MiniVMC "Elke" Es geht los

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Wandoo1980
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MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von Wandoo1980 » 06.01.2018, 10:23

Moin,
na dann will ich auch hier endlich mal mit meinem neuen Projekt hinterm Ofen rauskommen ;)
Wie der Titel schon sagt, wird es bei mir im Keller ein MiniVMC geben. Mini deswegen, weil jedes Bauteil noch von Menschen bewegt werden muss. Das bedeutet, dass kein Bauteil schwerer als 130-150kg sein darf.
Als Material der Wahl habe ich mich hier für eine Nanodur UHPC-Mischung entschieden.
Warum Beton und nicht Polymerbeton werden sich jetzt wieder viele fragen..... das kenne ich schon....

AAAAlso....
Polymerbeton ist ja nun eine Epoxydmischung. Das stellte mich vor folgende Probleme:
Es ist Temperaturkritsch zu verarbeiten, die dabei entstehenden Dämpfe sind alles andere als gesund, dazu noch die riesen Sauerei mit den Werkzeugen und Mischbehältern... Alles Totschlagargumente, zumindest für mich.

UHPC-Beton wird auf Wasserbasis hergestellt, ist nicht so kritisch bei der Temperatur beim Aushärten, man kann es einfach in einem Freifallmischer herstellen, Gase sind zu vernachlässigen und man bekommt die Werkzeuge danach auch wieder anständig sauber.

Das E-Modul von der verwendeten Mischung liegt im Idealfall > 80kN/mm², was mehr als das von Alu ist. In Datenblättern habe ich für 5083 bzw. 7075er Aluminium ein E-Modul von 70-72kN/mm² gefunden.

So, jetzt also mal kurz Butter bei die Fische: So ist die Wunschvorstellung wie sie einmal aussehen soll:
MiniVMC_Vorschau_erster_Beitrag02.jpg
MiniBAZ1.jpg
Die Verfahrwege sind:
X=400
Y=200
Z=300

Angetrieben wird Elke mit 400W, 230V JMC-Servos auf der Z-Achse mit Bremse. Die sind über einen HTD-5M Riemen mit 15mm Breite 1:2 Untersetzt und besitzen einen 23bit Absolutencoder. Das sind dann 2^23 "Schritte" Pro Umdrehung ;)
P1010714.jpg
Hier seht ihr die gesamte Bestellung. Auf dem Bild sind 2 Servos mit Bremse ausgestattet, einer geht an einen Kumpel, von dem bekomme ich dann einen ohne Bremse, so hat jeder einen auf Z mit Bremse
P1010718.jpg
Das hier sind 400W Nema24 ohne Bremse
P1010717.jpg
Und das hier mit Bremse

Hier in dem Video stelle ich das Maschinenbett vor, was sich aber auch schon wieder ein bisschen geändert hat, das wird aber im nächsten Video auch noch erzählt. Daran arbeite ich grade ;)

youtu.be/iZv0EGkI4r8

Hier aber zusätzlich noch ein Render vom Maschinenbett:
Minibaz_Maschinenbett.jpg
Nur dass hier keine Missverständnisse bezüglich der Größe entstehen..... passiert gerne mal.....
Die Stahleinlage auf der der Turm später ruhen wird, hat eine Fläche von 400x200mm und ist im Rohzustand 25mm Dick. die 6 Gewindestangen sind M16 mit 10.9er Zugfestigkeit. Diese gehen durch Rohre bis in die Füße (60x60 Vierkant). somit wird der Beton im Bereich der Verbindung Bett/Turm nicht mit Zugkräften belastet. Außerdem werden die Krafte die auf den Turm wirken auch noch an das Untergestell weitergeleitet. Dieses mal achte ich auch darauf, dass das Untergestell extrem stabil wird, nicht so wie bei der "Seute Deern". Denn das ist dort die absolute Schwachstelle!

Apropos Zugkräfte, ich habe diesbezüglich mal mit dem Hersteller des Beton gesprochen, weil auf Facebook die Frage aufkam, ob bei dieser Betonmischung eine Armierung vorzusehen ist oder nicht. Klare Aussage: Nein! Das ist nicht nötig. Denn wenn die greift ist der Beton schon hin, also weißt risse auf.

