Alternativer Riemenantrieb?

... jede Maßnahme, die bei den kleinen Ritzeln einen regelmäßigeren Vorschub bewirkt, ist eine Verbesserung - also von mir ein

Bei unseren CNC-Anlagen mit Riemen-Antrieb haben wir viel größerer Ritzel mit mehr Zähnen "im Eingriff" und passenden Nuten und bei den XY(Z)-Plottern einen feineren Riemen und ebenfalls passende Ritzel, so daß das geometrisch ähnlich ist ... und der "Ratter-Effekt" erst gar nicht auftritt.

Das ist wohl nur ein Problem bei den billig-Sets der China-Kracher und günstigen 3D-Drucker-Mechaniken - wenn du was zusammenpassendes (aber auch teureres) nimmst, hast du derartige Probleme erst gar nicht

Viktor

wir haben bei uns eine neue CNC Fräse in der Werkstatt bekommen. Da hab ich mir den Maschinenbauingenieur direkt geschnappt und ihm mal meine Idee offeriert. Ich will die X und y Achse umbauen, aber auf Steilgewindespindeln. Er meinte dass das im Grunde gehen sollte. Ich muss aber gucken dass die Buchse die Geschwindigkeiten verträgt da die sonst "fressen" könnte.

Toll das Russ durch eine kleine Änderung eine Vibration verringern konnte.

Zu den Steilgewindespindeln :

Es wäre auch möglich einen Laserkopf oder einen Fräskopf mit einem Steilgewinde anzutreiben.

Allerdings stößt die Sache schnell an mechanische Grenzen die wieder kompensiert werden müssen.

Beschleunige ich eine Masse muss ich diese auch wieder abbremsen können. Dafür benötige ich dann wieder größere Schrittmotoren, was wiederum an die Grenzen der 24Volt Standart Versorgung z.B. bei den Lasermaschinen.

Gute bis sehr gute Fräsmaschinen arbeiten mit ~80 Volt Schrittmotorspannung, dafür braucht man passende Schrittmotortreiber mit passenden Ringkerntrafos. Diese Maschinen kriegen die Kraft um einen Fräskopf auf Beschleunigungswerte zu bringen, davon träumt ein Normalo Laser.

Der Vorteil einer Trapezspindel/Gewindespindel liegt in der Kraftverteilung pro Gewindestufe. Bedeutet : Hier wird der Kraftaufwand auf eine einzelne Gewindestufe innerhalb der Mutter aufgeteilt. Je weniger Gewindestufen umso mehr Kraft wird auf die einzelnen Gewindestufen verteilt innerhalb der Spindelmutter.

Das kann sich kontraproduktiv für Fräsen darstellen.

Auch eine Schwingung der Spindel selber kriegt man nur kompensiert, indem man die Spindel fetter macht. Dafür braucht man wiederum fettere Motoren usw usw usw.

Wenn man nu glaubt, ne dünne Steilgewindespindel (8mm) löst die Sorgen beim Laser, der irrt. Die Eigenschwingung der dünnen Spindel bremst die Mechanik derbe aus, dagegen muss nämlich der Schrittmotor fürchterlich ankämpfen, was zu lasten der Geschwindigkeit geht und sogar massiv Schrittverluste produzieren kann.

Also ist ein Ausgewogenes Verhältnis zwischen Spindel/Spindelmutter/Schrittmotor/Schrittmotortreiber notwendig.

Die Qualität der einzelnen Bauteile trägt sein übriges bei.

Die einzige, in meinen Augen, vernünftige Alternative liegt in der Nutzung von Servomotoren um mit Riemenantrieb gute bis sehr gute Geschwindigkeiten zu verfahren.

Und wer sich mal die Preise für gute Servomotoren mit passenden Treibern anschaut, kriegt wahrscheinlich Schnappatmung. Zwei Stück davon übersteigen flux den Preis einen Standart Chinakrachers mit 50 Watt.

