Lasercutter, CNC, Multifunktionsdingens..

[gamerpaddy]

Das Projekt hat sich in ein neues verwandelt, zu sehen auf den letzten seiten^^
das teil wächst seit 2016, nichts ist mehr so wie es hier zu sehen ist. das aktuellste steht immer am schluss.




















Hallo, ich bin gerade dabei den Nachfolger meines Lasercutters (siehe video: https://youtu.be/3DVBjE6aczs ) zu Planen.

-Als Linearführung nehme ich DIN schienen auf denen ein Wagen mit Rillenkugellager fährt.
Je 2 für die Y achse, und einen für die X achse.

-Als Motor nehme ich, da ich vor kurzer zeit ein paar günstig ersteigert habe, NEMA23 Schrittmotoren von Sanyo Denki. Schwer und stark. Wahrscheinlich zu stark für diese anwendung, aber anders liegen die sonst nur rum.

-Als antrieb nehme ich den bewährten GT-2 Zahnriemen. Ist genau und man kann auch mal schnell fahren. Der Riemen ist zwar etwas zu schwach für die starken motoren, aber bei dem aufbau treten ja eh keine großen kräfte auf.
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-Als Schrittmotortreiber kommt das TB6560 Modul aus China zum einsatz. Es geht bis max 3A, und lässt sich über dip-schalter einstellen. (decay, haltestrom, microstepping, strom) Zudem sind die mit rund 5.50€ sehr günstig.
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-Als Controller kommt wie immer ein Fake Arduino mit GRBL 0.9j zum einsatz. Es gibt bei sowas einfach nichts besseres.

-Als Laser werde ich den aus meinem alten Cutter verwenden. Es ist eine M140 Diode mit 1.8W 445nm und einer G-2 Linse. Gekühlt wird passiv, in einem kühlkörper mit 12mm borhung.
Als Konstantstrom treiber haben sich diese billigen LM2596 CC/CV module für 1-2€ bewiesen, daher werde ich sie weiterhin verwenden. Dazu ein Mosfet auf einem Kühlkörper zum schalten / pwm.
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-Als Rahmenmaterial nehme ich 10mm Sperrholz.

An den Schlitten sind je 4 Kugellager, 2 davon sepperat per scharnier befestigt, sodass man es per schraube und einer feder einspannen kann. Das sollte eine stabile fahrt ermöglichen.

Die Nutzbare fläche ist grob gemessen 90x90cm Im vergleich hatte der alte nur knapp 35x25cm. Die Höhe lässt sich variieren, da das teil freistehend ist. n paar bücher drunter und man hat mehr platz.

Wie ich jedoch die einzelnen linearführungen miteinander verbinde, werde ich dann sehen wenns die situation erfordert. ich kann das teil nicht in der größe irgendwo hinstellen. Flachkopfschrauben und flügelmuttern zum schnellen auf und abbau wäre eine option.

ein 3d modell habe ich auch schon in Sketchup (das neue, schlechte..) angefertigt.
(ignoriert den Riemen bei der einen Linearführung, ich treib das teil nur von einer seite an. Sofern es steif genug ist. Ansonsten wird eine antriebswelle eingebaut.)
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Sobald es weiter geht, poste ich Bilder.

Aktueller status:

☑ idee
☑ teile besorgen
☑ teile testen
☑ 3d planung
☑teile zuschneiden
☑ zusammenbauen
☑ verkabeln
☑ software konfigurieren
☑ modulbauweise fertigstellen. wegen platzproblemen.
☑ Rückschlag erleben, und zurück zu schritt 2. teile besorgen....
☐ optimieren (laufruhe, wiederholgenauigkeit, geschwindigkeit usw.)
☐ Fertigstellen
☐ in die ecke stellen und verstauben lassen.


Der Preis ist eine nebensache, da man wie zb. bei den Motoren glück braucht eine Auktion zu gewinnen.
Schrittmotor: in meinem fall 6€ pro motor. neu wären es über 50€, den lass ich mal aus der rechnung raus.

