Kierrosnopeus-vääntö

[viilis]

Elikkäs suunnitteilla on puun jyrsintään tarkoitettu routeri, jonka olisi tarkoitus toimia askelmoottoreilla.

Painavin kelkka jota pitää liikutella on noin 50kg, kuularuuveiksi ajattelin 16mm halkaisijaa ja 10mm nousua. Ongelmana on moottorien valinta lähinnä kokemuksen takia. Ajattelinkin kysyä täältä varmistaakseni jottei mene ihan metsään.

Youtube-videoiden perusteella haluaisin pikaliikkeen nopeudeksi väh. 1200 IPM eli 508 mm/s. (Mahdotontako?) Kun kuularuuvin nousu on 10mm, kierrosnopeuden tulisi olla 50,8 1/s eli 3000 1/min. Mekanex.se:n laskurin mukaan lineaarivoiman ollessa 500N vääntömomenttia tarvitsisi olla 1 Nm. Ongelmana onkin tuo lineaarivoiman määrittäminen. Osaisiko joku kertoa paljon se saattaisi maksimissaan olla puuta jyrsittäessä? Tämä riippuu tietysti lastuamissyvyydestä, syötöstä,  terän koosta ja pyörimisnopeudesta, mutta edes jotain suuntaa antavaa..

Sitten moottorien valintaan. Askelmoottorin vääntöhän tippuu kierrosnopeuden kasvaessa. Geckodrive.com:n ohjeiden mukaan PPS (pulssia sekunnissa?) tulisi olla 3000 kierroksella minuutissa (3000*6)/1.8 = 10000. 1:2 välyksellä taas riittäisi 5000 PPS, jolloin myös vääntömomentti puolittuisi.

http://www.slidesandballscrews.com/pdf/SYINT/SYiNTSD23%20Manual%20_English.pdf linkin takaa löytyy esimerkiksi iNTSD233-4 -askelmoottorille vääntö/pps käyrä. 5000 PPS:lläkin on vielä lähes 5,5 Nm vääntöä, ja tämän puolittuessa 2,75 Nm. Ainakin jos tuo 1 Nm tarve on edes sinnepäin, niin varmuuskertoimeksi saisi ehkä välttävän 1,5.

Onko näissä päättelyissä/laskuissa mitään tolkkua? Kertokaahan fiksummat omia mielipiteitä ja kokemuksia.

Kiitän.

[awallin]

jos/kun fyrkkaa kuluu kuitenkin x keur koneen rakentamiseen niin laita servot ja unohda stepperit. Jos elektroniikka ja atk sujuu niin ohjaukseksi emc, jos ei DIY kiinnosta niin halvat servo-ohjaimet bonmet tms ja cnc-ohjaus hust tms.

[NiVa]

Moikka!

Enpä kerinnyt syventymään noihin  yhtälöihin. Jokin siinä otti silmään.
Elikkä askelmoottorin roottori nytkähtää yleensä 1.8 astetta per pulssi. Tästä seuraa, että koko kierrokseen tarvitaan 200 pulssia per kierros. Jos halutaan roottorin pyörivän mainitut 3000rpm niin suunnilleen 600000 pulssia minuutissa antaa tuon potkun.
Tästä seuraa, että ollaan mielestäni ohitettu askelmoottorin rajat .

Mainitun pikaliikkeen saaminen askelmoottorilla on myös saavutus sinällään. Tahtoo hukkua jo kiihdytykseen niin paljon aikaa, jottei annettu ehto täyty.

Elikkä voisin todeta, jotta ko. tavoitteet toteutuisi, olisi servotekniikka parempi, varmempi ja lopulta ehkä halvempikin ratkaisu.

[porepe]

Et pääse noihin nopuksiin stepperillä ja 10mm nousuisilla ruuveilla... Kilovatin servolla kylläkin... Stepperin järkvä kierrosluku on 10% tuosta laskemastasi arvosta eli 300Rpm ja silloinkin stepperin vääntö on enää puolet pitomomentista... Jos yrität ajaa stepperiä esim 1000rpm kierroksilla on vääntöhukka huomattavasti suurempi, joka johtaa askelhukkaan ja paikoituksen persiilleen menoon...

Anteeksi ei ole tarkoitus lannistaa, mutta tuollaisiin nopeuksiin ei stepperillä mennä, kuin todella kvyissä sovelluksilla hihnavedolla tai 40mm/kierros nousuisilla ruuveilla ja tällöin menetetään loputkin väännöstä, sekä paikoitus tarkkuus...

