Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Sezione dedicata all'elettronica di controllo cnc.
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Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » mercoledì 31 maggio 2017, 19:13

Per chi si fosse perso la realizzazione della mia macchina, in firma ci sono i link.....

Fresatrice CNC "Frankenstein"
Alimentatore 68v superpower


a distanza di due anni e tante soddisfazioni, ho deciso di fare il salto di qualità...ovvero passare dagli Easyservo stepper Leadshine a dei servo AC della Hiwin 220V

In questo modo, oltre ad eliminare alimentatori DC di potenza posso beneficiare di tutto quello che un servocomando brushless può offrire.

Ho scelto gli Hiwin perchè mi sembra un ottimo prodotto...inoltre versatile in quanto accetta di essere pilotato in ben 4 modi diversi tra cui step e dir (a bassa ed ad alta frequenza).
Come controller userò una smoothstepper ESS ethernet.

I motori sono da 750W per gli assi X ed Y con rapporto 1:1 e vite passo 5mm, mentre il servo da 400W lo monto sulla Z con un rapporto 2:1 e vite passo 5mm.


E' la mia prima volta con i servo, anche se ormai sono tutti , o quasi, autoconfiguranti...ma sono sicuro che come è stato in passato avrò bisogno di consigli da esperti del forum....quindi apro questo 3ad per farmi aiutare e condividere!

Grazie a tutti coloro che mi supporteranno!!

inizio con mettere un paio di foto e piano piano aggiorno il 3ad
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red-ing
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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da red-ing » mercoledì 31 maggio 2017, 22:12

=D> =D> =D>
Ehhh.... Che dire..... Il sogno di tutti???

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danieleee
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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da danieleee » giovedì 1 giugno 2017, 9:33

Mi linko!

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » lunedì 5 giugno 2017, 8:42

ho collegato un motore al pc con il suo programma di diagnosi e mosso i primi passi....che silenzio, in confronto agli stepper non c'è paragone, nonostante i miei stepper abbiano dei filtri che li rendono silenziosi a bassi rpm

Ho provato anche l'autotune e qualche parametro (ce ne sono tantissimi), ma avendo il motore non connesso ad un carico serve a nulla.

Poi ho collegato il tutto alla smoothstepper e giocato un po' con la configurazione.

Il dilemma ora, da capire è il seguente: uno stepper lavora a 200 passi giro, "microsteppato" ad 1/8 fa 1600 passi giro....con le mie viti passo 5 sono a 320 passi/mm di impostazione su Mach3.

Il brushless non ha divisioni, ma il software di gestione mi permette di usare una relazione per la posizione.. in questo caso è settata di default 1=1

Ho agito cosi: lasciato 1:1 sul driver, impostato 2000 passi/giro su mach3 e con uno spostamento di 5mm fa fare 1 giro al motore (5mm=1 giro nel mio caso).

Il problema è che con questa impostazione a parte sovraccaricare il sistema, la velocità massima è di 4500 mm/1' circa....

Quindi ho impostato il valore 1:2 sul driver e 1000 passi/giro su mach3 , cosi ho sempre lo spostamento corretto ma raddoppiato la velocità a circa 9000 mm/1'.

Il motore ha un limite nominale di 3000rpm che con una vite da 5mm corrispondono a 15.000mm/1' di spostamento.

ma tralasciando le velocità e guardando la precisione di posizionamento, che sugli stepper è data dalla divisione (e conseguenza dell'impostazione su mach3), mi chiedo qual'è il miglior settaggio da inserire per avere una buona precisione e velocità.
Premetto che la meccanica permette un ottima precisione avendo viti rettificate a 0 backlash.

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da salvatore993 » martedì 6 giugno 2017, 9:31

normalmente io uso questo metodo spannometrico, visto che per quanto buona la coppia motore driver, arrivi sempre quando entri nel fino, a cercare un compromesso.
imposto la divisione quanto più bassa possibile, fino ad far coincidere (quando è possibile) il valore di uno step con la risoluzione possibile del sistema, in modo da rendere efficace anche un eventuale sistema di correzione con encoder.
io partirei dalla risoluzione dell'encoder, e opterei per divisioni che mi coincidano ad un centesimo per step, e abbastanza "quadrato" come calcolo per il cam, e molto verosimile per il tuo sistema, quindi fluido e reale, dopo lavorazioni intense il mezzo centesimo te lo può portare via il giunto motore vite per esempio, quindi da li regolare il rapporto del driver per la massima velocità.
a proposito, un link di dove hai acquistato i motori e driver?

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » martedì 6 giugno 2017, 10:58

ciao Salvatore, l'encoder in questione è un 13bit, quindi se non sbaglio sono 8192 posizioni / giro .
Se ho capito bene il tuo discorso, con una vite passo 5mm dovrei impostare 1638.4 passi/mm per avere la massima risoluzione.
A questo parametro , se non sbaglio i calcoli ho una precisione di 0.00061mm

con gli attuali stepper ho effettuato lavorazioni con precisione 0.01mm senza alcun problema... e sono impostati a 1600 step/giro, ovvero a 320 step/mm ... che corrispondono ad una precisione di 0.00313mm

secondo il tuo ragionamento, che condivido e cercando di non strafare inutilmente, potrei impostare gli step/mm a 500 ed avere una risoluzione di 0.002mm

con 1000 step/mm invece ho una risoluzione di 0.001mm.

