Adler 30-1 Umbau vom Drehstrommotor auf 4Nm Schrittmotor

[js_hsm]

Nachdem ich vor einiger Zeit einen Schrittmotorantrieb an einer Pfaff 31 getestet hatte wollte ich die Adler 30 mit einem solchen Antrieb testen.
Hier die alte Version mit 180W 8pol Drehstrommotor, Frequenzumrichter und Microcontroller

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Die Einzelstichsteuerung, die ich damals gebaut hatte, hat sich für mich bewährt und so sollte es auch mit dem neuen Antrieb sein
:
Motorhalter designed und gedruckt, eine passende Riemenscheibe gedreht und auf den gezahnten Keilriemen gewartet
Erster fliegender Aufbau zum Test

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So klein ist der neue Antrieb (im Vergleich zu früher) aber er drückt die 180er Nadel ganz gemütlich durchs dicke Leder

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Als nächstes mache ich noch eine Einhausung mit integrierem Netzteil (ist im Zulauf) und einer geschalteten Steckdose für die Lampe

[js_hsm]

Hier gibt es ein Video dazu

https://youtu.be/aEjNBLa-uDY

[maf]

Hallo js_hsm
Toller Beitrag, danke.

Genau so was wünsche ich bei meiner 30/10 auch. Wo hast denn die Teile her bekommen? Leider sind die in deinem Bericht nicht genau Beschrieben.
Ich sehe auch keinen Positionsgeber, wo hast denn den angebracht? Oder wie schafft es deine Konstrucktion zu erkennen, wann die Nadel oben oder unten sein soll?

Hast eine Anleitung dazu, dass ich so einen Umbau auch vornehmen kann?

Liebe Grüsse
Markus

[js_hsm]

.... Wo hast denn die Teile her bekommen? Leider sind die in deinem Bericht nicht genau Beschrieben.

Im WWW bestellt.
Schrittmotor Nema 23 ca. 4Nm
Passende Endstufe (DM452 z.B.)
Netzteil 24V 5A
Microcontroller (hier Arduino Nano)

Ich sehe auch keinen Positionsgeber, wo hast denn den angebracht? Oder wie schafft es deine Konstrucktion zu erkennen, wann die Nadel oben oder unten sein soll?

An der Riemenscheibe der Armwelle ist ein Magnet und am Arm ein Hallsensor

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Hast eine Anleitung dazu, dass ich so einen Umbau auch vornehmen kann?

Leider nein, so etwas mache ich ohne Doku.

Ablauf Mikrocontroller:
Fußtaster überwachen
Gedrückt
Startrampe für die Schrittmotorfrequenz
Warten bis Taster nicht mehr betätigt
Drehen bis Sensorsignal
Bremsrampe
zurück zum Start

[Flickflak]

Hallo Achim

Es tut mir leid, Ihren Beitrag hier zum Thema Schrittmotor zum ersten Mal gesehen zu haben. Es ist interessant zu sehen, ob dieser Motortyp eine gute Alternative ist. Zumindest hast du die Nähmaschinen zum Nähen – das kann ich auch auf ein paar deiner YouTube-Videos sehen:

Dieses hier mit einem 4-Nm-Motor.
https://youtu.be/aEjNBLa-uDY

Dieses mit einem etwas kleineren Motor mit nur 0,3 Nm Drehmoment schreiben Sie:
https://youtu.be/IsPLIEXFASw

Schließlich gibt es bei den beiden Motoren einen sehr großen Drehmomentunterschied, wobei ich 4 Nm für sehr hoch und 0,3 Nm für recht niedrig halte. So können Sie die Grenzen testen. Aber beides sind physikalisch kleine Motoren.

Wenn ich sage, dass 4 Nm hoch sind, stelle ich mir das Drehmoment eines Motors mit 3000 U/min vor, was eine Wellenleistung von 1,25 kW ergibt. Da die Stromversorgung nur 120 W bei 24 V, 5 A beträgt, müssen Drehmoment und Drehzahl irgendwie begrenzt werden . Wahrscheinlich gibt es auch Grenzen für die Übertragung des Keilriemens – und ein Zahnriemen würde diesen Moment wahrscheinlich besser bewältigen. Wie werden hier Drehzahl und Drehmoment begrenzt?

Sie erwähnen auch einige Programmieraufgaben im Zusammenhang mit der Steuerung dieses Schrittmotors. Ich denke, es könnte durchaus eine komplizierte Aufgabe sein. Wie sind eure bisherigen Erfahrungen hier?

Grüß, Viggo

[js_hsm]

...
Wenn ich sage, dass 4 Nm hoch sind, stelle ich mir das Drehmoment eines Motors mit 3000 U/min vor, was eine Wellenleistung von 1,25 kW ergibt. Da die Stromversorgung nur 120 W bei 24 V, 5 A beträgt, müssen Drehmoment und Drehzahl irgendwie begrenzt werden . Wahrscheinlich gibt es auch Grenzen für die Übertragung des Keilriemens – und ein Zahnriemen würde diesen Moment wahrscheinlich besser bewältigen. Wie werden hier Drehzahl und Drehmoment begrenzt?

