Servomotor voor Spindel aandrijving?

Nederlandse CNC controller op basis van de usb poort of Ethernet.

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Gebruikersavatar
Arie Kabaalstra
Berichten: 10520
Lid geworden op: 07 feb 2007 18:37
Locatie: Bakhuuz'n
Contacteer:

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door Arie Kabaalstra »

Ah.. Ok.. Tja.. zoals gezegd.. mijn ervaring met Servo's = 0..

omdat de EMCOturn 120 spindelmotor al helemaal gebouwd is als spindelmotor, verwacht ik daar geen problemen mee.
ik zit momenteel met een dillemma.. als het nog even blijft vriezen, kan ik niet veel doen in de werkplaats.. maar ik kan wel gaan schaatsen.. :)
hfjbuis
Berichten: 1258
Lid geworden op: 13 feb 2017 00:26
Locatie: Hoensbroek

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door hfjbuis »

molair schreef: 12 feb 2021 17:59 Het verschil is niet wel/geen Mach3, het verschil is dat ik in de servo een instelling heb veranderd. Namelijk de de Control Mode setting van “position control mode” naar “speed control mode”.
Ik heb het handboek voor deze servo niet gelezen, maar: Voor position mode heeft de servo step/dir nodig. Voor speed zal hij reageren op de potmeter of PWM aansturing.
molair schreef: 12 feb 2021 16:41 Bij stilstaande servo (Mach3 actief en servo heeft voeding) gaat de klauwplaat bij de minste beweging steeds harder heen en weer schommelen.
Dat is het teken dat er nog leven in zit, niet verkeerd!!!!
Het over reageren van de servo heeft te maken met de regeling. Er zitten waarschijnlijk PID setting in om e.e.a. in te stellen.
Met een beetje geluk is er een software/auto tune optie in de regelaar of bijbehorende software.
Noteer de huidige PID waarden voor dat je hier iets aan veranderd.

Een jip en janneke manier om de PID regeling in te stellen:
Het verlagen van de waarden, geeft een minder gevoelige regeling.
  • Naar mijn ervaring kun je de D wel op 0 zetten.
  • Zet de i-waarde op 0 en met een beetje geluk is het nu stabiel.
  • Zo niet, verlaag de P waarde totdat het ding stabiel is.
Als het stabiel is, zal de regelaar zijn RPM niet halen door dat de I waarde nog nul is.
Verhoog de I waarde een klein beetje daarmee is dat probleem opgelost.

Nu zal de regelaar waarschijnlijk maar heel traag naar het juiste RPM lopen.
Dat kun je oplossen door de I waarde te verhogen. Dat kan weer leiden tot instabiliteit (oude probleem).
Dan is het een kwestie van kiezen
molair
Berichten: 14
Lid geworden op: 17 mei 2015 17:30

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door molair »

Gisteravond bedacht ik opeens dat er nog een derde Control mode instelling is namelijk "Torque control". Ergens gelezen dat dat de juiste instelling is om een servo als spindel te laten draaien.

Ondanks de kou in mijn schuur toch even een experiment gestart. De servo software aangepast (Torque control). Spanning erop en via Mach3 een spindel start opdracht gegeven. Best wel schrikken als een klauwplaat in een fractie van een seconde naar 3000 toeren schiet. Eerste reactie was noodstop inslaan... Alles ging uit behalve de servo. In de testopstelling heeft die een eigen voeding buiten de noodstop om.... Snel stekker eruit dus.

Nadat mijn hartslag weer op niveau was, gecontroleerd weer een poging. Met mijn hand om de stekker opnieuw gestart. Servo schiet naar 3000 RPM en blijft dat netjes volhouden. Prachtig, maar nu.
Servo gestopt en in de software instellingen gaan zoeken of er andere parameters zijn rond die Torque control mode. Inderdaad, je kunt toerental opgeven. Staat vanuit fabriek op 3000. Deze waarde verlaagd naar 1000 en opnieuw gestart. En jahoor, servo gaat exact 1000 RPM draaien.

