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ACHTUNG! 220V! Lebensgefahr!

Du arbeitest mit einer hohen Spannung, die potenziell tödlich sein kann. Bitte lasse die Installation einen Fachmann ausführen, falls du nicht über die nötigen Qualifikationen verfügst!

Der beschriebene Weg hat für mein Setup funktioniert. Das bedeutet nicht zwangsweise, dass du mit deinem Setup über den identischen Weg zum Ziel kommst.

Ich übernehme keine Gewähr und schließe eine Haftung für Schäden und Verletzungen jeder Art aus!

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Der Anschluss einer Chinaspindel und Frequenzumwandler (FU) an ein Steuergerät ist nicht trivial, vor allem, wenn man versucht, aus der Anleitung des FU schlau zu werden. Eines steht fest: meine mitgelieferte Anleitung spricht den ambitionierten Profi an. Zunächst möchte ich aber ein paar Worte zur Spindel verlieren.

Die Spindel

Ich hatte mir ein aus China importiertes Set Frequenzumwander (FU) mit wassergekühlter 2,2KW Spindel in UK bestellt. Meinen ersten Eindruck kannst du in dem Artikel „2.2 kW Spindel mit Frequenzumrichter“ lesen. Die Spindel bringt amtliche 5kg Gewicht auf die Waage und verspricht mit ihrer Wasserkühlung einen recht leisen Lauf.

Sie wird mit vier ER20 Spannzangenfutter geliefert, damit zumindest die ersten Fräsversuche durchgeführt werden können. Es bleibt also nicht aus, sich früher oder später ein Komplett-Set an weiteren Spannzangen zu kaufen. Ich habe zunächst ein günstiges Set bei eBay erworben und werde von meinen Erfahrungen berichten, wenn sie aus China bei mir angekommen sind.

Auf der Spindel klebt ein übergroßes CE-Zeichen. Das kann man getrost vom Gehäuse abknibbeln, denn wie im Netz bereits mehrfach zu lesen ist, ist das CE-Zeichen nichts wert. Die Spindel weist in ihrem Auslieferungszustand keine Erdung auf.

Diese habe ich selber eingezogen, indem ich den Deckel der Spindel abgeschraubt und ein Endungskabel an einer der Motorschrauben befestigt habe. Der Stecker bietet noch die Möglichkeit, dieses Endungskabel per Steuerleitung in Richtung Erdung der FU zu geben.

Der Frequenzumwandler

Meine Version des FU weist etwa 180 Einstellmöglichkeiten auf. Diese sind als Parameter einzustellen. Jeder Parameter kann unterschiedliche Status annehmen. Glücklicherweise reichen eine Hand voll Parameter für die Konfiguration der Frässpindel aus. Im Wesentlichen habe ich mich bei der Einrichtung des FUs und dem Setup der Parameter an die Anleitung von estlcam gehalten.

Für das vorgestellte Setup gilt, dass dies bei meiner FU funktioniert hat. Je nach Modell und Firmware kann es zu Unterschieden im Setup kommen. Ich habe alle Parameter mit Ausnahme der unten aufgeführten auf Werkseinstellungen belassen.

Es lassen sich in der FU noch viele weitere Einstellungen vornehmen. So ist es beispielsweise möglich, verschiedene Beschleunigungsrampen zu programmieren und bei Bedarf abzurufen. Aus meiner derzeitigen Sicht ist dies für meine CNC-Maschine nicht notwendig, da ich die Spindel über Mach3 und teilweise dem G-Code steuern möchte. Vielleicht ergibt sich nach einigen Betriebsstunden Szenarien, die diese Features nutzbar zu machen.

Strom an

Bevor ich den Weg beschreibe, wie ich die FU und die Spindel mit Strom versehen habe, möchte ich explizit auf den Hinweis aufmerksam machen, der zu Beginn dieses Artikels zu finden ist.

Zunächst: in den meisten Fällen sind die China-Frequenzumwandler nicht für 380V ausgelegt – auch wenn es in der Anleitung steht. Mein Terminal für die Stromanschlüsse sieht folgendermaßen aus.

Strom-FU-Spindel
Anschlussplan Frequenzumwandler und Spindel

Wie du die Leitungen der Spindel an U, V und W anschließt, ist zunächst egal. Sollte sich ergeben, dass sich die Spindel verkehrt herum dreht, tauscht du die Anschlussfolge aus. Zum Test habe ich den Parameter PD001 auf „0“ gestellt und ist somit die Bedienung per Tasten des FU aktiviert. Beim Druck auf „Start“ startete die Spindel, beim Druck auf „Stop“ stoppte sie 🙂 Works as designed.

Anschluss an das Triple Beast

Nachdem der manuelle Spindeltest erfolgreich abgeschlossen war, kommt der nächste Schritt: die Steuerung der Spindel über Mach3 durch das Triple Beast. Dazu sind vier Steuerleitungen nötig: zwei für das Relais zum Start/Stop der Spindel und zwei für das Steuer-Signal von 0-10V, die die Umdrehungsgeschwindigkeit von 6000 bis 24000 Umdrehungen regelt.

Folgendes Schaltbild habe ich realisiert.

Schaltplan Triple-Beast - Frequenzumwandler
Schaltplan Triple-Beast – Frequenzumwandler
BOB-FU-Verbindung


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Konfiguration in Mach3

Damit die Spindel nun von Mach3 und mit dem G-Code gestartet werden kann, müssen nun einige Anpassungen passieren. Folgende Einstellungen habe ich vorgenommen:

Konfiguration der Spindel in Mach3
Konfiguration der Spindel in Mach3 – Reiter „Spindle Setup“

In dem Reiter Motor Output gibst du den Pin deines Breakout Boards an (in meinem Fall Triple-Beast), auf dem das PWM-Signal ausgegeben wird.

Konfiguration der Spindel in Mach3 - Motor Output
Konfiguration der Spindel in Mach3 – Reiter „Motor Output“

Der Output-Pin ist im Fall vom Triple Beast Pin 1. Das kann bei anderen Breakout-Boards unterschiedlich sein.

Konfiguration der Spindel in Mach3 - Reiter
Konfiguration der Spindel in Mach3 – Reiter „Output Signals“

Als letztes legst du unter „Config->Spindle Pulleys“ die minimale und maximale Drehzahl deiner Spindel fest. Dies muss den Parametern entsprechen, die du in deiner FU konfiguriert hast.

Drehzahl festlegen in Mach3
Drehzahl festlegen in Mach3

Nachdem alles geschraubt, angeschlossen, konfiguriert und PD001 wieder zurück auf „1“ gesetzt ist, kommt der große Moment. Der Start der Spindel und die Drehzahlregelung über Mach3. In meinem Fall über SchmidtScreen.

Start/Stop der Spindel in Mach3
Start/Stop der Spindel in Mach3