Sie erwähnen auch einige Programmieraufgaben im Zusammenhang mit der Steuerung dieses Schrittmotors. Ich denke, es könnte durchaus eine komplizierte Aufgabe sein. Wie sind eure bisherigen Erfahrungen hier?

Grüß, Viggo

Für langsame Maschinen wie die Adler 30 sind Schrittmotoren sehr gut geeignet.
BLDC Servos haben 3 Wicklungen/Ankerpositionen. Schrittmotoren haben meist 200, seltener auch 400 Schrittpositionen.
Die Drehzahl wird über die Taktfrequenz vorgegeben mit der die Endstufe getaktet wird (um einen Winkelschritt weiter zu gehen)
Softwaremässig ist zu beachten dass diese Motoren keine starken, plötzlichen Frequenzänderungen vertragen (sie "verschlucken" sich sonst).
Ich löse das mit einem separaten Task der die Istfrequenz in Schritten an die Sollfrequenz anpasst.

Gruß, Achim

[js_hsm]

Wenn ich sage, dass 4 Nm hoch sind, stelle ich mir das Drehmoment eines Motors mit 3000 U/min vor, was eine Wellenleistung von 1,25 kW ergibt. Da die Stromversorgung nur 120 W bei 24 V, 5 A beträgt, müssen Drehmoment und Drehzahl irgendwie begrenzt werden .

Auch bei den Drehstrommotoren gibt es Unterschiede im Drehmoment bei gleicher Leistung.
Es gibt Motoren mit 2 Polen (3000 1/min), mit 4 Polen (1500 1/min) und 8 Polen (750 1/min) (Leichte Unterschiede bei Synchron- und Asynchronmotoren in der Drehzahl)

Der 8-Pol Motor hat bei gleicher Leistung das 4fache Drehmoment.

Ähnlich ist das mit Schrittmotoren da sie pro Phasenwechsel nur einen minimale Winkel (<= 1.8°) drehen müssen ist die Kraft (Drehmoment) wesentlich höher als bei einem BLDC Servo mit 120° Schritten

[js_hsm]

Ich sollte nun auch eine Singer 29k Motorisieren
Möglichst geringer Aufwand an Material und Geld

30er Alu T-Nutenprofil an den Fuß geschraubt, eine kräftigen Nema23 Schrittmotor im gedruckten Halter darin befestigt und eine MC Ansteuerung.

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Gewünscht war die "Nähen solange Fußschalter betätigt" Version, aber es geht natürlich auch proportional mit einem Fußanlasser.
Controller und MC-Box sitzen jetzt natürlich hinter dem Motor am Maschinenfuss.

[Flickflak]

Hallo Achim

Gewünscht war die "Nähen solange Fußschalter betätigt" Version, aber es geht natürlich auch proportional mit einem Fußanlasser.
Controller und MC-Box sitzen jetzt natürlich hinter dem Motor am Maschinenfuss.

Ich bin gespannt auf Ihre Erfahrungen, wenn Sie bei einer solchen Schrittmotorlösung beginnen, die Motorgeschwindigkeit mit dem Pedal leicht verändern zu können. Im Video kann ich sehen, dass du es schon mal mit dem Anker RZ probiert hast. Wie Sie bereits erwähnt haben, ist ein Schrittmotor möglicherweise nicht die beste Lösung, wenn Sie mit derselben Nähmaschine sehr langsam und sehr schnell nähen möchten. Bei einem Singer 29 ist das aber nicht der Fall.

Wie groß ist die Leerlaufstromaufnahme eines solchen Schrittmotors wirklich? Ich weiß, dass den Motorwicklungen normalerweise auch dann ein Haltestrom zugeführt wird, wenn der Motor stillsteht, was normalerweise die meiste Zeit der Fall ist. In dieser Hinsicht ähnelt es ein wenig den Kupplungsmotoren, die auch im Leerlauf Strom verbrauchen. Ich denke auch, dass man relativ einfach etwas dagegen tun könnte, indem man die Leistung des Motors reduziert oder abschaltet, wenn das Pedal eine Zeit lang nicht benutzt wurde.

Sie verwenden hier einen Keilriemen, aber ich erinnere mich, dass Sie oft Zahnriemen verwendet haben. Können Sie etwas zu dieser Riemenwahl sagen und ob Sie das Umsatzverhältnis zwischen Motor und Nähmaschine berücksichtigt haben?

Gruß, Viggo

[js_hsm]

Bei der Anker RZ ist das ganz anders gelöst, da folgt die Drehzahl dem Fusspedal.

Für die Singer 29 ist eine geringe aber konstante Nähgeschwindigkeit gut und so reicht ein Fusstaster.

ImLeerlauf wird der Motor "disabled" um 1. keinen Strom zu verbrauchen und 2. wichtiger das er kein Haltemoment hat und man die Maschine per Hand bewegen kann.

Den Keilriemen hatte ich bei meiner Adler30 getestet und es ist ok so dass ich mir den Aufwand mit dem Zahnriemen gespart habe.

Gruß, Achim