Elektronik_Header_3LŘftersteuerung mit ESP-01

 

Spindel senkrecht mit OpenCNCPilot

Die bereits beschriebene Idee, die Spindel bzw. die komplette Z-Achse senkrecht zur Bearbeitungsfl├Ąche unter Zuhilfenahme elektronischer Hilfsmittel einzustellen und daf├╝r SerialComCNC zu verwenden, hat sich bei n├Ąherer Betrachtung als Sackgasse herausgestellt. SerialComCNC bietet in der aktuellen Version 2.5.x nicht die M├Âglichkeit, ├╝ber das Probe-Interface Messungen an verschiedenen Punkten durchzuf├╝hren. Man kann vermutlich ├╝ber die Makro-Funktionen ├Ąhnlich vorgehen, wie unten f├╝r OpenCNCPilot beschrieben, das habe ich aber nicht selbst getestet.

Das Programm OpenCNCPilot von Martin Pittermann stellt dem Anwender ├╝ber die Macro-Funktion die Erstellung eigener Befehlsfolgen zur Verf├╝gung.

Damit ist es ein Leichtes, passende Befehlsfolgen zu definieren, die bei der Messung zur Einrichtung der Spindel helfen. Dazu sp├Ąter mehr.

Zun├Ąchst m├╝ssen jedoch die Voraussetzungen f├╝r die elektrische Erfassung des Moments der Kontaktgabe des Messf├╝hlers mit der Bearbeitungsfl├Ąche geschaffen werden.

Mein erster Ansatz, den Messf├╝hler (einen passend gebogenen Kupferdraht) isoliert in der Bitaufnahme der Spindel zu befestigen...

Messf├╝hler isoliert

... und mit der Messspitze direkt den Alu-Fr├Ąstisch zu kontaktieren, hat leider nicht funktioniert. Ich vermute, die Eloxierung des Aluminiums hat den Kontakt verhindert, das Probing hat nicht gestoppt.

Probe-Kontakt per Messstrippe

Das andere Ende der wei├čen Messstrippe ist mit dem Probe-Kontakt am GRBL-Controller verbunden.

gefederte Messspitze

Da sowohl der Kupferdraht ausweichen konnte, als auch eine gefederte Messspitze zum Einsatz kam, ist nichts weiter passiert, ich hatte gen├╝gen Zeit, den Prozess manuell zu stoppen.


Da das Probing zur Einstellung der Z-Achse auf Null problemlos funktioniert, habe ich den Messf├╝hler umgebaut und doch direkt und somit elektrisch leitend in die Bitaufnahme eingespannt.

ohne Isolierung

Als Kontaktfl├Ąche dient derselbe Werkzeugl├Ąngen-Sensor, der auch f├╝r das Nullen der Z-Achse vor dem Fr├Ąsen verwendet wird.

Der Sensor besteht aus einem einseitig kupferbeschichteten St├╝ck Platinenmaterial von ca. 0,6 mm Dicke, an das ein abgeschirmtes Kopfh├Ârerkabel angel├Âtet ist, dessen beide Signalleitungen an den Probe-Anschluss des GRBL-Controllers gef├╝hrt sind. Die Abschirmung ist im Stecker mit Masse der Fr├Ąse verbunden um St├Ârungen zu verhindern. Auf der Platine ist die Schirmung ebenfalls angel├Âtet, dient hier aber nur der Zugentlastung. Dieser Teil der Platine ist durch einen Graben in der Kupferfl├Ąche elektrisch gegen die Tastfl├Ąche isoliert.

Z-Sensor

Um dieses Platinenst├╝ck als Werkzeugl├Ąngen-Sensor zu verwenden, wird dessen Dicke entweder mit der B├╝gelmessschraube oder mittels der von SerialComCNC zur Verf├╝gung gestellten Messmethode bestimmt. Der erhaltene Wert wird in SerialComCNC eingegeben und gespeichert und in zuk├╝nftigen Z-Null-Fahrten ├╝ber den Befehl “UP” (Use Probe) ber├╝cksichtigt.

Dieses Verfahren hilft hier allerdings, wie bereits oben erw├Ąhnt, nicht weiter, weshalb wir uns dem Programm OpenCNCPilot zuwenden.