Vandaag aan de slag om uit te zoeken hoe ik die RPM waarde van buitenaf (Mach3) kan regelen. Vanuit Mach3 kan ik alles sturen, PWM, 0-10V en Step/DIR. Probleem is alleen dat de servo alleen Step/Dir/Enable ingangen kent.
Wel wordt in de RS232 instel software van de servo gesproken over input ports 13, 14 en 15. Wat zijn dat? waar zitten die?
Heb nog even de servo opgeschroefd (ach ja, heb wat electronica ervaring :-). Nergens op de printplaatjes zie ik iets wat op een extra ingang duidt. wel zie ik de uitgangen naar de motor U, W en V. Aha, dat klinkt weer bekend. Kan ik altijd nog met een schakelaar ertussen rechtstreeks naartoe gaan sturen.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 9863
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door DaBit »

Servomotor-regelsystemen zijn vaak geneste PID-lussen. De binnenste lus is de koppel-regellus (eigenlijk simpelweg motorstroom), De lus daar boven op is de snelheids-regellus; die krijgt feedback van tacho, resolver of encoder en stuurt het gewenste koppel uit. En indien nodig zit daar bovenop weer een regellus voor de positie, die stuurt een snelheidssignaal uit.

Voor jouw doel lijkt koppel-mode me aardig ongeschikt tenzij je Mach3 de snelheidslus kunt laten sluiten. Kun je dat (ik betwijfel het met Mach3, maar ik heb er weinig kaas van gegeten), dan ben je met die opzet het beste af. Dat is overigens ook zoals ik de servo gebruik op mijn Compact8; koppel-regellus in de drive, snelheids- en positie-regellus (voor C-as) in LinuxCNC.

Snelheidsregeling me in jouw geval het meest geschikt, en positieregeling zou ook gewoon moeten werken als je de drive step/dir voert, met als nadeel dat handmatig de klauw verdraaien niet lukt als de servodrive aan staat.

Als het spul heen en weer zwiept kloppen de (P/I/D/feedforward/filter/etc.) parameters van je regelaar niet. Dan moet je, zoals hfjbuis zegt, beginnen met afregelen door P/I/D op 0 te zetten, langzaam de P opvoeren tot het instabiel word, wat D erbij, en het recept afmaken met een beetje I om de resterende fout weg te halen.
bartL
Berichten: 486
Lid geworden op: 15 jan 2008 07:14
Locatie: Zuid hollandsche eilanden

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door bartL »

DaBit schreef: 13 feb 2021 10:08 Snelheidsregeling me in jouw geval het meest geschikt, en positieregeling zou ook gewoon moeten werken als je de drive step/dir voert, met als nadeel dat handmatig de klauw verdraaien niet lukt als de servodrive aan staat.
Dit is interessant, kan je met een servo motor dan wel een soort houd-koppel creeeren? Ik had deze vraag n.l. open staan in een ander topic maar nog zonder antwoord, zie hieronder.
Ik wil exact dezelfde motor (wel met 40:1 vertraging) als molair hier beschrijft proberen te gebruiken voor het aandrijven van een 4de as.
bartL schreef: 11 feb 2021 16:50 Ik heb dezelfde motor als in het onderwerp (iHSV60-30-40-48) in bestelling om eens ervaring op te doen met dit type motor en had nu het idee om deze te gaan gebruiken op een 4de as voor de freesbank. Het enige waar ik nu tegenaanloop is de vraag of dit uberhaupt gaat lukken zonder rem? Zoals bekend hebben steppers een hoge holding torque maar deze servo's volgens mij niet. Ik zou er bij voorkeur geen rem inbouwen en hem willen gebruiken voor indexen en simultaan frezen. Heeft iemand hier ervaring mee?
molair
Berichten: 14
Lid geworden op: 17 mei 2015 17:30

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door molair »

Dit is interessant, kan je met een servo motor dan wel een soort houd-koppel creeeren? Ik had deze vraag n.l. open staan in een ander topic maar nog zonder antwoord, zie hieronder.
Ik wil exact dezelfde motor (wel met 40:1 vertraging) als molair hier beschrijft proberen te gebruiken voor het aandrijven van een 4de as.
In Position-mode staat de motor vast bij stilstand. Ook in Speed-mode is dat het geval. Nauwelijks met de hand te bewegen dus ik denk met de volle 1,27 Nm. Alleen in Torque-mode is de motor vrij rond te draaien bij stilstand. Dat is ook precies wat ik nodig heb als spindel, anders wordt werkstuk plaatsen wat lastig.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 9863
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door DaBit »

Sorry, ik lees veel op het forum, maar niet alles :lol:

In positioneer-mode zal die servo in stilstand met alle macht proberen op positie te blijven. Dus als jij de as met 1Nm probeert te verdraaien dan zal de servomotor -1Nm leveren om dat tegen te gaan. Dat gaat uiteraard slechts goed tot en met het maximale koppel wat het ding leveren kan, daarna springt de servodrive in foutmode.