calcolando la frequenza necessaria per la velocità massima dell'asse, ho un motore da 3000rpm che da il moto ad una vite passo 5mm. Quindi 3000x5=15000 mm/1' di velocità massima di spostamento, ma la limito a 12.000 mm/1'
A questa velocità corrisponde una richiesta di elaborazione alla ESS di 200.000 step/sec ovvero un impostazione della frequenza dell'asse di 256kHz

se invece imposto 500 step/mm (risoluzione di 0.002mm) e vel. massima di 12.000 mm/1' il valore di step/sec è di 100.000 -> quindi posso impostare un valore di 128kHz.

la ESS ha un limite di 4Mhz per asse (se non sbaglio).


credo che alla fine imposterò la risoluzione a 0.005mm in modo da controllare agevolmente 0.01mm di precisione. Dovrò fare diversi test

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da salvatore993 » mercoledì 7 giugno 2017, 9:16

si tutto corretto, solo che io imposterei 500 step per giro o al massimo 1000, in modo da far corrispondere uno step con un centesimo o al massimo mezzo centesimo, anche per non creare calcoli esagerati nell'esecuzione del percorso utensile.
al finale una buona vite con una classe di precisione anche elevata, (sempre tra quelle umanamente comprabili) non credo che stiano sotto il mezzo centesimo, quindi perché appesantire i calcoli per fini non raggiungibili.

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » mercoledì 7 giugno 2017, 11:46

Salvatore,

con 500 step/mm hai una precisione di 0.002 (duemillesimi) . Per ottenere il centesimo di mm in lavorazione devi avere una divisione nel millesimo di mm. Quindi anche 500 step/mm va bene.

Per quanto riguarda la vite, ho comprato le mie da Scaravella (BO), prodotte in Italia su mio disegno, rettificate in classe C5, che significa che secondo le norme ISO hanno un errore totale massimo di posizionamento di 0.023mm su una lunghezza di 300mm. Es. su 50mm di spostamento l'errore massimo è di 0.00383mm :wink:

Inoltre ho chiesto di avere la chiocciola a doppio ricircolo 3+3 con precarico medio per annullare completamente il backlash. Questo significa attrito maggiore ma altissima precisione.

Puoi immaginare il costo delle viti....

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da danieleee » mercoledì 7 giugno 2017, 22:55

Purtroppo è un hobby piuttosto costoso... #-o
Dai che vogliamo vedere sfrecciare la bestia!
OT. Ora che ti crescono drive e motori il prossimo sarà il tornio a essere cnc :D

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » giovedì 8 giugno 2017, 12:05

nel frattempo sto cercando di fare le cose per bene e cablando come si deve il box di controllo.

la parte più rognosa è saldare i connettori Centronics mini da 50pin su cui vanno sia i segnali step e dir a 5v che i segnali di abilitazione e errore a 24v.... basta sbagliare un pin per friggere tutto... :roll:

allego immagine
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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da danieleee » giovedì 8 giugno 2017, 12:38

Hanno anche il freni i tuoi motori ?
Il 400w a quale asse è destinato. ?

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » giovedì 8 giugno 2017, 13:29

no, sono senza freno... il 400W è per l'asse Z, la Z è in bilancio con contrappeso

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da progress » venerdì 9 giugno 2017, 0:00

stasera ho effettuato un primo test su indicazioni di un esperto e amico.... :wink: che mi sta dando una mano (anche di conforto )

i PPR dell'encoder sono 10.000, quindi impostando 10.000 passi/mm e il canale dell'asse a 4MHz della ESS (valore max) il motore vola oltre i 15.000 mm/min senza problemi. Con questa risoluzione la precisione di posizionamento del motore è pazzesca...esagerata per una macchina cosi.

Ho impostato quindi il valore ad 1/5, visto che la mia vite è passo 5mm e con 2000 step/mm, a calcolo la precisione del motore è di 0.0005mm (1/2 micron :shock: ) W i servo Brushless!

Ho anche fatto un test... i motori come dato di targa girano a 3000rpm continui, ma posso fare di più....li ho fatti girare a 90rev/s .... 5400rpm senza fare una piega... naturalmente era solo un test, senza carico poi...

Altra cosa bella sono le informazioni che puoi leggere sui driver, come il carico del motore.... in % per capire come sta lavorando. (si vede nel video)

Ho caricato un video su youtube : https://youtu.be/R0qw-7GufbI

premetto che il motore è stato configurato con l'autotune senza alcun carico connesso, quindi la configurazione è completamente sballata... si sentirà infatti il motore correggere spesso e volentieri la posizione anche da fermo....

passo dopo passo...elimino gli stepper :lol:

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da salvatore993 » venerdì 9 giugno 2017, 8:44

gran bel lavoro, anch'io sto valutando di migrare a servo, ho sottomano dei mitzubishi che sto montando sulle mie macchine per rifiuti, e mi hanno impressionato molto, potresti linkare dove hai comprato gli hi-win cosi faccio un confronto.
complimenti per le viti, ottima scelta.

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Re: Upgrade a servo Brushless AC Hiwin e smoothstepper ESS

Messaggio da pierpaolo » venerdì 9 giugno 2017, 14:02

ti seguo... bell'accoppiamento che tempo fa volevo acquistare per il mio centrino ma alla fine per via del prezzo ho desistito puntando su altro...
continuo a seguirti e magari hai visto che mi fai tornare la voglia?!! :D :D

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