Stepper na wale o wysokiej prędkości obrotowej

1

Wrzeciono CNC ma obsługiwać pojedynczy wał w dwóch różnych trybach:

wysoka prędkość obrotowa (30 000–80 000 obr./min), zmienny, ewentualnie dość wysoki moment obrotowy, prosty PID w celu utrzymania prędkości obrotowej w zależności od momentu obrotowego („tryb pracy”, sterowanie obrotami).
bardzo niskie obroty (dokładna wartość nie ma znaczenia), prawie żaden moment obrotowy (tylko tarcie łożysk), obrót wału do precyzyjnego kąta. („skanowanie optyczne narzędzia, ze wszystkich stron”, kontrola kąta).

Pierwszy jest możliwy do osiągnięcia dzięki dobremu silnikowi prądu zmiennego lub stałego. To drugie byłoby możliwe do osiągnięcia dzięki silnikowi krokowemu z mikrostopem. Mogę odciąć jeden z silników (pozostawić go bezczynny) i napędzić drugi, aby osiągnąć jeden z trybów.

Ale nie sądzę, aby typowe silniki krokowe były w stanie wytrzymać 80 000 obr./min. Zastosowane na zewnątrz - i wolałbym uniknąć mechanicznego sprzęgła odsprzęgającego krok.

Czy są steppery, które mogą przetrwać takie prędkości? Lub inne zgrabne rozwiązania, które nie zwiększają nadmiernie złożoności mechanicznej?

motors stepper-motor

— SF.
źródło

Czy możesz dowiedzieć się więcej na temat tego zastosowania wrzeciona o niskich obrotach? Jest to dla mnie bardzo interesujące, ponieważ obecnie planuję stworzyć własną frezarkę CNC. Jeśli chodzi o silnik krokowy, większość z nich oceniała tylko do 2000 obr./min, gdy sprawdzam arkusz danych, więc wątpię, aby były dostarczane z łożyskiem, które może przetrwać 30 000 obr./min, nawet jeśli jest to tylko wolny obrót

— JohnDoe

@JohnDoe: Koncepcja polega na umieszczeniu narzędzia w wyznaczonym obszarze (pudełko z * -ciętą gumową uszczelką na górze) z optymalnym oświetleniem, tłem i kamerą makro oraz zeskanowaniem narzędzia, obracając je przed kamerą. W ten sposób 1) znajdziesz „zerową” wysokość (położenie końcówki), 2) po pracy określ zużycie, sprawdź, czy narzędzie się zepsuło (przerwij pracę za pomocą innych narzędzi, jeśli to zrobiło, lub wybierz zamiennik, jeśli jest dostępne i ponów) 3) określ jeśli wprowadzone parametry są poprawne (błędy w ustawieniu zmieniacza narzędzi / niewłaściwe narzędzie). Może nawet automatycznie wprowadzić parametry narzędzia do oprogramowania CAM, ale to jest dalsza przyszłość.

— SF.

2

Połączyć silnik krokowy z szybkoobrotowym silnikiem wrzeciona tylko pośrednio za pomocą magnesów obracających się wokół wału silnika wrzeciona, które przy niskich prędkościach zrównają się ze specjalnie zaprojektowanymi punktami żelaznymi przymocowanymi do wału wrzeciona o wysokiej prędkości i zsynchronizują się z nim. Magnesy powinny wytwarzać siłę zapadki wystarczająco silną, aby poruszać wrzecionem przy niskich prędkościach, ale ulegałyby uwolnieniu przy wyższych prędkościach, szczególnie jeśli stepper był utrzymywany na miejscu elektrycznie.

— Entrepreneur
źródło

1

ZA łożysko sprzęgła jednokierunkowego na silniku krokowym można uzyskać pożądaną akcję bez znacznej złożoności mechanicznej (zauważ, że wymagałoby to eksperymentowania). Silnik o wysokiej prędkości obrotowej byłby przymocowany do narzędzia i obracałby się w kierunku swobodnego obrotu. Silnik krokowy byłby połączony z łożyskiem sprzęgła jednokierunkowego i wskaźnikiem w przeciwnym kierunku (zablokowany sprzęgło). To oczywiście ogranicza sterowanie silnikiem krokowym w jednym kierunku. Zależy to również od wewnętrznego tarcia silnika o wysokiej prędkości obrotowej, aby uniknąć swobodnego obrotu po ustawieniu.

Silniki krokowe są oceniane z niższą prędkością obrotową, ponieważ mają coraz mniejszy moment obrotowy, im szybciej się poruszają; więc na ogół nie będą się zasilać do wysokich prędkości. Jest jednak również bardzo możliwe, że łożyska w steperze przetrwają 30 000 obr./min. Nie jestem pewien co do 80k; rotar najprawdopodobniej poradzi sobie z obciążeniem (choć nie na 100%) i powinien być rozsądnie zrównoważony. Możliwe, że spróbujesz wyrwać jedno z nich i naciskać łożyska o prędkości obrotowej 80k (choć brzmi to jak projekt sam w sobie). Chłodzenie byłoby kolejnym możliwym blokadą drogi.

Inną możliwą opcją byłoby umieszczenie silnika o wysokiej prędkości obrotowej na głowicy i silnika krokowego o wysokim momencie obrotowym (i dużego łożyska) na łóżku. Zdecydowanie pewne kompromisy projektowe i programowanie tego kierunku, ale coś do rozważenia.

A potem jest mniej atrakcyjny, ale prosty kompromis polegający na posiadaniu dwóch oddzielnych głowic ;-)
Powodzenia!

— ericnutsch
źródło

„Dwie głowy” i „silnik na łożu” nie są tak naprawdę wykonalne, ponieważ dolny koniec wału z uchwytem narzędzia musi pozostać wolny od przeszkód do kontroli wideo i niezmieniony między inspekcją a pracą. Martwię się również o to, że sprzęgło jednokierunkowe przeżywa znaczny okres pracy na wolnych kołach przy tak wysokich obrotach. „Motor on bed” może obracać aparat fotograficzny wokół narzędzia, ale tak naprawdę jest to próba obracania studia filmowego wokół aktora ... plus to „brudne” środowisko i wolałbym unikać uszczelniania jeszcze inny ruchoma „strefa czysta”

— SF.