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Geräusche X+Y-Achse

Fragen, Erfahrungen und Tipps – von Lesern für Leser

Postby scp » Sun Jan 10, 2010 12:00 am

Hallo Forum,

ich bin neu hier im Forum und habe in den letzten Tagen erst meinen ProfilerPro zusammengeschraubt. Mechanisch funktioniert alles, auch wenn ich einem Herzanfall nahe war, als die Y-Achse beim ersten Testlauf blockierte (Auf dem Arbeitstisch lag die Elektronikbox nicht plan auf und die Y-Achse blieb an den Schrauben des Deckels der Elektronikbox hängen. Puh!).

Die Z-Achse kam vormontiert und läuft absolut gleichmäßig.

Aber zu den X- und Y-Achsen habe ich eine Frage:
Beide Achsen haben stellenweise leichte Vibrationsgeräusche bei hoher Geschwindigkeit (40mm/s). Auf der Suche nach der Ursache - es könnte ja ein Montagefehler sein - bin ich darauf gekommen, daß die Kupplung zwischen Schrittmotor und Gewindespindel keine ganz 100%ige Ausrichtung der beiden Achsen zuläßt. Wenn ich den Motor testhalber nur locker am Flansch befestige, dann windet er sich etwas bei der Drehbewegung. Ist das in gewissen Grenzen normal?

Ich möchte nichts reparieren, was nicht kaputt ist, aber mir ist halt das nicht ganz gleichmäßige Geräusch der X- und Y-Achsen aufgefallen.

Habt Ihr diese Geräusche auch oder sonst irgendwelche Hinweise für einen Neuling?

Viele Grüße
Paul
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Postby woldig » Mon Jan 11, 2010 12:00 am

Hallo Paul,
a. Motoren verursachen beim Lauf Geräusche. D. h. je schneller Motoren laufen je intensiver werden die Geräusche. Welche Geräusche nicht normal sind kann man nur vor Ort feststelle.
b. in Deinem Beitrag wird nicht deutlich, ob Du davon ausgehst, daß die Trapezspindeln schlagen.
Ob sie schlagen kann man u. a. wie folgt feststellen:
1. Die Trapezmuttern (lead-screw nut MP100056) ganz in Richtung Motor fahren.
2. Den Profiler von Netz und Computer trennen!!!
3. Das Abdeckblech (cover X-axis MP1000050) entfernen.
4. Die drei Schrauben (X = DIN 7984 M4x16/ Y = DIN 7984 M4x12), die den entsprechenden Lagerflansch (lead-screw catcher MP100038) halten, so weit lösen, daß sich das Spindelende mit Lagerflansch frei bewegen läßt.
5. Dreht man nun die Trapezspindeln mit der Hand an den Kupplungen und schaut gleichzeitig auf das gegenüberliegende Ende der Spindel, so kann man gegebenenfalls an der Bewegung des Spindelendes anlesen ob die Spindel schlägt. Liegt das Spindelende relativ ruhig in Richtung unten, so kann man davon ausgehen, die Spindel fluchtet. Beschreibt das Spindelende beim Drehen der Kupplung jedoch eine Kreisbewegung, so liegen Motor, Kupplung und Spindel nicht in einer Achse.
Ob die Spindel selbst einen Schlag hat kann man feststellen, wenn man sie zwischen zwei Spitzen (z. B. Stahlnägel) spannt und dreht.
Und zum Schluß, wenn die Spindeln nicht oder nur schlecht geschmiert sind, so werden die Muttern auf der Spindel reiben und ebenfalls Vibrationen erzeugen.

Gruß, woldig
woldig
 
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Postby pk1 » Mon Jan 11, 2010 12:00 am

Hallo Paul,

ergänzend zu Woldigs Erklärungen:

Die Konstruktion der Profiler-Achsenantriebe setzt voraus, dass die zwei Lager im Schrittmotor, die Kupplung, die Trapezspindel, die Gewindemutter und das Stützlager am Spindelende bei jedem Umdrehungswinkel der Spindel und jedem beliebigen Ort der Gewindemutter perfekt fluchten! Jeder kleine Radialschlag bringt daher Probleme, wie das Eiern oder Taumeln eines losen Motors oder erhöhte Reibung bis zum Schrittverlust und Blockieren bei festgezogenem Motor.

Die Y-Spindel ist im Verhältnis zur Länge zu dünn und neigt bei hohen Drehzahlen und bei bestimmten Portalstellungen zum Schwingen, besonders dann, wenn sie nicht völlig schlagfrei ist (s.o.). Dieses Schwingen ist nicht zu überhören und führt letztlich zum Ausschlagen der Gewindemutter.

