Die Profile sind 30mm Systemprofil mit Nut Typ-B, seitlich kommen 30x90mm als Säulen zum Einsatz. Zur Montage wurden jeweils zwei M8er Schrauben durch die Tischplatte gefühlt und auf beiden Seiten mit 4mm Stahlplatten verstärkt.

Im Nachhinein hätte ich doch besser 45er Profile nehmen sollen – auf die 185cm steht die Konstruktion im beladenen Zustand doch etwas unter Spannung. Eventuell ringe ich mich dazu durch eine weitere Stütze in die Mitte einzubauen. Aus ästhetischen Gründen hatte ich bisher davon abgesehen. Das Auge isst schließlich mit… Bis dahin darf eben kein 40 Kilo Labornetzteil einziehen.

Und hier noch mal im hochgefahrenen Zustand als Steharbeitsplatz. Zu Hause und auf der Arbeit hat ein höhenverstellbarer Tisch bereits einzug gehalten, in der Werkstatt hatte ich mich länger darum gedrückt.

Als Gestell hatten wir ein Desktronic HomePro gewählt, da es mit 160 Kg Hubkraft genug Reserve für die schwere Platte (ca. 40Kg), den Aufbau und die ganze aktuelle und künftige Technik besitzt.

Nicht wundern, die Kabelführung sieht noch etwas wild aus. Damit hier absolute Ordnung herrscht hatte ich eine Anschlussleiste mit Kaltgerätebuchsen bestellt, warte jedoch noch auf die Lieferung. Die Geräte werden dann mit 30cm langen Kaltgerätekabeln angeschlossen. Für die Versorgung auf dem Tisch, sprich für Geräte/Maschinen/Anwendungen wird es noch ein separat abgesicherte Energieleiste geben…

Und hier noch einmal im Detail. Auf der oberen Ebene fehlt noch die Holzplatte und eine weitere Verstrebung… das holen wir in Kürze aber nach.

Dem geneigten Beobachter dürfte das neue Tierchen auf der „Vogelstange“ bereits aufgefallen sein. Nach langen Jahren des Ratens hat nun ein digitales Oszilloskop Einzug in die Werkstatt gehalten.

Gefallen ist die Wahl auf ein Rigol DHO 812 mit 100MHz, zwei Kanälen und 12 bit vertikaler Auflösung. Das ist preislich noch im Rahmen, bietet eine Menge netter Features die wir für unsere Basteleien rund um ESP und Arduino gut einsetzen können (u.a. I2C / RS232 Decoding).

Jetzt gilt es sich erst einmal einzuarbeiten in das neue Spiel.. äh Werkzeug.

Damit besteht die Ausstattung nun aus…

Löten

• Lötstation Weller WT 1012
• Lötstation Weller WSD 80
• Heißluftlötstation QUICK TR1300A (Geplant)

Messtechnik

• Oszilloskop Rigol DHO 812 100Mhz 2 Kanal
• Labornetzteil Manson NTP-5531 (1-36 V DC, 3 A)
• Elektronische Last 300W (Geplant)
• Labornetzteil Rigol DP932U (Geplant)
• Tischmultimeter Owon XDM1041
• Kameramikroskop mit Display
• Lcr tc1 Komponententester

Handwerkzeug und Diverses

• Div. Schraubendreher
• Div. Zangen / Seitenschneider
• Lötmatte mit Erdanschluss

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Digitalanzeige D80 Ditron Optic

Aus Preisgründen haben wir uns für ein chinesisches Fabrikat vom Hersteller Chengdu Ditron Optics & Electronics Equipment Ltd. entschieden. Die Digitalanzeige besitzt ein modernes Hochkantdesign sowie ein hochauflösendes LCD Display, was eine grafische Menüführung ermöglicht. Gerade für uns Gelegenheitszerspaner ist das deutlich komfortabler in der Bedienung.

Die Komponenten machen allesamt einen soliden Eindruck. Das Gehäuse der Anzeige ist aus Metall und die Tastatur fühlt sich wertig an.

