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Tuning Stepcraft 600
![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
So. Ich habe beim Tuning meiner Stepcraft 600 nun einen Level erreicht, der es rechtfertigt, meine Ergebnisse auch mal mitzuteilen. Ich wollte natürlich erst einmal überprüfen, ob auch alles funktioniert, bevor ich meine Ideen hier veröffentliche.
Nun zu meinen Projekten:
1. Überarbeitung Frästisch
Eigendlich wollte ich das gar nicht erwähnen, da aber auf einigen Bildern Details zu sehen sind und mit Sicherheit Fragen aufkommen, hier doch noch ein paar Worte und Bilder:
Das war meine erste Amtshandlung nachdem ich beim ersten Aufspannen einer Probeplatte feststellen musste, das die Durchbiegung doch extrem ist. Es ist nicht meine schönste Arbeit, aber es erfüllt seinen Zweck wirklich gut. Die Löcher habe ich mit der Stepcraft gefräst und dann die Muttern von der Rückseite her eingesetzt. Zusätzlich habe ich den Tisch noch mit U-Profilen auf der Rückseite versteift. Mit den Proxxon Spannbratzen kann ich jetzt wunderbar alles festspannen ohne das sich der Tisch durchbiegt. Nachteil: Die Platte kann nur noch entnommen werden, wenn man die vordere Abdeckung komplett abnimmt.
Tja. Und kaum war das erledigt, stand mir auf einmal eine T-Nuten Platte kostenlos zur Verfügung. Da hätte ich mir den Aufwand auch sparen können. Da die Platte etwas schmal ist, benötige ich aber die Originalplatte weiterhin und kann nun zumindest die Nutenplatte gut befestigen. Im Moment mit Spannbratzen später dann aber direkt durch die Platte geschraubt.
2. Absaugung, Portalerhöhung
Nix besonderes. Dazu schreibe ich erst mal nix.
3. Austausch Schrittmotor
Jetzt wird's interessant. Aufgrund eines anderen Beitrages habe ich mich mal mit der Thematik "Stärkerer Motor an Original Elektronik" auseinander gesetzt.
- Wahl des Motors
Ich habe mich für diesen Motor mit 59Nmm und 2A Maximalstrom entschieden. Eingesetzt wird dieser an der Y-Achse.
- Die Elektronik
Hier werde ich etwas ausholen. Schrittmotoren haben einen bestimmten Strombedarf. Je höher die Kraft desto höher der Strombedarf. Beim alten Motor waren 1,2A angegeben, bei meinem neuen 2A. Der Treiberbaustein in der Elektronik liefert max 2,5A, also ausreichend. Allerdings sind folgende Dinge zu beachten:
Einstellung des Maximalstroms:
Der Maximalstrom muß begrenz werden. Dazu geht der Baustein wie folgt vor. Über einen Messwiderstand wird anhand des Spannungsabfalls der aktuelle Strom durch den Motor gemessen. Laut Datenblatt darf diese Spannung aber 0,5V nicht überschreiten. Daher (laut ohmschen Gesetz) R = 0,5V / 1,2A = 0,42 Ohm für den alten Motor und R = 0,25 Ohm für den neuen Motor. Das sind jeweils Maximalwerte. Kleinere Werte ergeben einen kleineren Spannungsabfall und das ist in Ordnung bzw. sogar gut, da dann die Verluste am Widerstand sinken. Die Originalwerte für alle 3 Motoren sind hier 0,24 Ohm. Dieses Messergbeniss wird nun mit einer Referenzspannung verglichen. Erreicht der Spannungsabfall die Referenzspannung, ist der Maximalstrom erreicht. Das bedeutet, das über eine geeignete Referenzspannung nun der endgültige Maximalstrom eingestellt wird. Diese Referenzspannung ist für die einzellnen Motoren unterschiedlich, da die Maximalströme unterschiedlich, die Messwiderstände aber alle gleich sind. Für die X,Z-Motoren ist die Referenzspannung 1,88V für den Y-Motor 2,34V. Diese Spannung wird intern noch einmal durch 8 geteilt, also 0,235V bzw 0,293V. Diese Spannungen werden am Messwiderstand bei 0,98A bzw 1,22A erreicht.
