CNC 3 assi+1 - doppia vite - Kflop

[arm]

...tanto su legno chi lo vede 1 cm in più o meno
Siamo andati dritti dritti driver-kflop.

[walgri]

Giusto qualche dettaglio: la foto qui sopra è il setup tempesta ed impeto, da nausea da troppe schermate della Telemetria andate a male.

La mia macchina adesso ha un setup simile, ma con i drivers comandati in modalità LVTTL dalla JP5 (spezzone di cavo lan direttamente su una BB DB25. I drivers non sono esattamente quelli, i miei tollerano attorno ai 200V AC, li alimento a 90VAC, ma in ogni caso hanno il tempo di setup minimo del dir di 5us.

Ravana di qua e di là vien fuori che la questione dei tempi di setup pare un tormentone della compatibilità con la KFlop, ma immagino anche con tutto l'hardware di pari livello. Una nota della Leadshine afferma che nei loro driver XXXX (non mi ricordo più quali, ma tanto non son questi) che hanno portato il tempo di setup a 2us.

Il driver che ho provato l'altro giorno da Arm non erano quelli di Aìna, ma quelli di Pampa, dei Leadshine che è possibile che siano quelli più veloci, ma non lo so.

Quindi in questo momento resta da fare la prova eliminando il pulldown da 1000Ohm che peggiora il comportamento dell'opto. Prova che farò da me, con il medesimo driver che portai da Arm, e l'oscilloscopio. Ovviamente è una prova qualitativa, perchè in ogni caso il driver non è proprio lo stesso, nè posso utilizzare la telemetria per scovare se degli step vengono persi in viaggio, a prescindere dal tempo di setup, ma almeno vedrò se la risposta dell'output è più simile a quel che ci si aspetta o meno.

Quindi se la risposta dell'opto non è nettamente migliore che con il pulldown, non mi resta che ponticellare direttamente verso il driver. Non vorrei davvero farlo, non mi piace per niente che i nervi scoperti della KFlop stiano in balìa delle intemperie, ma l'alternativa è gettare alimentatore e azionamenti e ripartire da zero con il quadro di potenza.

In tal caso sono sicuro che ci guadagneremmo in velocità. Aìna, con viti precaricate passo 5mm e ponte incredibilmente più "duro" da spingere, va a oltre 9m/min in CL con un micropasso smodatamente superiore a quelli impostati da Arm - dallo step response di KMotion ho osservato tranquillamente step rate oltre i 120 KHz. Ho dovuto abbassare drasticamente la velocità nei rapidi perchè con corse così piccole neanche facevo intempo a rendermi conto se sarebbe andata a sbattere o meno.

Dunque, arrivati al punto di sostituire gli azionamenti, non credo si continuerebbe con gli stepper ma si passerebbe ai servo di un qualche tipo.

Nel frattempo sto anche dedicando un po' di cure alla Telemetria, in modo da poterla sempre lasciare attiva, con dump dei dati a richiesta dell'utente via M, o alla prima disabilitazione di un qualche asse.

Scusate per il papiro.

[Pedro]

brillante lavoro. Per quanto riguarda gli opto avago sai che li ho messi anche io e devo dire che lavorando sia con i LAM, quindi stepper, che sui driver servo in modalità step/dir, ricordi quelle prove che feci sulla differenza tra servo pilotati step/dir e in tensione, non mi diedero problemi, sulla carta rispondono a 2 uS e anche su prove che feci e postai stavamo nei parametri. Posos anche io fare le prove comparative sui tempi con le resistenze da 1k messe prima o dopo quando avrò un po' di tempo, tra lavoro mio, stampa 3d e consulenze online sulla kflop sto veramente un po' pieno

Però voglio che si aina che la cnc di arm, anzi le cnc, vadano bene, è un punto di orgoglio ormai

[walgri]

Grazie Pedro !

A leggere il manuale utente degli azionamenti Lam DS10, paragrafo 5.3.4 "Relazioni temporali tra i segnalidi controllo", pag 55, addirittura sembrerebbe che il tempo minimo di setup debba essere 16 us !

Anche se non è detto che i valori letti nei datasheet abbiano i medesimi margini di sicurezza, questo mi fa ben sperare che polarizzando meglio l'opto si possa lasciarlo dovè. Il lavoro da fare sarebbe minore e in generale più pulito. Al costo di eliminare il pulldown, oppure metterlo in verticale e allungare il reoforo verso monte della resistenza. Ma non so se valga la pena lasciarlo.

[Pedro]

io le resistenze da 1k ohm le misi su tutti gli I/O perchè, come ben sai, avendo la distribution box fuori del rack potrei avere degli input non collegati ed onde evitare casini misi quelle resistenze. Se tu hai in quelle uscite sempre collegati i fotoaccoppiatori ti servono a nulla, comunque c'è una resistenza da 100 ohm su uno zener, e vabbè...un led si comporta elettricamente come tale, da 1.2 volt quindi ha comunque una protezione

[walgri]

Il dubbio è: tagliare o bypassare ?

