KRESS-Frässpindel Drehrichtungsproblem

Servus,

ich zerbrech mir eben den Kopf über ein Phänomen das ich habe mit meiner KRESS-Frässpindel (CNC). Habe sie geöffnet und die beiden Motorleitungen die an den Motor laufen einmal extern an einem Transformator (Sinus 15V) gelegt. Die Spindel läuft wie erwartet an. Allerdings nun nur noch im Linkslauf.

Davor mit der Thyristor-Ansteuerung (leider vergossenes Modul mit einem TO220 herausragend mit der Typbezeichnung BTA16 600W) die sich oben in der Kress befindet war es Rechtslauf.

Nun habe ich natürlich einmal mein Labornetzteil geschnappt und mit DC 0...60V einmal auf der Spindel gefahren, sowohl in positiver wie auch negativer Polarität. Resultat: immer nur Linkslauf am Motor. Anlauf ab ca. 15V

Weiß jemand warum das so ist? Ich hatte vor eine Ansteuerelektronik selbst zu entwerfen für die Spindel.

Grüße Wolfgang

Das sich die Drehrichtung umdreht, sollte eigentlich nicht passieren. Dazu werden sonst die Zuleitungen zu den Kohlebürsten verstauscht. Ist die Spannung denn an der richtigen Stelle angeschlossen ?
Wozu eigentlich die Drehzahlreglung neu bauen, wenn sie schon da ist ?

Servus Besserwessi,

das "umpolen" ist ja gerade egal, es dreht immer verkehrt herum wie ich geschrieben hatte, ob AC oder DC egal wie.

Die Frage nach dem "Warum" ist leider zerstörerisch. Die Idee "ich will" ist der Antreib ;)

Prinzipiell hat die Kress einen dicken Nachteil: Sie hat keinen externen Steuereinang zur Drehzahleinstellung. Das Mango will ich da beheben, weil meine CNC das liefert in PWM oder 0...10V. Also muß das eben da dran in Marke Eigenbau.

Grüße Wolfgang

Um Missverständnisse zu vermeiden, da ich die Type Spindel nicht kenne, was ist den das für ein Motor: wie sind die Spulen verschaltet, wo ist der Regler. Vermutlich wird das ein Universalmotor sein. Meistens sind die stationären Spulen in Reihe zum Rotor, der über Kohlebürsten angesprochen wird.

Ja, ist richtig, es handelt sich hierbei wie es aussieht um einen Universalmotor

=> Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Universalmotor

Habe die beiden dünnen Käbelchen für den Geber gehalten, dachte der Motor ist innen in Reihe verschalten Stator/Rotor. Sind aber beide in vier Leitungen herausgeführt. Die dünnen Käbelchen sind wohl der Stator (ca. 86 Ohm) Rotor hat ca. 10 Ohm. Die elektronische Regelung darüber ist wie es aussieht doch ein Hallgeber, der vom Spindelende an das Elektronikmodul via Magnet die Drehzahl übermittelt. Wenn man es im laufenden geregelten Betrieb abzieht, geht die Drehzahl hoch ohen Kontrolle (kommt wohl daher, weil die Drehzahl für zu nieder gehalten wird => voll aufregeln).

Ein Foto habe ich notfalls, wenn auch etwas nicht so gut. Hoffe man erkennt das Elektronikmodul und das Spindelende:

http://www.wiesolator.gotdns.org/temp/RIMG0052.JPG

Nun stellt sich die Frage, wie man die Drehzahl nun am besten einregelt. Ich habe wie man viel. sieht bereits mit Modellbau-Servos laboriert. Deswegen ist am Drehrad so ein komischer Klumpen aus 2-komponentenkleber und einem eingelassenen Servokreuz (passt nun ein Servo direkt darauf). Das hatte aber den Nachteil das es nur ca. 180° drehen konnte. Damit konnte ich nicht mehr den gesamten Bereich fahren (ca. 270°). Am Endanschlag sind Servos eh ein wenig "sensibel" mit ihrer Mechanik.

Grüße Wolfgang

Für mich stellt sich immer noch die Frage wieso die Drehzahl von der CNC gesteuert werden soll. Eine andere Dehzahl ist eigentlich nur bei Werkzeugwechsel sinnvoll, und den kriegt man nicht so leicht automativiert. Außerdem Läuft die Fräse für viel kleinere Fräser sowieso eher zu langsam.

Es gibt halt die 2 Möglichkeiten:
1) den Poti per servo oder so bewegen
2) neue Regelung bauen

Eine Regelung für einen Universalmotor ist aber gar nicht so einfach, auch wenn es dazu extra ICs (z.B. U211) gibt. Außerdem ist da einiges hinsichtlich Sicherheit und Funkstörungen zu beachten.

Das "Warum" ist wie oben schon gesagt völlig uninteressant und stört nur das Thema. Meine CNC die ich hier habe unterstützt eben S-Parameter im NC-Programm. Das sollte einfach reichen und Werkzeugwechsel sind nicht 100% vollautomatisch, sondern manuell auf Wechsel und Vermessposition. Von daher nicht ganz unsinnig die Aktion.

Servo hatte ich ja schon (s.o.) und im Foto. Bringt nichts außer eine Spindeldrehzahl von 8000...19000 anstatt der 8000 ... 30000 was die KRESS so kann.

