ELS 4 Pro - Elektronische Leitspindelsteuerung für Drehmaschinen

Aktuell sind das:

• Langdrehen Außen
• Langdrehen Innen
• Plandrehen
• Abstechen
• Automatisches Gewindedrehen außen/Innen, mit beliebiger Steigung!
• Kegelige Gewinde
• Mehrgängige Gewinde
• Kegeldrehen (Innen+Außen)
• Radius (Innen/Außen Konvex und  Konkav)
• Bohren
• Rillendrehen
• Schleifen/Stoßen
• Winkelmessung
• Getriebemodus

Ja! Jede Gewindesteigung ist möglich, in 0,001mm Schrittweiten. Man muss die Gewindesteigung also in mm umrechnen und eingeben. Der Flankenwinkel kann von 0-90° eingegeben werden. Es ist also wirklich jedes denkbare Gewinde einfach zu drehen, ohne Räderwechsel.

Ja, auch das ist möglich. Nach jedem Gewindegang dreht man das Futter im gewünschten Winkel weiter und setzt den Winkel auf 0, dann dreht man den nächsten Gang. So sind beliebig viele Gänge möglich, solange es Platz auf der Welle hat.

Ja, auch das ist möglich. Es kann beim Gewindedrehen auch ein Kegelverhältnis eingegeben werden. Es sind Innen- und Außenkegel möglich.

Die ELS kann bis maximal 9999,99 mm Positionen erfassen und anfahren. Bis zu 10 m lange Drehmaschinen sind also machbar ?

Der Vorschub ist in 0,001mm/U Schritten einstellbar.

Prinzipiell kann man die ELS an jede Drehmaschine anbauen, solange ein Encoder an der Spindel montierbar ist und man an der X und Z-Achse einen Schritt- oder Servomotor anbauen kann. Dabei muss man die Antriebe so auslegen, dass sie die Last auch schaffen, bei großen Maschinen ist das nicht immer einfach zu schätzen.  Es wurden schon ELS an kleinen Uhrmacherdrehbänken angebaut, aber auch an einer 3-Tonnen-Maschine für das Gewindedrehen an schweren Gussteilen. Die Achsantriebe müssen Schritt/Richtungssignale annehmen können, das ist Bedingung. Manche Servosysteme können das nicht, das muss man beachten.

Alle Antriebe die Schritt/Richtungssignale akzeptieren können verwendet werden. Man sollte aber darauf achten, dass der Antrieb nicht mehr als 1000 Schritte pro Motorumdrehung benötigt, manche Servoantriebe benötigen mehr Impulse, die sind dann ungeeignet bzw. würde den maximal mögliche Vorschub beschränken. Da an einer Drehmaschine aber eher langsame Bewegungen benötigt werden reichen Schrittmotoren oder Hybridservomotoren (=“Closed Loop Schrittmotor“)  voll aus, Servomotoren haben keinen wirklichen Vorteil bei der Anwendung. Gerade günstige Servomotoren haben den Nachteil, dass Sie genau auf die Maschine eingestellt werden müssen, wohingegen Schrittmotoren oder Hybridservomotoren sofort fahrbereit sind.

Das geht, man muss das in mm umrechnen und kann den Wert dann als Leitspindelsteigung eingeben. Das geht bis auf 0,001mm.

Manche Schrittmotorendstufen (z.B. Beast) laufen erst ab 2000 Schritten/Umdrehung. Diese sind für die Z-Achse nicht geeignet, da sie den maximal mögliche Vorschub an der Z-Achse zu stark reduzieren würden

Prinzipiell kann man jeden Encoder nehmen der ca. 400 Impulse/Umdrehung liefert und die Signale A und B liefert. Ein Indexsignal ist nicht notwendig. Außerdem muss der Encoder mit 5V Betriebsspannung laufen und die Ausgangssignale müssen TTL 5V sein. Ideal ist es wenn er A, A/, B und B/ liefert, also differentielle Signale, dann kann man ihn ohne Leitungstreiber anschließen.

