Schneideplotter: Schrittmotoren durch Servos ersetzen

[Stefan L. (sudos)]

Hallo zusammen,

ich besitze einen Schneideplotter (Secabo C60IV), welcher gute Dienste 
leistet. Allerdings ist dieser beim Plotten sehr laut. Die lauten 
Geräusche kommen von den intern verbauten Schrittmotoren.

Meine Frage an euch: ist es prinzipiell möglich, Schrittmotoren durch 
(deutlich leisere) Servomotoren zu ersetzen? Und das mit möglichst 
minimalem Aufwand, also idealerweise nur die Motoren zu tauschen, ohne 
die Ansteuerung, Platine, usw ... ?

Grüße

[olaf (Gast)]

Nein.

[Martin (Gast)]

Servos und Schrittmotoren arbeiten nach einem komplett unteschiedlichen 
Prinzip. Du müsstest dann also die komplette Elektronik inkl. Firmware 
erneuern.

Im 3D-Druckbreich werde teilweise die Treiber für die Schrittmotoren 
getauscht womit die Schrittmotoren viel leiser werden.

[Stefan L. (sudos)]

Martin schrieb:
> Servos und Schrittmotoren arbeiten nach einem komplett unteschiedlichen
> Prinzip. Du müsstest dann also die komplette Elektronik inkl. Firmware
> erneuern.
>
> Im 3D-Druckbreich werde teilweise die Treiber für die Schrittmotoren
> getauscht womit die Schrittmotoren viel leiser werden.

Und einen Treiber könnte ich ohne großen Aufwand tauschen? Vorausgesetzt 
die Treiber sind lediglich gesteckt.

[Wolfgang (Gast)]

Stefan L. schrieb:
> Und das mit möglichst minimalem Aufwand, also idealerweise nur die
> Motoren zu tauschen, ohne die Ansteuerung, Platine, usw ... ?

Nein, Schrittmotoren werden ganz anders angesteuert. Ein Servomotor 
braucht eine Sollposition und beinhaltet einen 
Positionssensor+Regelkreis.
Ein Schrittmotor erledigt das ggf. durch das Zählen der Schritte, 
manchmal auch mit zusätzlichen Sensoren.

[Ingo W. (uebrig)]

Das Stichwort heißt Mikroschrittbetrieb und muss von der Steuerung und 
den Endstufen unterstützt werden können.

[Georg (Gast)]

Abgesehen von den technischen Fragen: wenn du den Antrieb 
(einschliesslich zusätzlicher Positionssensoren) und die komplette 
Steuerung austauschst kannst du gleich einen neuen 3D-Drucker kaufen. Ob 
der leiser ist ist eine andere Frage.

Georg

[Georg (Gast)]

Äh, ich meinte natürlich einen neuen Schneidplotter

[Walter T. (nicolas)]

Ingo W. schrieb:
> Das Stichwort heißt Mikroschrittbetrieb und muss von der Steuerung und
> den Endstufen unterstützt werden können.

Nicht zwangsläufig. Viele Mikroschritt-Endstufen (z.B. TB6600) sind auch 
im Halbschrittbetrieb deutlich leiser als die klassischen 
Halbschritt-Endstufen.

[Martin (Gast)]

Stefan L. schrieb:
> Und einen Treiber könnte ich ohne großen Aufwand tauschen? Vorausgesetzt
> die Treiber sind lediglich gesteckt.

Zeig mal Eigeninitiative ... Schaue in deinen Plotter rein und schau in 
die Datenblätter der Treiber.

[Stefan L. (sudos)]

Kann ich nachher gerne machen, wenn ich wieder im Büro bin. Dann schicke 
ich mal paar Fotos vom Innenleben.

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Es gibt auch Schrittmotor-Controller, die Eingangsseitig Voll- oder 
Halbschritte verarbeiten können (konfigurierbar), intern aber 
Mikroschritt machen [1].