Mit mittlerem Aufwand lassen sich Motor und Spindel winkelflexibel und drehmomentsteif statt mit der starren Kupplung verbinden. Zum Ausprobieren reicht ein Stück Plastikschlauch.

Gruß

Peter
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Postby scp » Mon Jan 11, 2010 12:00 am

Hallo Woldig,
hallo Peter,

erst mal vielen Dank an Euch für das schnelle Feedback!

woldiga. Motoren verursachen beim Lauf Geräusche. D. h. je schneller Motoren laufen je intensiver werden die Geräusche. Welche Geräusche nicht normal sind kann man nur vor Ort feststelle.

Es ist mir bewußt, daß meine Beschreibung nur schwer die Geräuschentwicklung wiedergibt. ;-(

woldigb. in Deinem Beitrag wird nicht deutlich, ob Du davon ausgehst, daß die Trapezspindeln schlagen.
Ob sie schlagen kann man u. a. wie folgt feststellen:
1. Die Trapezmuttern (lead-screw nut MP100056) ganz in Richtung Motor fahren.
2. Den Profiler von Netz und Computer trennen!!!
3. Das Abdeckblech (cover X-axis MP1000050) entfernen.
4. Die drei Schrauben (X = DIN 7984 M4x16/ Y = DIN 7984 M4x12), die den entsprechenden Lagerflansch (lead-screw catcher MP100038) halten, so weit lösen, daß sich das Spindelende mit Lagerflansch frei bewegen läßt.
5. Dreht man nun die Trapezspindeln mit der Hand an den Kupplungen und schaut gleichzeitig auf das gegenüberliegende Ende der Spindel, so kann man gegebenenfalls an der Bewegung des Spindelendes anlesen ob die Spindel schlägt. Liegt das Spindelende relativ ruhig in Richtung unten, so kann man davon ausgehen, die Spindel fluchtet. Beschreibt das Spindelende beim Drehen der Kupplung jedoch eine Kreisbewegung, so liegen Motor, Kupplung und Spindel nicht in einer Achse.
Ob die Spindel selbst einen Schlag hat kann man feststellen, wenn man sie zwischen zwei Spitzen (z. B. Stahlnägel) spannt und dreht.

Hm. Ich habe mich vielleicht etwas knapp und mißverständlich ausgedrückt. Nein, ich denke nicht, daß die Gewindespindeln schlagen. Vor der Montage sind sie auf einer glatten Oberfläche brav gerollt, ohne Vorzugslage.
Ich habe vielmehr die Kupplung im Verdacht, weil sich der Motor windet, oder wie Peter sich besser audrückte, er taumelt. Oder mit anderen Worten, die Achsen von Motor und Gewindespindel haben einen Winkelversatz.

woldigUnd zum Schluß, wenn die Spindeln nicht oder nur schlecht geschmiert sind, so werden die Muttern auf der Spindel reiben und ebenfalls Vibrationen erzeugen.

Die Spindeln sind ordentlich geschmiert, darauf habe ich schon geachtet. Es ist mir klar, daß Reibung hier sehr schnell zu vorzeitigen Verschleiß führt.


pk1Die Konstruktion der Profiler-Achsenantriebe setzt voraus, dass die zwei Lager im Schrittmotor, die Kupplung, die Trapezspindel, die Gewindemutter und das Stützlager am Spindelende bei jedem Umdrehungswinkel der Spindel und jedem beliebigen Ort der Gewindemutter perfekt fluchten! Jeder kleine Radialschlag bringt daher Probleme, wie das Eiern oder Taumeln eines losen Motors oder erhöhte Reibung bis zum Schrittverlust und Blockieren bei festgezogenem Motor.

Das sehe ich eben auch so und in der Tat taumelt der Motor, wenn ich die Schrauben an seinem Flansch lockere.

pk1Die Y-Spindel ist im Verhältnis zur Länge zu dünn und neigt bei hohen Drehzahlen und bei bestimmten Portalstellungen zum Schwingen, besonders dann, wenn sie nicht völlig schlagfrei ist (s.o.). Dieses Schwingen ist nicht zu überhören und führt letztlich zum Ausschlagen der Gewindemutter.

Dann liege ich ja nicht falsch mit meiner Beobachtung.

pk1Mit mittlerem Aufwand lassen sich Motor und Spindel winkelflexibel und drehmomentsteif statt mit der starren Kupplung verbinden. Zum Ausprobieren reicht ein Stück Plastikschlauch.

