Frage Motorstrom/Motorwechsel und Umbau auf Mikroschritt

Aloha,

ich bin gerade dabei die SC600/2 komplett auf ST4118D1804 (1,8A und 80 Ncm) umzubauen. Dazu werde ich zunächst die Shuntwiderstände auf den Motornennstrom anpassen, da dieser für jede Achse nur mit dem 0,707 fachen des Motornennstroms ausgeführt ist:

Ist-Zustand:

Rs_X = 240 mOhm; Vref_X: 1,894VDC - Ergibt: I_X = 0,986A (Motornennstrom 1,4A)
Rs_Y = 240 mOhm; Vref_Y: 2,337VDC - Ergibt: I_Y = 1,217A (Motornennstrom 1,8A)
Rs_Z = 240 mOhm; Vref_Z: 1,890VDC - Ergibt: I_Z = 0,946A (Motornennstrom 1,4A)

Angepasst auf vollen Nennstrom der Standardmotoren:

Rs_XZ = 160 mOhm; Vref_X: 1,894VDC - Ergibt: I_XZ = 1,479A (Motornennstrom 1,4A)
Rs_Y = 160 mOhm; Vref_Y: 2,337VDC - Ergibt: I_Y = 1,825A (Motornennstrom 1,8A)

Angepasst auf ST4118D1804:

Rs_XZ = 130 mOhm; Vref_X: 1,894VDC - Ergibt: I_XZ = 1,817A (Motornennstrom 1,8A)
Rs_Y = 160 mOhm; Vref_Y: 2,337VDC - Ergibt: I_Y = 1,825A (Motornennstrom 1,8A)

Hypothetisch könnte man den Strom noch ein bisschen weiter anheben, da die maximale Motortemperatur mit 130°C angegeben ist. Laut Nanotec FAQ ist bei Nennstrom ein Temperaturanstieg von 80°C zu erwarten. Dies würde also Betreibssicherheit bis zu einer Umgebungstemperatur von 50°C gewährleisten, was in unseren Betriebsumgebungen doch ehr selten ist. Hier wäre aber zu beachten das die Verlustleistung und damit die Temperatur wenigstens quadratisch ansteigt.

(Eine genauere Beschreibung der Widerstandsanpassung von Turtleman findet sich dankenswerter Weise hier: www.stepcraft-systems.com/forum/aufbau/1802-tuning-stepcraft-600 )

Was mich ein wenig stutzig gemacht hat, ist die Stromreduktion auf das 0,707-fache des Nennstroms für alle Achsen. Mögliche Erklärungen die mir dazu in den Sinn kamen:

1. Jemand hat die etwas seltsamen Angaben von Nanotec missinterpretiert und angenommen das die Stromangaben sich auf den unipolaren Betrieb beziehen. Als Folgefehler wurde der Strom dann für den bipolaren Betrieb korrekt auf das 0,707-fache reduziert um die maximale thermische Last nicht zu überschreiten.

2. Die Treiber-ICs können thermisch nicht mehr ab, was allerdings nur die Reduktion auf der Y-Achse erklären würde.

3. Die Motoren neigen im gegebenen Drehzahlband bei Nennstrom zu Resonanzen.

Im Moment halte ich die Resonanzen für die wahrscheinlichste Ursache, weswegen ich für mehr Laufruhe (insbesondere im Hinblick auf die größeren Motoren) gerne in den Viertelschritt-Betrieb wechseln möchte. Leistunge sollte ja dann ausreichend vorhanden sein:

Vollschritt 100% Drehmoment
Halbschritt 70,7% Drehmoment (Standardeinstellung der Stepcraft)
Viertelschritt 55% Drehmoment

Ich habe wohl bereits gelesen, das ein paar Nutzer die Steuerung auf Viertelschritt umgelötet haben, aber wie genau das von statten geht, habe ich noch nicht gefunden. Um auch mal was zurück zu geben, hier mal eine Übersicht:



Die markierten 100 Ohm Widerstände fungieren als Jumper und sind im Bezug auf das Treiber-IC für jede Achse an der selben Stelle.

