Kulskruvs mutter direktkopplad till "hollow shaft stepper"

[jihe]

Längden handlar väl om åtminstone en 180-200 mm med nema 42 och mutter snarare än 50 mm?

[Jan E]

Du har förmodligen rätt "jiha" Kanske det vore lämpligare att fortsättningsvis beskriva avståndet i % snarare än i mm. I den här diskussionen. Men kvarstår gör att vi har en grundläggande intressant disskussion. Funkar det med att låta muttern snurra eller skall vi göra som vi brukar, nämligen låta axeln snurra?

[Meduza]

Det fungerar absolut att låta muttern snurra, finns många kommersiella maskiner som kör med det.

[Walle]

Ja, det är helt klart en stor fördel. Dels så minskar massan som ska accelereras upp och bromsas, och dels så sätter ju skruvens resonansfrekvens en begränsning = wobbel. Med roterande mutter så försvinner denna hastighetsbegränsning. Jag kan av egen erfarenhet säga att det är...frustrerande..att jobba med en maskin vars arbetsområde är 2600x1300 mm och vars maxhastighet är ~2500 mm / m. På den maskinen funderade vi på att montera roterande mutter och stegmotor med hålaxel.

Men vi funderade också på en lösning med dubbla remmar med tänder som går i varandra, där båda remmarna sitter fast i ändarna. Jag kommer inte ihåg vad den lösningen kallades, men det verkade som en bra lösning.

[Jan E]

Jag är som nybörjare tacksam för svaren jag fått på min fråga. Svaren har dessvärre lett till en följdfråga. På CNC Zone kan man skåda ett antal varianter på Rack & Pinion, Kedje och kuggremsdrifter när det gäller maskiner med lite större slaglängd. Och ibland även på mellanstora. Vet någon skälet till att vi Scandinaver oftast bestyckar våra diy maskiner med trapetz eller kulskruvsdrivning. Och vari ligger fördelarna/nackdelarna med kulskruv gentemot "The American way"...

[Walle]

En ren gissning är att det är billigt att köpa trapetzskruv från kina. Breda armerade gummiremmar brukar inte vara billiga.

Bygger jag en portalfräs med större slaglängd så blir det troligen med den lösningen jag nämnde i inlägget ovan. Kan ses i denna video (från ~0:57 och framåt).

Edit: Ooops, glömde länken!

Det syns inte så tydligt dock, men det är alltså en rem i botten med tänderna uppåt, sedan en annan rem på den som löper upp runt lagrena och runt ett tandhjul. Man ser remmen runt tandhjulet redan tidigare i videon då han visar utväxlingen från stegmotorerna.

[H.O]

En nackdel med rem och kuggstång är att det ofta krävs någon form av utväxling mellan motor och drivhjul medan en skruv vanligen kan direktdrivas - speciellt om man använder stegmotor. Utväxlingar kostar pengar och är källor till glapp. Kuggstång är sällan glappfri (även om sådan finns), har begränsad kraftöverföring jämfört med en kulskruv och långa remmar är inte så billiga.

Om du direktdriver en skruv med 10mm stigning får du en upplösning på 10/200=0.05mm/helsteg. Vill man ha samma upplösning med kugg- eller remhjul, utan att använda utväxling, måste hjulets "effektiva omkrets" vara 10mm vilket är helt orealistiskt. En mer realistisk siffra är kanske 50mm (en diameter på ~16mm) och då är upplösningen nere på 0.25mm/helsteg och det krävs 5ggr så högt vridmoment från motorn för att få samma linjära kraft som med skruven.

Båda systemen fungerar bra men det gäller att välja rätt grejjer.

[Jan E]

>Walle, jag tror du glömde att bifoga länken.
>H.O. Du (och Walle) framhärdar kulskruvens fördelar jämförelsevis såvitt jag förstår. Men en kulskruv som är >2400 mm lång och som går att lösa ekonomiskt fungerar väl knappas rent praktiskt pga wobbling. Eller hur? Annat än om muttern snurrar. Har jag rätt eller fel? En stillastående stadig portal och ett lätt torsion plywood bord som drivs av en snurrande mutter fäst på portalen och en stillastående kulskruv fixerad i var ände på bordet kan det vara ett tänkbart alternativ?

[Walle]

Hoppsan, missade den! Har redigerat inlägget nu

[H.O]

H.O. Du (och Walle) framhärdar kulskruvens fördelar jämförelsevis såvitt jag förstår. Men en kulskruv som är >2400 mm lång och som går att lösa ekonomiskt fungerar väl knappas rent praktiskt pga wobbling. Eller hur?