Hier soll jetzt keiner denken, dass es sich nur um ein paar hübsche Renderings handelt ;) Das Projekt ist schon längst gestartet :D
Einige Stahleinlagen sind schon fertig:
Unteres Turmlager Roh.jpg
Hier das Turmlager von unten. Dort sieht man auch die M8 Gewinde für die Ankerschrauben.
Los und Festlagerblöcke.jpg
Und das hier sind die Stahleinlagen für die Los und Festlager.
Der Stahl ist St52 Stahl und wird nach dem Verguss auf einem Bearbeitungszentrum überfräst. dazu wird der Betonklotz auf den Kopf gestellt und ausgerichtet. Anschließend die Füße überfräst. Danach dann umgedreht, ausgerichtet und die Kompletten Elemente der Oberseite in einer Aufspannung gefräst. So ist anschließend alles, im Bereich der Toleranzen des MutterVMC ;), perfekt zueinander "eingestellt".


Natürlich ist auch schon der Formenbau gestartet
Hier im Bild seht ihr das Formenfundament und bevor, wie auf anderen Seiten, sich wieder alle die Finger wundtippern.... Keiner dieser Schraubenköpfe wird jemals Beton sehen.... die werden alle abgedeckt. Sei es durch Stahleinlagen oder andere Bretter...
26197799_2056059527964070_9025190739208959001_o.jpg
Das hier ist die Unterseite. Die Spanplatten sind 22mm stark und 110mm hoch. Das bietet genug Stabilität damit die Form nicht durchhängt und sich selber trägt, nachdem sie ausgerichtet ist.
26220730_2056059497964073_131501974090409928_o.jpg
In diesem Bild gut zu sehen: Die komplette Unterkonstruktion ist zusätzlich zu den Schrauben noch mit Montagekleber flächig verklebt. Das hält ;)
26240140_2056059571297399_6012103925717536105_o.jpg
Wer bei dem Projekt immer auf dem neuesten Stand sein will, der kann das auch über mein Facebookblog machen:
https://www.facebook.com/EndCNCproduction/
Weil nicht jeder freund von Facebook und Co. ist, bin ich grade noch dabei eine Homepage mit entsprechendem Blog zu erstellen.
außerdem wird es natürlich wieder Videos von mir geben. Allerdings mit größerem Abstand, weil dort der Aufwand schon extrem ist. Da ist, grade bei Facebook, ein Handyfoto mal eben hochgeladen ;)


So, das soll es für diese Vorstellung erst einmal gewesen sein. Ich wünsche euch viel Spaß beim lesen.

Wünsche euch ein schönes Wochenende!

Grüße, Sebastian
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django013
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von django013 » 06.01.2018, 11:09

Moin Sebastian,
na dann will ich auch hier endlich mal mit meinem neuen Projekt hinterm Ofen rauskommen
Das freut mich sehr. Ich bekomme nämlich schon Pickel, wenn ich nur an Fatzebuch denke, also Danke!

Bei der Entscheidung Mineralguss/UHPC bin ich ganz bei Dir. Ich würde sogar soweit gehen, dass das Anmischen von Mineralguss mit Hobbymitteln nicht geht. Von weiteren Schwierigkeiten während der weiteren Bearbeitung ganz zu schweigen. Das angestrebte E-Modul von > 80kN/mm2 halte ich für illusorisch. Dafür bräuchte es meiner Ansicht nach schon Profigeräte zur Verarbeitung. Zumal der Wasseranteil nicht unkritisch ist.
Aber ok - ich denke, das wird schon werden :)

Die Idee mit den Gasdruckdämpfern für die Z-Achse gefällt mir sehr gut. Auch die Verschraubungsart von Sockel und Ständer mit den durchgehenden Gewindestangen - klingt gut.
Die Dicke des Turmes von 200mm sehe ich eher als kritisch an. An der Stelle wäre ich nicht so geizig gewesen ;)

Dein Konstrukt ist so, wie die meisten Säulenfräsen. Nicht umsonst hatte ich die Männermaschine verlinkt und ich gehe davon aus, dass Du die bereits kennst.
Was ich dort zum ersten Mal bewusst registriert habe, ist, dass der Sockel größer ist, als alle Verfahrwege des Schlittens. Auch gefällt mir der breite Schlitten deutlich besser. Man erkennt bei der Männermaschine, dass die Macher sich bereits Gedanken um Kühlmittelabfluss und Spänetransport gemacht haben. Natürlich auch über die Abdeckung des Antriebes ...
Den Vorteil des großen Sockels sehe ich darin, dass man den Raum um die Maschine eher sauber halten kann. Ggf. eine passende Umhausung drum und gut ist. Bei Deinem Entwurf läuft der Sabber vom Frästisch irgendwohin - wie's der Teufel will, eben auf den guten Boden und findet dort bestimmt ein Teil, was sich unansehnlich machen lässt.

