BF30 (TM30BL) lineaire geleiding build log

[DaBit]

Mijn rails zat een beetje een knik in. Paar tiende millimeter per meter, meer dan dat is 'krom' nou ook weer niet bij die dingen. Maar wel teveel om te negeren, en je moet het tijdens montage wel recht forceren.
Noot: mijn geleidingen waren wel 2e hands; de kostprijs van nieuwe leuke Rexroth spulletjes ligt heel ver boven wat ik aan hobbyspul uit wil geven.

Ik had destijds een lomp stuk ijzer met 1 geslepen kant geleend waar ik de rail via wat paspennetjes tegenaan kon trekken om 'm vervolgens vast te bouten. Zeg maar een straightedge maar dan doorsnede 80x30mm oid. Zoiets kun jij ook wel vanaf de buitenkant van het gietdeel. Of meten vanaf de straightedge.

[ikbendusan]

schoot me te binnen dat ik in solidworks de massatraagheidsmoment van m'n onderdelen kan bepalen

ziet er naar uit dat de servos die ik heb gekocht (die ik natuurlijk heb gekocht voordat ik begon te rekenen) een veel te kleine rotor massatraagheidsmoment hebben; de spindels alleen al (zonder invloed van tafel- en werkstukmassa, lagers etc):
- y-axis: 0,9234 ∙ 10^-4 kg∙m²
- x-axis: 2,0001 ∙ 10^-4 kg∙m²
- z-axis: 3,5009 ∙ 10^-4 kg∙m²

mijn motoren hebben een rotor massatraagheidsmoment van 0,277 ∙ 10^-4 kg∙m²; voor de Z-as zit ik er dus mooi meer dan factor 12,6 naast, voor de x en y respectievelijk meer dan factor 7,2 en 3,3

vooral de z wordt dan een tuning nightmare denk ik, dus dit betekent misschien dat ik andere motoren moet kopen lol

ik heb met m'n motor mount ontwerp wel al rekening gehouden dat ik er misschien een 90ST maat motor op wil monteren

z-as zou dan bijv. een LCMT-07M02-90M03520 kunnen worden; die heeft een rotor inertia van 3,4 ∙ 10^-4 kg∙m²
x-as kan dan evt. de "low-inertia" versie daarvan zijn LCMT-07L02-90L02430, met een rotor inertia van 2,45 ∙ 10^-4 kg∙m² (of evt. dezelfde als die op de z-as)
y-as kom ik misschien wel weg met de motor die ik al heb, eerst ff kijken wat er beschikbaar is en uitrekenen wat de invloed is van de tafel en een werkstuk

[Kars-cnc]

vooral de z wordt dan een tuning nightmare denk ik, dus dit betekent misschien dat ik andere motoren moet kopen lol

Dat begrijp ik niet... als de spindel spelingsvrij aan de motoras gemonteerd is gaat het geheel toch één massatraagheidsmoment vormen wat in z'n geheel ge-tuned moet worden?

[hugo stoutjesdijk]

Volgens mij haal je wat eigenschappen door elkaar.
Vroeger had je moving coil servo motoren, die hebben zo goed als geen massa traagheid en waren heel goed in staat om een hele snelle pcb boor machine opgebouwd uit graniet aan te drijven. (Excellon)

[P1-Engineering]

Je wilt de inertia ratio inderdaad het liefst onder de 10 houden om de regeling het makkelijk te maken.
Hoger kan uiteraard, maar gaat dan echt ten kosten van je maximale acceleratie.

Voor de Z-as had ik het zelfde probleem, kwam uit op een factor van 14. Een zwaardere motor was geen optie aangezien ik zeer beperkt ben in mijn stroomvoorziening.
Heb het opgelost door een luchtcilinder op de Z-as te zetten van 25mm binnendiameter. Op 5,5bar compenseert die de massa van de z-as en maakt het afstellen een stuk eenvoudiger.
Andere optie is om een overbrenging toe te passen tussen de servo en de kogelomloop. De overbrengingverhouding werkt kwadratisch dus daar kan je vrij snel grote stappen mee maken.

[DaBit]

Je wilt de inertia ratio inderdaad het liefst onder de 10 houden om de regeling het makkelijk te maken.

Varieert een beetje per drive/motor combinatie. Beste kijk je in de documentatie.

