Resonantie van stappenmotors

[ludo]

Onlangs mijn eigen programma uitgebreid voor het frezen van cirkels.
Bij het frezen van cirkels veranderd de snelheid van de motors voordurend,het probleem is dat je door het resonantiegebied moet van de steppers,het resultaat is dat je stappen verliest!
Eerst dacht ik dat het aan mijn programma lag,maar met KCAM en MACH2 is het resultaat juist hetzelfde.
Voordien bij rechte en schuine lijnen is dit eigenlijk nooit opgevallen.
Om dit goed uit te testen heb ik met een functiegenerator de motoren aangestuurd en inderdaad als je op de resonantiefrequentie komt begint de motor te haperen,als je de wrijvingsweerstand verhoogd (de motor wat tegenhoud),dan gaat het goed.Omdat de ene motor gevoeliger is voor resonantie dan de andere heb ik verschillende motors en sturingen getest,maar het probleem blijft!!
Zowel bij sturingen van industrieele afkomst als zelfbouw.
Bipolair of unipolair ,volstap of halfstap het resonantieprobleem blijft.
Nu ga ik proberen de wrijving te verhogen (ten koste van de snelheid) of een sturing met microstepping te maken en onderzoeken of dan het probleem opgelost is.
Zijn er nog mensen die dit probleem ondervinden en welke oplossingen hebben jullie?

[Swets]

geen last van....
wel begint de motors lekker en mooi te zingen bij circels maar het gaat niet mis met mijn pulzen...

maar probeer je gewoon niet te hard te gaan met je systeem...

bij mij gaat alles goed tot 2500 mm/min.

als ik hoger ga dan staat er opeens een motor stil,terwijl hij wel heel hard staat te zingen....

[ludo]

de lage snelheid is juist het probleem,als de cirkel van kwadrant verandert gaat de motor van stilstand naar max snelheid en je moet altijd de resonantiefrequentie passeren.

[Joost]

Kan je de resonantie frequentie niet op een of andere manier verhogen? (Mechanisch) Zodat je snelheid dit punt nooit bereikt.

[wstoof]

Hoi Ludo

Ik heb ook inderdaad flink lopen worstelen met de eigenfrequentie van diverse stappen motoren ( ook wel "mid-band resonance" genoemd)
Deels heb ik het niet kunnen oplossen en in die gevallen ben ik dan ook overgestapt op servo's.

De stappenmotor drivers van Geckodrive vangen het enigs sinds op, heb daar ook goede ervaringen mee.
Op http://www.geckodrive.com/support.cfm onder "step-motor basics.pdf" staat hier wat over verteld.
Overstappen van half naar full step E.D. maakt inderdaad geen verschil ( heb zelfs tevergeefs wave-stepping geprobeerd, daarbij is slechts 1 spoel tegelijkertijd bekrachtigd )
Daarnaast heb ik kunnen "schuiven" met de eigenfrequentie ,bij de zogenaamde hybride motoren kun je nog keuze maken om de dubbel gewikkelde spoelen parallel of serieel aan te sluiten , dit resulteert in eigenfrequentie op een andere plek in het werkgebied.

Ook heb ik soms gekozen voor een zwaardere motor met een een kleinere navertraging zodat ik niet in de buurt kom van de betreffende frequentie.

Andere oplossing is een zogenaamde flexibele vliegwiel te monteren op je motor.
Z'n vliegwiel bestaat uit een vliegwiel die niet star gemonteerd zit op de motor as, zou je namelijk het wel star monteren verlies je juist ook weer stappen en kun je juist akelige feedback pieken krijgen waardoor je driver de geest kan geven.

groet, wouter

[Erik]

Hoewel ik het probleem van resonantie ken en niet onderschat vraag ik me toch af of jouw probleem te wijten is aan resonantie.

In je bericht geef je te kennen verstand te hebben van de materie maar ik begrijp niet (ondanks verschillende sturingen + motoren) waarom jij dit probleem blijft houden. Waarom zijn er op dit forum niet eerder vragen gesteld m.b.t. dit probleem? Waarom hebben kennelijk weinig mensen te maken met resonantieproblemen? Is de oorzaak niet gelegen in iets totaal anders?

Motorstroom voldoende hoog ingesteld en nagemeten? Voedingsspanning voldoende hoog? Rottige verbindingen ergens? Een goede ramprate (vooral bij cirkels van belang)? Koppel van de motor hoog genoeg m.b.t. machine? Bij welke frequenties treed het probleem op?

[wstoof]

Hoi
even op een rijtje....
-Bij stappenmotoren neemt het geleverde moment sterk/dramatisch af bij hogere toerental/frequentie.
-Het resonantie gebied ligt in het algemeen aan de hoge kant van het maximum toerental/frequentie.
-Er gaat veel vermogen verloren door wrijving e.d. bij spindel/moeren etc.

Is dan ook niet zo verwonderend dat meeste cnc-machines al stil vallen bij een frequentie die ligt onder de gevreesde eigenfrequentie/resonantie.
Hierdoor is voor veel mensen dit probleem dan ook geen issue.


groet, wouter

[ludo]

De motoren en sturingen zijn geschikt voor 6 ampere en meer.De voedingsspanning bedraagt 58V.De resonantie frequentie zit rond de 200Hz.Ik heb de zwaluwstaart van de freesmachine strakker gezet en het handwiel (redelijk zwaar) verwijderd,nu is de resonantie nog wel goed hoorbaar,maar de motor blijft toch doordraaien.De snelheid in een rechtlijnige beweging is ondanks de grote wrijving toch nog bijzonder hoog,haal gemakkelijk een stapfrequentie van ca 8000Hz.Ik heb nog niet met de scoop gemeten over de sense weerstanden om te controleren of de max stroom nog wordt gehaald . Ik heb de motor van de x-as rechtstreeks op de kogelspindel gezet,misschien is dit de oorzaak,bij de y-as werk ik met een getande riem dit geeft precies meer demping want daar heb ik geen enkel probleem.Ga nog wat verder zoeken.Dank voor het meedenken.Foto van de probleem machine staat in mijn fotoalbum

[ludo]

resonantie probleem opgelost.
1°.Wrijving in de zwaluwstaartgeleiding verhoogd,trillingen in het lage frequentie gebied worden beter gedempd.
2°.Handwielen verwijderd ,teveel massa en geven bij ijlgang teveel trillingen door onbalans.
3°.De stroom in de motoren vermindert ,dit gaf het meeste resultaat!
Door deze ingreep lopen de motors nu veel rustiger.