Bei dem breiten Tisch ist es wie mit den Z-Achsen - nämlich die Frage, wo mache ich Schiene und wo Wagen hin und was hat das für Auswirkungen auf die Bearbeitungssituation. Auch würde ich den Antrieb der Y-Achse ganz in den Sockel integrieren, um vorn wieder eine saubere/bündige Fläche zu bekommen.
Keine Ahnung, wie schwer jetzt Dein Sockel schon ist, wenn Du die Seiten durchgehend gerade machen würdest, wäre es einfacher, seitlich noch Wannen zu befestigen.

Zur Schnittstelle Sockel / Ständer: weiß nicht, ob Du es schon vorgesehen hast. Ich würde die Stahlplatten als Passung ausarbeiten, sodass sich der Ständer schon von alleine ausrichtet.
besitzen einen 23bit Absolutencoder. Das sind dann 2^23 "Schritte" Pro Umdrehung
Öhm, ich glaube, da hat einer von uns beiden ein Verständnisproblem.
Absolutencoder heißt für mich, dass man die Achsen nicht referenzieren muss.
Das bedeutet aber auch im Umkehrschluss, dass die gesamte Fahrstrecke max 2^23 Teile lang sein kann. Nicht eine einzelne Umdrehung. Die Länge einer Encoderteilung ist abhängig von Getriebe und Spindelsteigung.
Gibt im Datenblatt bestimmt eine Aussage dazu.

Gruß Reinhard

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Wandoo1980
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von Wandoo1980 » 06.01.2018, 11:33

Moin Reinhard,
klar ist das E-Modul nur unter perfekten Umständen zu erreichen und ich gehe auch davon aus, dass ich das nicht erreichen kann. Aber ich denke, dass ich im bereich von Aluminum sein werde.

Der Turm ist so schon an die 150kg schwer ;) daher die 200mm oben, wo er sich verjüngt ist er aber noch immer 300x200mm stark. Das reicht für alles was ich an Spindelleistung aufbieten kann.
Ich habe mir auch Gedanken gemacht wo Span und Pulpe bleibt ;) Allerdings ist das bei dem Nackten System hier nicht zu sehen. die Maschine ist so wie hier zu sehen, 940mm hoch. Das bedeutet ich brauche noch ein Untergestell. Dort wird die Wanne sitzen.
Was die Einhausung angeht, die man hier ja noch nicht sieht, so ist die Maschine ab Platte Z-Achse erst zu sehen. Dahinter befindet sich Elektronik und so weiter.
Rechts und links werden Blechtrichter angebracht die dann die Span/Kühlmittelmischung in den Sockel leiten.
Was den Schutz der Linearführungen angeht, so ist das alle eingeplant und daran arbeit ich noch. Das will erst einmal untergebracht werden ;)
Auch der Motor auf der Y-Achse wird sich unter diesere Abdeckung befinden. Die Form für die ich mich hier entschieden habe ist der Einfachheit der Gussform zu verdanken.
Das Bett ist im Vorderen Bereich schmaler, weil ich sonst mit dem Maschinentisch höher muss, damit ich den Verfahrweg noch hinbekomme. Was wieder in einem Höheren Turm enden würde weil ich mit der Kreuzplatte dicker werden müsste, was wieder länge Hebel bewirken würde. Daher die Entscheidung für das Verjüngen des Bettes.
Dazu wird es aber im laufe der Zeit weitere Bilder geben.
Der Absolutencoder ist in diesem Falle in Drehencoder. Der Servo weis also zu jeder Zeit in welchem Winkel er steht und zählt nicht nur Schritte.
Was du beschreibst ist ja ein Linearer Absolutencoder. Das wäre möglich, allerdings nur mit LinuxCNC im Hobbybereich, weil das die einzige Software ist die Linearencoder oder umgangssprachlich Direktwegaufnehmer, verarbeiten kann. Talla83 hat dazu ein super Video gemacht. Alternativ könnte man hier eine IP/A von CS-Labs verwenden, hier ist aber das Problem, dass man mit -10V/+10V für die Ansteuerung der Servos nehmen müsste, was doch sehr altbacken ist.
Bleibt mir also nur auf LinuxCNC umzusteigen und da dann Direktwegaufnehmer an allen Achsen vorzusehen, so wie talla83 das gemacht hat (dann spielen Toleranzen auf den Spindeln auch eine untergeordnete Rolle) oder aber die Absolutdrehencoder der Servos zu nutzen und auf eine möglichst genaue Spindel zu setzten. Hier sind Spindeln von TBI in C5 mit Doppelmutter vorgesehen. Das sollte dann genau genug sein für meine Hobbybedürfnisse ;)

