wat zijn haalbare snelheden voor lengtes van >1500 [mm]?

[EdgE]

hallo allemaal,

wie heeft er ervaring met wat "grote" afmetingen, iets van >1500x1200 [mm] werk oppervlak.
nu zit ik een beetje met maximale snelheden, precisie en aandrijving. ik weet niet goed wat voor spoed van de spindel ik zou moeten kiezen, om toch een werkbaar geheel over te houden.

uit verschillende grafieken haal ik min of meer dat een kogelomloop spindel met een lengte van rond 2000 [mm] een maximale toerental van rond de 600 [rpm] hoort. ook stappen motoren verliezen veel kracht (40-60%) rond de 600 [rpm] (hangt uitraad ook van de driver af).

dus stel dat m'n ontwerp uitgaat van:
* lengte as: 2000 [mm]
* maximale aanstuur snelheid: 10.000 [Hz]
* maximal toerental: 600 [rpm] (spindel is met 2 lagers opgehangen)
* grof werk (mdf frezen): 200 [mm/sec] @ 0.1 [mm] precisie -> 2.000 [Hz] nodig
* fijn werk (stl plotter): 100 [mm/sec] @ 0.01 [mm] precisie -> 10.000 [Hz] nodig
-> gebasseerd op 600 [rpm], is de maximale step size: 5.
(uit verschillende bronnen blijkt dat een step size van 10 ongeveer het maximale is, dus 5 is okay.)

dan heb ik de volgende keuze voor de spoed (step size is dus 5):
* 5 [mm/omw] -> snelheid: 50 [mm/sec] (3 [m/min]), precisie: 0.005 [mm]
* 10 [mm/omw] -> snelheid: 100 [mm/sec] (6 [m/min]), precisie: 0.01 [mm]
* 16 [mm/omw] -> snelheid: 160 [mm/sec] (9,6 [m/min]), precisie: 0.016 [mm]
* 20 [mm/omw] -> snelheid: 200 [mm/sec] (12 [m/min]), precisie: 0.02 [mm]
-> okay, dan zou ik een spoed moeten kiezen van 20! (voor fijnwerk gebruik ik dan step size 10)
een grote spoed is verkrijgbaar, maar lijkt vrij hoog en kom ook weinig/geen hobbisten tegen met een dergelijke spoed. (waarom niet? met 3 [Nm] motor hou je toch genoeg kracht over...)


nu zijn mijn vragen:

A) zijn er hier mensen die grotere overspanningen (>1500[mm]) hebben gebouwd?
wat is bij welke lengte het maximale toerental?
(hoeveel [Nm] motor, acceleratie en welke spoed wordt dan gebruikt?)

B) welke aandrijving is dan het slimst, zodanig dat er toch nog enige precisie overblijft (<=0.01 [mm])?
(dus voorkeur: spindel, tandheugel, riem, anders?)

C) en in hoeverre worden theoretische precisie gehaald in de praktijk?
(of te wel, ik kan wel willen dat de precisie 0.01 wordt....)

alvast hartelijk dank voor alle info :-)

[audiomanics]

grote lengtes schroefspindels gaan onherroepelijk trillen waardoor de zaak nog zwaarder gaat lopen en je nog eerder stappenverlies zal krijgen.
Ik heb al eens een heel elegante oplossing gezien waarbij niet de schroefdraad draaide maar de moer door een stappenmotor aangedreven werd.
Een andere mogelijkheid is om over te stappen op tandheugels en de stappenmotor met de nodige vertraging een tandwiel te laten aandrijven.. minder krachtig maar wel veel sneller.. desnoods een hele grote stappenmotor erop..

Kees

[rens_factory]

als je toch een kogelomloopspindel neemt, zou ik de grootste spoed nemen. dan hoeft die voor dezelfde snelheid minder snel te draaien dus minder snel trillen.
ik heb ergens ook gelezen dat een stappen motor bij lagere toerentallen ook sterker zouden zijn, dus dat is dan ook weer gunstiger.

[Arie Kabaalstra]

als je toch een kogelomloopspindel neemt, zou ik de grootste spoed nemen. dan hoeft die voor dezelfde snelheid minder snel te draaien dus minder snel trillen.
ik heb ergens ook gelezen dat een stappen motor bij lagere toerentallen ook sterker zouden zijn, dus dat is dan ook weer gunstiger.

