Ich brauche ein bisschen Hilfe beim Bau meines 80W Co2 Lasers

Servus Luca,

da hast du ja schon eine Menge Material angehäuft

Magst du verraten, was du bisher an Material investiert hast - ich bin ja auch mit so einem Projekt "ideenschwanger"

Folgendes zu deinen Fragen:

1. für was soll ein Beamexpander notwendig sein?

Ich vermute, du meinst eine Kollimatorlinse, um Divergenzen aus dem Strahl zu bekommen. Zum einen ist der Strahlweg über zwei bzw. drei Spiegel recht kurz, sodass die Divergenz einer guten Röhre auf dem Weg keine grosse Rolle spielt, zum anderen bedenke, das jede Linse, jeder Spiegel je nach Qualität deine optische Leistung am Werkstück mindern. Zu beachten gilt auch eine gewisse Verwindungssteifigkeit des ganzen optischen Systems, sonst kommst du aus dem Justieren nicht mehr heraus.

2. Untersetzungen werden zumindest bei (Laser)Plottern in normaler Betriebsart der Stepper nicht wegen der fehlenden Kraft eines Steppers eingesetzt - dein Nema 23 hat schon ordentlich Dreh- und Haltemoment -, sondern um die Auswirkungen von Schrittfehlern des Steppers zu reduzieren - nämlich um den Faktor der Untersetzung - und um den Schrittwinkel zu untersetzen. Die meisten Stepper leisten 200 Schritte, d.h. ein Schrittwinkel von 1,8 Grad. In der "erweiterten" Betriebsart der Stepper, im Microstepping Modus und sofern die Steuerung diesen Modus zulässt, braucht man dann die Untersetzung schon, denn bei diesen Zwischenschritten haben die Motoren weit aus weniger Dreh- und Haltemomente. Je mehr Schritte eben der Motor auflöst, desto mehr werden aus eckigen Rundungen eben glatte. Daher verwendet man bei hochwertigen Lasern auch Servomotoren und keine Stepper.

3. Mitfahrender Motor zum Bewegen der Kopfes. Wenn du damit den Motor meinst, der deinen Kopf auf der X Achse bewegt, dann sei angeraten, den Stepper nicht auf dem Schlitten mit dem Kopf mitfahren zu lassen. Betreibst du deinen Laser im Rastermodus, sprich zum Gravieren, dann bummelt der Kopf ja nicht vor sich hin, sondern fährt mit hoher Geschwindigkeit hin und her. Jede Masse, die dabei bewegt werden muss ist hinderlich. Je höher die Masse, desto träger wird die Sache und führt dazu, das der Kopf beim Abbremsen überschwingt, heisst schlechte Gravur.

Viel Erfolg beim Bau, ich bin schon auf erste Bilder gespannt

Gruß Thomas

hm...sehr gute Frage!!

Untersetzung 2:1 - Eingang macht 2 Umdrehungen, Ausgang macht eine. D.h. Drehzahl halbiert, Drehmoment verdoppelt.

Ich kenne nicht dein Budget, gehe aber davon aus, das du schon etwas "anständiges", also zufriedenstellendes haben willst, wenn du schon soviel Zeit und Geld investierst.

In diesem Fall würde ich dir Servomotoren ans Herz legen. Wenn nicht, dann Microstepping mit einer 3:1 Untersetzung.

Zitat von Eus4

Danke für die schnelle Antwort
Zum bisher ausgegebenen Geld.... Ich habe es absichtlich nicht ausgerechnet und möchte es auch eigentlich nicht wissen.... Wenn ich mich doch mal überwinde werde ich es dir mitteilen.
Meine Motoren haben einen Drehmoment von 2,2 Nm im Vollschrittmodus und 2,1 Nm im Halbschrittmodus und einen Schrittwinkel von 1,8°
Ich bin deswegen am überlegen ob ich eventuell mit mircrostepping ohne Übersetzung? Untersetzung? (ich dachte immer Übersetzung weniger Kraft weniger Umdrehungen aber ich kann mich auch irren) verwenden kann weil ich dann weniger Platz brauche und schneller fahren kann. Das bezieht sich auch nur auf die x Achse für die andere Achse verwende ich auf jeden Fall eine Übersetzung.
Und ich hab mich missverständlich ausgedrückt ich meinte mit mitfahrendem Motor nicht auf dem Gleiter vom Laserkopf sondern einem Ende der Achse also ganz normal halt.
Viele Grüße
Luca

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Achwas, kein Problem, warum soll ich das persönlich nehmen

Ziel ist doch, das dein Projekt erfolgreich und so gut wie möglich wird.