├ťber die Schaltfl├Ąche “Macro” werden zwei Makros folgenden Inhalts definiert:

“Probe and set Zero” mit den Befehlen:

  • G38.2Z-10F20
  • G92Z0
  • $J=G91F100Z1

sowie “Probe and Stop” mit dem Befehl:

  • G38.2Z-10F20

Hilfreich ist ein drittes Makro des Inhalts

  • $J=G91F100Z1

mit dem nach Ablesen des Messwertes die Z-Achse wieder um 1 mm angehoben werden kann. Man spart sich auf diese Weise das Wechseln in den Manuell-Modus.

Ablauf der Messung
Makro 1 wird an der h├Âchsten Stelle des Fr├Ąsbetts ausgef├╝hrt. Dabei wird der Nullpunktsensor auf das Bett gedr├╝ckt, so dass er komplett flach aufliegt.

Sensor vorbereitet

Die Stelle auf dem Sensor, die hier verwendet wurde, sollte man sich merken. Sie wird bei allen nachfolgenden Messungen ebenfalls verwendet, damit eventuelle Dickenabweichungen entlang der Oberfl├Ąche des Sensors keinen negativen Einfluss haben.

Das sollte ├╝brigens beim Z-Nullpunkt setzen vor einem Fr├Ąsjob ebenfalls ber├╝cksichtigt werden. Man kann z.B. mit einem Permanentmarker einen kleinen Kreis auf den Sensor malen, um den Hotspot zu markieren.

Beim Start des Makro 1 f├Ąhrt die Z-Achse langsam nach unten, bis die Messspitze den Sensor ber├╝hrt. Die Z-Achse stoppt sofort und der Wert f├╝r Z wird im Programm gleich Null gesetzt. Enth├Ąlt das Makro die dritte Zeile wie oben angegeben, f├Ąhrt die Z-Achse sofort nach der Nullstellung wieder 1 mm nach oben und man kann sofort die Tastnadel um 180┬░ zur gegen├╝berliegenden Messstelle schwenken.

Tipp
Verwendet man Tastaturbefehle, ist zu beachten, dass normale Fahrbefehle w├Ąhrend der Kontakt zum Sensor noch geschlossen ist, sofort mit ALARM gestoppt werden, denn in diesem Modus ├╝berwacht GRBL den Sensor.
Abhilfe bringen hier die Jog-Befehle von GRBL 1.x. Diese ignorieren den geschlossenen Kontakt. Die manuellen Fahrbefehle in OpenCNCPilot verwenden Jog-Commands von GRBL 1.1, das funktioniert also.

Jetzt wird der Sensor auf die entgegengesetzte Seite des Fr├Ąsbetts gedreht und hier das Makro 2 ausgef├╝hrt. Makro 2 f├Ąhrt ebenfalls langsam die Z-Achse nach unten bis zum Kontakt mit dem Sensor. Allerdings wird jetzt nicht Z=0 gesetzt, sondern man kann die Differenz zur ersten Messung auf der Z-Achsenanzeige ablesen.
Diesen Wert schreiben wir auf.

Je nach Differenz erkennt man, ob die Z-Achse nach vorn oder nach hinten geneigt, oder - im Bestfall, beide Messungen haben den Wert Null ergeben - dass die Z-Achse senkrecht eingestellt ist.

Hinweis
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Reihenfolge der beiden Einstellungen wichtig ist. Beim Ver├Ąndern der Neigung vorne/hinten verstellt sich die Drehung links/rechts wieder, man startet also mit der Einstellung vorne/hinten und justiert erst anschlie├čend die seitliche Neigung des Fr├Ąsspindel.

Bei meiner LCF-1 h├Ąngt die Spindel vorne nach unten, man muss also zur Korrektur am unteren Ende des Z-Schlittens Blechstreifen oder ├ähnliches passender Dicke einlegen. Dazu m├╝ssen bei der LCF-1 die beiden Schrauben unterhalb der Linearlagerf├╝hrungen gel├Âst werden.