Technische Daten

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Die Anzeige beherrscht die üblichen Funktionen wie Lochreihen, Lochkreise, Radien und besitzt einen eingebauten Taschenrechner

Bezugsquelle

In Europa werden die Ditron Produkte u.a. von folgenden Firmen importiert:

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Aktuell findet gerade ein Modellwechsel statt, weswegen die Digitalanzeige nochmal deutlich günstiger als Auslaufmodell beworben wird. Die neue Version besitzt deutlich weniger Hardwarebuttons und dafür einen Touchscreen… persönlich bin ich kein großer Fan davon. Kapazitative Touchscreens kommen bei öligen Fingern schnell an ihre Grenzen, optische Lösungen sind bei kleinen Schaltflächen zu ungenau und elektromechanische Varianten reagieren teils sehr träge.

Maßstäbe Ditron DC10

Für unsere Maschine benötigen wir dreierlei Größen, 320mm, 420mm und 520mm. Die Länge bezieht sich dabei immer auf den effektiv nutzbaren Verfahrweg und sollte immer etwas größer als der maximale Verfahrweg der Maschine sein.

Von außen machen die Maßstäbe einen guten Eindruck. Als Zubehör waren noch eine Abdeckhaube aus Aluminium sowie ein Satz Montagewinkel mit dabei.

Der wichtigste Lieferumfang neben den Maßstäben selbst ist jedoch das Messprotokoll, welches individuell für jeden Stab erstellt wird. Die Protokolle sind jedoch nicht sonderlich gut und wir werden um eine spätere Neuvermessung nicht herum kommen.

Technische Daten

Angaben nach Website des Herstellers.

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Scheinbar gibt es die Glasmaßstäbe in 3 verschiedenen Genauigkeitsklassen. Wir haben die Version in ±5μm (0,005mm) gewählt. Durch die nichtlineare Fehlerkompensation verbunden mit einer erneuten Vermessung und der eingebauten Messwertinterpolation sollte diese Lösung für uns ausreichend genau sein.

Signalgebung TTL vs. Sinus

Bei den Maßstäben gibt es grundsätzlich zwei Arten der Signalgebung. Das klassische TTL Signal (Rechtecksignal) sowie das Sinussignal. Letzteres wird von Herstellern wie Heidenhain eingesetzt und lässt sich sehr gut interpolieren um eine deutlich höhere Messgenauigkeit zu erreichen.

Leider sind solche Systeme auch um ein Vielfaches (!) teurer und für unsere Zwecke einfach nicht wirtschaftlich.

Anbau

Die Maßstäbe werden parallel zu den jeweiligen Maschinenachsen montiert. Da diese ziemlich empfindlich gegen mechanische Einflüsse sind muss dies sehr genau geschehen. Je nach Maschine ist der Anbau von Maßstäben dank vorbereiteten Montageflächen recht einfach. Sind diese nicht vorhanden müssen oftmals eigene  Vorrichtungen und Winkel speziell angefertigt werden.

X Achse

Auf unserer X Achse ist die Montageposition leider nicht besonders schmeichelhaft ausgefallen. Hier müssen wir auf jeden Fall mit einem Edelstahlblech arbeiten um einen ausreichenden Schutz gegen Späne und KSS zu erreichen.

Y Achse

Auf Y sieht die Montage erst einmal simpel aus. Nicht zu erkennen ist jedoch die in 2 Achsen verlaufende Formgebung des Maschinenkörpers – Was ästhetisch aussieht macht die Anfertigung eines Montageblocks für den Lesekopf zu einer kleinen Tortur.

Hilfreich waren hier unsere neuen Flachspanner.

Ein vorheriger Versuch mit dem hydraulischen Schraubstock war nicht so erfolgreich. Dumme Idee, hätte ich nicht so spannen dürfen…

Z Achse

Für Z nutzen wir die Position der manuellen Skala. Entgegen des Fotos haben wir uns jedoch entschieden den Maßstab zu drehen um ihn frei von Späne und KSS zu halten. Entsprechend kompliziert wird dann auch der Montageadapter für den Lesekopf. Näheres dazu in Kürze.

Digitalanzeige

Für die Digitalanzeige ist die Montage etwas einfacher. Hier haben wir die Wahl zwischen dem Stahlrahmen oder einer Anbringung an der Maschine selbst.

Bei leitenden Werkstoffen ist dies relativ leicht durch einen elektronischen Kantentaster möglich, dieser ist sehr günstig zu haben und auch für den Hobbybereich hinreichend genau. Bei nichtleitenden Materialien muss man jedoch anders vorgehen. Hier kommen 3d-Kantentaster zum Einsatz, welche für alle Materialien gleichermaßen geeignet sind.