Da ist es natürlich unbedingt wichtig, sich mehrere Meinungen bzw. Erfahrungen einzuholen!
Würde ich doch nicht anders machen

Gruß Thomas

Zitat von Eus4

Danke für die Antwort
Ich habe meine Motoren ja schon von daher werde ich die auch nehmen.
Nur mit der untersetzung bin ich mir noch nicht sicher es wäre sehr nett wenn ich noch eine andere meinung hören könnte, weil das ja große Einbußen in der Geschwindigkeit haben wird.
Bitte nicht persönlich nehmen, ich möchte nur sicher gehen, weil es nicht einfach wäre das nachträglich umzuändern
Viele Grüße
Luca

Pers. denke ich nicht, das du eine Übersetzung brauchst. Lasse mich aber gerne eines besseren belehren

Wenn die Scanachse ordenlich gelagert ist auf Linearschienen wüsste ich im moment überhaupt nicht, warum ich ein Kontaktloses Verfahren der Achsen über/untersetzen sollte.

Ich hab das damals aus Übersetzungsgründen machen müssen, weil ich etliche Rollen angetrieben habe auf meinem Selbstbaucutter.

Ich könnte mir Vorstellen, das damit Schwingungen verhindert werden könnten, aber ansonsten verringerst du ja die geschwindigkeit damit

... ob du bei dem Drehmoment überhaupt eine Untersetzung brauchst, häng vom Ritzel ab.

Bei meinen Pastedispensern habe ich "schwächere" NEMA-23 Stepper mit 1.8° Vollschrittwinkel und Mikroschritt-Ansteuerung ( RAPS128 ) bei nur etwa 60% des maximalen Stroms und komme auf Geschwindigkeiten von bis zu 400mm/s -- hier ein altes Video vom Geschwindigkeitstest:

https://vimeo.com/192913920

Viktor

...eindrucksvoll!!

Dann ist meiner Meinung nach die Frage nach einer Untersetzung bzgl. Drehmoment im Microstepping beantwortet.

Stellt sich dennoch die Frage, ob die Untersetzung bzgl. Auflösung und Kurvenrasterung, zumindest bei Acryl hilfreich ist.

Zitat von VDX

... ob du bei dem Drehmoment überhaupt eine Untersetzung brauchst, häng vom Ritzel ab.

Bei meinen Pastedispensern habe ich "schwächere" NEMA-23 Stepper mit 1.8° Vollschrittwinkel und Mikroschritt-Ansteuerung ( RAPS128 ) bei nur etwa 60% des maximalen Stroms und komme auf Geschwindigkeiten von bis zu 400mm/s -- hier ein altes Video vom Geschwindigkeitstest:

https://vimeo.com/192913920

Viktor

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Eine geradlinige Vorschubgeschwindigkeit, also mm/sec resultiert aus der Umdrehungszahl/min des Steppers und dem Untersetzungsverhältnis der Ritzel - in Viktors Beispiel dem Verhältnis der Umdrehung des Steppers und dem Steigungswinkel der Spindelschnecke.

Die maximale Umdrehung des Steppers ist gegeben durch die Anzahl der Microsteps - in Viktors Fall 128 Microsteps auf einen Vollschrittwinkel und der maximalen Taktfrequenz, die der Stepper verarbeiten kann, um einen sauberen Microstep durchführen zu können. Die Taktraten können bis zu 100 KHz sein, also 100.000 Microsteps pro sec = 781 Vollschritte / sec = knapp 4 Umdrehungen pro Sekunde.

