Gantry Konzept mit langem und flachem Portal

[Herr_Holle]

Hallo zusammen,

Holger hier, schon lange interessiert dabei und dankbar für die vielen nützlichen Infos, hier nun mein eigenes Projekt…

Auf konstruktive Details würde ich hier jetzt gar nicht unbedingt eingehen wollen, denke dafür gibt´s schon hinreichend viel Material in den Foren. Mir geht es in der Hauptsache um Eure Einschätzung zu der Gantry-Variante mit dem Portalbalken auf der langen Achse. Habe hierzu leider nicht wirklich viel gefunden.

Meine Gedanken zu dem Konzept:

Mit dem angestrebten Bauraum und den entsprechend langen Verfahrwegen sehe ich die Vorteile vor allem darin, dass die lange Achse nur einen Antrieb hat und damit auch nur die Z-Achse verfahren werden muss. Mit dem vorgesehenen Zahnstangenantrieb sollten sich dann auch akzeptable Werte bezüglich Geschwindigkeit und Präzision erzielen lassen.

Mir ist klar, dass auf dieser Länge des Portalbalkens die Torsionssteifigkeit eine kritische Größe darstellt, andererseits verringert sich das Kippmoment der Portalbrücke deutlich, weil die hohen Wangen als bewegte Elemente entfallen und in der festen Struktur des Rahmens integriert sind. Gleichzeitig ergibt sich dadurch auch eine sehr gute Zugänglichkeit von der Seite und die Möglichkeit größere Bauteile überstehen zu lassen.

Was soll sie können?

Große Konturen 3D Fräsen – daher der die hohe Durchlasshöhe auf Z um auch lange Werkzeuge spannen zu können. Außerdem soll die Option für zwei zusätzliche Achsen auf Z gegeben sein.

Welche Materialien sollen gefräst werden?

In den großen Dimensionen vornehmlich Schaum und Holz. Ich stelle mir aber auch vor, in dem Randbereich (weniger Verformung und Schwingung in der Struktur), mit entsprechender Vorrichtung als Tischerhöhung z.B. Alu damit zu fräsen.

Zum Aufbau

Der Rahmen ist mit Typ 10B 100 x 100 Aluprofilen geplant. Zumindest in der Durchbiegung haben diese auf die Länge Vorteile gegenüber den schweren 80 x 80 Profilen. Schwingungstechnisch kann ich das nicht einschätzen bzw. habe ich das auch nicht berechnet.

Würde mich echt freuen etwas Feedback zu bekommen und bedanke mich im Voraus!

Viele Grüße
Holger

[KarlG]

Moin,

Mir ist klar, dass auf dieser Länge des Portalbalkens die Torsionssteifigkeit eine kritische Größe darstellt...

Torsion ist vermutlich Dein kleinstes Problem. Wenn ich das richtig lese, ist der X-Balken 3m lang. Auf der Länge hängt ein 100x100 schon durch sein Eigengewicht 0,37mm durch. Mit mittiger Last (Z-Achse + Spindel) von (angenommen) 25kg werden es dann 0,83mm.
Ein 160x80 hätte 0,33mm und ein 200x80 0,2mm. Das letztere würde ich grade noch so für erträglich halten und leichter als zwei 100x100 wäre es auch.

Der Chassis-Querbalken vorne und hinten hängt natürlich auch durch - hier könnte man eine verstellbare mittige Abstützung gegen den Boden einplanen.

Gruss
Karl

[Herr_Holle]

Hallo Karl,

das mit dem Eigengewichtsdurchhang ist ein sehr guter Einwand, hatte ich etwas aus den Augen verloren. Bei dem von dir vorgeschlagenen 200er Profil verliere ich allerdings etwas Bauhöhe, so dass die Führungen weiter zusammenrutschen und auch die Z-Achse schmaler aufbaut. Siehst du das bez. Verformung eher unkritisch?

Hatte ansonsten auch schon diverse Koppellösungen der beiden Balken angedacht

In diesem Fall von beiden Seiten als Kasten verschraubt mit 21mm Siebdruckplatte.
Oder ist das Quatsch

Die zusätzliche mittlere Abstützung halte ich für eine gute Idee.

