FAQ – Häufig gestellte Fragen

Die Software Mach3 von ArtSoft® wird bereits seit mehreren Jahren entwickelt und hat inzwischen bei ganz vielen Anwendern Anerkennung gefunden. Zu relativ günstigem Preis erhalten Sie eine umfassende Lösung für die mehrachsige CNC Bearbeitung. Die wichtigsten Vorteile des Programms sind: Flexibilität – die Möglichkeit, eigene Benutzeroberflächen zu erstellen, die transparent und an spezifische Bedürfnisse bei einem konkreten Maschineneinsatz angepasst sind. Es steht ein spezieller Visualeditor zur Verfügung, mit dem das Layout der Schnittstelle von Mach3 „von Null auf” bzw. anhand eines fertigen Projektes gestaltet werden kann.

Im Internet finden Sie auch zahlreiche fertige Lösungen. Die Möglichkeit, die Funktionen des Programms um die in einfacher und bekannter VisualBasic® erstellten Makros selbständig zu erweitern. Somit ist es möglich, die verschiedensten Messsonden, die automatische Messung der Werkzeuglänge, die automatischen Werkzeuglager in mehreren Varianten etc. zu implementieren. Die Unterstützung der sog. Plug-ins, die die Programmfunktionen erweitern und die Kooperation mit externen Bewegungssteuerungen erlauben. Die Verbindung mit der Steuerung CSMIO/IP-S erfolgt gerade durch ein solches Plug-in, das durch unsere Firma entwickelt wurde und eine “Brücke” zwischen dem Programm Mach3 und der Steuerung bildet. Einfache Bedienung – Personen, die früher Kontakt mit CNC Bearbeitungsmaschinen hatten, können sich praktisch an einem Tag die Grundfunktionen und Bedienungsregeln für das Programm Mach3 aneignen. Da die Konfiguration der Schlüsselparameter übersichtlich und intuitiv ist, können sie schnell an die Anforderungen der konkreten Maschine angepasst werden.

Dynamische Analyse der Trajektorie – das CNC Programm wird im Voraus aktualisiert, was eine optimale Anpassung der Bewegungsgeschwindigkeit in jedem Punkt der Trajektorie erlaubt. Somit wird das Programm schnell ausgeführt und unter Beibehaltung der vollen Bewegungsflüssigkeit. CS-Lab s.c. ist autorisierter Händler der Software Mach3 in Polen. Sollten Sie Interesse an der Lizenz haben, schreiben Sie an: biuro@cs-lab.eu. Falls Sie die Steuerung CSMIO bestellen und dabei die Lizenz kaufen möchten, schreiben Sie das in der Bestellung unter Angabe der genauen Daten der Person/Firma, für die die Lizenz ausgestellt werden soll.

Die Auswahl geeigneter Motoren für die Maschine ist sehr individuell. Erfahrungsgemäß stehen viele Entwicklungsingenieure vor einem Dilemma, welche Lösung sie wählen sollten. Noch vor kurzem wurden aufgrund hoher Preise von Servoantrieben bei einfacheren Maschinen praktisch immer Schrittmotoren verwendet. Heute sorgen der technische Fortschritt und die Verbreitung der Servotechnik dafür, dass selbst beim Aufbau einer Hobbymaschine sich die Wahl der Servoantriebe empfiehlt. Der häufigste Fehler bei der Wahl der Leistung (und des Drehmomentes) des Servoantriebs. Dies resultiert daraus, dass wir zu großen Wert auf das Drehmoment und das Haltemoment legen. Der erste Parameter wird meistens bei Servomotoren, der andere bei Schrittmotoren angegeben. Die beiden werden meistens in der gleichen Einheit Nm (Newton – Meter) angegeben.

Die beiden Parameter sind bei der Auswahl der Leistung des Servoantriebs nicht miteinander zu vergleichen. Das für den Schrittmotor angegebene Haltemoment ist die Kraft, mit der die Welle des versorgten Motors im Ruhezustand gehalten wird. Bei sehr geringen Drehzahlen von 200 U/Min. ist das Drehmoment ungefähr gleich (siehe Zeichnung unten), doch mit dem Anstieg der Drehzahl sinkt das Drehmoment, d.h. eigentlich die Kraft an der Motorwelle, drastisch. Sie sinkt so tief, dass der Motor manchmal bei 1.000 U/Min. keine Kraft mehr hat, sich ohne Belastung zu drehen, geschweige denn eine Maschine anzutreiben. Einfach gesagt: der Schrittmotor 3 Nm erreicht das Drehmoment von 3Nm bei sehr geringen Drehzahlen (ca. 200 U/Min.), mit dem Anstieg der Drehzahl sinkt seine Kraft schnell und strebt gegen Null.

