Verschil in backlash tussen stepper- en servo- motoren ?

[Kjelt]

Vanuit een ander topic kwam er een filmpje over iemand die zijn cnc machine met JMC servo en JMC stepper motoren test.
Hij claimt daar een verschil in backlash te meten en flink ook (factor 2).
Ik kan dat niet verklaren. Ik dacht dat backlash het gevolg was van de gebruikte kogelomloopmoer/spindel combinatie niet van de motor.
Als je de spanning van een stepper afhaalt springt ie terug naar een van zijn basisposities tov het magnetisch veld maar als je ze bekrachtigd dan zou hij zijn positie vast moeten houden. Zou het misschien de instelling van #steps per rotatie zijn ?

Iemand een verklaring hiervoor?

https://youtu.be/aVOhyaRSV2M

[DaBit]

Servo's hebben een dode band waarbinnen ze de positie 'goed genoeg' vinden. Anders zouden ze de hele tijd tussen 2 encoderposities staan te jutteren (ook wel 'hunten' genoemd).

Op mijn frees gebruik ik 5 encoderpulsen (van de 8192/omw) als dode band meen ik. Dus als de gemeten positie 0-5 pulsen van de gewenste positie af ligt beschouwt de servolus het als 'foutloos op positie'.

Overigens is het een misverstand dat servo's altijd beter zijn dan stappenmotoren. Een niet te versmaden voordeel van stappenmotoren is bijvoorbeeld dat de positionering veel stijver is en je makkelijker meerdere motoren synchroon kunt laten lopen (binnen een volle stap of twee).
Met die JMC's doe je een verzoek aan de kabouter in dat ding, en dan maar hopen dat die kabouter niet spontaan een aanval van luiheid heeft.

[Kjelt]

Servo's hebben een dode band waarbinnen ze de positie 'goed genoeg' vinden. Anders zouden ze de hele tijd tussen 2 encoderposities staan te jutteren (ook wel 'hunten' genoemd).
Op mijn frees gebruik ik 5 encoderpulsen (van de 8192/omw) als dode band meen ik. Dus als de gemeten positie 0-5 pulsen van de gewenste positie af ligt beschouwt de servolus het als 'foutloos op positie'.

Dat zou betekenen dat je in theorie bij herhaalde bewegingen steeds een andere positie rondom +|-3 / 8192e van een omwenteling krijgt ?

Overigens is het een misverstand dat servo's altijd beter zijn dan stappenmotoren. Een niet te versmaden voordeel van stappenmotoren is bijvoorbeeld dat de positionering veel stijver is en je makkelijker meerdere motoren synchroon kunt laten lopen (binnen een volle stap of twee).

Dus voor een tandem-as zou je steppers adviseren ?

[DaBit]

Dat zou betekenen dat je in theorie bij herhaalde bewegingen steeds een andere positie rondom +|-3 / 8192e van een omwenteling krijgt ?

Yup. En dat is dus vrij normaal voor een servo. Na vertraging en de kogelomloop is dat enkele micrometers afwijking, dus zo spannend is het niet.
Dynamisch is het nog erger hoor. Met een frees die hongerig een stuk ijzer aan het wegknauwen is zit ik er ook wel eens 25 counts naast. Mijn motoren+drives zijn niet snel genoeg om dat getril en gerammel dat de frees produceert weg te kunnen regelen.

Stappenmotoren hebben daar allemaal geen last van, want die hebben geen kabouter die eerst tot de conclusie moet komen dat de positie niet klopt om die vervolgens bij te regelen. Die halen hun positionering uit het dicht genoeg bij elkaar plaatsen van de 'poolparen' en continu de maximale spoelstroom laten lopen.

Dus voor een tandem-as zou je steppers adviseren ?

Servo's werken ook hoor. De reden waarom servo's werken op een tandem-as van een portaalfrees is omdat de brug meestal knap slap is en ze elkaar daardoor nauwelijks 'zien', plus dat ze een dode band gebruiken. Anders zouden ze continu vechten met elkaar; linkermotor vind dat-ie op positie is, rechtermotor vind dat het een paar counts afwijkt en corrigeert de positie waarna de linkermotor weer van zijn positie af staat zodat die bij gaat sturen, enzovoorts.