Was ich damit sagen will :

Eine echte Qualitätsverbesserung mit Geschwindigkeitsgewinn kostet enorm Kohle, preiswert bekommt man das nicht hin.

Für eine Firma gewiss meist kein Problem, im privaten Sektor isses Luxus und was für Freaks.

Und zu dem Ruppeln beim Laser von Russ, auch ein Austausch gegen ein anderes Riemensystems könnte die Probleme lösen. Die groben Stufenriemen haben Vor- aber auch Nachteile und das bildet sich dann so aus.

Gewindestange

Gut erklärt.
Wenn Steilgewindespindeln einen Vorteil bringen würden, wären die teuren Markenmaschinen sicher damit ausgestattet.
Bei den bewegten Massen und Geschwindigkeiten ist ein Riementrieb aber einfach der beste Kompromiss.

Große Fräsmaschinen arbeiten i.d.R mit mächtig dimensionierten Kugelgewindetrieben und (AC) Servomotoren von mehreren KW an den Achsantrieben. Anders sind die nötigen Kräfte beim Bremsen und Beschleunigen gar nicht realisierbar.

Zitat von Gewindestange

Und zu dem Ruppeln beim Laser von Russ, auch ein Austausch gegen ein anderes Riemensystems könnte die Probleme lösen. Die groben Stufenriemen haben Vor- aber auch Nachteile und das bildet sich dann so aus.

Oder man baut Anstelle der glatten Umlenkrollen Riemenscheiben ein.
Dann rattert auch nicht der Riemen mit den Zähnen auf den Umlenkrollen.
So wird es bei den qualitativ hochwertigeren Maschinen ja auch gemacht.
Das Rattern kommt aber auch oft von viel zu straff gespannten Riemen.

Die hochwertigeren Maschinen verwenden üblicherweise auch Servomotoren um über die Positionsrückmeldung des Servos die Trägheit der Achsen und Riementriebe (zumindest teilweise) ausgleichen zu können. Außerdem haben Servos einfach mehr Power als Schrittmotoren.

Gruß Christian

Dieses Video habe ich mir letztens wegen meiner CNC angeschaut, könnte hier auch interessant sein:

https://www.youtube.com/watch?v=O_PR7S4j1og

Zitat von SQLException

Dieses Video habe ich mir letztens wegen meiner CNC angeschaut, könnte hier auch interessant sein:

Bei einer Fräse hast du Verfahrgeschwindigkeiten im Bereich von x m/min.
Bei einem (china) Laser laufen die Achsen bei Gravieren mit 200 mm/s bis zu 500mm/s und außerdem gibt es viel häufigere Richtungswechsel.
Die Profimaschinen Gravieren teilweise mit über 2000mm/s.

Das kriegste mit "Homebrew" Gewindetrieben schlicht nicht hin.

Für ne kleine CNC-Fräse oder nen 3D FDM-Drucker geht das sicherlich noch, obwohl das beim 3D Drucker auch schon knapp wird...

Zitat von ichbinsnur

Bei einer Fräse hast du Verfahrgeschwindigkeiten im Bereich von x m/min.
Bei einem (china) Laser laufen die Achsen bei Gravieren mit 200 mm/s bis zu 500mm/s und außerdem gibt es viel häufigere Richtungswechsel.

x Meter/Minute beim Fräsen? Bei mir ist es eigentlich genau anders rum:

Beim Fräsen ist mein Maßstab eher "mm/min" (< 1m/min), dafür graviere ich (mit dem Laser) prinzipiell mit 10 % Röhrenleistung (bei weniger zündet die Röhre nicht) und 5000 mm/Minute. Das Ergebnis ist hiermit makellos. Mehr Speed gibt mein Controller nicht her.

Das Ganze natürlich als "scan", also Zeile für Zeile. Würde ich mit 10 % Leistung eine Kontur gravieren, müsste ich tätsächlich auf ein paar hundert mm/min runter, aber da hätte ich selbst mit den genannten 10 % Leistung noch tiefe Furchen im Holz. Wer will schon millimetertief gravieren?