Heb het opgelost door een luchtcilinder op de Z-as te zetten van 25mm binnendiameter. Op 5,5bar compenseert die de massa van de z-as en maakt het afstellen een stuk eenvoudiger.

Meeste drives hebben een optie voor een bias op de regelaar, precies voor dit soort situaties.
Voor de inertie doet het niks, die word alleen maar een klein beetje groter met de luchtcylinder omdat je massa toevoegt.

Andere optie is om een overbrenging toe te passen tussen de servo en de kogelomloop.

Dat is de beste optie. Vooral ook omdat je op je Z-as sowieso niet veel snelheid nodig hebt maar wel veel kracht (voor boren, voor stabilisatie positie bij frezen met een spiraalfrees)

[ikbendusan]

vooral de z wordt dan een tuning nightmare denk ik, dus dit betekent misschien dat ik andere motoren moet kopen lol

Dat begrijp ik niet... als de spindel spelingsvrij aan de motoras gemonteerd is gaat het geheel toch één massatraagheidsmoment vormen wat in z'n geheel ge-tuned moet worden?

ik probeerde een raaklijn te trekken met m'n elektrotechnische achtergrond door het te vergelijken met impedantie in een transmissielijn; een slechte impedance match betekent verloren energie en reflecties op de lijn. in een mechanisch systeem resulteert dit in reflecties vanuit de belasting, dus is de energieoverbrengst minder effectief; aldus mijn interpretatie

't is verrassend moeilijk om een goede bron van informatie te vinden over dit thema, je ziet overal hetzelfde herhaald worden maar nergens een uitleg waarom. voordat ik me hierin verdiept had dacht ik "kleine rotor inertia = minder moeite om de rotor te draaien want minder totale inertia = sneller en beter"

Je wilt de inertia ratio inderdaad het liefst onder de 10 houden om de regeling het makkelijk te maken.

Andere optie is om een overbrenging toe te passen tussen de servo en de kogelomloop.

Dat is de beste optie. Vooral ook omdat je op je Z-as sowieso niet veel snelheid nodig hebt maar wel veel kracht (voor boren, voor stabilisatie positie bij frezen met een spiraalfrees)

gezien een grotere motor een optie is kan ik evt. een grotere motor gebruiken; dat is naar mijn inzien een beter alternatief dan backlash introduceren via een overbrenging. met een andere motor kan ik m'n maximumkoppel verdrievoudigen mocht dat nodig zijn

ik ga het hoe dan ook eerst proberen met de 60 mm motoren. als de boel voor geen meter werkt lezen jullie 't wel lol

ik noemde tuning nightmare, maar misschien is dat alleen van toepassing bij een closed loop controller (wat ik niet heb) en heeft dit als enige consequentie dat m'n systeem gewoon een beetje langzamer is dan met een iets grotere motor

[ikbendusan]

https://www.youtube.com/watch?v=BkXPV2EBweY

[DaBit]

ik probeerde een raaklijn te trekken met m'n elektrotechnische achtergrond door het te vergelijken met impedantie in een transmissielijn

In de elektrotechniek heb je voltage transfer, current transfer en power transfer. Voor de eerste wil je Zout=0/Zin=inf, voor de tweede Zout=inf/Zin=0, voor de derde Zout=Zin, of beter gezegd Rout+jXout=Rin-jXin.
Ga je vervolgens een microfoonversterker maken, dan ga je voor voltage transfer. Ga je de stroom van een fotodiode meten, dan wil je current transfer. En maak je een zender, dan is power transfer meestal de beste optie.

In mechanische systemen heb je dat natuurlijk ook. Niet alles is een lopende band of draaiende trommel waar efficiente vermogenstransfer het belangrijkste is.

voordat ik me hierin verdiept had dacht ik "kleine rotor inertia = minder moeite om de rotor te draaien want minder totale inertia = sneller en beter"

Dat klopt nog steeds. Zolang je binnen het bereik zit waarin de servolus goed genoeg werkt voor je.

een beter alternatief dan backlash introduceren via een overbrenging. met een andere motor kan ik m'n maximumkoppel verdrievoudigen mocht dat nodig zijn

Zoals altijd: engineering is all about balances and tradeoffs.