Du vet lika väl som jag att det beror på dess diameter, hur den är lagrad och hur fort den behöver rotera. En 25mm skruv, 2500mm mellan lagringarna, fixed/floating har ett max tillåtet varvtal på ~520rpm, (väljer du fixed/fixed är sifran ~760rpm).

Du frågar efter för- och nackdelar och jag försöker presentera dom. Jag påstår inte att kulskruven är det bästa alternativt - i synnerhet inte om du inte kan välja rätt skruv - men kuggstång eller remdrift är inte heller enkelt att få till på ett bra sätt. Allting är kompromisser. Du gör som du vill.

[Walle]

>Walle, jag tror du glömde att bifoga länken.
>H.O. Du (och Walle) framhärdar kulskruvens fördelar jämförelsevis såvitt jag förstår. Men en kulskruv som är >2400 mm lång och som går att lösa ekonomiskt fungerar väl knappas rent praktiskt pga wobbling. Eller hur? Annat än om muttern snurrar. Har jag rätt eller fel? En stillastående stadig portal och ett lätt torsion plywood bord som drivs av en snurrande mutter fäst på portalen och en stillastående kulskruv fixerad i var ände på bordet kan det vara ett tänkbart alternativ?

Njae, det var inte riktigt mitt syfte Allting har sin plats, och i långa maskiner kan nackdelarna (med en kulskruv eller trapetzskruv) överväga fördelarna. Men med en roterande mutter försvinner den största nackdelen, wobblet. Värt att tänka på är dock att även muttern har en "critical speed" (som då snarare hamnar om kulornas hastighet i lagerbanorna), så bara för att man kör med roterande mutter kan man inte köra hur snabbt som helst.

En sak att tänka på är att med ett rörligt bord så tar maskinen nästan/ungefär dubbelt så mycket plats som med rörlig portal.

[Jan E]

>H.O "Du frågar efter för- och nackdelar och jag försöker presentera dom"
Jag är tacksam för alla synpunkter. Ber om ursäkt om du upplever mitt svar/konstaterande som "tyket", som vi säger i mina trakter. Jag läste det iallafall så mellan raderna. Rätt eller fel. Det var inte min avsikt.
Men om vi återgår till frågeställningen. Om en stegmotor har en "intern backlash" via en fjäderbricka för axiell värme kompesation (vilket jag inte hade en aning om) Är inte detta ett för stegmotorn tekniken gemensamt problem oavsett om motorn driver en skruv eller mutter?

[gunne]

Skruven lagas ju normalt axiellt mot någon fix struktur och kopplas till motorn via en koppling. I teorin kan du väl lagra muttern axiellt på samma sätt, men det kanske blir lite knepigare.

[Walle]

Ja och nej

Kulskruven (eller trapetzskruven) monteras inte stumt mot motorn, man har i princip alltid någon form av "mjuk" koppling mellan skruv och mutter. Alltså är skruven lagrad både axiellt och radiellt i ena änden (alltså icke-flytande i ena änden, normalt den ände motorn sitter i). På dyrare konstruktioner förspänns sen skruven, men det förekommer vad jag vet inte på hobby-CNC-maskiner i någon utsträckning.

Men med roterande mutter så kommer man ju även där behöva en lagring, och då är det den som får ta de axiella krafterna. Så även i det fallet spelar det ingen roll att stegmotorn saknar precision i det avseendet. Det problemet skulle uppkomma om motorns hålaxel även skulle vara muttern, men då skulle det ju naturligtvis behövas en annan konfiguration på lagringen i motorn.

Edit: Gunne hann emellan

[Jan E]

I den bild som jag försöker förstå och samtidigt beskriva, så står kulskruvsaxeln stilla rotationsmässigt. Om stegmotorn flexar axiellt pga intern värme expansion så kan man kanske lösa det genom att överföra kraften till kulskruven via, typ splines koppling. Grejen är ju att överföra rotationen inte längutvidgningen såvitt jag förstår.
Edit: Där tänkte jag fel: Oops!
Om jag skall sammanfatta mina intryck hittils så talar nog en hel del för "dubbel" remdrift enligt "Walles" tidigare länk när det gäller snabb, ekonomiskt överkomlig och rimligt noggrann förflyttning av en storfräs x axel