Vibrationen Stepper Motor mit TMC2100

Moin,

ich würde gern mal wissen ob schon jemand ähnliche Probleme an den Stepper Motoren feststellen konnte.

Konkret geht es um Folgendes:
Ich versuche seit längerem Vibrationen an meinem Drucker zu reduzieren, da diese in meinen Augen ziemlich auffällig auf die Druckqualität schlagen. Es lassen sich häufig vertikale Wellen auf den Äußeren Perimetern feststellen, auch bei recht gemütlichen Druckgeschwindigkeiten (mein Standardprofil hat so 45-55 mm/s Print-Speed und 110mm/s Travel).

Im Druck sieht das dann so aus (habe etwas mit Photoshop gespielt um das deutlich sichtbar zu machen). Wenn man am Druckkopf anfasst merkt man die Vibrationen schon recht deutlich. Selbst mit (gedruckten) Gleitlagern im Druckkopf verschwindet das nicht 100%.


Das Gerät ist eine Art Ultimaker 2+ Klon (quasi Cl-260) in Chinabauweise mit Aluminium Nutprofil.
Den Bausatz hab ich von Ali, gibt es in der Ausführung wohl nicht mehr zu kaufen.

Ich habe aber bereits diverse Modifikationen durchgeführt um das Ganze zuverlässiger zu machen. Konkret wurden die Motoren nach außen verlegt und die 8mm Wellen beidseitig kugelgelagert. Alle Linearwellen der XY-Mechanik sind mittlerweile aus DE, da die originalen doch eher wenig maßhaltig und gerade waren.

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Soviel dazu. Leider waren alle Versuche das Gerät mechanisch zu verbessern wenig erfolgreich.
Jetzt hab ich einfach mal die Stepper isoliert betrachtet und gemerkt, dass die meinen Rahmen ganz schön in Schwingung und Vibrationen versetzen.


Einige Technische Details zur Elektrik:

• Treiber XY: TMC2100, stealth-chop, 16 microsteps interpoliert auf 256, 24V
• Treiber Extruder: TMC2100, spread-cycle, 16 microsteps interpoliert auf 256, 24V
• Treiber Z: A4988, 16 microsteps 12V (eigentlich sollte da auch ein TMC hin.. leider hab ich einen vom 4-er Set gegrillt )
• Motoren: die originalen NEMA17, Bezeichnung 17HS4401-S, 1,7A, 0,42 Nm, Gesamtlänge 40mm
• Board: MKS Gen_L V1.0
• Marlin: 1.1.3 (war original geflasht.. und ich dachte mir, wenn's läuft braucht man ja kein Update ^^ )
• Steps/mm: XY: 80

Und hier mal etwas Videomaterial mit Ton, jeweils vom X-Motor:

Hab den Motor auf einem kleinen Gehäuse Teil liegen damit man den Ton etwas besser hört, trotzdem noch relativ leise im Video. Die maximale Bewegung sind in der Firmware auf 220mm begrenzt, ich will nicht extra neu flashen um den Motor länger drehen zu lassen.

Test 1, F6000:
[www.youtube.com]

Test2, F3000:
hier fällt sehr deutlich auf, das bei Drehrichtung gegen Uhrzeigersinn der Ton deutlich anders und lauter ist. Im Video ist das nicht ganz so deutlich aber ich kann es nicht besser zeigen.
[www.youtube.com]

Test 3, F14000:
Bei F14000 kommt es zu einer Art Resonanz-Katastrophe. Und wieder ganz deutlich die Unterschiede zwischen Rechts-Links-Lauf.
[www.youtube.com]

Wenn ich ganz extrem auf F20000 (333mm/s) gehe verliert der Motor sogar Schritt und rotiert nicht mehr richtig.


Daher im Bezug auf die Videos: Hat jemand sowas mal erlebt? Kann es ein Schaden am Motor sein? Oder liegt es an der Kabellänge?


Vielen Dank schonmal und viele Grüße,
Patrick

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 16.02.19 07:51.

Moin Patrick,

Ich kann jetzt nicht gerade sagen das deine Motoren jetzt besonders Vibrieren.
Das sie ab einer gewissen Geschwindigkeit irgendwann aufgeben ist auch nicht gerade ungewöhnlich.
Ein Stepper läuft auch im vergleich zu einem DC Motor immer einiges Rauer.

Tippe bei dem Muster eher auf etwas anderes und zwar die Puleys und den Riemen.

Gruß Micha

Quote
Michael K.
Moin Patrick,

Ich kann jetzt nicht gerade sagen das deine Motoren jetzt besonders Vibrieren.
Das sie ab einer gewissen Geschwindigkeit irgendwann aufgeben ist auch nicht gerade ungewöhnlich.
Ein Stepper läuft auch im vergleich zu einem DC Motor immer einiges Rauer.

Tippe bei dem Muster eher auf etwas anderes und zwar die Puleys und den Riemen.

Gruß Micha

OK klar das mit F20000 ist schon bissl übertrieben. Aber bei F3000 oder 50mm/s finde ich die Vibrationen für den "stealth-chop" Modus schon ziemlich stark?


