CNC doppia vite

Sezione dedicata all'elettronica di controllo cnc.
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lucasantini
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CNC doppia vite

Messaggio da lucasantini » lunedì 26 ottobre 2020, 7:37

Buongiorno,

sono in procinto di partire con la mia nuova CNC per fresare legno e alluminio. L'area utile sarà circa 1000*750 e sarà completamente in acciaio, con telaio e ponte lavorati in macchina per le battute di riferimento. Pensavo ad una struttura a doppia vite (vedi immagine allegata) in modo da uniformare la spinta sull'asse X e per praticità per la struttura che ho in mente.

Il dubbio sorge sulla gestione di due viti e due motori separati, il mio dubbio infatti è che possano presentarsi disallineamenti e vanificare tutto lo sforzo fatto per ottenere la perfetta ortogonalità.

Pensavo di impiegare dei motori stepper "close loop" (tipo questo: https://www.omc-stepperonline.com/it/ki ... mento.html) in modo da evitare qualsiasi perdita di passi (anche se non ho ancora capito se funzionano veramente come un anello PID o semplicemente generano un segnale d'errore in caso di perdita di sincronismo).

Qualcuno ha esperienza in merito e può darmi qualche suggerimento riguardo l'elettronica da impiegare e relativo software (pensavo Mach3)?

Grazie anticipatamente a tutti
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rosettacnc
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Re: CNC doppia vite

Messaggio da rosettacnc » lunedì 26 ottobre 2020, 8:14

La gestione GANTRY (doppia vite) di un asse può avvenire in due modi:

- due viti, due motori, due driver, una unica sorgente STEP/DIR (singolo asse CNC che controlla il GANTRY).
- due viti, due motori, due driver, due sorgenti STEP/DIR (doppio asse CNC, ad esempio Y e Y1 che controlla il GANTRY).

Nel primo caso se si ha una CNC Board che gestisce in modo intelligente le cose, il disallineamento del GANTRY può essere recuperato durante la procedura di Homing grazie a un complesso, ma all'uso semplice, sistema di recupero e allineamento, anche con singolo motore.

Nel secondo caso si necessità di un secondo asse, SLAVE del principale, che lavora in parallelo ma che permette di tenere allineato il sistema.

Se dai un'occhiata a questo link trovi come viene fatto il tutto durante la fase di Homing:
https://wiki.rosettacnc.com/en/software ... antry-axes

E' in inglese ma se hai problemi con la lingua basta dire a google di tradurre la pagina in automatico da inglese a italiano.

In RosettaCNC sono implementati entrambi le modalità.
Ovviamente la soluzione due è la migliore ma anche la uno funziona egregiamente.

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » lunedì 26 ottobre 2020, 8:49

Ciao Luca,
ti segnalo che devi allegare la foto dei motori (immagine della pagina max 800x600 250kb) altrimenti i moderatori tolgono il link.
La macchina mi sembra abbastanza "massiccia" e forse meglio direttamente optare per motori nema 34 8-12nm (costano poco di più) a seconda anche del passo delle viti che andrai ad usare. Non c'è recupero ma solo un "allarme" da gestire con la scheda di controllo che monterai come stop , avvertimento di perdita di passi etc.
Mi sembra di vedere due rails centrali e 2 sbr sul ponte. Come mai questa scelta?

Saluti

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da hellfire39 » lunedì 26 ottobre 2020, 9:29

Non è vero che non c'è recupero.
I driver closed loop utilizzano la retroazione dell'encoder per regolare le correnti degli avvolgimenti e, quindi, cercare di recuperare l'errore.

E' chiaro che non possono fare miracoli e, se si supera la coppia massima erogabile dal motore, l'azionamento non riuscirà a recuperare e andrà in allarme.

Gli azionamenti closed loop sono molto più simili agli azionamenti per motori brushless che ai classici azionamenti stepper. Infatti hanno una gesione avanzata della corrente ed erogano solo quella necessaria al motore, a differenza degli azionamenti stepper tradizionali che lavorano sempre alla massima corrente (*).


----------------------------

(*) si, lo so, alcuni hanno anche la funzione che dimezza la corrente se il motore è fermo. Ma è sempre META' della corrente nominale.

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » lunedì 26 ottobre 2020, 9:46

Azz mi scuso allora per l'errore.....vuoi dire Hell che ad esempio facendo 2 movimenti semplici come

G1X100
G1Y100

se nel primo movimento in realtà non si è a 100 ma a 99 mm perchè il motore ha perso passi l'econder corregge quel millimetro prima del movimento succcessivo? :shock:

Saluti

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da hellfire39 » lunedì 26 ottobre 2020, 10:10

Dire che il "motore perde passi" è improprio, per i driver ad anello chiuso.