Hmm. Jetzt hast Du mich verloren. Schlägst Du eine flexible Kupplung vor, bzw. mindestens eine, die genauer auf den Durchmesser der Motorwelle und der Gewindespindel abgestimmt ist?

Viele Grüße
Paul
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Postby pk1 » Tue Jan 12, 2010 12:00 am

Hallo Paul,

Schlägst Du eine flexible Kupplung vor, bzw. mindestens eine, die genauer auf den Durchmesser der Motorwelle und der Gewindespindel abgestimmt ist?


Beides habe ich probiert: Die starre Kupplung mit geriebenen Bohrungen 5 mm H7 ersparte leider nicht die fummelige Ausrichtung aller Antriebskomponenten.

Später habe ich Motor und Spindel mit Klauenkupplung plus Teflonstern verbunden. Da durch diese Maßnahme der Motor als Spindellager entfällt, musste gleichzeitig am anderen Spindelende ein einstellbares Festlager eingebaut werden.

Zur Zeit bekommen die X/Y-Achsen noch ein motorunabhängiges Loslager. Die Y-Achse wird auf 16 mm Kugelumlaufspindel mit 4 mm Steigung umgerüstet. Leider ist der Colinbus-Controller auf 3 mm Steigung festgelegt. Daher ist diese Maßnahme für Nutzer der Colinbus-Hardware - egal, ob alt oder neu - nicht umsetzbar.

Kurz: ich habe die Schwingungsprobleme der dünnen Y-Achse trotz aufwändiger Maßnahmen in der kalten Jahreszeit nicht vollständig in den Griff bekommen. Die mitgelieferte Vaselineschmierung war eine Katastrophe, die Klüberpaste, die Colinbus selbst verwendet, war nicht bezahlbar, das Teflonfett aus USA funktioniert bis ca. 15° ganz prima, darunter (derzeit 4° in der Werkstatt) muss ich Silikonöl verwenden und vorher die Reste der anderen Schmierstoffe entfernen.

Gruß

Peter
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Postby woldig » Tue Jan 12, 2010 12:00 am

Hallo Paul,
Du hast Dich offensichtlich für die Kupplung als Fehlerquelle entschieden. Ich glaube nicht, daß hier die Ursache für das von Dir festgestellte Taumeln liegt, - aber „Nichts ist unmöööglich“!

Bei der Herstellung der Kupplung wird die Bohrung zur Aufnahme der Achsen wahrscheinlich in einem Arbeitsgang durchgängig eingebraucht, damit wäre sie ausgerichtet. Ob die Bohrung ausgerichtet ist kann man überprüfen, wenn man die Kupplung ausbaut, die Klemmschrauben löst und einen Bohrer (5 mm Durchmesser) mit dem Schaft voran und mäßigem Druck in die Bohrung schiebt.

Scheidet auch die Kupplung aus, so bleiben nur noch der Motor und seine Befestigungen als Fehlerursache übrig, denn wenn der Motor auch nur geringfügig verkantet sitzt, so wird sich die Welle in der Mitte durchbiegen, da sie an beiden Enden in Kugellagern fixiert ist.

D. h. X– und Y–Motor ausbauen und die Länge der Distanzstücken (MP100036 spacer for motors) auf Maßhaltigkeit prüfen. Diese Distanzstücken müssen je Motor absolut gleich lang sein, anderenfalls würde die Motorachse nicht senkrecht auf der Spindel stehen und die Spindel zum Durchbiegen zwingen (siehe: oben).

Scheidet auch diese Möglichkeit als Fehlerursache aus, so bleibt nur noch die Farbe auf dem Gehäuse, die sich unter den Distanzstücken befindet, d. h. die Farbe muß entfernt werden.

Anmerkung: Mein „alter“ Profiler läuft ohne Probleme mit den ursprünglichen X– und Y-Achsen. Offensichtlich hatte ich mehr Glück als andere Nutzer.

Gruß, woldig



Hallo Peter,

Danke, daß Du auch weiterhin im Forum aktiv bist.

Dir einen Gruß aus Cologne,

woldig
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Postby scp » Tue Jan 12, 2010 12:00 am

Hallo Woldig,
hallo Peter,

nochmal Dankeschön für Eure Mühe!

WoldigDu hast Dich offensichtlich für die Kupplung als Fehlerquelle entschieden. Ich glaube nicht, daß hier die Ursache für das von Dir festgestellte Taumeln liegt, - aber „Nichts ist unmöööglich“!

Was bleibt mir als naheliegende Ursache übrig? Ich habe vorhin einfach mal den X-Motor ausgebaut und statt der Gewindespindel einen nagelneuen Fräser mit 5mm Schaft in die Kupplung eingespannt. Und was soll ich sagen, der Fräser taumelt heftig.