Und es gibt natürlich auch BLDC-Servocontroller, die man mit 
Takt-/Richtungssignalen ansteuern kann. Wenn es nur um den Geräuschpegel 
geht, sollte die o.g. Lösung aber reichen. Und wenn man die 
Schrittmotoren mit Encoder ausrüstet und Closed-Loop betreibt, ist man 
im Prinzip schon beim Servo.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] https://www.mechapro.de/wp-content/uploads/2020/09/DDS1_Flyer_DE.pdf

[Wolfgang (Gast)]

Stefan L. schrieb:
> Dann schicke ich mal paar Fotos vom Innenleben.

Aber bitte welche, bei denen die Typenbezeichnung der Treiber/Controller 
vernünftig lesbar ist ...

[geb (Gast)]

Grundsätzlich geht das. Ich hab eine CNC Maschine von Schrittmotor auf 
Servoantrieb umgerüstet, der Aufwand war überblickbar. Allerdings hat es 
sich um Servomotore mit integriertem Treiber gehandelt wie sie z.B von 
JMC hergestellt werden. Die Parametrierung ist allerdings nicht ganz 
einfach. Weiters musst du zu den Steuersignalen des Schrittmotor 
Treibers Zugang haben (DIR/PULS).Ob der Aufwand lohnt ist eine andere 
Sache.
Grüsse

[Stefan L. (sudos)]

Hier zwei Fotos vom verbauten Motor mit den folgenden Daten:

STEPPING MOTOR
Type 42BHH44-100B-20H(RJ)
CW No. 17.06.12
L=900
Motor Serial
D1711094

Fotos von der Platine und den Treibern konnte ich noch nicht machen. Ein 
paar Schrauben am Gehäuse scheinen verklebt zu sein.

Das Ziel ist es, den doch recht starken Geräuschpegel zu reduzieren. Es 
gibt von diesem Schneidplotter weitere Ausbaustufen, welche mit 
Servomotoren ausgestattet sind.

[Johannes S. (Gast)]

aber gerade die Treiber wären auch interessant. Es gibt von TMC die sog. 
'silent stepper', die intern die Schritte interpolieren und damit 
deutlich leiser werden. Nur werden die Treiber bei so einem Gerät fest 
eingelötet und nicht so einfach zu tauschen sein. Und selbst bei 
halbwegs kompatiblen, leisen Treibern ist es fraglich ob Genauigkeit und 
Geschwindigkeiten noch eingehalten werden. Das ist ja alles fein 
aufeinander abgestimmt.
Auf Servomotoren umbauen ist da noch utopischer.

Ich hatte mal einen Tintenstrahldrucker, da konnte man im Treiber (etwas 
versteckt) einen Nachtmodus aktivieren. Damit druckte der langsamer und 
beschleunigte langsamer, gibt es sowas bei den Schneidplottern 
vielleicht auch?

[Walter T. (nicolas)]

Johannes S. schrieb:
> gibt es sowas bei den Schneidplottern
> vielleicht auch?

Bei allen Schneidplottern, die ich kenne, kann man die Geschwindigkeit 
frei wählen. Aber langsam will man nicht. Das dauert nämlich.

[Stefan L. (sudos)]

So, habe jetzt nochmal Fotos vom zweiten Motor und der Platine gemacht. 
Hier die Angaben:

Motor 01
STEPPING MOTOR
Type 42BHH44-100B-20H(RJ)
CW No. 17.06.12
L=900
Motor Serial
D1711094

Motor 02
STEPPING MOTOR
Type 57BH56-110A-21(RJ)
CW No. 17.07.18

Treiber
DRV8818
64TC
C3J9

[Xaver M. (priapos)]

Ich persönlich würde ja mal gucken, wie viel leiser es eine 
Schallschutzhaube macht, die ist deutlich schneller gebaut aus Sperrholz 
mit Dämmatten, und  ein Prinzipversuch sollte aufschluß über den zu 
erwartenden Erfolg geben.

[Stefan L. (sudos)]

Ich hatte den Plotter früher mal in einem Schrank stehen, den ich von 
innen mit Schaumstoffmatten gedämmt hatte. War mir immer noch viel zu 
laut, weshalb ich mir einen anderen Plotter mit Servos gekauft habe. 
Würde nun aber den alten Plotter auch weiterhin noch nutzen wollen.