Was ich jetzt wirklich nicht weiss, ob man die Microsteps pro Vollschritt bei den Steuerungen bedarfsabhängig umstellen kann, vernutlich schon, aber ob der Lasercontroller bzw. der "Druckertreiber" das unterstützt...mit GCode sicherlich schon, womit aber die üblichen Ruida Controller und Konsorten meines Wissens nach ausscheiden.

Irgendwas dauernd umstellen macht ja keinen Sinn.

Meine Kreise sind Kreisrund mit dem Laser. Passend die Step eingestellt am SMT und passend die Werte eingegeben im Controller und schon fluppt die Story.

Ein Getriebe brauch ich erst, wenn der beschleunigte Kopf derart viel Masse hat, das der den SM Schrittverluste erzeugt bzw, wenn der Kopf in Holz oder Alu fräsen soll.

Wenn ich minimalistisch stabil plane, wird der SM stinknormal beschleunigt/gebremst. Das is nen bissle Konstruktionskunst bei, auch mal mit der Freiheit was auszuprobieren zu können.

Wenn das alles schwer vibriert, weil zu labil geplat, dann muss ich der Schwingung entgegen wirken indem die SM mehr DM erzeugen.

Da du allerdings mit 80V deine SM bewegen willst, haben die ordentlich Kraft..... fakt ist, festgehalten kriegste den nicht.

Selbst wenn du merkst, deine SM kriegen Verluste, dann gehste zu Not erst mal mit den Steps ne Stufe runnter und stellst RDWorks noch mal passend ein.

Du kannst ja ein Getreibe mit einbauen, was 1:1 läuft. Sollte es zu problemen kommen kannst immer noch auf der Antriebsseite das Ritzel ändern ohne die Lange Laufstrecke anpacken zu müssen

Alles nur ne Frage der vorrausschauenden Konstruktion

Zitat von hoesslin

- in Viktors Beispiel dem Verhältnis der Umdrehung des Steppers und dem Steigungswinkel der Spindelschnecke.

... die Anlage im Video hat nur in Z eine Spindel - in X und Y sind das Zahnriemen! ... mit Spindeln bei meiner XYZ-Anlage mit Servo-Motoren komme ich (auch wegen der größeren bewegten Massen) auf maximal 150mm/s, bevor sich die Anlage selber zerlegt.

Fürs Kontur-Gravieren reduziere ich die Geschwindigkeit aber meist auf unter 50mm/s, damit das an den Ecken nicht "nachschwingt" ... möglicherweise ist das beim CO2-Laser wegen größerem Spot und breiterer Gravierspur ja auch nicht so deutlich zu sehen, wie beim Faserlaser oder mit den blauen Dioden?

Mit "Super-speeds" von bis zu 1m/s mit Zahnriemen zu Lasern geht praktisch nur beim "Schraffieren" mit einem Linearencoder oder einer sehr gut eingestellten Anlage mit Lichtschranke für die Synchronisation der Startposition einer Linie - sonst sind die Abweichungen zwischen den Pixel-Positionen in den benachbarten Scan-Linien zu groß ...

Viktor

Für die ganzen Aktionen hilft dir ja auch der Lasercontroller. die Einstellmöglichkeiten sind schon enorm.

Es macht schon einen Unterschied, was den Laserkopf bewegt und das zünden steuert.

Ich würde, an meiner Stelle, auch gar nicht wieder versuchen, Geschwindigkeitsrekorde aufzustellen, ein zuverläßiges fixes Arbeiten lassen ist enorm wichtig, weil das Material ja nicht gerade nur nen paar Cent kostet.

Richtig auf Trab kriegste die Story halt, wie oben schon beschrieben, mit Servomotoren.

Diemo hat ja mal nen K40 mit Servosteuerung getrimmt und das war bestimmt nicht billig

Du musst dann nur drann denken, das der Motorflansch so konstruiert sein muss, das der SM verschiebbar ist bzw, der Flansch schnell ausgewechselt werden kann wenn du Antriebsseitig andere Ritzel nimmst....