Beide systemen hebben hun plus- en minpunten. Het is niet zo dat de ene superieur is aan de andere.

[bartL]

Op mijn frees gebruik ik 5 encoderpulsen (van de 8192/omw) als dode band meen ik. Dus als de gemeten positie 0-5 pulsen van de gewenste positie af ligt beschouwt de servolus het als 'foutloos op positie'.

Maar dat is dan toch nauwkeuriger als een stappenmotor? +/- 0.2 vs. 1.8graden. Ik dacht weleens begrepen te hebben dat de microsteps die ertussen zitten wat meer "rubber" zijn.

[Kars-cnc]

Ik dacht weleens begrepen te hebben dat de microsteps die ertussen zitten wat meer "rubber" zijn.

Micro steps zullen minder solide zijn dan direct boven een van de 200 step-posities (100 polen?). Maar mijn ervaring met de JMC servo's is nog veel meer rubberachtig. Als ik snel ben kan ik ze zo een kwart omwenteling naar rechts of een kwart omwenteling naar links draaien zonder dat dat een error oplevert. Nu staan mijn servo's nog steeds op de fabrieksinstellingen, dat komt omdat ze ondanks dit toch best heel aardig voldoen, maar als je het over rubber hebt...

[Caesar]

Sorry voor de typo's, geschreven op mijn mobieltje.

Ik kan geen inhoudelijk antwoord geven, maar wel mijn ervaring met open lus steppers en jmc servo's.

Mijn huidige frees heeft wen kop van rond de 40-50kg en de steppers hadden moeite om deze met grote acceleratie aan te drijven. Bij een feedback >500mm/s2 merkte ik slip door zowel grote accelerati3 als stroeve helix draad aan de uiteinden van de aandrijving (zowel voor z als y).

Nu naar kogelomloop en JMC en ik haal makkelijk 2500mm/s2. Dat voelt nagenoeg "instant" op snelheid. De 200w zit op de z-as en heb ik moeten begrenzen op 1500mm/s2 omdat deze niet gesteund wordt door eenveer/contragewicht.

Als de jmc servo in bedrijf zijn, is mij portaal heel erg rigide. Ik kan de kogelomlopen niet verdraaien, en duwen trekken aan de kop levert wei ig op. Ik denk dat de flex van de stalen brug meer doet in backlash/overshoot.

Ik heb zelf wel een aantal andere parameters I gesteld omdat bij mij de autotune slecht werkte.

Afgezien van een ongunstige opbouw op mijn y-as (ergens terug te vinden op het forum), frees ik op de x binnen 0.01mm en y met flex in het mechanische gedeelte op 0.05. Dat met 2500mm/s2 en acceleraties van 6000mm/s voor g0.

Geen wetenschappelijke ondwrbouwing, maar wel gemeten resultaten in afgelopen paar jaar.

[DaBit]

Maar dat is dan toch nauwkeuriger als een stappenmotor? +/- 0.2 vs. 1.8graden. Ik dacht weleens begrepen te hebben dat de microsteps die ertussen zitten wat meer "rubber" zijn.

Dat is wel statisch gemeten, wat opzich niks zegt. Als ik een wisselplaatbody in een stuk staal zet is de afwijking groter. Maar dat is ruwfrezen, dan mag dat best.
Ik ben ook zeer zeker niet ontevreden met servos hoor (het zijn de glaslinealen die de snelheid beperkten tot 'slechts' 20m/min, en dat kan ik dan bij 'slechts' 1,1G ofzo doen anders gaat de machine aan de wandel), maar bij een hypothetische volgende machine reken ik beide scenarios weer door, de stappenmotor en de servo. Met stappenmotoren kun je nog steeds uiterst accurate machines bouwen.