Um das Maximum raus zu holen, gibt es zusätzlich noch ein 35VDC Netzteil. Mehr kann der Treiber nicht ab.

Ich habe für den Kram hier eine ganze Weile recherchiert, gemessen und gerechnet. Deswegen bin ich mir eigentlich auch ziemlich sicher, dass ich keinen Fehler gemacht habe. Ich bitte trotzdem jeden der sich dafür interessiert, die Angaben nicht ungeprüft zu übernehmen und eventuelle Fehler hier zu melden. Als Quellen braucht man eigentlich nur die Nanotec FAQ und das Datenblatt vom Treiber IC. Sobald ich das ganze in Realität verifiziert habe, lasse ich sicher auch noch mal von mir hören.
Damit die Treiber das ganze überleben, habe ich ich übrigens Kühlkörper für beide Seiten des ICs und einen 180m³/h Filterlüfter vorgesehen. Ich hoffe das erweist sich als mehr als ausreichend.
Im übrigen habe ich gehört, dass eine neue Steuerplatine bei ca. 130€ liegt. Ich denke das macht das ganze, trotz Garantieverlust, zu einem kalkulierbaren Risiko.

Zwischenstand:

• Motoren (ST4118D1804) sind eingebaut
• Strom ist für alle Achsen auf 1,8A gesetzt
• Treiber sind auf Viertelschritt umgestellt
• Das 35VDC Netzteil ist auch drin

Beobachtungen nach den ersten Testfahrten:
Es läuft!
Die Laufruhe im Viertelschritt ist phänomenal!
Trotz Viertelschritt (~45% Drehmoment Verlust) und Motoren die ihren Drehmomentknick bereits bei 200 U/min (~10mm/s) haben, erreiche ich mit der Standardrampe 3500 mm/min (58mm/s). Die Originalen sollten mit Nennstrom ungefähr bei 500 U/min abknicken, bei welchem Vorschub denen dann die Puste ausgeht habe ich gerade nicht parat. Scheint auf ein fettes Plus an Kraft unten rum, mit leicht gesteigerten Geschwindigkeiten im Eilgang heraus zu laufen. So hab ich mir das vorgestellt. Motoren werden jetzt spürbar warm, aber keineswegs heiß.

Ich werde berichten was sich noch so ergibt.

Hat jemand die Abbruchgeschwindigkeiten für eine reguläre 600/2 zur Hand?

hallo...interessant was du da bastelst....

also meine sc 1/600 mit 30v netzteil läuft wenn frisch geschmiert 45mm/s absolut problemlos....zur sicherheit
hab ich den eilgang in estl auf 40mm/s eingestellt....

gruß
Eberhard

Hallo,

was hast du denn für die Motoren ausgegeben?

gruss Andi

Doch nicht alles Gold was glänzt. Ich hab mal das komplette Drehzahlband bei diversen Rampen durchgetestet. Und siehe da, ich habe zwei Drehzahlbereiche zwischen Arbeitsbereich und Eilgang in denen die Achse mutmaßlich schwingt.



Ich bin noch nicht sicher wie es weiter geht:

• Stromreduktion?
• Rückbau auf Halbschritt?
• Umbau auf Sechszehntel?
• Oder erstmal nur die Achse strammer einstellen?

Ich werde wohl erstmal eine Weile darauf herumdenken und dann weiter testen...

@Andi
Die Motoren haben mit Steuer je Stück 51,21€ gekostet. Direkt bei Nanotec bestellt. Die Wellenenden habe ich selbst bearbeitet.

Update:

Habe die X-Achse erstmal eine halbe Umdrehung fester Vorgespannt. Die Maschine ist kaum wieder zu erkennen:

Hallo, da ich die selben Motoren auf X und Y verbauen will würde mich interessieren wie sich die Teile so bisher im Betrieb machen?