Grüße, Sebastian
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von KarlG » 06.01.2018, 12:16

Moin Sebastian!

Zum Nanodur E80 (vermute, darauf beziehst Du Dich): Hast Du den Wärmeausdehnungskoeffizienten auf dem Schirm? Stahl liegt ungefähr bei 12; E80 bei 7 (*10^-6). Ist eigentlich immer die Frage, welche Kröte man schluckt...

Gruss
Karl

talla83
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von talla83 » 06.01.2018, 13:27

Moin Sebastian,
Bleibt mir also nur auf LinuxCNC umzusteigen und da dann Direktwegaufnehmer an allen Achsen vorzusehen, so wie talla83 das gemacht hat (dann spielen Toleranzen auf den Spindeln auch eine untergeordnete Rolle)
Das wäre durchaus eine feine und runde Sache :dance


Gruß Peter

django013
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von django013 » 06.01.2018, 15:17

Moin Sebastian,
Der Turm ist so schon an die 150kg schwer
Ok, das ist Panne. Egal - ich hätte versucht, die Säule als T-Profil auszuarbeiten. Am besten noch so, dass die Wurzel des Ts sich von unten nach oben verjüngt.
Allerdings ist das bei dem Nackten System hier nicht zu sehen. die Maschine ist so wie hier zu sehen, 940mm hoch. Das bedeutet ich brauche noch ein Untergestell. Dort wird die Wanne sitzen.
Schon klar - so wird es ja bei den meisten Tischmaschinen gemacht.
Nur schau Dir mal Deinen Entwurf an - der Sabber läuft Dir zwischen die Füße und nimmt mit Sicherheit auch Späne mit. Wenn Du dann mal ne Einhausung hast, dann kannst Du da nimmer sauber machen.
Deshalb fand ich den Entwurf der Männermaschine so außergewöhnlich. Die Wannen gleich dahin, wo der "Dreck" entsteht, mit Schrägungen zum automatischen Ablauf, ...
... und dass man jederzeit zum Späneabtransport hin kommt ...
Ich finde, das ist eine geniale Vorlage.
Wenn der gesamte Sockel zu schwer für Dich wird, dann mach den doch aus 3 Teilen und verklebe die später. Beton kann man auch so kleben, dass der Kleber stärker hält, als der Beton an sich.
Das Bett ist im Vorderen Bereich schmaler, weil ich sonst mit dem Maschinentisch höher muss, damit ich den Verfahrweg noch hinbekomme.
Das verstehe ich jetzt nicht. Da ist doch nichts, was den Platz unten einfordert.
Wenn Du den ganzen Sockel so breit machst, wie hinten, wo der Ständer drauf kommt, dann ändert sich doch nichts, oder?
Was übersehe ich da?
Die Form für die ich mich hier entschieden habe ist der Einfachheit der Gussform zu verdanken.
Lach - ein Quader wäre noch einfacher :D
Der Absolutencoder ist in diesem Falle in Drehencoder. Der Servo weis also zu jeder Zeit in welchem Winkel er steht und zählt nicht nur Schritte.
Was du beschreibst ist ja ein Linearer Absolutencoder.
Nö. Bei Absolutencoder ist es völlig Banane ob gerade oder rund. Es bedeutet nur, dass es mehr als zwei Sensoren gibt.
Die Scheibe in rund könnte z.B. so aussehen:
Encoderscheibe.jpg
Diese Scheibe zeigt eine 8bit Auflösung und es kämen 16 Sensoren zum Einsatz. Die kleinstmögliche Schrittweite wird durch die Anzahl der Striche im äußersten Kreis bestimmt.
Welchen Sinn ein solcher Encoder allerdings auf der Servoachse hat, erschließt sich mir nicht.
Das wäre möglich, allerdings nur mit LinuxCNC im Hobbybereich, weil das die einzige Software ist die Linearencoder oder umgangssprachlich Direktwegaufnehmer, verarbeiten kann.
Hm, meines Wissens kann mach3/4 auch Glasmaßstäbe bzw. Absolutencoder verarbeiten. Kommt eben drauf an, ob das Bob da mitspielt. Bei den üblichen CL-Systemen kann man die Encodersignale ja auch garnicht ohne weiteres weiter führen. Um die also bis zum PC zu führen, müsste man eine aufwändige Signalverdopplung einsetzen.