Soviel zur Ist-Situation. Nun die Modifikationen. Die Referenzspannung wollte ich nicht anfassen, da ich hier den Ursprung nicht so ganz ergründen konnte. Dafür lässt sich der Messwiderstand einfach verändern. Hier ist sogar noch Platz für einen Parallelwiderstand. Daher, und aufgrund meiner Vorräte, habe ich mich entschlossen noch einmal 0,5 Ohm (in der Praxis sind es 2 x 1 Ohm parallel) parallel zu schalten. Damit komme ich auf einen Gesamtwiderstand von 0,162 Ohm und damit auf einen Maximalstrom von 0,293V / 0,162 Ohm = 1,8A. Damit liege ich zwar etwas unter Soll, aber für Versuche vielleicht gar nicht so schlecht.
Wärmeentwicklung:
Nun bedeutet aber ein höherer Strom, welcher ja auch erst einmal durch den Treiberbaustein muss, eine höhere Verlustleistung in eben diesem Baustein. Somit wird sich dieser Baustein auch stärker erwärmen. Betrachtet man die Platine direkt um den Treiber herum, sieht man einen Aufdruck, der den Umriss eines Kühlkörpers darstellt. An den beiden mächtig großen Lötflächen neben dem Baustein könnte man einen Passenden Kühlkörper auflöten. Der Baustein ist auf seiner Unterseite über eine Metallfläche mit der Platine verlötet (hoffe ich). Darüber wird die Wärme abgeführt und könnte dann mit einem aufgelötetem Kühlkörper noch besser abgeleitet werden. Dummerweise sind ein paar Bauteile so plaziert, das man jetzt den Kühlkörper nicht mehr an seinem Platz montieren kann. Daher habe ich einen Kühlkörper direkt auf den IC geklebt. Dafür benötigt man zwingend Wärmeleitkleber! Der Treiberbaustein schaltet bei einer Kerntemperatur von 165°C ab. Ich hoffe das ich diese so nie erreichen werde. Auch wenn's nicht notwendig ist habe ich bei der Gelegenheit gleich alle Treiberbausteine mit Kühlkörpern versehen.
Soweit die Theorie. Ich habe alle diese Modifikationen durchgeführt und jetzt endlich getestet. Und es Läuft! Der Motor läuft ruhig und zieht kraftvoll durch. Direkt im Anschluss habe ich die oben angesprochene Portalerhöhung eingebaut und eingestellt. Bisher muckt der Motor kein bisschen. Entweder liegt das an der größeren Kraft oder an meiner Erfahrung im Portal einstellen. Aber die Schwierigkeiten wie beim ersten Mal hatte ich jetzt nicht.
Der Umbau war für mich ein absoluter Erfolg und die X-Achse wird wohl bald folgen. Dann werde ich aber über ein größeres Netzteil nachdenken. Ich werde dann vermutlich auf ein Internes fest verbautes wechseln.
Für alle Nachahmer. Das alles ist kein Hexenwerk und gut machbar. Trotzdem folgende Hinweise:
- Mit sicherheit Garantieverlust.
- Vernünftiger SMD- Arbeitsplatz und Erfahrung hilft. Lötstation ist das absolute Minimum.
- Widerstände sind schwer zu bekommen. Auf max. Leistung achten!
- In meiner Kombination geht's. Bisher. Was in einigen Monaten ist kann ich nicht sagen.
- Alle anderen Kombinationen, Werte usw. können durchaus andere Maßnahmen erfordern. Gut, wenn man weis was man tut.
- Wer sich nicht sicher ist, Finger weg
- Wer bereit ist Geld für ne neue Steuerung auszugeben oder eh wechseln will, der kann sich den Spaß ruhig gönnen.
Ich bin bewust das Risiko eingegangen, einen Treiberbaustein in die ewigen Jagdgründe zu schicken. Aber ich habe die Möglichkeiten ihn auszutauschen. Und ich bereue nichts.
![ZenziWerken ZenziWerken](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/speedo_27927.jpg)
Hi Turtleman,
danke für die detaillierte Beschreibung. Ich möchte den Motor der Y-Achse auch gern austauschen und habe ein Modell gefunden, welches mit 1,3 A Maximalstrom beschrieben ist. Das müsste, verglichen mit dem verbauten Motor von Nanotec (ST4118M1404) für die Y-Achse – der laut Spezifikationen mit 1.4A betrieben wird – gut passen ohne den Widerstand auf dem Board zu ändern, oder?
