Problema con compensazione giochi Mach3

[eli-sir]

Una soluzione definitiva sarebbe installare degli encoder e chiudere il loop tra software di controllo e motore di modo che il controllo sappia esattamente dove è l'asse e non dove si aspetta che sia... ma purtroppo anche in questo mach3 non aiuta. Altri software magari si ma io purtroppo non ne sono a conoscenza.

[hellfire39]

Bisogna capire che il recupero dei giochi è un concetto fallato all'origine.
Per recuperare il gioco all'inversione, l'asse dovrebbe fare un movimento quasi istantaneo, quindi con velocità e accelerazioni il più alti possibile.
Quindi, un primo prerequisito sarebbe quello di avere un motore con una buona dinamica (non penso che gli stepper, ad esempio, rispettino questa caratteristica).

Si tratta quindi di un sistema che funziona meglio in sistemi che normalmente fanno posizionamenti spostandosi in un unica direzione(*), per i quali conta solamente il punto di arrivo, ma non devono seguire con precisione un percorso ben preciso, come accade con le macchine utensili.

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(*) per unica direzione intendo sistemi che si spostino in una direzione q in quella opposta, ma non in entrambe durante la stessa operazione. Sistemi tipo traslo, pick&place, in generale tutti i sistemi che funzionano come posizionatori

[Fiveaxis]

Una soluzione definitiva sarebbe installare degli encoder e chiudere il loop tra software di controllo e motore di modo che il controllo sappia esattamente dove è l'asse e non dove si aspetta che sia... ma purtroppo anche in questo mach3 non aiuta. Altri software magari si ma io purtroppo non ne sono a conoscenza.

Nei CNC industriali utilizzati per azionare macchine utensili da centinaia di migliaia di euro, ci sono encoder sui motori e righe ottiche sugli assi (ed encoder diretti sugli assi rotativi).

Spiegato in maniera un po' banale ma semplice:
Il CN -in tempo reale- (*) verifica la posizione del motore in relazione a quella fisica dell'asse e "aggiusta" il tiro, comandando all'azionamento di muovere il motore finchè l'asse raggiunge la corretta posizione. Tale meccanismo, di fatto, accade in ogni istante su ogni asse gestito dal CN.
Ebbene, se introduciamo un gioco di inversione su una vite di 0,03mm succederà che, una volta posizionato correttamente l'asse, a causa delle forze di taglio dell'utensile, l'asse andrà fuori posizione. A quel punto, il CN cercherà di rimettere l'asse in posizione ma, l'azione di taglio dell'utensile, istantaneamente lo sposterà...Ad un certo punto, il CN andrà in errore, segnalando la perdita di posizione dell'asse.

Ebbene anche con sistemi allo stato dell'arte così architettati è impossibile gestire un gioco di inversione di 0,03mm di una vite a ricircolo in una macchina utensile.
Il gioco meccanico di inversione, si risolve solo sostitutendo le viti.

Un sistema che viene utilizzato in alcune macchine utensili che elimina completamente questo problema sono i motori lineari.
Con tali motori, vengono eliminate le viti perchè l'asse viene mosso direttamente dal campo magnetico del motore. In questo caso quindi la precisione del posizionamento dell'asse dipenderà dal motore, dalla risoluzione della riga ottica e dalla capacità di calcolo del CNC.
Allo stato dell'arte i motori lineari consentono velocità e precisioni molto elevate di contro, oltre ad essere sistemi piuttosto costosi, il problema principale che pongono è la gestione del calore prodotto dal motore lineare.

(*) Tutti i CN hobbistici che girano sotto Windows o che utilizzano una USB per collegare il PC alla BoB, NON possono gestire la macchina utensile in tempo reale. Questo perchè Windows non è un sistema operativo che lavora in real-time: requisito INDISPENSABILE per poter gestire in modo efficace una cinematica di una macchina utensile. Una soluzione CN che ha le potenzialità di un CNC industriale e lavora in realtime, economicamente abbordabile per un hobbista, è LinuxCNC.

[hellfire39]

I motori lineari, sono ormai utilizzati tranquillamente in automazione.
Sicuramente costano di più, ma in certi casi, sono indispensabili, per prestazioni, ma anche per compattezza.