Dat een stepper bij lagere snelheden sterker is, dat klopt.. het draaiende anker in de motor wekt op zijn beurt natuurlijk ook een spanning op in de spoelen, en als die gelijk is met de spanning die je erop zet.. dan is er geen verschil, dus ook geen kracht meer.. , de motor gaat als het ware als Dynamo werken..

het nadeel van een grotere spoed is weer wel dat de machine er minder zuiver van wordt, maar da's nu eenmaal de Wet van behoud van Ellende ( WBE, of wet van Cruijff: "Elk voordeel heb ze nadeel " )

de optie met roterende moer is wel een elegante, maar je moet em dan wel 2-zijdig "aftaatsen" , en dat geeft weer extra wrijving, en hoge eisen met betrekking tot de algehele nauwkeurigheid..

[Barcosmurf]

Tot nu toe heb ik getest met een 1250 mm 16x5 kogelomloop en deze haalt de 1250 rpm niet zonder trillingen.
Bij lengtes >700 mm voor een 16er is de knikgrens ook niet zo heel ver meer weg en is er maximaal aandrijfkoppel waarmee je in het groen blijft mits niet de askoppeling dun is en de massa die beweegt niet al te groot is. Dat is bij 10 mm askoppeling ca 3.2 NM voor een 16er en voor de 1250 mm waarmee ik getest heb van rexroth is dat 1,6 NM volgens specificatie van de fabrikant.

Dat is de reden dat ik voor mijn iets grotere portaal die ik wil gaan bouwen voor een 30er van 1600 mm met 10 mm spoed heb gekozen.

Alleen al de spindel zonder kogelomloopmoer weegt 9,1 kg en daarom ben ik al een tijd je opzoek naar lagers om een iets groter broertje van dit type aandrijving te maken (bij standaard aandrijving moet je dit ook versnellen en weeraf remmen bij richting veranderingen en bij alternatief alleen de kogelomloopmoer + portaal).



Ook is een rechtstreekse koppeling van de stappenmotor of servo aan een 30er kogelomloopspindel wat lastig
met 25 mm as uiteinden, maar met een tandriemschijf gaat dat gemakkelijk.
Alleen het vinden van geschikte lagers voor alternatieve aandrijving is niet zo eenvoudig omdat deze zowel axiaal als wat radiaal krachten moet kunnen opvangen.

Tot nu toe heb ik het idee om een pasbuis opmaat te draaien voor op de kogel omloopmoer met 2x 7211 en een tandriemschijf er tussen, want 2x 3211 of 30311 zijn iets dikker dan mijn kogelomloop moer lang is (64xdia 47,90 mm), lagers met een kleinere buitendiameter dan de 7211 zou eleganter zijn.

[EdgE]

bedankt alvast voor de info :)

ik heb op m'n website 2 grafieken neer gezet voor de maximale spindel snelheid & maximale kracht die je hierop kunt uitoefenen. (voor het geval de spindel draait & niet de moer.)
http://khwelling.nl/cnc/frame/pic/criti ... _speed.jpg
http://khwelling.nl/cnc/frame/pic/criti ... g_load.jpg

qua spindel gewicht (9,1 kg), kun je ook voor holle spindels kiezen, ik heb ze eens een keer op een site zien staan.

leuk idee idd om een spindel in te klemmen & de moer te roteren, geeft weer stof om over na te denken :)
bijkomend voordeel, is dat je makelijk weer naar een kleinere diameter kan (qua knikgrens), omdat de spindel aan 2 zijden ingeklemd kan worden in je frame. je zou zelfs voorspanning kunnen gebruiken voor extra stijfheid.
WBE: je hebt een koppeling (tandriem) van motor naar moer nodig. (behalve als de rotor om de moer geplaatst is.)

[Barcosmurf]

Dank je voor de grafieken, was ze al eens eerder tegengekomen toen ik op zoek was naar specs.

Verder ben ik deze calculator nog tegengekomen, nu nog de berekeningen daarvoor

Lagering type D is de optie die ik wil uitproberen, maar tandwielopsluiting tussen de lagers is een denkfout, want dan moet ik alles demonteren voor een nieuwe tandriem. Het zal zeker tot feb2009 duren voor ik een testframe heb om mee te testen, daarvoor inmiddels een 800x32x5 kogelomloop met dubbelemoer met 49.98mm ext diameter.
Het nadeel van type D lagering tenopzichte van A,B of C dat simpele centrale smering vervalt.

Wil