Nadeeltje is wel dat het ding eerst in de gaten moet krijgen dat de as verdraaid word voordat-ie actie kan ondernemen, en dan heb je dus al een fout(je) te pakken. Draai je met de hand aan die as dan lijkt het wel heel stijf want de kabouter in de servo heeft een eeuw de tijd om bij te regelen. Met een frees die 100x per seconde een mes in het materiaal ramt is het een ander verhaal, dan moet de kabouter flink aan de bak.
Maar ook dat moderne Chinese spul is daar snel genoeg in had ik begrepen. Zie daar overigens ook de noodzaak tot encoders met een hoge resolutie op de motor; bij de leukere systemen meer dan een miljoen per omwenteling. Dat is puur om al zo snel mogelijk te weten dat de as van de gewenste positie af komt.

Ik denk dat ik zelf een dikke stappenmotor voor 4e as toepassing nog niet zo verkeerd zou vinden. De snelheid en dynamiek van een servo heb je bij een 4e as niet echt nodig tenzij je de 4e as ook als 'draai-spindel' wil gebruiken, en een stappenmotor die stilstaat op positie is knap stijf. Die stijfheid komt uit een magneetveld dat zich als veer gedraagt, daar hoeft niks actief aan geregeld te worden.
bartL
Berichten: 486
Lid geworden op: 15 jan 2008 07:14
Locatie: Zuid hollandsche eilanden

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door bartL »

DaBit schreef: 13 feb 2021 11:10 Sorry, ik lees veel op het forum, maar niet alles :lol:
Was geen verwijt hoor, meer een rechtvaardiging voor mezelf om de vraag in dit topic nogmaals te stellen :lol:
DaBit schreef: 13 feb 2021 11:10 Nadeeltje is wel dat het ding eerst in de gaten moet krijgen dat de as verdraaid word voordat-ie actie kan ondernemen, en dan heb je dus al een fout(je) te pakken.
Mwah, met een 1000line encoder en 40:1 ratio is dit foutje 0.009 graad, lijkt me wel acceptabel.
DaBit schreef: 13 feb 2021 11:10 Ik denk dat ik zelf een dikke stappenmotor voor 4e as toepassing nog niet zo verkeerd zou vinden.
Ik ook niet. Het eerste idee was ook om een 4 of 8nm stepper te gebruiken. Maar nu ik deze servo toch in bestelling heb...
Mocht het niet werken dan kan ik die motor altijd ruilen voor een stepper, daar heb ik met het ontwerp al rekening mee gehouden.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 9863
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door DaBit »

bartL schreef: 13 feb 2021 12:56 Mwah, met een 1000line encoder en 40:1 ratio is dit foutje 0.009 graad, lijkt me wel acceptabel.
Die fout maken de meesten als het op servo's aankomt. '1000 lijns is 4000 pulsen is minder dan 0,1 graad resolutie'.

Probleem is dat de servodrive bij 0,1 graad hoekfout dan niet weet of-ie heel veel tegengas of heel weinig tegengas moet geven. In de eerste instantie zal dat een beetje tegengas zijn tot de hoekfout verder oploopt anders is het risico op over-reageren wel groot.
Statisch blijft de fout tussen daadwerkelijke en gewenste positie wel binnen de +/- 5 encodercounts, dynamisch is, afhankelijk van het belastingspatroon, een ander verhaal.
En dat mijn beste vriendjes en vriendinnetjes, is het bestaansrecht van die super-hoge-resolutie encoders op super-dure-servomotoren. Hoe sneller ze zijn en hoe lager de inertie die eraan hangt, hoe meer encoderpulsen per omwenteling je nodig hebt.
Zo weet ik uit ervaring dat 'slechts' 8192 pulsen/omw encoders en 'slechts' 1um resolutie linealen op mijn freesmachine al best aan de krappe kant is.