Ovvero taglio la resistenza da 1k Ohm e lascio l'opto, oppure lascio l'1K e e bypasso l'opto ?

Mhmmmm ci dormo su e decido dopo le prove

[Pedro]

taglia tutto e butta (ovvio che devi tagliare i due terminali della resistenza ma lo sapevi già, hai l'ocilloscoppio ormai )

[walgri]

Ahimè, levare la resistenza da 1k Ohm non è bastato ad ammansire questi recalcitranti azionamenti.

Alla fine ho dovuto eliminare gli opto da tutti i segnali step dir ricablando al volo tutto in OC sulla kflop.

Fatti i test sugli assi lineari siamo tornati sul 4° asse e.... Sorpresa ! Non si muoveva.

Non digeriva la modalità step high e secondo me è un puro colpo di fortuna che tutti i driver siano convenuti sulla modalità step low. Fiuuuuuu

Ho anche finalmente aggiornato la telemetria perché resti sempre attiva e scarichi i dati a richiesta oppure se si disabilita uno degli assi. E si è già rilevata utile.

Questo uno dei diagrammi a F5000:

14269715933150.jpg

Edit, aggiungo che per provare la nuova versione della Telemetria abbiamo fatto anche una prova in CL a F6000. L'asse è andato in errore di inseguimento e nei brevi istanti prima l'andamento dell'errore era chiaramente oscillante con ampiezza crescente fino al crollo definitivo.

[Pedro]

abbiamo considerato la resistenza di ingresso dei fotoaccoppiatori ma ci siamo dimenticati, mea culpa, di quella di uscita. Mi spiego: sappiamo ce il fotoaccoppiatore è un componente composto da un emettitore di luce, led, e un componente bipolare, transistor. Il transistor è un componente lineare (specifichiamo meglio: lineare fuori sia dalla sua zona di interdizione e da quella di saturazione) che tutto fa meno che comportarsi come un relè, spesso ci si dimentica. Ha le sue caratteristiche compresa la polarizzazione, in effetti del componente bipolare avendo come "iniettore" di corrente all'ingresso invece che la base abbiamo la sua caratteristica fotoelettrica. In uscita ci sarà una sua risposta che si, sarà funzione della emissione di luce da parte del led, ma anche della corrente che lo attraversa. Insomma, rileggendo i dati diquei driver e vedendo che hanno una resistenza di limitazione di corrente per il loro fotoaccoppiatore all'interno ne dovremmo tenere conto.

Da una semplice simulazione, ma semplice proprio, vediamo come si comporta al segnale un fotoaccoppiatore che vede alla sua uscita un led, il led del fotoaccoppiatore del driver, premettendo che poi i valori vanno calcolati a puntino, questa è solo una simulazione dimostrativa

senza resistenza.JPG

si vede come la scarsa polarizzazione della uscita fa si che la risposta del nostro fotoaccoppiatore sia "lenta" più di quello che ci si aspetta

basta ora mettere una resistenza in parallelo alla coppia led+ resistenza di polarizzazione del driver per aumentare la risposta del nostro device

con resistenza.JPG

mi ripeto dicendo che appena troverò un po' di tempo, ma a questo punto lo troverò sicuramente presto (puntiglio personale) farò anche io delle prove pratiche

[walgri]

quanto mi sento ottuso.
Tutto questo per me continua ancora ad avere i connotati della magia nera...

Ora mi aspetterei che l'aggiunta di R3 peggiori la risposta del opto su R1. E invece ?

Penso anche a cosa avrei potuto fare per accorgersi prima di queste questioni. Sul mio banco tutta l'elettronica che ora è da Arm ha "girato" senza problemi. Dico "girato" perché i motori erano sul banco e andavano in aria. E suonavano pure "bene" fino a una frequenza di step corrispondente a oltre 1000g/min, ovviamente ora non so più a che frequenza andasse il motore. Forse l'unica strada sarebbe stata trovare un encoder per quel alberone da 14mm e verificare direttamente l'output del motore in OL.

Non ci pensai neanche, ed anche ora mi sembrerebbe un armamentario esagerato. Ma tant'è, avremo risparmiato tutti tanto tempo e miliardi di neuroni bruciati dietro a questa cosa.

[Pedro]

tenere tutto a mente non è facile sopratutto quando molte delle caratteristiche, parlo degli ingressi dei driver, non sono proprio chiarissime( i manuali di quei "cosi" di solito non sono molto specifici), non sappiamo bene come si comportano ad esempio i suoi opto. Ne possiamo solo dedurre sperimentalmente le caratteristiche, apposta i circuiti vanno provati strumentalmente, ah..dimenticavo che l'oscilloscopio non è uno strumento di misura ma una zappa da giardino

Occhio che la simulazione non ha tenuto conto della corrente massima di uscita de transistor dell'ACPL844, mi pare 50mA per un massimo di 150 mW a memoria. Comunque dava il senso della cosa.

da questo diagramma ci si rende conto come la risposta varia secondo il carico

acpl response.JPG

[walgri]

Eh, per il momento non lo so usare molto meglio che come zappa, ma pian piano miglioro

[arm]

Intanto aggiorno con l'amputazione del Dott. Walgri.