Gruß Reinhard

Willhelm B.
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von Willhelm B. » 06.01.2018, 18:08

Sinnfoll bei Servos die als 360°Stellmotor genutz werden. So kann die Steuerung nach dem einschalten schnell erkennen in welcher position er sich befindet und muss nicht genullt werden.

talla83
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von talla83 » 06.01.2018, 18:24

Hm, meines Wissens kann mach3/4 auch Glasmaßstäbe bzw. Absolutencoder verarbeiten. Kommt eben drauf an, ob das Bob da mitspielt. Bei den üblichen CL-Systemen kann man die Encodersignale ja auch garnicht ohne weiteres weiter führen. Um die also bis zum PC zu führen, müsste man eine aufwändige Signalverdopplung einsetzen.
Das klingt ja interessant.
Mach3/4 könnte ich also auch an meiner Ruhla (Servo/Stepper und Glasmaßstäbe) verwenden oder habe ich hier etwas falsch verstanden?
Welche Komponenten brauche ich denn dafür und übernimmt Mach3/4 dann die Berechnung der PID Regelschleife?

Gruß Peter

django013
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von django013 » 07.01.2018, 05:11

Moin moin,
So kann die Steuerung nach dem einschalten schnell erkennen in welcher position er sich befindet und muss nicht genullt werden.
Hm, also das mit dem Wegfall des Homen/Nullens erscheint mir fragwürdig. Auch wenn die Steuerung den Winkel des Servos kennt, weiß sie ja nicht, in welcher Umdrehung (der Spindel) der Servo steht. Gibt also nach wie vor Unbekannte, die durch Homen bestimmt werden müssen. Ein Nullen bei Erreichen von Home ist immer sinnvoll.
Mach3/4 könnte ich also auch an meiner Ruhla (Servo/Stepper und Glasmaßstäbe) verwenden oder habe ich hier etwas falsch verstanden?
Welche Komponenten brauche ich denn dafür und übernimmt Mach3/4 dann die Berechnung der PID Regelschleife?
Also bei mach3 bin ich mir nicht ganz sicher. Bei mach4 kein Problem. Bei mach4 kann man die Encoder-Eingänge definieren und (auch eigene) Aktionen für die Signale definieren.
Das raufziehen der PID-Regelschleife halte ich für suboptimal. Schließlich weiß der Treiber viel besser, was der Motor braucht. An der PID-Regelschleife hängt ja auch die Stromregelung und bei besseren Systemen auch die Fehler- / Kollisionserkennung.
Die Encodersignale auf den PC hochzuziehen macht insofern Sinn, als dass der PC genaue Positionsangaben hat. Schrittfehler sind damit ausgeschlossen. Ob und wie weit die PC-Steuerungen allerdings auf Positionsfehler reagieren (können) entzieht sich meiner Kenntnis.

Gruß Reinhard

Willhelm B.
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Re: MiniVMC "Elke" Es geht los

Beitrag von Willhelm B. » 07.01.2018, 06:25

django013 hat geschrieben:
07.01.2018, 05:11
Moin moin,
So kann die Steuerung nach dem einschalten schnell erkennen in welcher position er sich befindet und muss nicht genullt werden.
Hm, also das mit dem Wegfall des Homen/Nullens erscheint mir fragwürdig. Auch wenn die Steuerung den Winkel des Servos kennt, weiß sie ja nicht, in welcher Umdrehung (der Spindel) der Servo steht. Gibt also nach wie vor Unbekannte, die durch Homen bestimmt werden müssen. Ein Nullen bei Erreichen von Home ist immer sinnvoll.
Bring mal den Textteil von mir, den du nicht zitierst hast, in Kontext mit dem, den du Zitiet hast!
Ich sprach dabei von Stellmotoren die maximal eine 360° Drehung machen. Ich bezog mich auf einen möglichen Einsatzzweck, unabhängig einer CNC Fräse.

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