Stappenmotoren moet je verder zien als een torsieveer. Een elektrisch rondje van 360 graden is 4 stappen. 1 stap is 90 electrische graden. Bij het houdkoppel heb je de veer een volle stap verdraaid; daarboven schiet-ie over de bult van de sinus en gaat-ie vooruit naar de volgende stabile positie. Wil je positioneren op een halve stap nauwkeurig, dan moet je dus niet meer koppel op de as zetten dan sin(45 graden) * Th = 0,71*Th. Wil je positioneren op 1/10 stap nauwkeurig, dan moet je niet meer koppel op de as zetten dan sin(9 graden) * Th = 0,16*Th. Enzovoorts. Minus uiteraard nog de inherente onnauwkeurigheid; een stap is niet altijd precies 1,8 graden maar de ene keer 1,75 graden en de andere keer 1,85 graden.

(100 polen?)]

50. En je kunt een stappenmotor best zien als een 50-polige AC servomotor.

Als ik snel ben kan ik ze zo een kwart omwenteling naar rechts of een kwart omwenteling naar links draaien zonder dat dat een error oplevert.

Dat. Precies dat.
Je moet eerst een fout opbouwen voor de kabouter in de servodrive daarop kan reageren, en kleine foutjes ('klein' als in gering aantal encoderpulsen) duren relatief lang om weg te regelen. Dat zie je ook goed in het videootje gebeuren.
Zolang de kabouter kan voorspellen wat er gaat gebeuren anticipeert-ie er wel op. Maar ik geef je op een briefje dat als je vlot accelereert dat zo'n JMC servo fors achterloopt; die kabouter heeft bij aanvang van die acceleratie geen idee of-ie vlot moet versnellen of rustig met constante snelheid door moet tuffen.

Dat wij daar allemaal niet zoveel van merken is puur omdat we maar relatief gezapig bewegen (een oude oma met een rollator beweegt sneller dan onze machines), onze machines relatief slap zijn dus afwijkingen elders al gauw groter (het zijn tenslotte geen professionele VMC's met HSK63 spindel), en we hebben niet zoveel wisselende belastingen, zeker bij het nafrezen niet.

Op een hobbyfrees zullen de servos dus meestal wel beter uitpakken, als in 'het beweegt sneller/stiller en is accuraat genoeg'. Op een draaibank waar de belastingen een stuk gemener uit kunnen pakken (stuk vierkantstaf rond draaien...) en er niet zoveel meters afgelegd hoeven te worden denk ik dat een stappenmotor accurater z'n werk doet dan een instapklasse servo zoals de JMC's. Belasting in kaart brengen, prestatieverwachting in kaart brengen, aandrijfsysteem ontwerpen met servo's, aandrijfsysteem ontwerpen met stappenmotoren, en het beste compromis kiezen. Dat is engineeering.

Nogmaals, ik ben helemaal niet anti-servo ofzo. Ik deel enkel de mening dat servos altijd een vooruitgang zijn tov stappenmotoren niet.

Bekijk het zo: Emco gebruikte de Berger-Lahr 5-fase stappenmotoren in hun machines. Ik denk niet dat dat veel goedkoper was voor ze dan geborstelde DC servomotoren, dus Emco vond het blijkbaar technisch een beter compromis. Voor een specifieke modelreeks.

[hfjbuis]

Dabit,

Dit is de eerste keer dat ik lees dat stappenmotoren een betere keus kunnen zijn dan servo motoren. Ik ben het helemaal met je eens, het hangt van de situatie af!!!

[hugo stoutjesdijk]

Dabit,

Dit is de eerste keer dat ik lees dat stappenmotoren een betere keus kunnen zijn dan servo motoren. Ik ben het helemaal met je eens, het hangt van de situatie af!!!

En dat is met heel veel, het 'beste' is vaak alleen in één specifieke situatie.

Stappenmotoren zijn ook wel lekker robuust, heb er ook wel eens een opwikkel machientje mee gemaakt. Stroom zo ingesteld dat die stappen verliest als ze te zwaar belasten, gaat vanzelf goed.