Nei sistemi ad anello aperto, ad ogni step, il driver comanda le correnti delle fasi in base al passo. Ed è cieco. Non sa se il motore si è effettivamente mosso o meno.

Nei sistemi ad anello chiuso, il driver comanda le correnti in base alla risposta dell'encoder. Se tu gli chiedi di fare un passo, lui modifica le correnti degli avvolgimenti in modo tale da fargli fare quel passo. Controllando con l'encoder che il movimento sia effettivamente avvenuto.

E' questo il motivo per cui, se non è necessario alzarle, il driver closed loop tiene le correnti basse ed uno degli effetti collaterali positivi è che il motore scalda meno.

E' chiaro che, se tu chiedi troppo al motore e lui non ce la fa ad eseguire il movimento, il motore andrà in allarme. C'è poco da recuperare. Anche perché, se è andato in errore perché doveva applicare una forza al di sopra delle sue capacità, come fa a recuperare? Devi comunque rimuovere la causa.


Il problema della perdita dei passi è essenzialmente dovuto al fatto che si vuole utilizzare il motore al di sopra delle sue capacità. Quindi non c'è closed loop che tenga.

Il vantaggio è essenzialmente nei micropassi. Con gli open-loop, il micropasso ha poca coppia e il motore potrebbe non muoversi finchè non ha accumulato abbastanza passi per accumulare la coppia necessaria.
Con il closed loop il motore si adatta e regola da solo le correnti per evviare a questo problema.

Spero di non aver fatto troppa confusione.

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » lunedì 26 ottobre 2020, 10:50

E' chiaro che, se tu chiedi troppo al motore e lui non ce la fa ad eseguire il movimento, il motore andrà in allarme. C'è poco da recuperare. Anche perché, se è andato in errore perché doveva applicare una forza al di sopra delle sue capacità, come fa a recuperare? Devi comunque rimuovere la causa.
Si era questo che intendevo io per "non recupero" della posizione. Una volta che ha perso passi li ha persi e va in errore ma non riesce a gestirli durante la lavorazione. Per recupero io intendo recupero dell'errore in tempo reale nella lavorazione. non una migliore gestione del motore che può portare ad un minor rischio di perdere passi.Forse mi ero sono espresso male.

Saluti

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da lucasantini » lunedì 26 ottobre 2020, 18:39

Grazie mille per le risposte.

Per hellfire39:

è proprio l'informazione che cercavo, di fatto questi driver lavorano in anello chiuso inseguendo il riferimento dato dal pc (essenzialmente quello che fa un azionamento per motori brushless con controllo in posizione). Questo sistema (parlo dei driver e stepper close loop) è comunemente utilizzato o presenta dei problemi (dovuti magari al basso costo degli stessi)? Le prestazioni in termini di sincronismo sono buone?

Per Junior73:

Il tuo ultimo messaggio è un pò confuso. Da quello che dice hellfire39 (e quello che fanno comunemente gli azionamenti BL) il driver corregge real-time la posizione del motore in modo che l'errore tra posizione richiesta e posizione effettiva sia il più piccolo possibile (quindi c'è una costante correzione di posizionamento e di conseguenza di correnti nei motori). Ovviamente superata una certa soglia d'errore il driver va in errore, ma questo è comune in tutti gli azionamenti in quanto evita grossi danni alla meccanica (immagina l'intraversamento del ponte). Come già detto, questo "errore d'inseguimento" è spesso dovuto a un calcolo errato del motore (gli si chiedono coppie che non è in grado di gestire o per surriscaldamento).
L'immagine che ho allegato è presa dal web, era solo per dare un'idea della macchina :D

Grazie ancora, altri utenti del forum utilizzano l'anello chiuso con due viti e due motori?

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da hellfire39 » lunedì 26 ottobre 2020, 18:52

Non li ho mai provati. Non posso darti una risposta di prima mano.
Da quello che ho letto, o visto su youtube, dovrebbero comunque dare prestazioni perlomeno superiori a quelle di uno stepper open loop.
Sicuramente per una migliore gestione della corrente. Ma anche come posizionamento, vista la retroazione con l'encoder.