Daniel
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hmmm, soweit ich weiss hat die y-achse den "starken" also den 1,8 A motor (ST4118M1804). da gibts 2 varianten 1x 50 Ncm und 1x 80Ncm drehmoment. da ist deien auswahl mit 24 Ncm nicht wirklich ne verbesserung.
Andreas
![ZenziWerken ZenziWerken](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/speedo_27927.jpg)
da gibts 2 varianten 1x 50 Ncm und 1x 80Ncm drehmoment.
Die Motoren mit 50 und 80 Ncm sind aber knapp 50 bzw. 60 mm lang. Mein Motor hat nur 38 mm und ist somit die Schlappe Nummer mit nur 24 Ncm. Die Werte in meiner Tabelle stammen direkt von Nanotec.
Somit wären 50 Ncm schon fast genau das Doppelte.
Daniel
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![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Verdammt. Das war tatsächlich der 1,8A Motor. Da hätte ich doch ruhig noch etwas höher gehen können. Wie ich auf die Werte oben gekommen bin weis ich gerade nicht. Eventuell bin ich mit den realen Maximalströmen durcheinander gekommen. Den Motor habe ich danach nicht mehr angeschaut. Bis jetzt. Nun ja. Die Berechnung oben ist richtig, die Werte auf der Platine auch. Demnach werden die Motoren wohl unterversorgt. In diesem Fall also 1,2A anstatt 1,8A. OK. Reserve ist immer gut. Ich habe ja jetzt 1,8A anstatt 2A. Von daher OK. Allerdings habe ich ja auch nur 59Ncm (bei ebay von stepperonline). Wäre ja nicht so die Verbesserung. Aber im Originalpost (finde ich jetzt natürlich nicht!) war von wesentlich schwächeren Steppern die Rede (24Ncm???). Auf den Motoren steht es ja nicht.
Und gefühlt ist es auf alle Fälle besser geworden. Ansonsten Stimmt es natürlich. Bei 1.3A braucht man da nix zu ändern. Aber ich glaube nicht das da dann noch viel kommt. Sind eigendlich in allesn Maschinen 300,420,600,840 die gleichen Stepper drinn? Nicht, das wir aneinander vorbei reden.
Ansonsten könnte natürlich auch die Stromerhöhung einen Hautteil der Verbesserung gebracht haben.
![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Hab gerade bei Nanotec geschaut. Den ST4118M1404 gibt's mit 24Ncm und 28Ncm. Das ist auch das was ich in Erinnerung habe. Und speedo will ja nicht 24Ncm verbauen sondern 50Ncm.
Natürlich muss die Leistung irgendwo her kommen. Bei gleichem Strom also mehr Spannung. Und evtl hat das auch Auswirkungen auf die Wärmeentwicklung im Treiber...
da gibts 2 varianten 1x 50 Ncm und 1x 80Ncm drehmoment.
Die Motoren mit 50 und 80 Ncm sind aber knapp 50 bzw. 60 mm lang. Mein Motor hat nur 38 mm und ist somit die Schlappe Nummer mit nur 24 Ncm. Die Werte in meiner Tabelle stammen direkt von Nanotec.
Somit wären 50 Ncm schon fast genau das Doppelte.
ok stimmt, es gibt ne dritte variante - die schlappe ^^, die hab beim ersten durchschauen übersehen.
Andreas
![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Habe schon wieder Blödsinn geschrieben. Also ..1804 hat 28Ncm, ..1404 hat 24Ncm. Wo ist der mit 50Ncm oder gar 80Ncm? Ich finde da nur den ..L1804. Der hat zumindest 50Ncm.
Moin,
kleiner Tip am Rande: Die aufgelötete 4A SMD-Sicherung solltest du dann auch vorsorglich gegen eine 6A austauschen, wenn du schon ein "stärkeres" Netzteil verwenden willst.
sswjs, aka Jens
![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Moin,
kleiner Tip am Rande: Die aufgelötete 4A SMD-Sicherung solltest du dann auch vorsorglich gegen eine 6A austauschen, wenn du schon ein "stärkeres" Netzteil verwenden willst.
sswjs, aka Jens
Schon bestellt...
