Lite CNCfräs-funderingar (OBS! bildtung tråd)

[H.O]

Hade det varit så att skalorna redan satt på maskinen och de hade rätt typ av signaler (finns viss risk att de är analoga SIN/COS) så är det ju värt ett försök men nu saknades väl skalorna?

Maskinen kanske är i så pass bra skick att det inte finns något nämnvärt glapp och då är det ju inga problem. Och finns det glapp kanske det går ändå (med de gamla servo-förstärkarna och en motion controller) men jag skulle dubbel och trippelkolla med leverantören av motion controllern att det verkligen kommer att fungera att sluta positionsloppen kring en skala med dödband.

Man kan ju alltid justera den så att den försöker korrigera fel som är mindre än glappet, då kanske det fungerar - kanske är så det är gjort på de äldre systemen - jag vet faktiskt inte.

Att justera in en reglerloop kan vara svårt, att göra det under förhållanden som är långt ifrån optimala gör det inte lättare....

Jag har för dålig koll på LinuxCNC för att uttala mig.

[helipop]

Just de unika skalor som satt innan kan jag fixa tillbaka vid behov. Kanske lika bra att göra det ifall att?!

[säter]

"Just de unika skalor som satt innan kan jag fixa tillbaka vid behov."
Om det handlar om måttliga pengar, är det nog ingen dum idé att köpa dessa.
Du kan ju alltid sälja dem, om de blir överflödiga.

Jag hittade ett inlägg på nätet, som kan vara av intresse.

I have a lathe and mill that I bought with Anilam controls, they get
position from the Anilam DRO scales. The servos use tachometer feedback to
the drive and the scales are connected to the control. These are stable
even with backlash, I'm not saying backlash is good, just that the backlash
doesn't cause oscillation problems. With backlash, I can knock the table
0.0005 out of position and the motor will turn slowly until the error is
corrected, if I knock it out 0.001 the motor turns much faster to correct
the error. The motor to drive seems to be a velocity loop and the control
seems to put out a command proportional to the error.

On the lathe I never got the original Anilam control to work so I converted
it to EMC2. Same drives and everything, I just ran the position encoders
into the EMC2 control and used P and I to get it running good. A little bit
of I gain seemed to make up for offsets in the command, sometimes the servos
can drift a little with 0V input and it can change with temperature. Anyway
as long as the control is ON when I power up the drives, everything behaves
properly.

[H.O]

Japp, det är inte första gången vi diskuterar detta och jag kan mycket väl ha fel. Jag har skickat ett mail till Tom på Dynomotion beträffande användandet av skalor. Återkommer med hans svar.

I mitt förra inlägg menade jag såklart att skriva:
Man kan ju alltid justera den så att den inte försöker korrigera fel som är mindre än glappet.

[säter]

Det ska bli intressant att höra svaret från Dynomotion.

[H.O]

Har fått svar från Dynomotion nu (inom nån timme på en Söndag...)
Jag skrev:

Hi Tom,
On a Swedish forum I try to answer questions regarding retrofitting older machines (mills typically) with Mach3. When it comes to using external motion controllers (typically for analog output) I tend to point people to you and to Vital Systems telling them to read up on the offerings of the various systems and make up their own mind. (I've got no personaly experience with either so....)

Quite often this instantly results in the question if the linear scales already on the machine can be used. as the feedback device. My general answer is no and the reasoning is that:
A) Any sort of backlash between the motor and feedback device will greatly upset the control loop and
B) For good contouring and a "stiff" system you generally want 5-10 times higher resolution on the feedback than what you expect from the system. Some scales do provide that, some don't.

So I always recommend fitting encoders on the motors and perhaps, once the machine is up and running, use the linear scale feedback TOO in a dual loop system.

This always results in that they come back questioning me on that statement saying that using the scales alone worked fine with the, now broken, 25 year old control, why doesn't it work with a new, modern, motion controller?

Needless to say I haven't been able to properly answer that and it definitely makes me questioning myself....