Inzwischen habe ich alles wieder auf Halbschritt zurück gelötet, da ich ohne Stromreduktion die Resonanzen nicht in den Griff bekommen habe. Viertelschritt und Stromreduktion hätte wahrscheinlich zu viel Drehmoment gekostet.

Auf der Y-Achse gibt es im Halbschritt bei vollem Motorstrom keine Probleme.

Auf der X-Achse habe ich den Strom auf 70.7% (sprich Original) reduziert. Ohne Maschinentisch gibt es es da noch die ein oder andere Resonanzfrequenz, wenn der schwere Alutisch in der Maschine ist hatte ich noch keine Probleme.

Auf der Z-Achse habe ich den Strom auf 50% reduziert, auch hier keine Probleme mehr.

Das ganze ist aber mit Vorsicht zu genießen: Auf einem wackeligen Tisch, mit der original HPGL-Platte oder mit etwas leichtgängigeren Führungen könnten ruck-zuck wieder Resonanzen auftreten. Man muss halt sehr ausgiebig testen um sich halbwegs sicher sein zu können, das keine Achse wegen Resonanzen einfach stehen bleibt.

Ich habe jetzt zusätzlich mal die Magnetdämpfer von Nanotec bestellt. Damit werde ich zeitnah mal testen, wie sich diese auf die Resonanzen auswirken, welche ohne die Masse des Tisches noch auftreten. Möglicher Weise gewinnt man so noch mehr Betriebssicherheit.

Sehr schöner Beitrag! Gibt es da neue Erkenntnisse?

Grüße, Gunnar

Moin,

das ist ein interessanter Ansatz, der sich mit meinen - im Moment noch theoretischen - Überlegungen teilweise trifft.

Allerdings verfolge ich vom Grundsatz her einen komplett anderen Ansatz: da ich die Steuerung (Controller) der Stepcraft für schwachbrüstig, aber "gerade noch" ausreichend halte, werde/möchte ich im Rahmen meiner Stepcraft-Modifikationen die Steuerung derselben komplett durch eine externe Steuerung ersetzen.

Die von @Cyber Mutton verbauten Motoren scheinen mir sehr geeignet; ich will in den nächsten Tagen ´mal checken, ob die mit dem Triple Beast zusammenarbeiten. Vermutlich nicht, weil die Leistungsstufen des TB wohl ausschließlich eine Spannung von 48V abgeben. Der größte Vorteil mit dem TB wäre der 10tel-Schritt-Modus.

Wie in einem anderen thread hier herausgearbeitet, sollte es möglich sein, das mit dem Stepcraft-Controller verdongelte Win-PCNC auch mit dem TB zu betreiben. Aber, wie gesagt: theoretische Zukunftsmusik ...

Berichtet bitte weiter - auch über Mißerfolge!

Stellt man beim TB nicht den max. Motorstrom ein? Wenn dem so ist, dann gibt das Beast nicht fix 48V aus, sondern was immer nötig ist, um den maximalen Strom zu erreichen. Die max. Spannung ist ohnehin durch die Versorgungsspannung vorgegeben und liegt im Bereich von 24V-55V.
Welche Spannung letztendlich am Motor anliegt wird durch dessen induktiven Widerstand bestimmt.

TB Beschreibung

MagIO2 schrieb: Stellt man beim TB nicht den max. Motorstrom ein? Wenn dem so ist, dann gibt das Beast nicht fix 48V aus, sondern was immer nötig ist, um den maximalen Strom zu erreichen. Die max. Spannung ist ohnehin durch die Versorgungsspannung vorgegeben und liegt im Bereich von 24V-55V.
Welche Spannung letztendlich am Motor anliegt wird durch dessen induktiven Widerstand bestimmt.