DIe Mechanik läuft ohne verbundenem Motor auch nicht rau sondern relativ leicht. Wenn ich sehr langsam fahre sind die Vibrationen halt auch weg.. aber sehr langsam wäre dann so F1000 (16,6 mm/s) und das ist doch keine vernünftige Druckgeschwindigkeit.


Die Riemen habe ich zwar auch noch im Verdacht, finde aber das Muster sehr komisch. Wenn man das mal zählt kommt man auf ~43 Wellen auf 34mm.. also 0,79 mm/Welle. Hätte eher mit 1mm oder 2mm gerechnet bei GT2.




Trotzdem Danke. Leider kann ich jetzt erstmal nicht weitertesten, da ich beim letzten Test den Treiber aus Versehen um 1 Pin daneben eingesteckt habe und mein Board abgeraucht ist . 20€ für ein neues MKS hält sich aber in Grenzen finde ich.. dann kann ich wohl bei der Gelegenheit mal Marlin 1.1.9 testen^^

Viele Grüße,
Patrick

Hallo Patrick,

nach dem was du hier rüberbringst, habe ich ehr Z-Wobbel bei dem System in Verdacht.
Die 0,7-0,8mm lassen auf eine M5er od. M6er Z-Antribswelle schließen.
Ich habe früher gerne M6 verbaut, nachdem ich die aber gegen eine 8x2mm Trapetzgewindespindel
ausgetauscht habe, gehört dieses Problem der Vergangenheit an.

LG Didi

---

Aktuell:
Selfmade-Drucker mit Wasserkühlung u. Carbon-Wechselplatte,
Selfmade-Drucker ( Nr. 7 in Arbeit . . . ), CAD Creo 3.0/4.0 , Mac, Cura, Prusa Slicer . . .

Quote
vw-styler
Hallo Patrick,

nach dem was du hier rüberbringst, habe ich ehr Z-Wobbel bei dem System in Verdacht.
Die 0,7-0,8mm lassen auf eine M5er od. M6er Z-Antribswelle schließen.
Ich habe früher gerne M6 verbaut, nachdem ich die aber gegen eine 8x2mm Trapetzgewindespindel
ausgetauscht habe, gehört dieses Problem der Vergangenheit an.

LG Didi

Oh vllt hätte ich das Bild vorher mal um 90° nach rechts drehen sollen..Die Unterseite mit Brim ist nämlich rechts im Bild.
Ich nutze auch bereits eine Trapezspindel.. bei dem Bild war noch eine 8mm mit 8mm Steigung drin. Hab jetzt TR8x1,5 von Dold-Mechatronik drin.


Ich würde halt einfach gern wissen ob bei anderen mit TMC Treibern ähnliche Vibrationen am Motor selbst vorkommen, oder ob da einfach eine sehr unglückliche Form von Eigenfrequenz am gesamten Druckergestell auftritt. Oder eine Kombination von Vibrationen und Eigenfrequenzen des Gestells bei der üblichen Druckgeschwindigkeit.

Naja neues Board ist bestellt.. ich kann dann leider erst weitertesten wenn das eintrifft und ich es konfiguriert bekomme..

Viel Grüße,
Patrick

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 17.02.19 06:35.

Quote
ThePaddington
Die Riemen habe ich zwar auch noch im Verdacht, finde aber das Muster sehr komisch. Wenn man das mal zählt kommt man auf ~43 Wellen auf 34mm.. also 0,79 mm/Welle. Hätte eher mit 1mm oder 2mm gerechnet bei GT2.

D.h. die Welle wiederholt sich ein Mal pro elektrischem Motor-Zyklus (80microstep/mm ÷ 16microstep/fullstep ÷ 4 fullstep/ecycle = 1.25ecycle/mm <=> 0.8mm/ecycle).
Siehe auch Strange banding on the sides und Fine Vertical Artifacts / Trinamic Chop Tuning, Any Effect?. Schwer zu sagen, was es letztendlich ist, weil die Stärke der Welle potentiell von vielen Faktoren beeinflusst wird (z.B. Motorstrom, Geschwindigkeit, Last, Riemenspannung,...). Das sollte man berücksichtigen, wenn man der Ursache z.B. durch Komponententausch auf die Spur kommen möchte.

Vielen Dank für die Links . Das sieht ziemlich genau nach meinem Problem aus. So genau war mir das dann nicht bewusst, das ja 4 Fullsteps erst wieder ein kompletter Zyklus sind.
Wusste auch nie wie ich das Problem googlen sollte, weil die meisten Antworten zum Thema "Vibration" immer Richtung mechanisches Problem gehen. "Ringing" ist es ja nach meinem Verständnis nicht.


Leider ist mir das schon technisch ziemlich hoch in dem 2. Link mit den ganzen Parametern die es da gibt, und am TMC2100 kann man ja den Kram mit der Look-Up Tabelle nicht einstellen.

Dann werde ich wohl damit leben müssen und versuche das Ganze über Geschwindigkeit und Motorstrom und Stepping-Modus zu verringern.
Hier z.B. sind halt keine geraden Seitenwände (cloth-vase oder so bei thingiverse) und man sieht bei der Beleuchtung fast nix davon. das war mit 27,5mm/s / F1650. (Also 50% von der normalen Druckgeschwindigkeit weil outer-perimeter in Cura)




Viele Grüße,
Patrick

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.19 04:59.