Neue Regelung bauen, da haben wir den Punkt :) Da es ja ein "Universeller Gleichstrommotor" ist ist er ja sowohl DC wie auch AC-tauglich (weil er sich parallel beide Spulen umpolt und damit intern gesehen auch bei AC wie DC verhält.

Mein Aufbau hier beruht auf einer Zwischenkreisspannung bei ca. 325V die über einen dickeren MOSFET zerhackt wird (DC/PWM). Nun wie es scheint, da beide Spulen nicht in Serie geschaltet sind, ist der Aufbau wohl nichtig. Es müssen somit zwei PWM gefahren werden (Stator-Rotor). Die Frage ist nur in welchem Verhältniss die Stator-Spule zur Rotor-Spule gefahren werden müssen in ihrer Spannung abghängig zur Spindeldrehzahl.

Beide Spulen sind einzeln abgreifbar (vier Leitungen). Rotor hat ca. 10 Ohm RDC und Stator ca. 86 Ohm RDC. Mehr kann ich so nicht herausmessen, außer das die Spindel ca. 1000W hat.

Zur elektronischen und Sicherheitsseite kann ich sagen, ich bin mit Papier berechtigt das zu tun. Also keine Panik, darf auch an 1000V hinfassen und EMV sperrt man im Schaltschrank ein :)

Grüße Wolfgang

Es würde mich wirklich wundern, wenn die Spulen nicht Reihe geschaltet sind. Eine Phasenanschnittregelung ist der normale Weg, der wohl auch in Original gewählt wurde.
Wenn man den Motor mit Gleichstrom betreiben will, sollte der Statorstrom eigenlich immer konstant bleiben, so viel wie thermisch gut vertragen wird (vermutlich ca. 5 A). Was aber überhaupt nicht zu den 86 Ohm paßt.
Mit weniger Strom im Stator erhöht man die Drehzahl, aber reduziert das mögliche Drehmoment. Geregelt wird dann nur die Rotorspannung, die bei Gleichstrom übrigens einiges niedriger liegen wird.

Wenn man ohnehin schon eine externe Regelung braucht, käme theoretisch auch ein mittelfrequenz (ca. 200 Hz) Drehstrommotor in Frage, die sind auch nicht wesentlich schwerer aber deutlich robuster. Dafür gibt es auch fertige kleine Umrichter zu kaufen.

Du kannst aus diesem Motor prinzipiell sowohl eine Reihenschluss- als auch eine Nebenschlussmaschine bauen. Bevorzugen wuerde ich, wenn schon Umbau, die Nebenschlussvariante. Da hast Du die Moeglichkeit den Anker immer voll zu bestromen und die Drehzahl ueber Feldstaerkung (hoher Strom = geringere Drehzahl mehr Drehmoment) bzw. Feldschwaechung zu arbeiten. Du kannst aber auch mit konstantem Feldstrom arbeiten , was aber bei geringen Drehzahlen ( kleine Ankerspannung ) relativ wenig Drehmoment bringt. Geringe Drehzahlen faehrt man aber ueblicherweise bei grossen Fraesern und da braucht es Drehmoment.
Optimal ware es Feld und Anker zu regeln, ist aber relativ aufwaendig und vom Verwendungszweck abhaengig.
Eine Mittel- oder Hochfrequenzspindel ist mittels Frequenzumrichter ( die ueblicherweise mit 0-10V gereglt werden ) zwar einfacher zu haendeln, aber sehr teuer ( ab 2.000 Euro ). Auch die gebrauchten bei Ebay gehen meist zu Wahnsinnspreisen weg.
Gruss

Wenn man die Drehzahl regelt, und nicht die Spannung hat man keine Probleme mit dem Drehmoment bei kleinen Drehzahlen (außer dadurch, das der Lüfter auch langsamer läuft und dadurch weniger kühlt). Den Statorstrom für die Drehzahlregelung zu nehmen ist schlecht, weil man dann bei hohen drehzahlen fast keine Leistung mehr hat und praktisch keinen Vorteil (Wird höchstens sinnvoll wenn man viel schneller als vorgesehen werden will, aber da machen dann schnell die Lager nicht mehr mit). Ein erster Ansatzpukt wäre das Datenbaltt vom U211B.

@Besserwessi Bei Servomotoren in industriellem Umfeld werden in der Tat immer noch Nebenschlussmaschinen eingesetzt, weil man ueber die Feldregelung ein absolutes Feintuning des Drehmoments bewerkstelligen kann.
Was aber auf keinen Fall passieren darf ist, das die Feldversorgung ausfaellt, da der Motor dann bis unendlich zu drehen versucht, und das man einen Motor nicht ueber den zulaessigen Drehzahlen betreiben sollte versteht sich, hoffentlich, von selbst. Das kann bei einem 1000 Watt Motor schon zu heftigen Schaeden fuehren.
Aber ich unterstelle Wolfgang das er weis was er tut.
Gruss Hartmut

Eine Frehmomentregelung, wie gelegentlich bei Servomotoren wird hier wohl nicht gebraucht. Es wir eher eine Drehzahlregelung über einen größeren Bereich gesucht. Eine versorgung des Ankers mit konstantem Strom wegen der deutlich variablen Spannung deutlich schwieriger als eine Versorgung des Stators mit konstantem Strom, bei annäherned konstanter Spannung. Auch sonst hat die Fledregelung fast nur Nachteile.