Vielen Dank auf jeden Fall schon mal für dein Input!

Gruß
Holger

[KarlG]

Bei dem von dir vorgeschlagenen 200er Profil verliere ich allerdings etwas Bauhöhe, so dass die Führungen weiter zusammenrutschen und auch die Z-Achse schmaler aufbaut. Siehst du das bez. Verformung eher unkritisch?

Ja. Wobei mir nicht klar ist, weshalb damit auch die Z-Achse schmaler wird.

In diesem Fall von beiden Seiten als Kasten verschraubt mit 21mm Siebdruckplatte.
Oder ist das Quatsch

Ja. Nützt wenig - schadet aber vermutlich wg. unterschiedlicher therm. Dehnung. Siebdruckplatte hat senkrecht ein e-Modul um 4000 (Alu 70000). D.h.: Wenn Du wirklich was verstärken willst, nimm zwei Alu-Platten.

Gruss
Karl

[Erwin93]

Guten Abend,
würde ich so nicht bauen. Du verlierst durch diesen Aufbau schon deutlich an Stabilität. Bezüglich der Wangen hast du bei einem Gantry Antrieb auch die Möglichkeit den Tisch tiefer zu setzen sprich kurze Wangen da sich unter der Bearbeitungsfläche ja keine KUS/Antrieb befindet. Eventuell auch im Sinne von flachem Aufbau mit wenig Z Durchlass. Die Aufspannplatte dann geteilt in 3 Stücke und wenn dann tatsächlich etwas höheres ansteht kannst du die eine Platte rausnehmen und eine Etage tiefer einlegen und hast dann 1*1m mit viel Z. Ist das einigermaßen verständlich geschrieben?

Möchtest du die Profile planfräsen oder wie geliefert montieren? Multiplex würde ich nicht nehmen. Mit den Abmessungen wird die Wärmeausdehnung Alu/ Stahl schon ein Thema sein.

Soll die Maschine gewerblich eingesetzt werden? Was für ein Budget hast du eingeplant?

Bei soviel Bearbeitungsfläche musst du auch entsprechend Platz für Rohmaterial und Fertigteile vorsehen und wahrscheinlich eine zweite Person zum einlegen des Materials. Auch eine Absauganlage mit großem Spänebehälter. Beim Schaum fräsen gibt es eine Menge Späne.

[Herr_Holle]

Ja. Wobei mir nicht klar ist, weshalb damit auch die Z-Achse schmaler wird.

War etwas missverständlich ausgedrückt. Meinte eigentlich niedriger:

Ja. Nützt wenig - schadet aber vermutlich wg. unterschiedlicher therm. Dehnung. Siebdruckplatte hat senkrecht ein e-Modul um 4000 (Alu 70000). D.h.: Wenn Du wirklich was verstärken willst, nimm zwei Alu-Platten.

Ja dachte ich mir schon . Alu Blech/Platte scheint mir in den Dimensionen wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll, sprich zu teuer . Ich werd mal den 200 x 80 Balken reinzeichnen um mal ein Gefühl dafür zu bekommen.

Gruß
Holger

[Herr_Holle]

Hallo Erwin,

Guten Abend,
würde ich so nicht bauen. Du verlierst durch diesen Aufbau schon deutlich an Stabilität. Bezüglich der Wangen hast du bei einem Gantry Antrieb auch die Möglichkeit den Tisch tiefer zu setzen sprich kurze Wangen da sich unter der Bearbeitungsfläche ja keine KUS/Antrieb befindet. Eventuell auch im Sinne von flachem Aufbau mit wenig Z Durchlass. Die Aufspannplatte dann geteilt in 3 Stücke und wenn dann tatsächlich etwas höheres ansteht kannst du die eine Platte rausnehmen und eine Etage tiefer einlegen und hast dann 1*1m mit viel Z. Ist das einigermaßen verständlich geschrieben?

wenn ich dich richtig verstanden habe, meinst du dieses Prinzip.

Gantry.jpg (7.3 KiB) 9585 mal betrachtet

dabei verliere ich ja die erwähnte Möglichkeit, große Bauteile seitlich überstehen lassen zu können. Und ich benötige wieder zwei Antriebe auf der langen Achse, was die Kosten deutlich in die Höhe treibt.