So, I'm asking you, what's your general view on using KFlop to close the position loop around a linear scale in a system where there IS backlash in the drivetrain? Can it be made to work? What drawbacks will it have? Am I making a complete fool out of self when telling people it won't work?

Thank you in advance!

Och svaret:

Hi Henrik!

I agree with everything you state. The only thing I can think to add is that most older systems used a tachometer on the motor shaft to obtain feedback when the motor is moving while backlash is preventing the linear scales from detecting any motion. This can allow the motor to move at a controlled speed through the backlash where otherwise it would be uncontrolled. In some ways an analog tachometer can be preferable over an encoder because it theoretically has infinite resolution. Because of limited resolution encoders sometimes don't measure instantaneous low speeds as well. So in this configuration the amplifier closes a velocity loop around the motor shaft, and the controller commands analog velocity to close the position loop. a-m-c.com type of drives are commonly used in this configuration.

But without some form of motor shaft feedback, and with backlash, the result will likely be a poor performance system because your only choice is to set low gains so motor torque rises gradually in order to avoid excessive motor acceleration and velocity rise through the backlash that would result in overshoot, hunting, and oscillation.

Ironically steppers can have a benefit in this situation. Being inherently position devices and acting much like a spring, when the stepper motor breaks free of stiction and starts to move, the torque naturally decreases.

HTH
Regards
TK

Tyckte väl inte det var definitivt nog.... så jag skrev tillbaka:

Hi Tom,

Thank you very much for the prompt reply.

In most of these situation the user intends to reuse existing servo-amplifer which, as you state, very often IS velocity compensated via a tachometer.

It's my understanding that old controllers, due to limited bandwidth I believe, had to have the velocity loop closed externally while today we commonly run the drive in torque mode closing both a velocity and a position loop in the controller.

So the obvious followup questions then:

Can KFlop work with an externally closed velocity loop. Ie can its internal velocity loop be disabled/bypassed?

If not, and provided the existing amps can be put into torque mode, could KFlop take velocity feedback from a tach (using KAnalaog of course) to close the velocity loop that way and then use the scales for position without having the position loop go berserk due to the backlash?

As I see it you'd have to set up some kind of deadband/window in the controller within which the output (be it torque or velocity command) is limited as to not "slam" between the "ends" of the backlash.

Sorry for all the questions, I'm really trying to nail this one once and for all...

Thanks again!
/Henrik.

Inväntar svar...

[H.O]

Hi Tom,
Thank you very much for the prompt reply.
In most of these situation the user intends to reuse existing servo-amplifer which, as you state, very often IS velocity compensated via a tachometer.

So in this case closing the position loop with just the linear scales should work at least as well as the original control and would be my recommended approach.

It's my understanding that old controllers, due to limited bandwidth I believe, had to have the velocity loop closed externally

That's my understanding as well.

while today we commonly run the drive in torque mode closing both a velocity and a position loop in the controller.

That is true, but like I said an analog tach does have advantages. But disadvantages are: cost, noise, brushes, crosstalk, etc...

So the obvious followup questions then:
Can KFlop work with an externally closed velocity loop. Ie can its internal velocity loop be disabled/bypassed?

Yes. But I wouldn't exactly describe it like that. It is more a matter of different tuning. Nothing has perfect velocity or acceleration (torque) control. Everything has frequency dependent phase shifts and other quirks. But in general if the amplifier is performing perfect velocity control then the position loop is very simple. Simple P (proportional) gain works well. As the target position is approached the error reduces, which proportionally decreases the output, which decreases the speed. The result is a nice exponential approach to the target. Controlling torque is more complicated (but not necessarily bad). Simple P gain will be unstable. Velocity will continue to increase until we pass the target. So some type of phase lead is required.

So in a nutshell, closing a position loop around a good external velocity is simple and works well.

If not, and provided the existing amps can be put into torque mode, could KFlop take velocity feedback from a tach (using KAnalaog of course) to close the velocity loop that way and then use the scales for position without having the position loop go berserk due to the backlash?

