Lichuan Closed-Loop NEMA 17 & meine Stepcraft 600/2

Hallo Leute,

nachdem ich diesem Forum schon viele wertvolle Informationen entnommen habe möchte ich heute mal selbst etwas Information einbringen. Ich hoffe der/die eine oder andere findet es interessant.

Wie man sich Aufgrund des Thread-Titels schon denken kann - Ich habe Lichuan Closed-Loop NEMA 17 Schrittmotore an meine Stepcraft rangebastelt und möchte das hier dokumentieren.

Warum nun der Austausch der original Schrittmotore gegen die von Lichuan? Es ist ein Hobby - also ist das ganze mehr Selbstzweck 🙂

Dabei möchte ich festhalten - Ich bin begeistert von meiner Stepcraft 600 schon so wie sie vorgesehen ist. Das Ding ist genau richtig für mein zweites Hobby - Konstruktion und Bau von RC-Modellflugzeugen

Irgendwann wurde ich einfach von dem Gedanken getroffen die Original Schrittmotore gegen stärkere Closed-Loop Schrittmotore auszutauschen. Aber zuerst hat mich die für diese Schrittmotore übliche Baugröße NEMA 24 davon abgehalten. Für meinen Geschmack sind die NEMA 24 für die Stepcraft ein wenig zu groß. Auch hat mich der erhöhter Aufwand beim mechanischen Umbau davon abgehalten.

Dann bin ich vor gut über einem Jahr über die Seite von servo.xlichuan.com gestolpert. Die Firma produziert doch tatsächlich Closed-Loop Stepper in Baugröße NEMA 17. Als Kit auf ebay und aliexpress auch mit 1.80m Kabel für die Geber, LCDA257s Schrittmotortreiber und Programmierkarte zu erwerben.

Kurz, die Stepper mussten ins Haus! Bestellt wurden mehrere LC42H260 (Step Angle(degrees):. 1.8Degree. Holding Torque: 0.72Nm. Current / Phase: 2.3A.) über die Bucht. Geliefert waren sie innerhalb von 2 Wochen. Der Anbau an die Maschine hat dann aber gedauert - Wenn man blos mehr Zeit für Hobbies hätte... 🙁

Zum mechanischen Umbau: Der Motorwelle ist etwas länger und dicker als der der Original Stepper. Diese haben einen Durchmesser von 6mm (Originalmotorwelle: 5mm). Um die Länge der Welle auszugleichen hab ich für die X- und Z-Achse je ein(e) Adapterplatte/Distanzstück aus Delrin gefräst. Die passenden Wellenkupplungen habe ich aus dem Netz nachbestellt. Die Zahnriemenscheibe der Y-Achse wurde einfach auf 6mm aufgebohrt.

Ansonsten war es nötig die auf der Unterseite des Portals den "Kabelkanal Y-Achse" (Bauteil-Nr. 30) ab-zuschrauben da der Stepper etwas länger als der Original ausfällt. Andernfalls würde diese Kabel-Führung mit dem Y-Achsen-Motor kollidieren. Auch habe ich die Elektronik-Abdeckplatten an der Unterseite (Bauteil-Nr. 80) beim Zusammenbau weg gelassen um die Schrittmotor-Kabel über die Unterseite aus der Maschine herausführen. Ebenso fehlt derzeit die Abdeckplatte des Zahnriemens, diese verträgt sich nicht mit der Länge des Motorschafts.

Zum elektrischen Umbau: Die Maschine läuft hier mit LinuxCNC über (mittlerweile drei) Parallelport(s) mittels MACH3 Adapter. Die Rückführung des ALM Signals (= Alarmsignal des Schrittmotortreibers wenn wegen Soll-/Ist Positionsabweichung abgeschaltet wurde) bereitete etwas Kopfzerbrechen. Dafür muss die MACH3 Platine mit 12V versorgt werden, was aber auch bedeutet das der ALM Port des LCDA257s diese 12V schalten muss. Leider ist die Dokumentation des LCDA257s nicht sehr umfangreich - Kein Wort darüber was an dem ALM Port des LCDA257s angehängt werden kann bevor irgend etwas verdampft.
Also habe ich einen der LCDA257s aufgeschraubt und mir die Bauteile auf der Platine angesehen, den CT185GB Optokoppler an dem ALM Ausgang identifiziert und dessen Datenblatt gewälzt. Die 12V der MACH3 Platine schaltet der Optokoppler (bis jetzt zumindest) problemlos.

An den DIP Switches der LCDA257 s habe ich die Schritt-Auflösung von 1000 Schritten/Umdrehung auf "default" runter gestellt. Das entspricht dann den 400 Schritten/Umdrehung, äquivalent zu den Original-Schrittmotor-Treibern.