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » lunedì 26 ottobre 2020, 21:44

Riassumo il senso del mio intervento e le ragioni di certe affermazioni forse fatte troppo frettolosamente:

- Vedendo un ponte all'apparenza molto "pesante" ho pensato che forse i 3Nm 24HE34-5004 dei motori stepper potevano non essere sufficienti a raggiungere determinate velocità (sopra i 3metri al minuto) necessarie o auspicabili per la lavorazione del legno. Nello specifico i rilievi su legno. Questo perchè (dal grafico di stepperon line) sono intorno a 1,5 Nm sui 500 giri per poi passare sotto il Nm sopra i 1100 giri. Il prezzo del kit è 77 euro
- Da li il suggerimento ad usare motori più potenti sempre in ambito closed loop da 8 o 12 Nm.
Più nello specifico il modello 34HE59-6004 D (kit 109 euro) dove dal grafico sempre di stepper online si evince una coppia di 2,7 Nm a 500 giri e circa 1,5 Nm a circa 1100 giri.
Ora se dici il passo delle viti e quanto velocità vuoi raggiungere si può calcolare meglio la coppia a disposizione.

Non è un consiglio ad usare motori stepper normali ad anello aperto ma intendevo dire che se il motore è sotto dimensionato non è il closed loop che risolve il problema della perdita di passi , stalli etc .

Più nello specifico :

Una istruzione di interpolazione tipo G1X100Y100 se il motore di uno dei 2 assi perde passi , stalla momentaneamente etc la traiettoria non sarà più quella giusta Closed loop o meno. Questo è quello che ho letto nel tempo nel forum nel senso che non c'è niente che dica all'altro motore di fermarsi compiendo lo stesso errore per mantenere i 45 gradi .

Forse voi avete inteso un consiglio ad usare motori a loop aperto da 8- 12Nm e non closed loop?
Rileggendo mi sembra proprio di si....

Hell sintetizza qui quello che intendevo dire:
E' chiaro che non possono fare miracoli e, se si supera la coppia massima erogabile dal motore, l'azionamento non riuscirà a recuperare e andrà in allarme.
saluti

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da lucasantini » lunedì 26 ottobre 2020, 22:27

Non ti preoccupare, sono stato il primo a riportare informazioni frettolosamente :D

Il calcolo dei motori devo ancora farlo, il link era solo per identificare la categoria "close loop", la taglia del motore l'ho presa casualmente.

Sono d'accordo con te: i motori non si "parlano" con questi tipo di sistema, semplicemente la retroazione avviene sul segnale dell'encoder per il singolo motore. Entrambi i motori, autonomamente, inseguono il riferimento dato dal pc cercando di minimizzare l'errore.

Negli azionamenti brushless un errore di inseguimento è solitamente generato da un errata scelta del motore o da una sovraccoppia inaspettata (un ostacolo). Se il motore è scelto nel modo corretto riesce ad assorbire i picchi di coppia e non si surriscalda, di conseguenza non presenterà mai problemi di inseguimento (se non appunto per la presenza di ostacoli, ma questo è un altro discorso).

Comunque ci siamo chiariti ;)

Sarebbe bello sentire qualcuno che attualmente li usa su una macchina e come si trova :D

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » mercoledì 28 ottobre 2020, 9:27

Rinnovo la richiesta sul perchè dell'uso di una mi sembra doppia guida centrale stili Hiwin e una sorta di Sbr (di qualità ) sul ponte.La piastra del ponte è un tubolare o acciaio pieno :shock: ? Hai delle foto da diverse inquadrature da postare?
E' un modo di fare un ponte basso inusuale , nel senso che sembra che tu voglia puntare ad una macchina bella rigida per lavorazione diciamo impegnative su alluminio.

Saluti

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da lucasantini » venerdì 30 ottobre 2020, 20:48

Come ho scritto sopra la foto è solo indicativa e presa dal web, nel mio caso metterò le classiche due guide a ricircolo.

La configurazione però mi intriga molto appunto per la rigidezza del ponte.

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da markodc85 » venerdì 6 novembre 2020, 11:41

qualche tempo fa ho costruito una cnc in ferro con tubolare 50x50 e ho riciclato dei motori stepper nema23 da 3Nm e ho riscontrato un pò di fatica nella movimentazione del ponte e nella qualità della fresata, si surriscaldavano facilmente. ho preso questi https://www.ebay.it/itm/MOTORE-STEPPER- ... Swsg9fkfac da ebay, sono dei nema 34 da 4.5Nm e devo dire che non vanno affatto male. Io ci freso principalmente il legno. ce ne sono di migliori ma ovviamente lievita anche il prezzo :D

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Re: CNC doppia vite

Messaggio da Junior73 » venerdì 6 novembre 2020, 13:39

Ciao che curva di coppia ha? Con che driver lo mandi? Li ho guardati in passato ed ultimamente per motorizzarci un tornio con mandrino da 200mm sul sito Stepperonline. I nema 42 (22Nm) vengono sui 120 euro ed hanno ancora 4Nm intorno ai 1000 giri.

Saluti

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