Diese Kantentaster sind bei Industriemaschinen Standard, kosten leider, wenn von professionellen Herstellern wie z.B. Renishaw hergestellt, für den Hobbynutzer zu viel.

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Aufbau

Der Grundaufbau ist jedoch relativ einfach und im Groben bei den meisten Tastern gleichartig aufgebaut:

Die einzelnen Kugeln werden stellenweise untereinander verbunden, die drei Stifte agieren als NC-Schalter. Sobald einer der Stifte abgehoben wird ist der Stromkreis offen, was von der Steuerung erkannt wird.

Herstellung

Du Kugeln wurden zuerst mit Litzen verbunden und im Anschluss in die Trägerplatte eingeklebt. Während des Klebevorganges wurden die Kugeln mit einer Metallplatte belastet, um eine gleichmäßige Tiefe zu erreichen. Zum Schutz der Kontakte wurden diese vor dem Einbau noch großzügig mit Vaseline behandelt. Über eine BNC-Buchse wird das Signal nach außen geführt. Diese dient auch später zum ausrichten des Probentasters, damit die hinterlegte Kalibrierung auch immer passt.

Vermessung

Nach der Montage wurde der gesamte Taster auf einer Formmessmaschine vermessen. Hier stellte sich heraus, dass es aufgrund von Fertigungstoleranzen eine Exzentrizität von ca. 150µm gibt. Diese wird später jedoch einfach herauskalibriert. Der Taster reagiert sehr schnell und stellt sich immer sauber zurück.

Endergebnis

Das Ergebnis kann sich sehen lassen.

Update Juli 2016

Aufgrund der bereits angesprochenen Problematik der Exzentrizität sind wir mittlerweile auf einen Kantentaster der Firma Renishaw umgestiegen, daher wird an diesem Kantentaster erst zu einem späteren Zeitpunkt weitergearbeitet.

Zusammen mit unserem kürzlich eingebauten Laser Werkzeuglängensensor rücken wir dem Traum von der Automatisierung wieder ein Stück näher.

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Funktionsweise

Mittels eines pneumatischen Linearantriebs wird ein 3D Messtaster entlang der Z Achse verfahren. Um die Wiederholgenauigkeit der Positionierung zu gewährleisten, fährt die Tastermontage in einen feinjustierbaren Endanschlag. Bei 8bar Druck wird eine Klemmkraft von ca. 5 bis 6 Kg plus Eigengewicht der Montage erreicht, was bei maximal angegebenen Antastkraft des Tasters (50g) ausreichen wird.

Der verwendete Messtaster (Renishaw LP2DD) besitzt laut Messprotokoll eine Wiederholgenauigkeit von 0,5mµ in allen Antastrichtungen, was für unsere Zwecke mehr als ausreichend ist.

Die Elektronik ist nicht sonderlich spannend, da der Messtaster nur wie ein einfacher NC Kontakt reagiert. D.h. die Richtung des Antastens muss durch die Bewegungsrichtung der Maschine bestimmt werden.

Aufbau

Fabian war mal wieder kreativ und hat um die gebraucht gekaufte Lineareinheit herum eine top Konstruktion entwickelt. Hier der erster Entwurf mit Gehäuse

Um die Reproduzierbarkeit der Endlage zu gewährleisten, werden Kugeln verwenden, welche gegen gehärtete und geschliffene Kegelrollen gedrückt werden. Über die drei grünen Stellschrauben mit Feingewinde kann die Konstruktion ausgerichtet werden.

Der Taster in eingefahrener Position…

Und voll ausgefahren…

An der Maschine wird der Aufbau dann seitlich an der Z Achse angebracht. Das sieht dann so aus:

Teileliste

• Pneumatische Linearantriebseinheit Parker / Origa OSP-P10 mit 209mm Hub
• Renishaw Messtaster LP2DD
• Renishaw M16 Verlängerung mit Kontakten
• Kugeldruckschraube ohne Kopf M8
• Pneumatische Drosselventile

Fertigung

Mechanik

Bald mehr…

Elektronik

Bald mehr…

Montage

Bald mehr…

Software

Bald mehr…

Testbetrieb

Bald mehr…

Umkehrspiel, das ist jene Ungenauigkeit der Maschine, welche bei der Umkehr der Bewegungsrichtung je Achse auftritt.