![ZenziWerken ZenziWerken](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/speedo_27927.jpg)
einen Treiberbaustein in die ewigen Jagdgründe zu schicken
Den besagten Motor habe ich inzwischen bekommen und mal ausprobiert. Zumindest ohne Last läuft er sauber und geräuscharm. Da auf die Kühlkörper hingewiesen wurde, habe ich mal testweise den Finger an den Baustein gehalten ... :pinch: ganz schön heiß. Dann habe ich erst mal den originalen Motor wieder angeschlossen und den ein bisschen in Eilgeschwindigkeit (1800mm/min) bewegt (ohne Last). ... auch ziemlich heiß. Der Unterschied ist ohne Infrarotthermometer leider nicht messbar.
Im Datenblatt steht, dass der Baustein automatisch abgeschaltet wird, wenn er über 165 °C (sic!) heiß wird. Also ein 'abrauchen' ist wohl dann unwahrscheinlich.
Jetzt werde ich die nächsten Tage noch etwas Mut sammeln und den Motor dann einbauen. Ich berichte ...
Ach ja: der Motor hat natürlich einen anderen Farbcode der Kabel. Ich hab mal gängige Farbcodes zusammengetragen und im Wiki aufgenommen.
Daniel
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![ZenziWerken ZenziWerken](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/speedo_27927.jpg)
OK, der Umbau ist fertig. Ich habe auf die Motortreiber noch kleine Kühlkörper geklebt. Die sind ja dank Raspi prima erhältlich. Eilgeschwindigkeit läuft auf Y jetzt bis 2800 mm/min ohne murren. Ganz so flott wird ja nicht notwendig sein. Mal sehen wie es sich im Programmlauf bewährt.
Daniel
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![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Zwischenstatus:
Meine Kühlkörper scheinen etwas klein(30 K/W). Bei 100mm/min Vorschub stottert die y-Achse nach etwa 20 min Dauerbetrieb. Habe lange Verfahrwege in y-Richtung. Deine Kühlkörper sehen gut aus. Besser als meine kleinen. Habe gestern neue bekommen(8 K/W), bei denen ich aber die Grundplatte etwas abfräsen muss, da die bauteile um den IC herum leider etwas höher sind. Ich habe diese Woche etwas wenig Zeit, aber spätestens am Wochenende werden die dann eingebaut.
![Thomas Pehmöller Thomas Pehmöller](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Turtleman_28916.jpg)
Es gibt neues.
Ich habe den Kühlkörper ausgetauscht. Dazu musste ich allerdings den Boden des Kühlkörpers etwas abfäsen und einen Bereich etwas größer als der Chip stehen lassen. So liegt der Kühlkörper nicht auf den umliegenden Bauteilen auf, welche leider etwas höher als der Treiberbaustein sind. Jetzt habe ich auch nach 4 Stunden keine Aussetzer (s.u.).
Jetzt konnte ich endlich mein erstes richtiges Teil fräsen. Dazu habe ich eine neue Front für die Stepcraft entworfen. Grund war die fehlende Lagerung der Spindeln mit Kugellagern. Ausserdem habe ich bei der Gelegenheit gleich eine Halterung für die Schleppkette vorgesehen.
Hier ein paar Fotos:
Probe, Generalprobe, Premiere
Fräskante 1
Detailansicht Tasche für Kugellager
Fräskante 2 mit Macke
Platte im eingebauten Zustand
Die Platte ist noch absolut unbehandelt. Wie man sieht passt auch den Not Aus nicht mehr, da diese Platte dicker ist.
Ein paar Daten:
Plattendicke: 10mm
Material: AlMgSi1
Zustellung: 1mm bei 50mm/min
Vorschub: 100mm/min
Fräser: 3mm Einschneidenfräser von Stepcraft
Fräsdauer etwa 4 Stunden mit 2 Unterbrechungen wegen Mittag und Fräserbruch bei 50%.
![Helmut Brunn Helmut Brunn](http://stepcraft-systems.com/wp-content/uploads/wpforo/avatars/Mogul_27137.jpg)
Hallo TM,
und das Ganze mit einer Proxxon, Respekt!
Warum wird die Proxxon immer so niedergemacht?
Gruß
Helmut
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