Update 15.05.2021

Mittlerweile haben wir das Handrad an der Maschine ausprobieren können. Fazit: Super! Die Einrichtung der Mach3 Brains (werden als ZIP Download auf dem Handrad mitgeliefert) ist in weniger als 10 Minuten erledigt und schon konnte es los gehen.

An den Komfort der kabellosen Bedienung hat man sich schnell gewöhnt. Auch das Display mit Anzeige der aktuellen Koordinaten sowie Klartextnavigation macht an der großen Maschine Spaß. Bisher mussten wir beim Einrichten immer wieder zur Steuerung laufen um die Achse zu Nullen oder mal ein Werkzeug zu wechseln.

Durch einen Zufall bin ich in einer Facebook Gruppe zum Thema CNC auf das tolle Handrad Projekt von Heiko aufmerksam geworden. Besonders daran: das Handrad kommuniziert via 2,4 GHz und MTU ModBus mit Mach3 (und theoretisch auch anderen Steuerungen wie Mach4 und Linux CNC) und lässt sich an vielen Stellen einfach an die eigenen Bedürfnisse anpassen.

Hier mal ein paar Infos zum Handrad… in Kürze gibt es dann auch noch ein paar mehr Details mit Video von der Benutzung. Wir werden außerdem noch ein eigenes Inlay mit Beschriftung für den unteren Teil des Handrads anfertigen.

Hinweis: Ich bin weder gesponsort noch erhalte ich irgend eine Gegenleistung – in diesem Artikel möchte ich einfach dieses interessante Projekt eines Elektronik Enthusiasten vorstellen.

Highlights

• Kabbellose über sichere 2,4 GHz Funkverbindung
• Steuert Mach3 über eine ModBus Verbindung an
• 13 Tasten (Davon 8 als Pfeil/Jogtasten für X/Y/Z angeordnet und 6 beleuchtet)
• Funktionsdisplay mit der Möglichkeit eigene Menüeinträge einzustellen und damit Macros zu starten
• Eingebautes simples Planfräsprogramm
• Werkzeugtabelle mit Klartextanzeige und Start eines bestehenden WZW Macros
• Konfiguration über WLAN / Ein Webinterface
• Akkubetrieb > 10 Stunden
• Kabellosem Aufladen (QI Ladestandard!)

Sicherheit

Bei Funkbetriebenen Steuerungen bin ich sehr skeptisch. Ich habe selbst schon erlebt, wie Funktastaturen beim Jog-Betrieb auf einmal nicht mehr gestoppt haben und Aktionen von billigen Handrädern zeitverzögert ausgegeben wurden (buffering). Grund dafür waren mangelnde Überwachung und Sicherheitseinrichtungen.

Das hier vorgestellte Handrad besitzt folgende Sicherheitseinrichtungen:

• Bi-Direktionale Funkverbindung. Stoppt bei einem Verbindungsabbruch automatisch die Bewegung
• Not-Aus Schalter
• Zustimmschalter für sämtliche Bewegungsfunktionen

Hardware

• Gehäuse aus ABS, 3D gedruckt
• 2 Drehencoder (Display & Achsen)
• 8 Edelstahltasten
• 1 Seitlicher Zustimmtaster
• 6 beleuchtete Tasten mit einstellbarer Farbe, 4 frei belegbar
• 3-Stufen Kippschalter für 1, 1/10, 1/100mm Verfahrweg je Click
• OLED Display
• Not-Aus Schalter
• Li-Ion Akku mit 2.000 mA

Konfiguration

Über den Computer (oder ein Mobiltelefon) lässt sich der eingebaute WLAN Hotspot im Handraf dazu verwenden, seine eigene Konfiguration auf das Handrad zu laden. Auch neue Softwareversionen können so sehr einfach eingespielt werden.

Entwicklung

Auf Basis meiner Wunschliste hat Heiko am Handrad noch ein paar Anpassungen/Verbesserungen vorgenommen.

Da ist zunächst, und kaum zu übersehen, ein Not-Aus Schalter. An der linken Gehäuseseite befindet sich außerdem noch ein Zustimmschalter, welcher bei jegilicher Bewegung (Encoder, Jog-Tasten und Bewegungsfunktionen) gedrückt sein muss. Somit werden ungewollte Bewegungen der Maschine verhindert.