Maar in jouw geval zal het allemaal wel meevallen. Je hebt nog wat massa in de klauwplaat om het gehak van een frees uit te middelen, hele grote frezen gebruik je toch niet, en 15 encodercounts is dan op een diameter van 100mm maar zo'n 0,03mm.
bartL
Berichten: 486
Lid geworden op: 15 jan 2008 07:14
Locatie: Zuid hollandsche eilanden

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door bartL »

DaBit schreef: 13 feb 2021 14:10 Die fout maken de meesten als het op servo's aankomt. '1000 lijns is 4000 pulsen is minder dan 0,1 graad resolutie'.
Foutje inderdaad, dit wist ik eigenlijk wel ja. Maargoed, aangezien de correctie binnen +/-5counts plaats vindt klopt mijn berekening toch weer bijna 8)
DaBit schreef: 13 feb 2021 14:10 hele grote frezen gebruik je toch niet
Hoe weet je dat? :P
molair
Berichten: 14
Lid geworden op: 17 mei 2015 17:30

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door molair »

DaBit schreef: 13 feb 2021 10:08 Snelheidsregeling me in jouw geval het meest geschikt, en positieregeling zou ook gewoon moeten werken als je de drive step/dir voert, met als nadeel dat handmatig de klauw verdraaien niet lukt als de servodrive aan staat.
Het verdraaien van de klauw lukt als ik ENABLE op de drive aanstuur. Dan stopt de motor en draait as vrij rond.
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 9320
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door hugo stoutjesdijk »

molair schreef: 13 feb 2021 17:28
DaBit schreef: 13 feb 2021 10:08 Snelheidsregeling me in jouw geval het meest geschikt, en positieregeling zou ook gewoon moeten werken als je de drive step/dir voert, met als nadeel dat handmatig de klauw verdraaien niet lukt als de servodrive aan staat.
Het verdraaien van de klauw lukt als ik ENABLE op de drive aanstuur. Dan stopt de motor en draait as vrij rond.
En als je die klauwplaat altijd op een vaste positie stil kunt zetten, ervaar je het gemak van een sleutelgat wat je nooit hoeft te zoeken. En dan is het opeens wel lekker dat ie niet verdraaid.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Als je G21 G40 G49 G80 G90 in je startupfile zet wordt die eerste regel in je programma een stuk duidelijker.
molair
Berichten: 14
Lid geworden op: 17 mei 2015 17:30

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door molair »

De Servo kan via RS232 ingesteld worden. Totaal 190 instellingen met elk de nodige variabele invulmogelijkheden. Na een hele dag instellingen veranderen is het uiteindelijk gelukt om de servo als spindel vanuit Mach3 aan te sturen en soepel te laten lopen.

De servo probeert uit alle macht z'n positie te behouden (PID). Dit merk je nauwelijks als de servo solo draait en ws ook niet als er een XYZ-as aan verbonden is.
Het is wel merkbaar zodra de tandriem verbinding met de spindel-as/klauwplaat wordt gemaakt. Dan gaat bij stilstand de de boel schommelen (en steeds harder) en tijdens het ronddraaien de nodige horten en stoten. Oorzaken waarschijnlijk de overbrenging van kleine tandriemwiel op de servo naar groot op de spindel-as. Denk ook dat de massa van de klauwplaat een rol speelt. En het automatisch mechanisme in de servo die dit probeert tegen te gaan.

Als volgt opgelost (alle waardes zijn proefondervindelijk, finetuning doe ik wel als boel ingebouwd is):

- De servo in Position mode (P0-01 op 0). Werkt dus gewoon met Step/Dir commando's vanuit Mach3.
- De Real-time-automatic-adjustment-mode uitgezet (P01-02 van 1 naar 0). Hierdoor wordt handmatig instellen mogelijk.
- position-control-gain1 (P02-00 van 48 naar 5). Hoe groter de waarde hoe groter de stijfheid (steady state response).
- position-control-gain2 (P02-01 op 57 gehouden) (dynamic response). wijzigen maakt niet erg veel uit.
- speed-forward gain (P02-03 van 30 naar 20).
- speed-feedforward-smoothing-constant (P02-04 van 0.5 naar 20)
- Velocity-integral-constant-1 (P02-11 van 21 naar 1000 !!) Hoe groter de waarde hoe kleiner de stijfheid. Tussen de 800 en de 1000 gaat de spindel gelijkmatig lopen.

Zo, en nu ga ik nog ff schaatsen... :-)
fluppie
Berichten: 139
Lid geworden op: 18 aug 2019 00:19

Re: Servomotor voor Spindel aandrijving?

Bericht door fluppie »

https://nl.aliexpress.com/item/40000092 ... web201603_

Zou deze 1500W AC Servo een mooie spindel zijn? Ik zat te denken, met een servo spindel kan je dan ook gaan automatisch draadsnijden? Of is dat een utopie?
Plaats reactie