TB Beschreibung

Ja, so ist es - hatte mir die TB-Beschreibung zwischenzeitlich ebenfalls heruntergeladen, weil ich es jetzt gerade genau wissen wollte.

Vielen Dank!

Ich habe die letzten Tage meine Stepcraft 420/2 auch auf größere Schritmotoren und geänderten Motorstrom umgebaut.
Den Y Motor habe ich von ST4118L1804-KUSO auf ST4118L1804-A umgebaut. Aufgefallen das da ja ein und derselbe Motor ist, ist mir erst nach dem Wechsel …

Den X Motor ST4118S1404-KUSO habe ich dann gegen eine weiteren ST4118L1804-A ausgetasucht.
An der Z Spindel habe ich den ST4118S1404-KUSO gegen den Motor der Y Achse ST4118L1804-KUSO getauscht.
Somit habe ich jetzt überall Motoren mit 50 nm Haltemoment und 1,8 A Motornennstrom.
Auf der Platine habe ich für den X und den Y Schrittmotor mit zwei ein Ohm Widerständer, die parallele geschaltet sind den gesamtwiderstand auf 0,162 Ohm reduziert ( www.stepcraft-systems.com/forum/aufbau/1802-tuning-stepcraft-600 ).
Den Treiber für die Z Achse habe ich original belassen, da mir hier die Leistung mit dem neuen Motor völlig ausreicht.
Die Treiberbausteine habe ich mit Kühlkörpern versehen, da diese sonst unter Dauerbelastung abrauchen. Selbst mit Kühlkörper sind diese auf über 65 °C heiß geworden.

Ich hatte nachdem ein Fräsvorgang von 20 min abgeschlossen war, die Temperatur am Kühlkörper gemessen. 65 °C und das 3 min nachdem die Maschine bereits ausgeschalten war.
Das gab mir den Anlass 2 Lüfter zu montieren.
Ich habe in das Bodenblech unter der Steuerung zwei Löcher gefräst, an denen die beiden Lüfter montiert werden.
Das Fräsen hat die Stepcraft selbst gemacht.

3,175 mm Alu zwei Schneider aus China
0,2 mm Zustellung
3 mm/s Vorschub
Drehzahl ca. 18.000

Hat fast bis zum Schluss funktioniert.
Bei 75 % habe ich einen üblen Geruch war genommen. Trotz Kühlung mittels Pinsel und Kühlflüssigkeit, ist der Fräser heiß geworden, bis er anfing rot zu glühen und Funken schlug.
Ich bin mit der Drehzahl und Vorschub auf die Hälfte runter gegangen und hab alles mit reichlich Flüssigkeit gekühlt.

Alles wieder zusammengebaut und getestet -> Läuft.
Hab mich dann langsam an die maximal Geschwindigkeit ran getastet.

Zustand vorher (Leerfahrten mit Kress in Aufnahme bevor der Motor Streikt):
Z Achse - 25 mm/s
X Achse - 55 mm/s
Y Achse - 50 mm/s

Zustand nachher (Leerfahrten mit Kress in Aufnahme bevor der Motor Streikt):
Z Achse - 50 mm/s
X Achse - 85 mm/s
Y Achse - 80 mm/s

Wie man sieht ist da einiges an Leistung rausgekommen.
Ich habe meine Manuell Fahrten und die Maximalgeschwindigkeit von 40 mm/s für X/Y auf 60 mm/s erhöht. Die Z Achse habe ich bei 25 mm/s gelassen.

Ich habe mir anschließend einen Temperatursensor geschnappt und an den Kühlkörper des Y Treibers befestigt.
Nach 40 min Trockenfräsen (ohne material) bei 35 mm/s in X/Y Richtung habe ich eine Maximal Temperatur von 31 °C gemessen. Die Installation des Lüfters hat sich somit mehr als gelohnt.
Dagegen haben sich die X/Y Motor auf 40 °C erwärmt.