[...-. (Gast)]

Da ist ein DRV8818 verbaut, der ist Microstep-fähig, aber nur 1/8 step.
https://www.ti.com/lit/gpn/drv8818 schau mal, ob/wie USM0 und USM1 
angeschlossen sind.

[Stefan L. (sudos)]

USM0, USM1 und VCC sind alle mit der gleichen Leiterbahn verbunden. 
Wohin die dann geht, kann ich nicht sagen bzw. sehen.

[Schlaumaier (Gast)]

Den Krach macht bei meinen Schneideplotter (silhouette portrait) die 
Software, so verrückt das auch klingt.

Und zwar macht der nur Geräusche wenn der GLEICHZEITIG den Vorschub UND 
den Kopf bewegt. Wird nur eine Bewegung gemacht ist die 
Geräuschentwicklung um einige Faktoren leiser.

Sehr gut zu merken bei meine Teil der die Passmarker liest.
Das macht richtig Krach. Wenn er danach schneidet und zwar gerade Linien 
ist das Geräusch minimal.

Du kannst das Problem etwas !! lösen, in den du die Schnitt-/wenn 
möglich Fahrgeschwindigkeit reduzierst.

Davon abgesehen.  Ich kenne keine Servo der sich über 360 Grad drehen 
lässt. Aber ich kenne auch nicht alles.

Es gibt also nur 1 Lösungen.

1.) Du verbesserst die Software
2.) Du verbesserst die Hardware (besseres Material hilft)
oder du machst das was ich vor Ewigkeiten in der Firma für unsere 
Nadeldrucker gemacht habe.
3.) du kaufst (Selber bauen ist viel viel Preiswerter) eine 
Schallschluckhaube (Bei ein A4 Teil ohne Rollenbetrieb sind das ca. 
50-60 Euro mit Spezialdämm-Schaumstoff = den mit der 3-eck-Form), ich 
würde dann auch gleich den Fahrweg verbessern des Papiers.

[Blechbieger (Gast)]

Schlaumaier schrieb:
> Davon abgesehen.  Ich kenne keine Servo der sich über 360 Grad drehen
> lässt. Aber ich kenne auch nicht alles.

Servo und Servomotor sind zwei komplett unterschiedliche Dinge. Servo in 
der Überschrift ist falsch, im Text ist es richtig mit Servomotor.

[Uli S. (uli12us)]

Kommt auf die Grösse an, es gibt Servomotoren mit integriertem 
Steuerteil, die werden genau wie Stepper angesteuert, brauchen halt noch 
zusätzlich eine potente Stromversorgung. Wenn natürlich die Steuerung 
des Plotters ein komplettes Bauteil ist, wo alles inklusive Treiber 
drauf sitzt, wird das problematisch. Aber eventuell liessen sich die 
Step, Dir Signale irgendwo auf der Platine rausziehen.

[Johannes S. (Gast)]

Die Trinamic Treiber sind leider nicht pinkompatibel, da müsste man die 
DRV auslöten und durch die üblichen Module mit TMC2103 / TMC2208 
ersetzen. Step/Dir/Enable kann man an den Pads abgreifen, das wird aber 
auch mechanisch herausfordernd.

[Walter T. (nicolas)]

Nach meiner Erfahrung sind im Halbschrittbetrieb die TMC2xxx kaum 
leister als die DRV8xxx. Interessant wird es da erst im echten 
Mikroschrittbetrieb. (Erfahrung mit billigem 3d-Drucker.)

[Uli S. (uli12us)]

Trinamic sind doch soweit ich drüber gelesen hab gar keine Servos 
sondern closed-loop Mikroschrittstepper mit integriertem Treiber. Auch 
wenn sie sich wie Servos verhalten sollen. Ich meinte eher sowas.
https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=p2047675.m570.l1313&_nkw=iHSV&_sacat=0

[Hugo H. (hugo_hu)]

Stefan L. schrieb:
> Meine Frage an euch: ist es prinzipiell möglich, Schrittmotoren durch
> (deutlich leisere) Servomotoren zu ersetzen?

Du könntest genauso gut fragen, ob man mit einem Kaffeemühlenmotor einen 
Motor in einem Plotter ersetzen kann - ohne den Treiber etc. anzupassen.

Nein.