Vor allem bei dem Zahnstangenantrieb der X Achse kann man sich das gut bildlich vorstellen – kehrt das Antriebszahnrad seine Richtung um, ergibt sich bis zum Eingriff der Zahnflanke eine kleine Differenz.

Zur Kompensation lässt sich in der Regel in der Steuerung je Achse ein Korrekturwert hinterlegen.

Korrektur

Mit Hilfe eines Glasmaßstabs (Auflösung 1µm) haben wir uns nochmal der Genauigkeit der Achsen gewidmet und die Umkehrspiel-Einstellungen in Mach3 angepasst.

Das Umkehrspiel konnten wir somit selbst aus den Zahnstangenantrieben der X Achse fast vollständig eliminieren (wenige µm verbleiben). Bedingt durch die generelle Ungenauigkeit der Zahnstangen und Räder sind lokal vermutlich trotzdem höhere Abweichungen möglich.

„Old-School“ Heidenhein Glasmaßstab mit Anzeigeeinheit:

Steifigkeitstest Y Achse

Mit vollem Körpereinsatz hat sich Fabian gegen die Z Achse gelehnt bzw. an der Achse gezogen um die Steifigkeit der Konstruktion zu prüfen. Die Motoren waren alle mit 50% ihres maximalen Haltestroms bestromt.
Bei dem Test haben wir Ausschläge von max. 7/100mm in Y+ und Y- Richtung feststellen können, welche vermutlich durch die Elastizität des Antriebsriemens sowie der Biegung der Spindelaufnahme am Portal verursacht wurden. Aktuell überlegen wir hier eine Versteifung in Form von massiven Aluwinkeln einzubringen.

Nächster Schritt

Bleiben noch die Steigungsfehler der Spindeln und Zahnstangen, welcher sich durch die Funktion „Spindelmapping“ in Mach3 korrigieren ließe. Hierzu brauchen wir jedoch ein Messgerät mit >2m Messbereich, da der Steigungsfehler in der Regel nicht linear ist. Es muss also an mehreren Stellen gemessen und entsprechend durch die Steuerung kompensiert werden.

Mit einem absolut Wegmeßsystem mit direkter Anbindung an die Steuerung, wie es teure Industriemaschinen einsetzen, gibt es solche Probleme natürlich nicht.

Konzept

Aktuell haben wir noch keine Spindel mit automatischem Werkzeugwechsel, d.h. wir müssen auch beim Werkzeugwechsel innerhalb des selben Programms jedes Mal manuell am Werkstück anreißen um die Höhe des Fräswerkzeugs zu setzen. Das ist auch Dauer mehr als nervig.

Wieso Lichtschranke

Bei den meisten Maschinen in Hobby/Semi-professionellen Segment kommen mechanische Werkzeuglängensensoren zum Einsatz. Auf gut Deutsch wird das Werkzeug (also der Fräser) langsam gegen einen mechanischen Taster verfahren. Löst der Taster aus, stoppt die Maschine und die Länge des Werkzeugs wird in der CNC Steuerung gespeichert.

Gerade kleiner Fräser können dadurch beschädigt werden, wenn der benötigte Druck zum Auslösen des Tasters zu hoch ist. Außerdem kann bei mechanischen Systemen je nach Aufbau die Wiederholgenauigkeit, d.h. Reproduzierbarkeit des Messergebnisses, schwanken. Ebenfalls muss zur mechanischen Messung die Spindel gestoppt werden, was die Bearbeitungszeit verlängert.

Mit einer Laserlichtschranke kann bei voller Spindeldrehzahl (Man spricht hier auch von Arbeitsdrehzahl) und z.B. auch  in radialer Richtung auch der Durchmesser (z.B. Verschleißkontrolle) gemessen werden. Möglich ist auch das CNC Programm um eine Kontrolle auf Werkzeugbruch zu erweitern… Die Möglichkeiten sind vielfältig.

Professionelle Systeme, etwa von Renishaw, setzen deshalb meistens auf eine Laserlichtschranke.