Nach meiner Schieblehre hat der Fräserschaft und auch die Gewindespindel 4.99mm Durchmesser und die Motorachse 4.92mm. Ich behaupte nicht, daß die Achsbohrung(en) in der Kupplung nicht ausgerichtet ist, aber die Kupplung läßt sich wohl nicht so richtig fluchtend auf der Motorachse befestigen.

WoldigScheidet auch die Kupplung aus, so bleiben nur noch der Motor und seine Befestigungen als Fehlerursache übrig, denn wenn der Motor auch nur geringfügig verkantet sitzt, so wird sich die Welle in der Mitte durchbiegen, da sie an beiden Enden in Kugellagern fixiert ist.

D. h. X– und Y–Motor ausbauen und die Länge der Distanzstücken (MP100036 spacer for motors) auf Maßhaltigkeit prüfen. Diese Distanzstücken müssen je Motor absolut gleich lang sein, anderenfalls würde die Motorachse nicht senkrecht auf der Spindel stehen und die Spindel zum Durchbiegen zwingen (siehe: oben).

Das hatte ich schon vorher mal kontrolliert: bis auf ca. 0.01mm Toleranz habe ich im montierten Zustand die parallele Montage der Motorhalterung messen können, soweit das manuell zuverlässig messbar ist. Kann ich mir jetzt nicht wirklich als Ursache vorstellen, siehe oben. Allenfalls, daß die Motorachse krumm ist. Nö, eigentlich auch nicht.

WoldigAnmerkung: Mein „alter“ Profiler läuft ohne Probleme mit den ursprünglichen X– und Y-Achsen. Offensichtlich hatte ich mehr Glück als andere Nutzer.

Ich hatte mir auch etwas mehr Glück erhofft.

pk1Beides habe ich probiert: Die starre Kupplung mit geriebenen Bohrungen 5 mm H7 ersparte leider nicht die fummelige Ausrichtung aller Antriebskomponenten.

Später habe ich Motor und Spindel mit Klauenkupplung plus Teflonstern verbunden. Da durch diese Maßnahme der Motor als Spindellager entfällt, musste gleichzeitig am anderen Spindelende ein einstellbares Festlager eingebaut werden.

Zur Zeit bekommen die X/Y-Achsen noch ein motorunabhängiges Loslager. Die Y-Achse wird auf 16 mm Kugelumlaufspindel mit 4 mm Steigung umgerüstet. Leider ist der Colinbus-Controller auf 3 mm Steigung festgelegt. Daher ist diese Maßnahme für Nutzer der Colinbus-Hardware - egal, ob alt oder neu - nicht umsetzbar.

Oh, oh, da bleibt ja von der Originalkonstruktion bald nichts mehr über!?

pk1Kurz: ich habe die Schwingungsprobleme der dünnen Y-Achse trotz aufwändiger Maßnahmen in der kalten Jahreszeit nicht vollständig in den Griff bekommen. Die mitgelieferte Vaselineschmierung war eine Katastrophe, die Klüberpaste, die Colinbus selbst verwendet, war nicht bezahlbar, das Teflonfett aus USA funktioniert bis ca. 15° ganz prima, darunter (derzeit 4° in der Werkstatt) muss ich Silikonöl verwenden und vorher die Reste der anderen Schmierstoffe entfernen.

Du ahnst es nicht... in meiner Werkstatt ists momentan auch recht frostig.

Mal sehen, was mir zu dem Problem noch einfällt. Irgendwie würde ich aber auch zu einer flexiblen Montage tendieren.

Viele Grüße
Paul'
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Postby woldig » Thu Jan 14, 2010 12:00 am

Hallo Paul,

offensichtlich hast Du alle potentiellen Fehlerquellen, bis auf die Kupplungen, ausgeschlossen.

Peter hat angemerkt, daß er seine Y-Spindel aufgrund von Schwingungen austauscht. Falls noch nicht bekannt, die verwendeten Tr-Spindeln werden grundsätzlich nach DIN 103 bis z. B. Tr 60 x 3 gefertigt.

Ich wünsch Dir, daß Du dein Schwingungsproblem bald gelöst hast. Veröffentliche die Lösung bitte hier im Forum.

Gruß, woldig
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Postby scp » Fri Jan 15, 2010 12:00 am

Hi Woldig,

klar, wenn ich Neuigkeiten habe, dann werde ich sie Euch gerne mitteilen. Bin bloß derzeit wieder beruflich voll im Stress, das kann etwas dauern.

Viele Grüße
Paul
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