Nach langem Überlegen ist nun ein mechanischer 3D Messtaster bei uns eingezogen. Für die CNC Fräse haben wir bereit einen elektronischen Renishaw 3D Messtaster.

Zur Auswahl standen die Produkte von Tschorn, Haimer oder Garant – allesamt „Made in Germany“. Aufgrund der sehr geringen Baughöhe haben wir uns für den Haimer entschieden.

Hier die Einstellung des Rundlaufs. Nach einspannen in eine Werkzeugaufnahme (Schalt d=12 mm) wird mittels 4 Madenschrauben die Konzentrizität hergestellt.

Uhrzeit

Sehr zum Ärger meiner Frau wurden aus „ich bin mal kurz in der Werkstatt“ auch mal ganze Nächte. Dank großzügig dimmenisonierter Beleuchtung in Tageslichtweiß rennt manchmal die Zeit unbemerkt davon.

Die Lösung: Eine große, gut ablesbare Uhr. Und wenn’s doch mal wieder länger dauert wird auch das Datum angezeigt

Umzug.

Für den Umbau des X-Antriebs musste das Not-Aus/Halt weichen. Ein neues Zuhause hat der kleine Gelb/Rote Zwerg im Spalt zwischen Schaltschrank und Maschinenrahmen gefunden.

Ein wenig schleift die Konstruktion zwar, aber das ist nicht weiter tragisch. All zu oft möchte ich ohnehin nicht unter die Maschine klettern.

Gerade wenn man beim Bau der eigenen Maschine nur konventionelle oder einfache Werkzeuge (Ständerbohrmaschine, Handwerkzeug) zur Verfügung hat bietet es sich an einige Teile mit dem 3D Drucker herzustellen.

Die Teile

Gedruckt wurden nur mechanisch wenig belastete Teile, da wir beim Material auf PLA beschränkt waren. Erste Gehversuche mit Nylon (auch Faserverstärkt) stehen aktuell noch aus.

Signalsäulen-Halterung

Wieder einmal ein eBay Fund… die Signalsäule kam für schmales Geld nach Hause, jedoch ohne die notwendige Befestigung. Fabian hat folgendes Teil kurzerhand entworfen und auf dem MakerBot ausgedruckt. Bis auf das Entfernen der Stützstruktur wurde das Teil nicht nachbearbeitet.

Sensorhalterung

Verstellbare Halterung für die Endlagen/Home Sensoren an der Y-Achse. Mittlerweile wurden die Sensoren an einer festen Position durch Einfügen eines ebenfalls 3D gedruckten Plättchens in ihrer Position fixiert.

Endstopfen Kabelkanal

Für den Kabelkanal auf dem Portal haben wir ein Alu-Rechteckrohr verwendet. Um die Energiekette (geschlossene Ausführung) „spänedicht“ anzuschließen wurde dieser Adapter gedruckt.

Anschlussabdeckung Energiekette

Noch ein Teil für die geschlossene IGUS Energiekette, diesmal an der Y-Achse.

Absaugschuh

Mehr Details zum Projekt hier.

Mangels beheiztem Druckbett hatte sich das Teil um linken Bereich während des Drucks gelöst und leicht verzogen. Der Funktion tat dies aber keinen Abbruch. Druckzeit ca. 4:30 h mit transparentem MakerBot PLA.

Leider ist der Absaugschuh einer Kollision mit einer Spannpratze zum Opfer gefallen und erwartungsgemäß am Übergang zum Rohr gebrochen. Mit Einbau der neuen Spindel musste das Absaugrohr jedoch ohnehin umgebaut werden und ein anderer Absaugschuh her.

Der Drucker

Gedruckt wurden sämtliche Teile auf einem MakerBot Replicator 2 mit einfachem Druckkopf und (damals noch) ohne beheiztes Bett. Bis heute drucken wir alle Teile in PLA, was sich für uns als sehr prozesssicher erwiesen hat. Abgebrochene Drucke oder größere Probleme blieben bisher aus. Nebenbei verzieht sich das Material beim Druck so gut wie nicht und ist recht erschwinglich.

Demnächst stehen Tests mit Nylon an. Das wird spannend, da das Material ca. 260 °C zur Verarbeitung benötigt und wir nicht genau wissen wie sich der Druckkopf verhalten wird.

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.

[toc]

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.

[toc]

Endschalter

Da wir letztes Wochenende im Testbetrieb schon Bekanntschaft mit dem Ende der Führungen gemacht hatten war für uns klar, dass vor weiteren Einstellarbeiten und Testen der Antriebe zunächst die Endschalter montiert werden müssen.

Auf der X-Achse (Portal) kommen insgesamt drei induktive Sensoren zum Einsatz, wovon zwei als Endschalter und einer als Referenzschalter dient. Den Referenzschalter haben wir eingeplant, damit wir nach einer Referenzfahrt über die Wegbeschränkung via Softlimits erst gar nicht die Endschalter aktivieren, da diese immer manuell einzeln freigefahren werden müssen. Das funktioniert an der Achse auch wunderbar. Beeindruckend ist beim absichtlichen hineinfahren in einen Endschalter der Bremsweg. Gefühlt bleibt die Achse sofort stehen.

Auf Y gestaltete sich die Befestigung der Sensoren etwas komplizierter. Hierfür haben wir uns Halter gedruckt, welche an einer Seite an das Portal angeschraubt werden und als Auslösefläche für die Induktiven Sensoren die Mechanischen Endanschläge der Achse nutzen.

Für die Endschalter in Z haben wir noch ein Feingewinde eingeschnitten und nutzen den Hiwin-Führungswagen als Auslösefläche. Hier haben wir noch ein paar Probleme mit Mach3, da wir gerne den unteren Sensor als Endschalter sowie als Referenzschalter nutzen würden. Hier wird sich aber bestimmt noch eine Lösung finden.

Signalsäule

Auch unsere Signalsäule hat nun ihren Platz am Portal bekommen. Der Halter hierfür wurde auch einfach gedruckt, da die kaufbaren Halter zu teuer und nicht chic sind.

Hier noch ein kurzer Zeitraffer des Druckes:

Bedienpult

Da wir provisorisch zum Testbetrieb ein Bedienpult benötigten habe wir und schnell eins zusammengeschraubt. Ein leerstehender Werkzeugwagen dient als Unterkonstruktion, darauf wurden Bildschirm und Bedienelemente verschraubt. Der Schlauch eines ausrangierten Staubsaugers dient als Kabelschutz.  Zu beachten ist auch die von André liebevoll gefertigte Colaflaschenhalterung, damit er seiner Arbeit an der Steuerung stets voll konzentriert und wach nachgehen kann.

Abdeckungen:

Des weiteren haben wir uns allen Abdeckungen angenommen, die es zu montieren galt. Die Führungen der Y-Achse sind nun endlich vor Staub und dreck einigermaßen geschützt, die Seitlichen Spänewannen sind fixiert und die Z-Achse wirkt mit der Edelstahlverkleidung direkt ganz anders. Diese wird jedoch noch von innen gedämmt werden, da sie zu viel mitschwingt.