Möchtest du die Profile planfräsen oder wie geliefert montieren? Multiplex würde ich nicht nehmen. Mit den Abmessungen wird die Wärmeausdehnung Alu/ Stahl schon ein Thema sein.

nein, um Teile in der Größe zu Fräsen, fehlen mir leider die Möglichkeiten. Evtl. werde ich die Flächen mit Epoxy abformen.

Soll die Maschine gewerblich eingesetzt werden? Was für ein Budget hast du eingeplant?

ich versuche unter 8k hinzukommen.

Bei soviel Bearbeitungsfläche musst du auch entsprechend Platz für Rohmaterial und Fertigteile vorsehen und wahrscheinlich eine zweite Person zum einlegen des Materials. Auch eine Absauganlage mit großem Spänebehälter. Beim Schaum fräsen gibt es eine Menge Späne.

Absaugung ist natürlich mit eingeplant wie du auf den Entwürfen siehst

Danke für deine Ausführungen.

Gruß
Holger

[KarlG]

Ich werd mal den 200 x 80 Balken reinzeichnen um mal ein Gefühl dafür zu bekommen.

Oder auch ein 240x120, wenn das Budget das zulässt: https://www.smt-montagetechnik.de/produkte/2472n.htm
Das scheint relativ neu bei SMT zu sein, denn ich habe es noch nicht in der Datenbank des Durchbiegungsrechners.

Evtl. werde ich die Flächen mit Epoxy abformen.

Wogegen? Das halte ich für extrem schwer, die Geradheit von so einem 3m-Profil auch nur zu messen. Ich kann maximal 1,5m mit wenigen Hundertsteln Genauigkeit.

Gruss
Karl

[Olli-CNC]

Schaum und Holz damit zu fräsen wird ja noch gehen, aber Alu "sinnvoll" damit zu bearbeiten sehe ich mit der Konstruktion nicht.

Dann sind mir einige Punkte aufgefallen, welche ich so auf keinen Fall lassen würde:

1. Linearführungen direkt aufs Profil geschraubt. Kann man machen, aber dann ist es halt scheiße, wird wahrscheinlich klemmen und der Verschleiß ist größer.
2. Stützweite der Linearwagen fürs Portal ist viel zu gering.

Wenn man quasi "Sondermaschinenbau" betreibt, dann wird es meistens teurer und das sehe ich auch hier so.

Keine Ahnung was für Teile du nachher damit herstellen willst und welche Toleranzen eingehalten werden müssen, vielleicht reicht das Konstrukt dafür ja, vielleicht aber auch nicht.


Gruß
Olli

[Erwin93]

dabei verliere ich ja die erwähnte Möglichkeit, große Bauteile seitlich überstehen lassen zu können. Und ich benötige wieder zwei Antriebe auf der langen Achse, was die Kosten deutlich in die Höhe treibt.

Ja genau so hatte ich es mir etwa vorgestellt.
Für mich stellt sich immer noch die Frage warum die Maschine so groß werden soll. Hast du wirklich Teile die 3m lang und entsprechend breit sind um quer eingelegt werden zu müssen?
Falls ja lassen sich diese eventuell teilen? Gibt es dein Rohmaterial in diesen Abmessungen?

Bezüglich deinem Budget glaube ich das wird nicht reichen.
Dold Mechatronik baut Maschinen in dieser Größe und hat ein Baukasten System mit fertigen Komponenten vielleicht bekommst du dort etwas passendes. Ich meine mich zu erinnern er hat oder will auch eine lange Maschine mit Zahnstangen aufbauen.
Das Budget kommt natürlich auch auf deine Vorraussetzungen an
Hast du die Möglichkeit teile zu fertigen
Bekommst du Material gebraucht oder zu vergünstigten Konditionen
Was ist bereits vorhanden oder anders was soll mit den 8000€ abgedeckt werden? (Nur die Mechanik oder komplette Maschine inklusive Fräser und Spannmittel)

Tendenziell ist viel Fläche natürlich gut aber mit der Größe steigen die Kosten deutlich oder die Qualität sinkt.

Vielleicht sagst du ein paar Worte was für Teile gefertigt werden sollen das hilft die Anforderungen einzuschätzen