Non ci possiamo lamentare, l'importante è aver risolto tutti i problemi che abbiamo trovato per strada.

Prossimamente riepilogo un pò tutta l'avventura con i vari aggiustamenti meccanici in corso d'opera: premetto sono un pò degli accrocchi, ma, come si dice, la bellezza sta negli occhi di chi la guarda.
Poi non ho più scuse, la devo far lavorare....

[arm]

Posso dire finalmente: E' Finita! (vecchio retaggio del militare...)

Se lo rifarei? non lo so. A me serviva una cnc più grande di quella che avevo già, non l'ho costruita per il piacere di farlo, anche se alla fine mi sono divertito. Mi ci sono buttato senza aver mai lavorato alluminio e senza aver mai montato/assemblato niente di meccanico (molto diverso dall'incastrare insieme due pezzi di legno, vedi tolleranze, utensili, ecc) con l'idea di risparmiare e farmi qualcosa di personalizzato. In effetti se si guardano cnc professionali (intese come già pronte di pari dimensioni) qualcosa ho risparmiato, qualche migliaio di euro, ma non devo mettere in conto tutto il tempo che ho impiegato nel progettare, preparare e assemblare i pezzi. D'altro canto però quando avrò un problema meccanico, potrò intervenire ad occhi chiusi, se avrò un problema di elettronica userò gli occhi di un altro....
Mah si, lo rifarei. Ormai c'ho preso gusto. Con calma vedrò di trasformare la cnc piccola in una 5 assi. Ma questa sarà un'altra storia.

Breve riassunto per completezza.

Il progetto è nato dall'esigenza di avere un pantografo che mi consenta di lavorare legno massello, forme artistiche in 3d; volevo il piano sotto libero in modo da usare il 4 asse senza troppi limiti di dimensioni del pezzo da lavorare. Dopo una 60 di progetti, dopo ripensamenti, dubbi, ecc, ho deciso per la configurazione più semplice da realizzare e, soprattutto, da assemblare e mettere in squadra.
Mettere i supporti BK e BF delle viti Y sui profilati hanno consentito di trovare molto facilmente l'allinemaneto e il parallelismo con la guida sottostante; inoltre tale sistema ha consentito di attaccare praticamente la chiocciola sulla traversa del ponte e ridurre, se non azzerare il braccio delle forze in gioco. Il ponte, a viti staccate, lo muovevo con due dita. Di contro il sistema a doppia vite ha bisogno di un'elettronica più sofisticata per evitare danni in caso di intraversamenti dovuti a perdite di passi.
Molti dettagli sono stati pensati, per inesperienza, in corso d'opera e adattati a struttura già montata perciò un pò accrocchiati

Area di lavoro effettiva 750x1150x180 (i soffietti mi hanno mangiato 100 di corsa utile)

ELETTRONICA
- Scheda di controllo Kflop
- Motori stepper:
X: Nema 34 da 12 Nm
Y: 2 Nema 34 da 12 Nm in Closed Loop con encoder sulle viti
Z: nema 23 da 3 Nm
4 Asse: Nema 34 da 5,6 Nm
- gli assi lineari sono moltiplicati x 2 tramite pulegge da 20 e 40 denti (HTD). L'asse rotativo è in rapporto 3,6 (pulegge da 20 e 72)
- Driver da 50v alimentati a 36v e 4,5 A
Diciamo che motori e driver non sono all'altezza del controllo, che tradotto (vedi pagine precedenti) significa che la Y in CL lavora in tranquillità a 4 mt/min, a 5 è al limite. La X e Z arrivano rispettivamente a 9 e 7 mt/min. Per adesso va bene così, in futuro vedremo ti cambiare gli stepper con dei servo.
Il lavoro, egregio, è stato materialmente fatto dall'amico Walgri con la consulenza esterna di Pedro, ai quali va un sincero grazie.

MECCANICA
Viti: X 2010, Y 2510, Z 1605
Guide lineari Hiwin con 4 pattini per ogni asse;
Piastre in alluminio da 20 fresate in proprio;
Sistema di lubrificazione parzialmente centralizzato;
soffietti in gomma telata.

Ultimi aggiustamenti: ho serrato meglio i punti di giunzione dei vari profilati con delle piastre di ferro e i rumori di ferraglia sono spariti quasi del tutto, quasi.

Un pò di foto e infine un filmatino.
Ciao

[arm]

La Y