This is potentially possible but I wouldn't recommend it. It would be complicated and you might loose the infinite resolution aspect of the analog tachometer when digitizing it.

As I see it you'd have to set up some kind of deadband/window in the controller within which the output (be it torque or velocity command) is limited as to not "slam" between the "ends" of the backlash.

I'm not sure I understand. KFLOP has a deadband feature that can sometimes help. But backlash and servo dither is a very complex non-linear behavior and often adding deadband will just make the situation worse.

Sorry for all the questions, I'm really trying to nail this one once and for all...

Well good luck with that, heh heh.
Regards
TK

Så, det verkar alltså som att det GÅR att göra med skalor ÄVEN om det finns glapp!

[säter]

Ja, det var ett intressant och bra svar.

Som jag tolkar det, är det inga problem när man har hastighetsåterkoppling till servodrivern.
I detta läge använder man bara P-regulatorn i motion-kontrollern. I och D används inte.
Jag tippar att det är på detta vis de äldre systemen fungerar.

Vid närmare eftertanke, tror jag aldrig att jag har sett något modernt system med enbart skalor.
Det har alltid varit skalor i kombination med enkodrar.

Det är nog idé att köpa tillbaka skalorna, om det är till ett rimligt pris.
Förutsatt att man är säker på att drivare och motorer fungerar.

[helipop]

Tusen tack för svaren och efterforskningen. Jag har plockat i ordning och styrt lite med annat i verkstan nu så det är därför jag legat lågt. Men konstigt nog hade jag inte fått mail om de senaste svaren trots mailbevakning. Aja, tur att jag loggade in idag då. =)

Så skalorna tillbaka får bli steg ett då. Och att kolla upp Kflop och Kanalog, läsa och styra lite samt räkna på priser. Men frågan är vad som behövs mer, om skalorna kommer tillbaka på plats och jag får den digitala konverteringen till analoga drivarna. Styr jag spindelmotor med samma Kflop då och via siemenslådan månntro? Eller måste jag se över ny lösning på spindelmotor?


Stämmer detta?!

Datorn och dess styrsystem, tex. mach 3 eller linuxCNC skickar en signal till den digitala Kflop som via Kanalog skickar vidare en styrsignal på +10V till -10V analogt till drivengeten som i sin tur fördelar ut den slutliga spänningen som får servon att rotera, sen skickar skalorna vid rörelse tillbaka en signal kontinuerligt om vilket arbete den hunnit uträtta tillbaka till Kflop, eller är det till datorns styrsystem igen som sen stänger händelseförloppet (loopen)? Det är så jag som är helt grön på CNC ser på saken utifrån det lilla jag läst.

Jag försöker bena ut vad jag kommer behöva spara i skåpet sen, alltså vilken typ av strömkällor och transformatorer som ska vara kvar. Och vilka gamla givare jag kan bortse ifrån då dom är demonterade och förmodligen är krångligare att få ordning på än microbrytare, då det är magnetfältsgivare eller induktiva givare som satt där innan, vad det nu heter. Jag tänker att det blir microbrytare eller något sen för ändlägena? Men all ström till resp. enheter, sen hur dom är kopplade mellan varandra och sånt tänkte jag låta vara kvar, sen ta bort säkerhetsbrytare och sånt som har med lucköppningen att göra osv och göra det enklare. Dvs försöka förenkla så att jag förstår vad som går till vad och rensa bort allt krångel som jag gärna slipper i ett mindre skåp sen. Känns lite väl luftigt nu.

[DW]

Du ser ut att ha det mesta på ritningarna men Siemens har en del på sina ibland svåra sidor att hitta men du kanske kan få ett hum via denna länk

https://support.automation.siemens.com/ ... reeLang=en

[H.O]

Stämmer detta?!

Datorn och dess styrsystem, tex. mach 3 eller linuxCNC skickar en signal till den digitala Kflop som via Kanalog skickar vidare en styrsignal på +10V till -10V analogt till drivengeten som i sin tur fördelar ut den slutliga spänningen som får servon att rotera, sen skickar skalorna vid rörelse tillbaka en signal kontinuerligt om vilket arbete den hunnit uträtta tillbaka till Kflop, eller är det till datorns styrsystem igen som sen stänger händelseförloppet (loopen)?