Wieso Laser

Im Vergleich zu IR Lichtschranken ist der Strahl bei einer Laserlichtschranke extrem stark gebündelt, was du einer höheren Genauigkeit führt. Außerdem ist der Laser besser gegen optische Störeinflüsse geschützt, da die erkannte Wellenlänge nur vom Laser selbst imitiert wird.

Professionelle Systeme setzen auf einen fokussiertem Laserstrahl. Damit lassen sich Messergebnisse im Bereich von ±0,1 μm (0,0001mm) und besser erreichen. Leider kosten so etwas ab 5.000 Euro aufwärts (z.B. Renishaw NC4) und ist für uns einfach nicht wirtschaftlich sinnvoll. Also muss ein Selbstbau her.

BGL000A

Wir verwenden eine gebrauchte BGL000A Laserlichtschranke vom Deutschen Hersteller Balluff. Der Neupreis liegt mit fast 280 Euro etwa 3x über dem Gebrauchtwert.

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Einbindung

Die Lichtschranke lässt sich einfach in PNP Schaltung, ähnlich wie bei einem induktiven Näherungsschalter, an die Steuerung einbinden. Exotischere Modelle besitzen eventuell noch einen weiteren Schaltausgang um den Betriebszustand zu überwachen.

Zyklus

Folgend der schematische Programmablauf zur Vermessung des Werkzeugs. Dieser wird über ein Macro in Mach3 realisiert.

• Z auf sichere Höhe fahren
• X/Y auf Koordinaten der Lichtschranke fahren (G00)
• Z auf 100mm über den Maschinentisch verfahren (G00)
• Z langsam auf 20mm über Maschinentisch verfahren (F100 G01)
• Anhalten, sobald die Lichtschranke durchbrochen wurde
• Setzen des Werkzeug Korrekturwerts
• Fortfahren mit dem Programm

Montageblock

Um die Lichtschrank sauber und mit Anschlagkante montieren zu können, habe ich aus einem Alublock eine Montage hergestellt. Hier noch in der Mache.

So lässt sich die Lichtschranke auch auf dem Nutentisch „aufgleisen“. Die endgültige Position auf der Maschine muss jedoch noch gefunden werden, damit so wenig Bearbeitungsraum wie möglich in Beschlag genommen wird.

Irgendwo habe ich im Internet eine Lösung gefunden bei der die Lichtschranke unter der Spindel eingeschwenkt wird… auf unnötige Mechanik will ich jedoch bewusst verzichten.

Testlauf

Die ersten echten Tests mit Lichtschranke und Messuhr waren erfolgreich – jetzt geht es an die Feinarbeit.

Gut:
Auch winzige Werkzeuge, wie etwa Gravierstichel, werden zuverlässig erfasst. Laut Datenblatt geht das bis 0,15mm.

Nicht so gut:
Taste ich das gleiche Werkzeug an der gleichen Position an (d.h. stehendes Werkzeug), habe ich durchweg Ergebnisse von max. ±1/100mm. Da wir jedoch keine indizierbare Werkzeugspannung haben, wandert dieser Punkt jedoch.
Bei Werkzeugen mit Radius oder Schneiden die nicht bis ins Zentrum des Fräsers reichen, sind die Ergebnisse noch Verbesserungswürdig. Hier erreiche ich eine Wiederholgenauigkeit von ca. ±3/100mm. Flache Fräser kommen auf ±1-2/100mm.

Messaufbau

Zum Überprüfen der Genauigkeit nutze ich eine normale Messuhr mit hydraulischer Klemmung. Diese ist unten an der Z Achse angebracht und misst parallel zur Spindelachse. Somit kann ich etwaige Positionierungsungenauigkeiten der Z Achse eliminieren.

Aktuell experimentiere ich mit der benötigten Drehzahl und der stufenlosen Erkennungseinstellung an der Lichtschranke selbst. Tendenziell wurde das Ergebnis mit niedriger Empfindlichkeit der Lichtschranke und maximaler Drehzahl (24.000 U/min) besser.