[viilis]

Eikai siihen sentään kilowattia tehoa tarvita, kun kuitenkin liikuteltavat massat on suht pieniä..

http://www.youtube.com/watch?v=YndmWTSLVxE Tässä videossa ainakin kaveri väittää ajavansa 570 oz (4 Nm pitomomentti?) nema 23 moteilla 1200 IPM.

Mut kyllähän ne servot olis hyvät. Hinta vaan pistää mietityttämään.

[porepe]

200w ac servossa ei ole kuin 0,67Nm vääntöä. Jos vääntö halutaan 5Nm hujakoille on 1Kw servo aika lähellä...

Näyttää videossa Y liikkuvan laidasta laitaan noin 2:ssa sekunnissa, joten siitä tulisi 500mm sekunnissa, eli 30000mm/min... Pirun kovin liikkuu, mutta askelhukan riski on todella suuri... Kunnon ohjaimella ja hyvillä moottoreilla voi onnistua, mutta hintaa on sitten jo jonkin verran...

Askelhukan riski on kuitenkin olemassa ja epälen, että työstettässä tuolla videon koneella ei päästä lähellekkään tuota nopeutta...

Melkein laittaisin pääni pantiksi että paikoitus meni ketulleen tuossa videossa...

[Metalfusion]

Myös kuularuuvien kriittinen pyörimisnopeus alkaa tulla vastaan vähänkin pidemmillä tukiväleillä.
Täälä on laskurit noille: http://www.nookindustries.com/ball/BallCalculators.cfm

Ihmettelen kanssa että mihin sitä nopeutta niin paljon tarvitaan, työstönopeus on kuitenkin murto-osa pikaliikevauhdista jollei runko ole varsin tukeva ja jyrsinmoottorissakin tehoa useampi kilowatti. Pikaliikkeet vie työstöajasta kuitenkin varmaan vaan muutaman prosentin.

[viilis]

Kiitos kommenteista. Kyllähän harrastajalla olis aikaa odotella vaikka liikkeet oliskin hitaita, mut nopeus on plussaa joten oon alkanu kallistumaan servojen puolelle. Hieman oon tosin hämmentyny eri ihmisten kirjoituksista aiheesta "stepperit vs servot", esim. monella englannin kielisellä sivustolla sanotaan että servot on paljon monimutkaisempia kytkeä. Onko tosiaan näin? Ainakin granitedevicen manuaaleja yms katsoessa ei se nyt sen kummemmalta vaikuta kuin stepperien kytkeminen.

Entäs miten servojen kytkeminen suoraan kuularuuvin päähän? Olettaen tietysti että kuularuuvin kriittinen pyörimisnopeus ei ylity, ja että hitausmomentit pysyvät suositelluissa rajoissa, mutta lähinnä mietin pystyykö sitä servon pyörimisnopeutta säätämään ohjelmallisesti, ja kuinka suurella alueella? Esim. pikaliikkeillä se 3000 rpm, ja sit työstönopeuksissa hitaampia nopeuksia.

Hieman kallis projekti tosiaan tulossa, jotain 5k€. Mut eikai sitä huonoa kannata rakentaa jos kerran on rakentamassa...

E: Unohdin kysyä, että voiko routeri-mallisessa puujyrsimessä toimia pitemmän akselin liike niin, että kuularuuvi on vain toisessa päässä? Lineaarikelkkojen etäisyys toisistaan pitäisi ainakin olla suurempi kuin siinä tapauksessa että kuularuuvi olisi keskellä pöydän alla.. Leveys luokkaa reilu metri.

[saulij]

Servojoissa on muutama karva enemmän, eihän muuten sen kummempi ole. Vaikeampaa on ohjaimen säätö, tosi GD: ohjain osaa senkin tehdä itse ainakin AC servoille. Muuten täytyy itse hahmottaa PID-säätäjän arvot, että saa servon kulkemaan halutulla tavalla.

Servomoottorin voi kytkeä suoraan akselille. Servo on täysin ohjelmallisesti käskettävissa kuten stepperikin. Machissa voi rajoittaa pikaliikkeen nopeuden ohjelmallisesti, varmaan EMC:ssäkin.

Kuularuuvin on syytä sijaita symmetrisesti, silloin vältytään ikäviltä väännöiltä. Käytännössä yksi ruuvi keskellä tai 2 ruuvia sivuissa. Pitkillä ruuveilla voi käyttää myös pyörivää mutteria (ruuvi kiinteänä), jolloin kriittinen kierrosluku ei tule vastaan.