Im Handbuch findet sich eine Liste der über die RS232 programmierbaren Parameter samt kurzer Beschreibung. Meiner Lieferung war eine Programmierkarte beigepackt über die diese Parameter verändert werden können. Das verändern funktioniert auch. Bis jetzt habe mich mit der Strombegrenzung und dem Parameter Reset gespielt.

HINWEIS: Vorsicht mit dem Parameter Reset über den PA_021! Dieser setzt die Parameter auf die Default Werte des Schrittmotor-Treibers zurück, nicht auf die Werte mit denen der Kit ausgeliefert wurde! Die Werksparameterierung die zu den mitgelieferten Schrittmotoren passt geht verloren!

Worüber sich das Handbuch des LCDA257s ebenso ausschweigt ist eine Anleitung zum speichern der Parameter, damit diese über einen Power-cycle hinweg nicht wieder vergessen werden. Es findet sich lediglich ein Hinweis ein "Commissioning Manual" dem alle weiteren Details zu entnehmen wäre...

AND DIESER STELLE EIN HINWEIS IN EIGENER SACHE an all jene die das LCDA257s "Commissioning Manuel" ihr eigen nennen - Ich wäre sehr verbunden wenn ich davon eine Kopie erhalten könnte 🙂

Mit etwas herum gespielt und lesen von diversen Lichuan-Anleitungen habe ich etwas gefunden. Mittels folgender Eingabe-Sequenz auf der Programmierkarte konnte ich die Parameter permanent speichern:

1.) Auf der Programmierkarte die Anzeige "EEP 1" aufrufen
2.) "ENT" drücken
3.) Es erscheint "EEP -" am Display der Programmierkarte
4.) Die Taste mit dem Pfeil nach oben gedrückt halten
5.) Das Display beginnt zu blinken, und es wird zuerst "Start" und anschließend "Finish" angezeigt.
6.) Nun die Taste mit dem Pfeil nach unten gedrückt halten.
7.) So wie in Punkt 5. Das Display beginnt zu blinken, und es wird zuerst "Start" und anschließend "Finish" angezeigt.

Danach waren bei mir die Parameter gespeichert.

Diese Sequenz habe ich durch probieren gefunden - Ich hab eigentlich keine Ahnung was ich da gemacht habe!!!! Seid also Bitte vorsichtig wenn ihr dieser Anleitung folgt!

Ich habe die Default Werte für die LC42H260 herausgeschrieben (Falls mir das mit dem Parameter-Reset nochmal passieren sollte). Hier die Liste:

PA_002: 400 (Position loop low speed P)
PA_003: 800 (Position loop high speed P)
PA_004: 60 (Speed loop low speed P)
PA_005: 250 (Speed loop high speed P)
PA_008: 1000 (Set the number of pulses per revolution)
PA_006: 1000 (Position error limit)
PA_013: 50 (Rated current percentage)
PA_015: 1 (Input filter switch)
PA_016: 3200 (Input time filter)
PA_017: 1 (Enable level selection)
PA_018: 1 (Faulty state selection)
PA_020: 4 (Pulse mode selection)
PA_021: - (Restore factory parameters)
PA_028: 40 (Percentage of open loop torque)
PA_029: 20 (Speed loop debounce time)
PA_030: 50 (Speed loop integral)

Die ersten Fräsjobs hat der Aufbau nun hinter sich. Probleme gab es mit den Wellenkupplungen, die sich immer wieder gelöst haben - Also vielmehr haben sich die Madenschrauben gelöst... Mal sehen ob der Loctite 243 hilft.

Auf dem Papier und auch Subjektiv haben die Motor mehr Power als die Originale. Zumindest kann ich den Z-Achs Motor nicht mehr so einfach mit der Hand "stallen". Vielleicht messe ich das mal mit einer Waage an der Z-Achse nach. Den Originalmotor habe ich mal auf eine untergestellte Waage drücken lassen bis er aufgegeben hat. Bei mir standen am Ende 8.8 kg am Display der Waage. Leider habe ich den Vorschub Wert vergessen - daher ist der Wert wenig aussagekräftig 🙁

Ansonsten bin ich schon mal gespannt welche Probleme ich mit dem Aufbau über kurz (oder lang) sonst noch bekommen werde. Aktuell denke ich das durch die Stepper (weil kräftiger) der Verschleiß an den Spindelmuttern stärker ausfallen wird. Aber ansonsten? Was meint ihr? Welche Erfahrungen habt ihr mit stärkeren Steppern an der Steppi gemacht?

Regards,
wiredog

PS.: Anbei ein paar Fotos von dem Aufbau.