Ganz anders sieht das bei Servomotoren aus. Erstens: es werden das nominale Drehmoment und die nominale Drehzahl angegeben. Das heißt der Motor 1Nm/ 2.000 U/Min. kann im Dauerlauf mit 2.000 U/Min. arbeiten und bei dieser Drehzahl 1Nm Drehmoment an der Welle liefern. Außerdem haben Servomotoren noch ein sehr wichtiges Merkmal: sie können momentan überlastet werden. Was bedeutet das? – der Motor 1Nm kann momentan sogar 2,5-4Nm (typabhängig) liefern. In der Praxis kommt die größte Belastung des Motors bei dynamischer Beschleunigung vor, aber es sind kurzfristige Überlastungen, bei denen die Möglichkeit der Motorüberlastung perfekt nützlich ist. Falls wir eine Bewegungssteuerung mit schnellen Ausgängen STEP, z.B. CSMIO/IP-S, verwenden, ist die maximale Schrittfrequenz, die der Motor empfangen kann, der wichtigste Parameter des Motorantriebs.

Steuerungen mit höherer zulässiger Frequenz des STEP-Signals erlauben es, höhere Schrittteilungen (für Schrittmotoren) bzw. Enkoder mit höherer Anzahl an Impulsen pro Umdrehung (Servo) zu erzielen. Alles hat seine Vor- und Nachteile. Was sind die Nachteile von Servoantrieben? Sie sind sicherlich teurer – um wie viel, es kommt darauf an, welche Schrittantriebe mit welchen Servoantrieben verglichen werden. Es gibt z.B. Steuerungen von Schrittmotoren, die 800 USD kosten, und solche, die 40 USD kosten (mit ungefähr gleicher Leistung!). Generell kann man feststellen, dass ein Set aus Servomotor und Antrieb eine teurere Lösung ist. Andere Nachteile von Servoantrieben sind die Stimmung von PID-Reglern sowie eine kompliziertere Verdrahtung. Das sind noch nicht alle Nachteile. Ein großer Vorteil, der noch nicht erwähnt wurde, ist, dass der Servoantrieb dank der Rückkopplung Überlastung oder Positionsfehler signalisieren kann. Die Steuerung CMIO/IP-S bringt nach Eingang eines solchen Signals die anderen Maschinenachsen sofort zum Stillstand.

Bei Schrittmotoren gibt es keine Rückkopplung. Selbst wenn eine Achse z.B. wegen Überlastung die vorgegebene Trajektorie nicht einhält, wird die Maschine weiter arbeiten und dabei das Werkstück verderben. Zusammenfassend – wir empfehlen Servoantriebe. Ihre Nachteile sind im Vergleich zu ihren Vorteilen gering. Man muss allerdings beachten, dass der Servoantrieb ein viel nominales Moment haben kann als das Haltemoment eines Schrittmotors. Wir weisen darauf nur deshalb hin, dass die Preisdifferenz bei dem Schrittantrieb 3Nm und dem Servoantrieb 3Nm bedeutend sein kann. Wenn wir aber den Schrittantrieb 3Nm und den Servoantrieb 1Nm vergleichen, ist der Preisabstand viel kleiner.

Es kann ein Beispiel angeführt werden, wo mechanisch identische Maschinen mit Schrittmotoren 3Nm und Servoantrieben 1Nm angeboten werden. Die Maschine mit Schrittmotoren erreicht max. 7,5 m/Min. Vorschub mit einer Beschleunigung von 0,1g. Die Maschine mit Servoantrieben erreicht 20m/Min. mit einer Beschleunigung von 0,4g. Wenn man noch die vorhin erwähnte Rückkopplung hinzufügt, ist der weitere Vergleich sinnlos. Die Entscheidung gehört natürlich Ihnen, in manchen Lösungen sind Schrittmotoren völlig ausreichend und bewähren sich sehr gut. Man kann nur dazu sagen, dass Schrittmotoren dank der ideal präzisen Taktung des STEP Signals der Steuerung CSMIO/IP-S sich viel besser verhalten als bei der Steuerung z.B. via LPT-Schnittstelle. Man kann eine höhere Schrittteilung verwenden, damit Motoren leiser und glatter arbeiten und dank der reduzierten Resonanz höhere Drehzahlen erreichen.

Auf der Website www.cs-lab.eu sind Standardskripts zur automatischen Messung der Werkzeuglänge sowie zum automatischen Werkzeugaustausch zum Download bereit. Es sind in der Regel die erwünschtesten Funktionen, die die Arbeit stark erleichtern. Den fortgeschrittenen Anwendern empfehlen wir, sich näher Makros anzusehen, die große Möglichkeiten bieten, die Funktionalitäten von Mach3 selbständig zu erweitern.