Per quanto riguarda il confronto Windows/Linux, nessuno dei due nasce come sistema operativo realtime, ma, per entrambi, esistono soluzioni realtime (per Windows, TwinCAT). Certo, il TwinCAT, non è economicamente alla portata degli hobbisti. Poi, realtime fino a un certo punto, altrimenti non ci sarebbero tutte le menate sui tempi di latenza.

Continuo a non capire questa passione per LinuxCNC. Dimmi quanti utenti, in questo forum, sarebbero in grado di mettere in piedi un sistema paragonabile ad un CN industriale. Alla fine della fiera si finisce sempre con il solito sistema ad anello aperto con gli stepper! Quale sarebbe la differenza con il classico sistema basato su Mach3?
Personalmente, mi butterei su LinuxCNC solamente se avessi azionamenti in EtherCAT.
Ma in quel caso, gli encoder andrebbero direttamente agli azionamenti, LinuxCNC non li vedrebbe proprio.

[Fiveaxis]

Io invece non capisco tutta questa passione per Mach3 (nel 99% dei casi craccato!)
Ognuno ha le sue passioni, evidentemente!

Un 'altra soluzione per eliminare il gioco di inversione (e l'usura! ) delle viti è l'impiego di viti idrostatiche. Soluzione più costosa e che richiede la gestione della pressione dell'olio.

[torn24]

Off topic viti idrostatiche
è una soluzione che sembra poco diffusa, almeno non ne sento molto parlare.
Il vantaggio rispetto alle viti a ricircolo è che l'attrito è il più basso ottenibile con sistemi realmente utilizzati, mentre per i motori lineari questi non hanno nessuna macchina che moltiplica la forza,quindi è solo il motore a dover fornire la forza necessaria.
Con le viti idrostatiche abbiamo una macchina che moltiplica la forza e si risolve il problema usura presente sulle viti a ricircolo di sfere. Spesso la diffusione di un sistema o l'altro è solo una questione economica.

[Fiveaxis]

La vite idrostatica ha anche il vantaggio di non presentare l'atrito di stacco (Stick-slip) e quindi reagisce prontamente ad ogni seppur piccolo movimento.
E' una soluzione adottata su viti di grosse dimensioni.

Mentre le guide idrostatiche, che presentano gli stessi vantaggi delle viti idrostatiche, sono utulizzate anche su macchine utensili di piccole dimensioni ad esempio le Kern.

[blackmttr]

Trovo strano che si parli ancora di un fantomatico recupero dei giochi in un sistema a vite.

Il recupero giochi che applicano i vari giocattoli si rifà, in modo più o meno elaborato, al sistema
usato per tenere in "tiro" un asse singolo in certe applicazioni industriali.

Se c'è un gioco meccanico questo evidenza nella fase di inversione di direzione.
Durante l'inversione di direzione si avrà una certa rotazione della vite senza movimento del'organo ad esso collegato "gioco".
In automazione industriale per recuperare questo gioco si fa un'extra-corsa in una direzione e si fa in modo che il movimento
finisca sempre in "tiro" da una parte e i successivi movimenti da quel lato avverranno sempre in tiro e quindi senza giochi.

Ovviamente per fare le cose per bene bisogna avere un encoder, sia esso una riga ottica o quanto uno si può invetnare,
per determinare zona per zona il reale "gioco".

Se il gioco è per usura vita questo sarà distribuito in modo non uniforme lungo la sua lunghezza, dovuta all'usura di lavorazione
in specifiche aree. Se il gioco è su altri organi potrebbe essere costante o la somma di entrambi.

In interpolazione assi, dove le direzioni continuano a cambiare nell'arco di pochi mm o millisecondi, e con lo sforzo che
viene applicato dall'utensile sul materiale diventa praticamente un'utopia regolare il sistema.

Anche nelle CNC professionali il recupero "giochi" in realtà lavora su pochi micrometri e comunque introduce vibrazioni
e brutte finiture...

Se la meccanica ha problemi va sistemata.
Non c'è elettronica che possa sistemarla, almeno con le le viti e i sistemi qui in uso.