Svenska ElektronikForumet

Undrar en grej, bara...

Att, elektroniskt styrda maskiner utgår ofta ifrån en stegmotor med pulsräknare för att bedöma eller uppnå en viss rörelse på tex ett X-Y bord. Dvs, att ett visst antal varv på motorn innebär en rörelse på si-och-så många millimeter, beroende på motorn och styrelektronikens upplösning och kvalité.

Varför är detta mera populärt, än att använda givare eller mätenheter som är direkt anslutna till bordet, och låta dessa sköta motorn istället? Med andra ord, att angripa problemet från andra ändan, med reala värden istället för framräknade.

Tänk till exempel att man utgår ifrån skalorna på en digital readout, som ju är monterade på X-Y bordet... När ett förinställt värde på X-led uppnås, sänds en signal till styrelektroniken.

Motorn och meket i sig kan vara nästan vad som helst; en Volvo B20 med glappa ledarskruvar skulle ju funka eftersom skalorna är i sig noggranna.

.

Bäddfräsar använder båda delarna. Körde en Zayer innan, där satt det mätpunkter var 100e mm i alla axlar.
Inte riktigt som du föreslog men den kalibrerar sig kontinuerligt under drift.

Det är nog en prisfråga. Linjärskalor är överlägset det bästa mätsystemet, dock även det dyraste.
Man har kommit kanska långt med pulsgivare idagens läge också. Diverse mjukvara gör att man kan erhålla nogrannhet nästan i klass med linjärskalor, allafall på mindre maskiner.
När det det gäller stegmotorer, som jag uppfattat saken, så kör man helt utan feedback. Skickar iväg ett antal pulser och hoppas att maskinen förflyttar sig rätt sträcka.
Det är en sniklösning som funkar om man har väldimensionerade motorer och måttlig snabbmatning, men den är billig och därför populär.

Japp, mer påkostade system använder sällan stegmotorer över huvud taget pga att de lättare blir mycket mer inexakta och är väldigt klumpiga i större system när det gäller mycket hög presicion, snackar vi under 10 delar/mm skulle jag *varmt* rekommendera servon istället, men ett riktigt servosystem blir som regel betydligt dyrare om man vill göra det seriöst.

Tycks visserligen råda delade meningar här, men stegmotorer är inte för verklig högprecicion.

(finns en del utläggningar om saken här tidigare tror jag där det även gås igenom olika motortyper och deras egenskaper för servostyrning (samt en direktjämförelse servo vs stegmotor), etc hittar den inte nu dock...).

Dock har jag några trådgnistar med stegmotorer, upplösning 0.001mm, men då misstänker jag att snabbmatningen är mycket låg + att matningskraften är nästan noll. Kulmuttern vilar sedan mot en individuellt inslipad linjal som korrigerar för stigningsfel på kulskruven.

Mmm... Vill minnas det var en rätt lång utläggning om detta med steg, men har man ingen annan mekanisk referens att utgå från så kan man riskera att tappa steg under vissa förhållanden och då blir det ju fel i räkningen för referenserna sedan (i och med att det blir förskjutet) sas. Det är i allafall vad jag tror händer.

Edit: På ett servo har man ju istället direkt, konkret "redovisning" oftast via encoders med hög upplösning.

Många gånger handlar det om reglerloopen. Idealt är att mäta den verkliga förflyttade sträckan, som du säger. Men dödtiden mellan motorns rörelse och den erhållna positionen är ett jobbigt steg. Tex bäddfräsar som har lång rörelse där temperaturdrift är väldigt påtaglig har både skalor och encodrar/resolvrar. Den verkliga får glasskalan stå för, men i reglerloopen är det encodern, avvikelsen får man man kompensera för.

en Volvo B20 med glappa ledarskruvar skulle ju funka eftersom skalorna är i sig noggranna.
Stämmer till en viss del, men man får tänka på att glappet i skruvarna ställer till det. Särskilt i en fräsmaskin där man får pulserande krafter i flera olika riktningar. Vissa fräsar har dock inbyggd broms på axlarna.

En Maho på jobbet har broms på alla axlar. När man kör en axel (går bara att köra en åt gången) så släpps den bromsen medan de andra axlarna förblir bromsade. Dock är det vettigt att "planera" hur man kör. Särskilt med en planfräs som genererar stora sidokrafter. Om man ser till att krafterna hamnar åt "rätt" håll så får man mindre problem med vibrationer. Att döma av det ohyggliga oljudet som axlarna för så är de stegmotordrivna, med linjärskalor för återkoppling.

Okumafräsen och svarven, som är dyrare/modernare/finare maskiner har servodrift på alla axlar + spindeln. De har troligtvis även mycket finare linjärenheter och är inte utrustade med broms.
Det coolaste med fräsen är den synkroniserade gängningen. Spindeln är perfekt synkad med Z-axeln och kan köra flera gånger i samma gänga - utan hjälp av någon flytande hållare.

Trådgnistarna (Fanuc) har servodrift, och har såvitt jag vet inga linjära mätenheter. Behövs väl knappast i en maskin som har minimala krafter på alla axlar. Riktigt dyra maskiner (ex Charmille) har kanske mätskalor också.

Som man tidigare skrivit så är linjära mätskalor dyra, och i billigare maskiner sparar man in på sånt. Om man ska kombinera såna mätskalor med linjärenheter med lägre precision så tvingas man nog ta till ex. bromsar och dylikt för att få bra precision på maskinen.

I väldigt enkla system baseras "relativa" beräkningar endast på antalet steg som matas ut.

Edit: Om vi då råkar tappa steg så har vi endast ett teoretiskt läge som ej stämmer särskillt bra med det faktiska läget om vi saknar riktiga referenser.

Mmmkay... tack för svar. Så, man var inte helt ute å cyklade.

Nog bäst man går och läser på lite matnyttigt om servomotorer...

.

Stegmotor eller servomotor spelar ju ingen större roll, rent teoretiskt.
Om man skulle reglera en stegmotor/servomotor via någon slags mätenhet på axeln, samtidigt som man har glapp i drivningen, så blir det nog problem. Krafterna från bearbetningen kommer att flytta axeln mellan "ändlägena" i glappet samtidigt som styrningen försöker kompensera och hitta rätt. Resultatet blir självsvängningar och felet blir mycket större än själva glappet.
Det finns ingen genväg utan det måste vara glappfritt för att bli bra.
Metoden att "mäta" positionen direkt på motorn är ju bättre än att gå omvägen över ytterligare ett mätsystem.

sm7tjc:
Detta beror som sagt på vilken typ av bearbetning man kör med. I ex en trådgnist är ju krafterna mycket små - näst intill obefintliga.
På förra gnisten vi hade (Fanuc Robocut) var det t.o.m inbyggd (och justerbar) kompensering för glapp i skruven. Denna funkar ju förstås till en viss gräns. Eftersom skruven slits ojämnt så är ju inte glappet konstant över hela området.

En skillnad mellan stegmotorer och servomotorer är ju också att stegmotorer rör sig i just steg. Detta kan ju vara problematiskt i en maskin där matningen är kinkig, eftersom matningen inte blir konstant. Kanske blir särskilt problematiskt i ex en slipmaskin.