Sehen Sie sich ein einfaches Beispiel hier an – das Anschließen des E-Stop Signals an die Steuerung CSMIO/IP-S und Antriebe der Achsen unter Einsatz eines Sicherheitsrelais von PILZ mit dem Zeichen PNOZ X7 24V. Die Taste S1 setzt zurück (Aktivierung des Sicherheitsrelais), S2 ist Nothalttaster. Das verwendete Modul hat eine Eingangsbahn und deshalb sind alle Alarmquellen an diesen Eingang (A1) angeschlossen. Neben dem erwähnten Nothalttaster (S2) befinden sich hier Arbeitskontakte NC1 und NC2, die z.B. bei der geöffneten Abdeckung bzw. des geöffneten Schaltschranks melden können.

Außerdem sind FAULT Signale der Antriebe seriell angeschlossen. Zwei Ausgangsbahnen des Sicherheitsrelais werden als E-Stop-Signal für die Steuerung CSMIO/IP-S und Antriebe der Achsen verwendet. Diese Verbindung bringt die Maschine zum Stillstand, falls eine Störung an einer Achse (FAULT Signale der Antriebe) vorliegt, der Nothalttaster betätigt wurde bzw. der Schaltschrank oder die Abdeckung geöffnet wurde. Die Trennung der Ausgangskanäle des Sicherheitsrelais schützt zweifach das System und erhöht bedeutend die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage.

Die Produkte CSMIO sind für verschiedene CNC-Bearbeitungsmaschinen (u.a. Fräs- und Drehmaschinen, Plasmaschneider etc.) – sowohl neu als auch modernisiert – bestimmt.

Alle weiteren Fragen werden durch den technischen Kundendienst von CS-Lab beantwortet, der auch technische Beratung bei etwaigen Fragen zu Verbindung, Konfiguration, Inbetriebnahme und Nutzung der Geräte bietet.

Unsere Steuerungen arbeiten unter Mach3 und von diesem Programm hängt es ab, welche G-Codes und Zyklen unterstützt werden. Die Liste der unterstützten G-Codes finden Sie unter http://machmotion.com/cnc-info/g-code.html oder http://www.machsupport.com/docs/Mach3Mill_1.84.pdf. Mach3 hat drei Kreatoren, die einen fertigen G-Code generieren lassen. Man kann sie auch hinzufügen und verändern.

Was das Gewindeschneiden dieser Art wie hier>>> angeht, ist das Gewindeschneidmodul völlig entbehrlich. Das Gewindeschneidmodul unterstützt zurzeit vor allem nur Gewinde G32 für Fräsmaschinen. Es ist möglich, dass das steife Gewindeschneiden bald für Fräs- und Drehmaschinen erscheint. Das Wichtigste ist, dass das Gewindeschneidmodul nicht durch CSMIO/IP-M, sondern durch CSMIO/IP-A und CSMIO/IP-S unterstützt wird. Ich füge noch hinzu, dass Mach3 einen Kreator zu diesem Gewindeschneiden hat und mit 4 bis 5 Klicks ein G-Code erstellt und sofort Gewinde gefräst werden kann.

Jede unserer Steuerungen hat zwei analoge Ausgänge 0-10V. Sie können beliebig u.a. zur Konfiguration als Ausgang verwendet werden, der direkt den Wechselrichter ohne zusätzliche Module (“nur zwei Kabel”) Steuert. Lesen Sie die Anleitung, auf Seite 17 ist der Anschluss des Wechselrichters an CSMIO/IP-M dargestellt.

Chinesische Budget-Steuerungen für Schrittmotoren sind ausreichend.

• Bitte beachten Sie, dass die Steuerung des Schrittmotors am besten die Möglichkeit hat, das differentielle Signal anzuschließen, d.h. Katode und Anode könne nicht gemeinsam sein. Differentieller Anschluss ist am stärksten beständig gegen Störungen und am einfachsten, ohne Behinderungen und Zusatzkosten. Lesen Sie die Anleitung „Differentielle Ausgänge – Anhang zur Anleitung CSMIO/IP-M (PL)” [link]  auf Seite 4 wurde das Konzept der differentiellen Verbindung und auf Seite 5 – das Konzept der Verbindung mit gemeinsamer Katode dargestellt.
• Bei Steuerung eines Schrittmotors mit gemeinsamer Katode müssen wir eine nichtdifferentielle Verbindung herstellen, indem wir die Masse der Steuerung CSMIO/IP-M und einer der Ableitungen von differentiellem Ausgang nutzen – wie in der vorstehenden Anleitung dargestellt.
• Bei Steuerung eines Schrittmotors mit gemeinsamer Anode müssen wir einen speziellen 9-Kanal-Wandler von differentiellem Signal ins Signal 5V oder 0V kaufen. Es wird in unserem Shop als Rettungsbrett für solche Fälle und mehr angeboten.