Omkeerspeling hoeft niet 0 te zijn, alleen maar klein genoeg. Als er voordelen tegenover staan zoals verhoogde positioneringsresolutie (omdat de motor een grotere hoekverdraaiiing doet dan de spindel), meer kracht, beter gebruik van het toerenbereik, etc. dan komt het er al gauw op neer dat een overbrenging het minst slechte compromis is.

[ikbendusan]

Zoals altijd: engineering is all about balances and tradeoffs.

amen

in that light, deze hele build is out of whack wat betreft balans, en dat puur omdat ik dacht "wow rapids cool". wist iedereen hier al lol

[ikbendusan]

nu alleen nog ff meten

[ikbendusan]

Oke, ik heb een paar metingen gedaan. Als ik een dikke denkfout maak laat het me vooral weten.

Ik wilde meten of de gefreesde oppervlaktes vlak en coplanar zijn. Dat heb ik gedaan door twee matched 25-50-100 mm blocks tussen de vlaktafel en de gefreesde oppervlakten te plaatsen en de onderkant te klokken met een 2 µm meetklok. Zie foto's 1 en 2. De blokken zelf heb ik uiteraard ook gemeten; de naald op de 2 µm meetklok beweegt bijna niet (orde < 0.2 µm). Alle oppervlaktes zijn eerst ontbraamd met geslepen stenen ("precision ground bench stones").

1:

2:


Als de meting correct is meet ik een maximale afwijking van 4 µm over het hele vlak op het gefreesde oppervlak waar de X-as karretjes op gemonteerd zullen worden. Één van de hoeken staat iets hoger, de rest is eigenlijk gewoon 0-2 µm. Wel een kleine stap van 4 µm over de breedte van de frees van 14 mm, dus de karretjes komt te rusten op een paar opstaande randjes in plaats van een perfect vlak.

Voor de vlaktes waar de Y-as karretjes op gemonteerd zullen worden een vergelijkbaar verhaal; max gemeten afwijking is weer 4 µm.

Vervolgens heb ik de X-as vlakken ten opzichte van de Y-as vlakken gemeten. 25-50-100 blokken tussen de vlaktafel en het vlak waar de Y-karretjes op gemonteerd worden. Ik heb gemeten op de hoeken, in het midden van waar de X-blokken komen te zitten. (Negeer de getalletjes op de foto lol, ik was de eerste keer niet voorzichtig genoeg met de meetklok)



Ik heb gemeten:

X ↑
-10 µm == -10 µm
-3 µm == 0 µm

Hij loopt dus een klein beetje af in de X-richting, maar dat is wel oke, dat is een kwestie van spindel trammen ten opzichte van de X-as. Zit een kleine twist in van 3 µm, maar dat is wel prima denk ik.

Ik wil ook meten hoe orthogonaal de reference edges zijn ten opzichte van elkaar, heeft iemand een tip hoe ik dat het beste kan doen?

[Kars-cnc]

Nou... dat is allemaal erg mooi gelukt met die getallen! Dit soort afwijkingen gaan straks wel onder het maaiveld vallen in het geheel van alle onnauwkeurigheden. Al wordt het maaiveld wel steeds lager als je overal zulke mooi getallen haalt .

Ik wil ook meten hoe orthogonaal de reference edges zijn ten opzichte van elkaar, heeft iemand een tip hoe ik dat het beste kan doen?

Orthogonaal is volgens mij "haaksheid"? Of bedoel je parallelliteit?

Haaksheid is best een lastige, je bent afhankelijk van hoe haaks je referentiegereedschap is en dat valt best wel tegen als je op de um's gaat kijken. Zo'n granieten winkelhaak is dan natuurlijk een heel mooi ding, maar om die er nu voor te kopen... Zelf gebruik ik een klasse 00 haar-winkelhaak (meshoekhaak) daarvoor. Maar daar kun je weer geen klokje langs de "haar" kant laten lopen, dan moet er een parallel of zoiets tegenaan wat meteen weer nieuwe onnauwkeurigheden introduceerd... Er is altijd wat .

[ikbendusan]

Orthogonaal is volgens mij "haaksheid"? Of bedoel je parallelliteit?

Ik bedoelde haaksheid ja

Zo'n granieten winkelhaak is dan natuurlijk een heel mooi ding, maar om die er nu voor te kopen...

Je bedoelt zo'n ding?