Eine neue Funktion ist die Möglichkeit den Werkzeugwechsel vom Handrad aus zu initiieren (also M6 Tx aufzurufen). Dazu kann man auf dem Handrad auch die Klartextnamen der Werkzeuge hinterlegen – sehr praktisch! Aktuell sind bis zu 30 Werkzeuge möglich.

In Zukunft werden sicher noch weitere tolle Funktionen hinzugefügt.

Interesse?

Gute Nachrichten – das Handrad könnt ihr ab sofort als Bausatz (mit oder ohne 3D-Druckteile, für die Maker unter euch) käuflich erwerben. Der Preis bewegt sich im Rahmen von anderen Handrädern, jedoch bietet das Handrad von Heiko viele Zusatzfunktionen und ein top OLED Display.

https://www.cnc-handrad.de

[toc]

Kabel

Das Kabel sieht nicht sonderlich widerstandsfähig aus und verheddert sich recht schnell in sich selbst. Abhilfe schafft da ein flexibles Kabelschutzrohr aus Stahl für unter 2 Euro / Meter. Seine Stabilität zeigt das Rohr bereits beim Abschneiden – es lässt sich grauenhaft verarbeiten. Nach viel rumschruppen hat der Multimaster das Problem schlussendlich gelöst.

Halterung

Bisher fehlte immer eine sinnvolle Ablagemöglichkeit. In der spätere Bedienkonsole wird das Handrad einen festen Platz bekommen und herausnehmbar integriert werden. Aktuell liegt es lose auf dem viel zu kleinen Tisch und fällt ab und zu auch mal runter…
Abhilfe schafft ein starker Magnet von einer Werkzeuglochwand, welchen wir an das Handrad angeschraubt haben.Den Grund wieso das nicht Standard ist, sehen wir im Layout der meisten Eigenbaumaschinen aus Aluminium. Neben dem Rahmen und dem Maschinenbett ist bei uns aber auch der Bedienwagen magnetisch und so haben wir genug Optionen zum befestigen.

Bedienknöpfe

Beim einrichten fehlt die Möglichkeit die aktuelle Achse auf Null zu setzen. Dies werden wir bald noch über einen neuen (verdeckten) Taster einbauen.

Not Aus

Ist vorhanden, entspricht jedoch nicht den gültigen Normen. Es schaltet nämlich nur die Software, hat nur einen Kanal und löst auch bei einem Kabelbruch nicht automatisch aus. Hier werden wir den verbauten Pilz noch mit einem separaten Kabel direkt in den Sicherheitskreis der Maschine einbinden um im Notfall ein sicheres Anhalten zu garantieren.

Jog Mode

Die Wahltaste für den Verfahrweg je Schritt (1mm, 1/10mm, 1/100mm) wurde umgebaut. „1mm“ ist nun der Velocity Modus, „1/10mm“ und „1/100mm“ schalten in ihrer ursprünglichen Funktionen, stellen jedoch vorher auf den Single Step Modus um.
Dummerweise unterstützt das Mach3 PoKeys Plugin jedoch keine Mehrfachbelegung eines Buttons, weswegen ich die Änderung „hart“ vornehmen musste.

Generell bietet Mach3 drei verschiedene Fahrmodi für ein Handrad:
– Velocity – Verfahren der Achse in Relation zur Drehgeschwindigkeit des Handrads. Gut für größere Wege
– Single Step – Verfahren im Einzelschritt, gut zum Anreißen am Werkstück oder für die Arbeit mit der Messuhr
– Multiple Step – Wie Single Step, jedoch gefährlich weil die Achsen eventuell zu viel „gedrehten“ Weg abfahren und man sie nicht anhalten kann.

Der niederländische Hersteller White Socks Engineering (hardware-cnc.nl) bietet ein auf PoKeys basiertes Handrad im schicken Aluminiumgehäuse. PoKeys hat den Vorteil eines sehr guten Mach3 Plugins sowie der Möglichkeit einfach Erweiterungen vorzunehmen.

Beim ersten testen habe ich 2 Funktionen vermisst. Ein Taster zum Nullen sowie die Möglichkeit von Velocity auf Multi Step umzuschalten. Bei der Gehäusegröße sollte sich das aber noch schnell nachrüsten lassen – PoKeys hat ohnehin noch mehr als genug Ports frei.

Eventuell werde ich noch das Not-Aus verbessern. Aktuell greift dieses nur in Mach3, was nicht ganz optimal ist. Zur korrekten Einbindung in den Not-Aus Kreis (2xNC Kontakte) müssen noch 4 Adern gezogen werden.