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Nat├╝rlich sind andere Modifikationen zum Erreichen desselben Effektes denkbar, aber diese Schrauben sind am Einfachsten zu erreichen.

Idealer Weise sollte man die entsprechenden Messungen an mehreren Stellen des Fr├Ąsbetts wiederholen. Gegebenenfalls muss man Mittelwerte bilden, wenn sich z.B. unterschiedliche Werte am vorderen und hinteren Ende oder in der Mitte des Fr├Ąsbetts ergeben.

Zur seitlichen Justierung der Z-Achse werden die beiden Schrauben hinten unten am Z-Schlitten gel├Âst (nur gelockert).

Befestigung der Spindelaufnahme

Dann kann die Spindelaufnahme vorsichtig seitlich verdreht werden. Ok, da die Schrauben nicht komplett gelockert sind, muss man am besten mit einem Schraubendrehergriff oder ├ähnlichem, vorsichtig gegen den oberen Rand der Fr├Ąsspindel klopfen um eine ├änderung der Lage zu erreichen. Man muss bedenken, dass sich die Stellung der Spindel beim anschlie├čenden Festziehen der Schrauben nicht mehr ver├Ąndern darf, zu locker d├╝rfen die Schrauben also w├Ąhrend der Justageprozedur nicht sein.

Das Spiel wird fortgesetzt, bis beide Messwerte auf Null stehen (oder der Unterschied akzeptabel gering ist).
Anschlie├čend werden die beiden Schrauben wieder festgezogen und die Messung wird zur Kontrolle erneut durchgef├╝hrt.

Tipp
F├╝r beide Befestigungen ist es extrem hilfreich, wenn man einen guten T-Griff Inbusschl├╝ssel sein Eigen nennt, denn zumindest um an die Befestigungsschrauben der Spindelaufnahme zu kommen, muss die Z-Achse fast komplett nach unten gefahren werden. In diesem Zustand hat man keinen Spielraum um einen normalen Inbusschl├╝ssel zielf├╝hrend bewegen zu k├Ânnen, man ist dauernd am Umstecken. Auch f├╝r die Schrauben unterhalb der Linearlagerf├╝hrungen ist der kurze Schenkel eines normalen Inbusschl├╝ssels zu kurz.


Bliebe zu erw├Ąhnen, dass die T-Nutenplatten der LCF-1 leider alles andere als plan sind.

Nutenplatte der LCF-1 mit Stahllineal

Die Lichtstreifen unterhalb des senkrecht aufgestellten Stahllineals lassen erahnen, wie krumm die Platten sind.

Hier ein paar Nahaufnahmen vom linken Rand der linken Platte...

linker Rand

... der Mitte der Platte...

Mitte

... und dem rechten Rand der linken Platte:

rechter Rand

Die Sinnhaftigkeit der oben beschriebenen Ma├čnahme ist also solange fragw├╝rdig, bis man diese Platte irgendwie zu einer Ebene geformt hat.

Im gegebenen Zustand muss man sich immer die Frage stellen, zu welcher “Ebene” denn die Spindel nun eigentlich senkrecht eingestellt wird.


Nachtrag
Genervt durch das immer wieder auftauchende Problem der gewellten Platte, habe ich mich an Fa. K├Âhler gewandt und mir gegen Einwurf nicht unerheblicher Mengen kleiner M├╝nzen eine passende, plan gefr├Ąste T-Nut-Platte auf Ma├č anfertigen lassen.

plangefr├Ąste T-Nutplatte

 

plangefr├Ąste T-Nutplatte

Bei der Montage der neuen Platte habe ich dann festgestellt, dass der Rahmen des Untergestells nicht plan eingestellt ist, der Tisch wackelte ├╝ber die Ecken. Das habe ich also gleich mit behoben.

Viel wichtiger ist aber, dass offenbar die F├╝hrungen der X-Achse in der Mitte durchh├Ąngen. Ich vermute, das liegt an der sehr schweren HF-Spindel und den vergleichsweise d├╝nnen Achsen auf denen der Y-Schlitten l├Ąuft. Die beiden Stahlwellen haben einen Durchmesser von 20 mm, nicht eben zierlich, aber offensichtlich immer noch zu schwach in der Kombination.

 


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