Da gilt das selbe: 5V TTL-Ausgang geht immer, die Impulsrate muss passen. Wichtig bei den Typen: Einbauanleitung und Abstände beachten, vor allem die Einbaurichtung ist sehr wichtig.

Der Treiber wandelt das Signal des AMT 103-V Encoders in ein differentielles Signal um. Dabei wird ein HIGH gleichzeitig als negiertes Signal mit übertragen, was die Störfestigkeit erhöht. Störungen, die in die Signalleitung gestreut werden, werden am Ende wieder heraus gefiltert.  Man kann auch einen Encoder mit differentiellen Signalen verwenden, dann braucht man den Leitungstreiber nicht.

Das schöne am Typ AMT 103-V ist seine Einstellbarkeit, die hat man sonst nicht. Dafür benötigt er leider den Leitungstreiber.

Die ELS 4 hat einen SUB-D-Anschluss für die Anbindung einer externen Bedieneinheit. Ein Fertiggerät ist in Vorbereitung, für Eigenbauten gibt es eine Adapterplatine im Shop.

Die ELS 4 Pro kann einen Frequenzumrichter über eine 0-10V-Ausgang und über 2 Ausgänge für Start/Stop ansteuern. Die ELS 4 Basic hat diese Funktionen nicht.

Nein, Glasmaßstäbe oder andere Messsysteme können nicht integriert werden.

Nein, jeder Zyklus muss einzeln gestartet werden.

Alle Einstellungen werden mit dem Drehknopf gemacht, damit stellt man sehr schnell neue Werte ein, da die Schrittweite der Eingabe angepasst wird. Der Knopf kann noch gedrückt werden und kann so kleinere Schrittweiten einstellen. Auf diese Weise dreht man sich die Werte einfach hin., was viel schneller geht als mit einer Tastatur.

Der maximale Vorschub in mm/Umdrehung ist direkt gekoppelt am Verhältnis von Encoderimpulsen, Motorschritte/Umdrehung und der Vorschub der Leitspindel. Der maximale Vorschub der ELS 4 ist

Fmax = (4 x Encoderimpulse x Leitspindelsteigung) / Motorschritte

Beispiel:

Encoderimpulse: 400 Impulse/U
Motorschritte: 400 Schritte/U
Leitspindelsteigung: 4mm

Fmax = (4 x 400 x 4) / 400 = 6400/400 = 16mm / U

Selten benötigt man 16 mm/U, daher kann man in diesem Fall die Motorschritte auf 800 stellen (An der Endstufe UND an der ELS) um so einen weicheren Lauf zu bekommen und 8 mm/U als maximalen Vorschub. Erhöht man die Schrittrate des Schrittmotors, verringert man den maximalen Vorschub! Eine Untersetzung verändert den Wert entsprechend, das muss beachtet werden!

Anzustreben ist der Wert den man maximal benötigt, die meisten Dreher fahren selten über 8mm/U, da kann man dann die Anlage darauf einstellen.

Haha, gute Frage, gar keins. Die ELS hat einen 8 bit ATXmega-Controller als Computerherz eingeplanzt. Die Software ist auch nur ca. 200 KB klein. Es ist also ein sehr kleiner Controller drin, der aber durch geschickte Programmierung und einem guten Compiler sehr leistungsfähig ist.

Nein. Es ist kein Opensource, weil es in Avrco-Pascal geschrieben ist, dessen Compiler nicht kostenlos sondern teuer ist, und den nur wenige verwenden. Avrco Pascal ist ein leistungsfähiges System abseits des C-Mainstreams, welches aber dank Pascal sehr gut für Microcontroller geeignet ist und schnellen Code erzeugt. Der Code ist sehr gut lesbar und sehr gut wartbar, und dank Pascal gibt es weniger Fallen in die man tappen kann als in C. Wie man an der ELS sehen kann lassen sich damit auch komplexe Echtzeitsteuerungen auf relativ langsamen Controllern verwirklichen.