Det stämmer när vi pratar om Mach3 och KFlop, loopen "stängs" i den externa motion controllern - alltså KFlop'en. Med LinuxCNC (som för övrigt inte stödjer KFlop, vad jag vet) slutes loopen i datorn.

Om din spindeldrive styrs med en analog signal (+/-10V etc) samt start/stop t.ex så använder du en av de 8 tillgängliga "axlarna" i KFlop'en för att styra den. Finns det enkoder på spindel kopplar du den till KFlop (under förutsättning att det är rätt typ såklart).

[helipop]

KmotionCNC kanske kan vara ett alternativ annars? Eller är det inte lika användarvänligt med cyklernas inställningar som mach 3? Tänker att KmotionCNC är mer textbaserat. Det tål att kollas upp. Prio ett är ju att få liv i bästen.

Men jag kan utgå ifrån att LinuxCNC intr är ett alternativ då iallafall.

Återigen tack!

[Meduza]

Nej just kFlop är inte stödd av LinuxCNC, men däremot så är LinuxCNC absolut lämpligt med annan hårdvara, tillexempel produkter från http://www.mesanet.com/ , FPGA-baserade I/O kort och dotterkort i form av just analoginterface osv.

[säter]

Vad jag läst mig till, så innehåller LinuxCNC även en väldigt fin PLC-del.
Detta kanske kan vara värdefullt vid konvertering av en lite mer avancerad maskin?
Det är synd att det finns så få trådar om LinuxCNC här på EF.

"Prio ett är ju att få liv i bästen."
Som jag skrivit tidigare, du kan alltid provköra med ett batteri.
Sedan ska du nog kolla upp priset på skalorna, innan de försvinner.

"Men jag kan utgå ifrån att LinuxCNC intr är ett alternativ då iallafall."
Inte tillsammans Kflop/Kanalog, men däremot med lämpligt MESA-kort.
Där gäller ju naturligtvis inte svaret från Dynomotion, men det går väl att ställa samma fråga hos Mesanet.com.

[helipop]

Jag gick över fräsen med lite lacknafta idag



Monterade spindelmotorn igen







Analog Tachometer
Seriennummer : 1910518
Teilenummer : L099-81250A-09
Komm.Nr. : 3060781
Rechn.Nr. : 163613
Rechnungsdatum : 17.01.2007
Bezeichnung GTB 9.06L/420 K .
LongLife DC Hollow-Shaft Analog-Tacho
A4 bore size 17 cone 1:10 IP 68
Uo = 20 V/1.000 rpm.
GTB 9.06L/420 K
. LongLife-DC-Hohlwellen-An
alog-Tacho A4 Wellenbohrung 17 Keg
el 1:10 IP 68 Uo = 20 V/1000 1/min





Trodde först att denna härvan hade med spindelmotorn att göra och trodde att det skulle bli ett omöjligt projekt att få liv i den. Men jag räknade ut att det var en knutpunkt för lite andra funktioner, bland annat estoppet vid spindel, lossa/spänn verktyg, manuellt, en kabel till smörjspridarna, induktiva lägesgivare osv. Borde inte sätta käpp i hjulet för att försöka få igång det funktionella med resp. servo.



2 kablar med 3 ledare i varje, varav en jord. Samt en tunnare kabel med två ledare går in där. Men det är inte den som går till tachon, så vilka kan det röra sig om? En fristående ingång (kabel) för vardera riktning? Tachometerkabeln gick nog separat utanför denna lilla box.




Såhär ser kablarna ut i avsågad form.





Kolen satt lite löst, kanske kan varit därför inte spindeln fungerat innan?! Tryckte in spännklammern som sätter spänn på vardera kol så att det kändes som att ett av kolen sjönk in en mm innan den fick kontakt med ytan.