Портал на двух моторах: подчинённая ось, два датчика дома и выравнивание перекоса

Как выглядит перекос и откуда он берётся

Прямоугольник, вырезанный на листе, выходит с неравными диагоналями. Отверстия у одного края попадают на свои места, а у другого уезжают на миллиметр. После заклинивания фрезы вся геометрия сдвинута, хотя координаты в программе прежние. Один из описанных операторами случаев: портал перекошен на 5 мм, при включении станка сам «возвращается» в исходное положение, а датчик дома стоит только с одной стороны.

Причины по частоте, как их называют практики:

В обсуждениях спорят, накапливается ли расхождение на хорошо собранном станке. Одни считают, что при нормальных драйверах и жёсткой механике ничего не копится, другие всё равно ставят датчик на каждую ногу: для широкого портала это недорогая страховка.

Как подключить два мотора на одну ось

Про нагрузку на общий сигнал: ток логического входа драйвера Leadshine DM542E по паспорту 7–16 мА (типичное значение 10 мА), а при сигнале 12 или 24 В нужен токоограничивающий резистор. Два входа на одном выходе платы вдвое увеличивают нагрузку; проверьте в документации платы, что она это выдержит, иначе импульсы дойдут до драйверов искажёнными. Остальные причины потери шагов (ток, питание, резонанс) разобраны в статье про шаговый двигатель, пропускающий шаги.

Подчинённая ось в Mach3

По руководству Mach3 (редакция 1.84), ось портала, например Y, ведёт основной мотор, а дополнительную ось, допустим A, определяют как линейную (не вращательную) и подчиняют оси Y в окне Config, Slaving. У каждой оси свои выходы STEP и DIR, у обеих есть датчики дома и концевики. В работе Mach3 шлёт им одинаковые импульсы, а скорость и ускорение берёт по более медленной из двух.

При поиске дома обе оси едут вместе, пока не сработает один из датчиков. Этот привод встаёт на заданное расстояние от своего датчика, а второй едет дальше до своего датчика и останавливается на том же расстоянии. Так пара выравнивается по датчикам, и накопленный перекос исчезает. Слов «автовыравнивание» и Auto Squaring в руководстве нет: так режим называют операторы и продавцы плат, а программа говорит о подчинении (Slaving) и о том, что оси «squared up».

Операторы описывают ловушку с галкой «Home slave with master axis» в General Config. В одной теме при ней срабатывал только один датчик, и портал начинал выравниваться после снятия галки; в другой эта же галка, наоборот, понадобилась, чтобы подчинённая ось не хомилась отдельно и портал не перекашивало. В руководстве 1.84 такой опции нет, поведение зависит от версии и профиля, поэтому пробуйте на своей. Ещё деталь из руководства: индикатор подчинённой оси не показывает смещений из таблицы инструмента и рабочих координат, поэтому его советуют убрать с рабочих экранов.

Остальные настройки Mach3 разобраны в статье про Mach3 на китайском станке, подключение датчиков, NPN и PNP и аварийная кнопка в статье про датчики концевиков и аварийный стоп.

Другие контроллеры

В LinuxCNC синхронный поиск дома задают в INI: по документации, отрицательное значение HOME_SEQUENCE у двух суставов означает, что финальное движение на HOME они делают вместе, дожидаясь друг друга. Ручное движение по такому суставу запрещено, потому что на портале оно приводит к перекосу.

Для NC Studio и DSP-пультов подтвердить подчинённую ось по руководствам не удалось, поэтому схемы здесь не даём. Практики пишут, что в Richauto ось A ведомой для Y сделать нельзя. Перед покупкой станка с двумя моторами на оси найдите в руководстве стойки слова «подчинённая ось», «gantry» или «dual drive» и спросите продавца. Если функции нет, остаётся схема «два драйвера на один сигнал» с датчиком на каждой ноге и платой выравнивания портала: операторы называют такие платы совместимыми с любой системой step/dir, но она не заменит правильно собранный станок.

Проверка квадратности

Если балка уходит на величину e по оси Y на длине a, а высота прямоугольника b, то разница диагоналей примерно равна 2·e·b / D, где D = √(a² + b²). Диагональ прямоугольника 400×300 мм равна 500 мм.

Перекос из измеренной разницы Δd получают как e = Δd·D / (2·b). Разница 2 мм на прямоугольнике 1500×1000 даёт 2·1802,8 / 2000 ≈ 1,8 мм, то есть угол около 0,07°. По опыту практиков, на больших станках с рейкой 0,2–0,3 мм на диагоналях считают нормой, а 0,1 мм получить трудно.

Измеряют дважды: после включения без поиска дома и после него. Если после поиска дома диагонали сходятся, а до него нет, выравнивание работает и вы видите перекос при включении. Если не сходятся оба раза, причина в механике или в разных настройках осей.

Рейка, ремень, ШВП: что значит потерянный оборот

Размер перекоса при потере шагов зависит от привода. В таблице смещение за один оборот вала мотора; для рейки взята шестерня на 24 зуба с модулем 1,5, делительный диаметр 36 мм.

На рейке шестерня одной стороны может зацепляться иначе, чем другой, поэтому обе ставят с одинаковым натягом и одинаково выбирают люфт. На ременном приводе у каждого мотора свой ремень, натянутый так же, как второй; общий ремень на два мотора практики не советуют. После аварии, когда фреза заклинила, портал выравнивают по диагоналям: ослабляют крепление к кареткам, выставляют и затягивают, прежде чем трогать рейку и шестерни. У одного из владельцев смещение по Y после заклинивания оказалось просто ослабленными болтами.

Серво на двух сторонах

Каждый серво держит положение сам, поэтому при рассогласовании портала два привода могут «спорить» друг с другом. Согласуйте усиления и заведите аварию обоих драйверов на аварийный вход станка: практики соединяют выходы ALM параллельно на один вход и назначают его в Mach3 как E-Stop. Если один привод упал, второй не продолжит тянуть портал в одиночку. Ту же идею предлагали и для шаговых драйверов: при отказе одного станок иначе работает дальше и может повредить портал.

Серво давно не только для тяжёлых станков. Например, у Wattsan M2 1616 станок на сервоприводах, а у M9 1325 серводвигатели Yaskawa. Сколько двигателей работает на оси конкретной модели и как они синхронизированы, смотрите в руководстве.