Es ist nicht ratsam eine krumme Übersetzung zu wählen, es sei denn man kann damit eine „krumme“ zöllige Leitspindelsteigung zahlentechnisch begradigen, was aber selten gelingt. Generell sollten die Antriebswerte runde Zahlen ergeben, damit die Steuerung z.B. für 0,01mm Fahrweg eine genaue Anzahl an Schritten ausgeben muss. Bei krummen Werten geht das oft nicht mehr. Bei 1:1,75 werden aus einer Motorumdrehung 0,571 Leitspindelumdrehungen, ein sehr krummer Wert.

Das ist möglich, dabei halbiert sich aber der maximal mögliche Vorschub und die Verfahrgeschwindigkeit der Z-Achse. Empfohlen wird daher die Schrittrate des Schrittmotors nur auf 400 zu stellen damit die Einschränkung nicht zu hoch wird. Besser ist immer 1:1 , notfalls mit einem entprechend stärkeren Motor. In den Einstellungen muss man das entsprechend berücksichtigen, da der Motor nun 2x umdrehen muss für eine Spindelumdrehung muss man in der ELS die Schrittzahl des Motors verdoppeln.

Der maximale Vorschub in mm/Umdrehung ist direkt gekoppelt am Verhältnis von Encoderimpulsen, Motorschritte/Umdrehung und der Vorschub der Leitspindel. Der maximale Vorschub der ELS 4 ist

Fmax = (4 x Encoderimpulse x Leitspindelsteigung) / Motorschritte

Beispiel:

Encoderimpulse: 400 Impulse/U
Motorschritte: 400 Schritte/U
Leitspindelsteigung: 4mm

Fmax = (4 x 400 x 4) / 400 = 6400/400 = 16mm / U

Selten benötigt man 16 mm/U, daher kann man in diesem Fall die Motorschritte auf 800 stellen (An der Endstufe UND an der ELS) um so einen weicheren Lauf zu bekommen und 8 mm/U als maximalen Vorschub. Erhöht man die Schrittrate des Schrittmotors, verringert man den maximalen Vorschub! Eine Untersetzung verändert den Wert entsprechend:

Man kann entweder die Wicklungsanschlüsse an der Endstufe umdrehen, oder aber man dreht die Richtung des Motors in den Einstellungen der ELS um. Letzteres ist einfacher.

Ja, das geht, da sich die Drehrichtung des Encoders in der Steuerung unmkehren lässt um das auszugleichen

Ja, das geht, aber man sollte dabei beachten, dass die maximale Spindeldrehzahl der ELS 3 bei 3000 U/min liegt wenn man 400 Impulse/U am Encoder verwendet. Bei 800 liegt die maximale Drehzahl dann bei nur 1500 U/min, bei 200 entsprechend bei 6000 U/min. Der Grund ist die endliche Rechenleistung des Controllers. Irgendwann kann er nicht mehr alles abarbeiten.

Die Impulsrate des Encoder sollte auf 400 stehen. Der Encoder selbst muss auf 400 gestellt werden (mit 4 kleinen Schalterchen auf dem Encoder!) und die Steuerung muss ebenfalls auf 400 stehen.

Drücken Sie die Einstellungstaste (Schraubenschlüsselsymbol)

Die Schrittrate der Schrittmotoren wird an den Endstufen mit den kleinen DIP-Schaltern eingestellt, meist 400 oder 800. Die selbe Rate muss auch in den Einstellungen der ELS eingestellt sein. Sind die Werte unterschiedlich stimmt die Fahrstrecke später nicht.

Grundsätzlich müssen also die an der Hardware (Encoder, Schrittmotorendstufen) eingestellten Werte auch so in die Einstellungen der ELS übernommen werden. 

In diesem Fall ist die Einstellung des Encoders bzw. die Encodereinstellung in der Steuerung nicht korrekt.

Die Einstellung der Impulsrate des Encoders in der Steuerung muss immer mit der realen Impulsrate pro Spindelumdrehung übereinstimmen!

Wird ein Encoder mit 400 Impulsen / Umdrehung eingesetzt muss die Einstellung in der ELS auch auf 400 stehen. Ist eine 2:1 Übersetzung am Encoder muss die Einstellung auf 800 stehen, da der Encoder sich bei jeder Spindelumdrehung ja 2x dreht und daher 2×400 Impulse abgibt.