@3D-Drucker mit 2000 mm/min: das kriegen wohl eher die wenigsten hin, so zu drucken. Für die Verfahrwege vielleicht noch i. O., aber zum Drucken? Das wäre mir zuviel. Infill (wo es ja nicht so auf die Schönheit ankommt) mach ich mit 100mm, und auch das ist schon fast zuviel.

Gute und somit sehr teure CNC Fräsen geben richtig Stoff.

Hier gibt nämlich der Fräskopf die Geschwindigkeit ( vorgeschrieben vom Hersteller ) vor.

Und ich rede jetzt von Fräsköpfen wo ganz schnell mal ein kleiner ganz locker an die 1000 Euro kommt und einen Inneren Kühlkanal besitzt, nach oben gibt es keine Grenzen für so Werkzeuge. Der Spezielle Werkzeugaufnahmekopf mit Innenliegendem Kühlanschluß ist für Normalos fast nicht bezahlbar

Bei Keramikfräsköpfen brauchste mit 50mm/s erst gar nicht anfangen..... Die erreichen die Schneidleistung erst durch glühen der Schneide

Und dafür brauchste Dampf unter der Haube

Aber für einen Glasröhrenlaser kommste so oder so schnell an die Grenze einer sauberen Kante, hier wird nämlich die Röhre zur Bremse, weil die so schnell gar nicht zünden kann.

Dafür brauchste wieder RF-Röhren, die können das fixe flitzen voll ab

Moin Moin,

Zitat

Er dreht den Riemen einfach um, verändert den Antrieb und verhindert damit das typische "Stottern" das Riemenantriebe prinzipbedingt haben.

Ich mag die Videos vom Russ, aber sehr oft schlussfolgert er voreilig.
Es gibt kein "typisches Stottern" von Riemenantrieben!
Solange die Zähne des riemens zu dem Zahnrädern passen, laufen ALLE Riemenantriebe im unbelasteten Zustand rund und butterweich.
Für Hardcore-Anwendungen gibt es den HTD-Riemen, der abgerundete Zähne hat, damit auch bei starker Last am Riemen kein Rattern auftreten kann.

Was bei Lasermaschinen für Rattermarken im Schnitt sorgt, sind Resonanzen der Schritt-Motoren, die sich über den Zahnriemen übertragen.

Im Fall von Ross wurde einfach nur die Auflagefläche und der Anpressdruck des Motors auf den Riemen verringert.

Eine weiche Wellenkupplung tut beispielsweise das Selbe oder die Verwendung von (echten!) Servomotoren kann da Abhilfe schaffen.

Aufgrund der geringer Lasten und hoher Verfahrgeschwindigkeiten bei Lasermaschinen ist der Riemenantrieb nach wie vor die erste Wahl.

Ich bin verwirrt:

Zitat

Beim Fräsen ist mein Maßstab eher "mm/min" (< 1m/min), dafür graviere ich (mit dem Laser) prinzipiell mit 10 % Röhrenleistung (bei weniger zündet die Röhre nicht) und 5000 mm/Minute

5000mm/min entsprechen 83mm/sek ...das ist beim Gravieren mit Lasermaschinen eher "Schleichgang" 400-800mm/sek. sind da eher normal
So geringe Geschwindigkeiten unterhalb der 100mm/s nutzt man beim Lasergravieren für die Stempelgravur oder ,wenn man definitiv in die Tiefe gravieren will, für eine Relief-Gravur in Holz.

LG
Diemo

Zitat

5000mm/min entsprechen 83mm/sek ...

Typo, meinte natürlich 5000mm/s.

Zitat von SQLException

Typo, meinte natürlich 5000mm/s

Hast Du nicht eine Null Zuviel? Meiner meinung nach sind 500mm/s realistischer.

Hallo Steini,
die Aussage war nicht mm/sek, sondern mm/min.
Gruß Arno