Zum Schluss habe ich dann Test Fräsen am Alu vorgenommen bis einer Heult
Ich muss sagen ich bin beeindruckt worden was mit der Stepcraft möglich ist.
Zuvor hatte ich Alu mit eine 3,175 mm Alu Schneider mit 5 mm/s bei 0,2 mm Zustellung gekratzt.
Ich hab jetzt erfolgreich 15 mm/s bei 0,5 mm Zustellung gefräst.
Auch 10 mm/s bei 1mm Zustellung waren möglich. Sogar die Maßhaltigkeit war auf 0,1 mm gegeben.
Erst 15 mm/s bei 1 mm Zustellung war Zuviel des Guten. Aber nur für den Fräser. Er hat sich zugesetzt und ist schließlich abgebrochen! Die Maschine hat dabei keine schritte Verloren.
Ich hab das Ganze noch 2-mal versucht. Jedes Mal hat der Fräser aufgegeben.
Gefräst wurde dabei ein Kreis mit 10 mm Durchmesser.

Hallo Zusammen,
bitte helft mir weiter ich bin am verzweifeln.
Wie muss ich den Motor anklemmen:

Mein Gedanke war:
Alter Motor ---> Neuer Motor
Braun ---> Rot
Rot ---> Schwarz
Gelb ---> Grün
Orange ---> Blau

Außer einem ständigen Ruckeln geht nichts. Hab schonmal die Drähte getauscht aber ohne Erfolg.

Was mache ich Falsch.

Danke
Gruß Stefan

Hallo Stefan,
dazu mußt Du schon die Datenblätter der 2 Motoren vergleichen. Ohne die ist es bloß Rätselraten.
Welche Motor war vorher drin und welcher ist jetzt neu?

stefan14112 schrieb:
Außer einem ständigen Ruckeln geht nichts. Hab schonmal die Drähte getauscht aber ohne Erfolg.

Was mache ich Falsch.

Genau das! "blinder Aktionismus" (habe ich bewusst in Tüttelchen gesetzt) kann oftmals schaden!

Also, es geht ganz ohne "Drähte tauschen": etwas laienhaft ausgedrückt, bestehen Deine Motoren aus zwei Spulen. Jede Spule besitzt zwei Anschlußdrähte. Diese zusammengehörenden Anschlußdrähte mußt Du herausfinden. Da jeder Hersteller mehr oder weniger andere farbige Kodierungen verwendet, kannst/mußt Du die zusammengehörenden mittels Meßgerät herausfinden.

Nimm das Meßgerät, schalte es auf Durchgangs-(Widerstands-)Prüfung, verbinde eines der vier Kabel (ist egal, welches) mit einer Prüfbuchse und verbinde die zweite Prüfbuchse nacheinander mit den anderen Kabeln. Bei einem der anderen Kabel wird das Meßgerät summen bzw. der Widerstandswert geht drastisch zurück.

Diese beiden Kabel gehören zusammen, d.h. sitzen an der gleichen Spule. Dasselbe gilt natürlich für die anderen beiden Drähte. Da Du Dir ja (hoffentlich) gemerkt hast, wo die Drähte der "alten" Motoren an der Steuerung angeklemmt waren und welche zusammengehören (notfalls wieder mittels Meßgerät), kannst Du die jeweils zusammengehörenden Drähte jeweils an die "alten" Positionen anschliessen. Sollte es dann immer noch ruckeln, tauschst Du an einem zusammengehörenden Paar die Anschlüse - dann müsste es funktionieren.

So meine Vorgehensweise bei meinen bisherigen Motoranschlüssen. Ich kenne allerdings nur die Nanotec-Motoren verschiedener Grössenordnungen.

Hallo habe hier mal was gefunden.
d.h. doch
ALT Neu

Braun Schwarz
Orange Gruen
Rot Rot
Gelb Gelb

gehoeren zusammen.

Oder??
Danke
Gruss Stefan