Verbesserungen / Für die Zukunft

Freiblasfunktion für das Werkzeug

Späne und Kühlmitteltopfen können das Messergebnis maßgeblich verfälschen und im schlimmsten Fall Werkstück und/oder das Werkzeug zerstören. Über ein kleines Ventil möchte ich den Fräser vorher mit Druckluft von sämtlichen Anhaftungen befreien

Sperrluft für die Optik

Damit die Optik des Lasers nicht auf Dauer durch Staub, Späne oder Kühlschmierstoff zugesetzt wird, soll der Laser ein Gehäuse mit Sperrluft über die Austrittsöffnungen bekommen. Kommerzielle Systeme nutzen hierfür eine feine Membran, welche selbst im drucklosen Zustand für fast absolute Dichtigkeit sorgt.

Der Einfachheit halber werde ich mich aber wohl auf eine Dauerhafte Öffnung beschränken, aus der dann permanent Druckluft austritt.

Nach dem Einbau des Frequenzumrichters habe ich die Gunst der Stunde genutzt und die Opferplatte plangefräst. Für die folgenden Fräsarbeiten kann das nur von Vorteil sein.

Die Opferplatte vor der Bearbeitung: Erstmal nicht weiter auffällig. Mit dem Lineal erkennt man jedoch, dass die Platte nicht 100% plan ist.

Vorbereitung mit der Messuhr

Damit ich nicht doch noch ein Tal habe, wird die Platte mit ein paar Zeilen GCODE aus dem Texteditor im Raster von 100x100mm vermessen. Da Fabians selbstgebauter Kantentaster noch nicht final in Betrieb genommen wurde, muss ich mir die Werte notieren.

Bearbeitung

Das Messergebnis hat gezeigt nur 3/10mm runter müssen. Die vielen Schrauben, welche die Opferplatte mit der planen Gussplatte verbinden scheinen sich also gelohnt zu haben.

Für eine schöne Oberfläche fräse ich in 2 Durchgängen, einmal 0,18mm und einmal 0,02mm.
Zum Einsatz kommt ein 10mm Planfräser mit angelöteten Hartmetallschneiden. Größer ist mit der HF Spindel nicht sinnvoll (fehlendes Drehmoment und Drehzahlbereich)

Demnächst muss die Opferplatte noch ein paar Zentimeter an Länge lassen, da sie über den Verfahrweg hinaus geht. Bisher war das klein Problem, jetzt wo sie jedoch plangefräst wurde ist hier eine nervige Kante entstanden.

Umbau Hauptschalter

Der gebrauchte Schaltschrank hatte bereits einige Befehls- und Meldegeräte verbaut. Standardmäßig auch einen Hauptschalter in der Tür, welcher bei unserer Montagevariante nur schwer zu erreichen ist. Jetzt sitzt der Schalter vorne und ist gut erreichbar.

Antriebe Y

Hier hatten wir immer eine ziemlich große Abweichung zwischen den errechneten und effektiven Wegstrecken bei der Y Achse. Das ließ sich zwar in Mach3 softwareseitig korrigieren, führte jedoch auch zu einem unerklärlich hohen Backslash.

Jetzt kommen die Antriebsmodule nochmal zur Vermessung und Einstellung raus…

Kantentaster

Fabians Eigenbau-Kantentaster ist fertig und konnte zum ersten Mal an der Maschine getestet werden. Das Mach3 Plugin Probe-It! (Gibt’s hier) automatisiert den gesamten Antastzyklus und hat einen ganzen Sack voller Einstellungen, die wir erst Mal ausloten müssen.

Schalschrank #3

Auch der dritte Schaltschrank hat jetzt seinen finalen Platz am Rahmen gefunden. Für Wartungsarbeiten an der Verkabelung / unter der Maschine lässt sich der Schrank hinausschwenken.

Am Donnerstag stand mit etwas Verspätung endlich die Teilelieferung aus Holland vor der Türe. Beim Lieferanten war nur noch ein Getriebe vorrätig und somit verzögerte sich der Versand um eine Woche.

Nachdem wir gestern bis in die Nacht hinein noch die M12 Gewinde gebohrt und geschnitten haben konnte heute die erste Seite, bestehend aus Montageplatte (Wange), Linearführung sowie Zahnstange, fertiggestellt werden. Anschlagen, Ausmessen, Ankörnen, Vorbohren, Bohren, Flachsenken/Senken und Gewindeschneiden, Messen… All das hat 3 Stunden in Anspruch genommen und wiederholt sich auf der anderen Seite der Maschine dann in der nächsten Woche nochmal.

