoppar man väl i regel ändå inte på stegmotorer i första hand.

[Jan E]

Du har en poäng där jihed. Om kostnaden. Men om vi tänker helhets kostnad. För att få till en fräs så menar jag rätt eller fel att motorerna, sett till helheten är en ringa kostnad. Att snåla på motorerna anar jag kan bli dyrt funktionsmässigt...

[Jan E]

"En nackdel med hålaxelmotor med muttern "i linje" med axeln är att den totala längden, alltså motor + mutter, stjäler slaglängd. Behöver inte vara ett problem men det är en nackdel."
Skrev H.O.
Håller med dig och jag tycker att det är en viktig fråga i den här diskussionen. Men vill ställa en motfråga. Om du vill förflytta en maskinaxel 1050 mm hur stor betydelse har då 50mm?

[H.O]

Det beror ju helt på konstruktionen av axeln/maskinen.
Normalt sett kanske kulmuttern är 60mm lång vilket betyder att om du vill köra 1000mm måsten "gänglängden" vara 1060mm. Om du sätter muttern "i serie" med en NEMA34-motor så tillkommer ytterligare minst 100mm, troligen närmare 200mm. Betyder inte nödvändigvis att det är ett problem...

Men som sagt, det mesta beror på vad och hur man konstruerar.