Damit sich zwischen der Montageplatte und dem Gusstisch keine Feuchtigkeit sammelt oder sich Rost bildet haben wir die Auflagefläche großzügig mit Wälzlagerfett versiegelt. Beim Anziehen der 22 M12er Schrauben hat sich das Fett verteilt, überschüssiges Material wurde hinaus gequetscht.

Aufbau Portalseiten

Die X Achse befindet sich aktuell noch in Bearbeitung, die Seitenteile des Portals konnten trotzdem schon einmal montiert werden. Inklusive Motor wiegt jede der Seiten circa 35 Kilogramm.

Übersicht Antriebs Y

Im Bild von Links nach Rechts:

• 8Nm Leadshine Closed Loop Hybrig Servo 86HS80-EC
• Selbstgebauter Motorhalter aus 20mm Aluminium
• Ghirri MV Getriebe V40 Schneckengetriebe, Untersetzung 1:5
• Damen CNC  Anti-Umkehrspiel-Modul (Über dem Getriebe)
• (Verdeckt) TKS KWSE45 Linearwagen mit mittlerer Vorspannung

Trockenlauf

Nach der Montage konnten wir es nicht abwarten das Portal in Bewegung zu sehen und haben kurzerhand einen Akkuschrauber und später eine Bohrmaschine zum Testen ans Getriebe gehängt. Auch wenn dieser sich schnell Bewegende Aluminiumberg auch etwas beängstigend ist, mit dem Ergebnis waren wir sehr zufrieden. Auf dem Seitenteil stehend bewegte die Konstruktion mühelos Fabian durch die Gegend.

Jetzt bleibt der Test mit den 8Nm Schrittmotoren abzuwarten…

Im Vergleich zur Messung über einen Microtaster kann die Spindel beim optischen Messen weiter auf voller Geschwindigkeit drehen.Damit lässt sich auch der Rundlauf eines Werkzeuges prüfen.

Nachteil ist die empfindlichkeit der Optik. Vor der Messung muss das Werkzeug sauber sein, weswegen ich noch eine Druckluftdüse zur Reinigung einplanen werde. Ansonsten verfälscht sich das Messergebnis durch eine Anhaftung.

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Laser Gabellichtschranke

Für unsere Zweck reicht eine Gabellichtschranke. Kommerzielle Systeme erreichen Genauigkeiten von 0,2µ (0,0002mm!), so genau arbeitet jedoch der Rest unserer Maschine nicht…

Als Sensor haben wir uns für eine Laser Gabellichtschranke entschieden. Der Laser ist im Vergleich zur deutlich günstigeren Infrarot Variante weniger anfällig gegen Störlicht (bis 10.000 Lux). In Sachen Präzision und Schaltgeschwindigkeit sind die beiden Optionen ähnlich.

• Wiederholgenauigkeit etwa 10µ
• 80mm Gabelweite
• Einstellbare Empfindlichkeit
• Schaltgeschwindigkeit 3.000 Hz

Regulär kosten solche Bauteile gerne mal 3-500 Euro. In der Bucht bieten diverse Industrieverwerter jedoch regelmäßig günstige Teile aus einem Rückbau an – für unter 100 Euro gab’s eine BGL 80A-003-S49 des Deutschen Herstellers Balluff.

Einbindung in Mach3

Ist genau wie bei einem mechanischem Taster. Zur Sicherheit ist die Lichtschranke als NC Kontakt ausgelegt – reißt das Kabel ab oder lockert sich der Stecker, stoppt die Maschine.

Unter Config > Ports & Pins wird „Probe Switch“ ausgewählt und der entsprechende Port eingestellt. Mit „Active Low“ ändert man das Verhalten des Schalters – bei einem NC Kontakt setzt man die Option auf inaktiv.

Im nächste Schritt muss noch ein maschinenspezifisches Macro für die Messroutine erstellt werden. Der Ablauf sieht dann (kurz) wie folgt aus:

• Anheben der Z Achse auf Maximum
• Verfahren an die Messposition
• Absenken von Z bis der Sensor positiv ist, dann stopp
• Anheben von Z bis der Sensor wieder negativ ist, dann stopp
• Langsames absenken von Z bis der Sensor positiv ist, dann stopp
• Anheben der Z Achse

Update 20.01.2015

Zur Montage des Sensors auf dem Maschinenbett gibt es mittlerweile einen ersten Entwurf.