Aber sonst sieht es so aus:
Laser + g2 linse von dtrlpf: 80€
Pro schrittmotortreiber: 5.50€
Fake arduino: 8€
Netzteil 14.95€
pro Kugellager U604ZZ 1€
1M hutschiene je 3€
kabel, schrauben und kleine elektronikteile: 10€
_____________________
123.45€

[gamerpaddy]

Ich mixe den schritt Teile zuschneiden und zusammenbauen, damits passt.
Heute habe ich die Linearführungen fertig gestellt, leider nur 2 von 3, da mir die schrauben ausgingen. Dazu nur 3 Lager pro schlitten, sonst würde es nicht reichen.

Erster test, ich bin erstaunt. Selbst mit gegendruck (geschätzt 5-10kg) laufen diese noch leicht und ohne wegzuknicken.
Definitiv die günstigste und stabilste methode dafür.
aufbau siehe bilder, geschnitten hab ichs jetzt nicht so genau. geht aber dennoch.
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nächster schritt wäre vergessene teile für die dritte führung zu bestellen (nur ein paar M4x20 schrauben) und dann die riemen anzubringen.

Projekt ruht bis weitere teile ankommen. Bestellt hab ich Gt2 zahnriemenrad und eine umlenkrolle mit kugellager. +weitere 15€. die müssten mitte-ende feb. da sein. dann gehts weiter. die teile die ich da hab, sind zwar die richtigen aber teilweise verhuntzt. (5mm zahnriemenscheibe auf 6.35mm krumm aufgebohrt...)

[gamerpaddy]

Update:
Die Linearführungen haben nun die Riemen. Laufen ruhig und stabil. Nur die umlenkrollen sollte ich neu ausrichten, sind etwas krumm unter den gespannten riemen.

Die elektronik pack ich in eine Extra box, um alles modular zu halten. Ich hab kein platz für ne 1x1m maschine, also muss ich die irgendwie zusammen-steckbar machen. Hoffentlich mit ausreichender stabilität, da ich auf eine durchgehende welle oder doppelte motorisierung der Y achse keine lust habe.

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[gamerpaddy]

Update, steuerung ist fertig. erster probelauf ging problemlos.
nächster schritt wird wohl das verbinden der beiden achsen.
dann noch schritte pro mm einstellen und laser anschließen. Fertig.
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[gamerpaddy]

Und bam! läuft.. naja nur kurz dann hörte es sich an als würde man n eimer schrauben in den mixer leeren.
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meine linearführungen sind perfekt für kraft von oben geeignet. drehmoment auf der vertikalen achse mögen die nicht. und das teil wieder einrenken während alles zusammengebaut ist, ist unmöglich.

ich bestell mir mal 16 oder 20er wellen und lager. aber nur in halben meter länge. sonst wirds zu teuer. und jetzt wo ich sehe wie groß 1x1m ist, brauch ich auch kein so großen cutter.

Dass directupload extrem lange zum anzeigen braucht kommt in letzter zeit immer häufiger vor.. müsst mal n neuen hoster suchen der thumbnail bbcode ausspuckt.

hab nun 20mm präzisionswellen mit halter und je einem lager bestellt. hoffe mal die halten mehr vertikales drehmoment aus. ansonsten müsst ich auf der andern seite noch ein motor platzieren.... +50€ auf die gesamtrechnung

[Elektro-Bastler]

Nabend,

Was sind das denn für Führungen? Sieht irgendwie aus wie Auszüge von Schubladen oO

ich bestell mir mal 16 oder 20er wellen und lager. aber nur in halben meter länge. sonst wirds zu teuer. und jetzt wo ich sehe wie groß 1x1m ist, brauch ich auch kein so großen cutter.

Das ist aber mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Bei 1/2m würde 8er Welle bestimmt
auch reichen (siehe 3D Drucker). Du hast ja keinerlei Krafteinwirkung auf die Führungen,
von den Antrieben mal abgesehen.

Das eigentliche Problem sehe ich an der Antriebsidee an sich. Ein einseitiger Antrieb führt
unweigerlich zum Verkanten der nicht angetriebenen Seite. Das Problem wirst Du mit Wellen
höchstwahrscheinlich auch haben, da die Gesamtkonstruktion ziemlich instabil daherkommt.
Mit 16er/20er Wellen wird's auch nicht stabiler. Damit machst Du die Sache wahrscheinlich
nur noch schlimmer - die Wellen sind sehr schwer und deswegen geht Dir die Dynamik deines
Antriebes flöten. Könnte man natürlich mit stärkeren Stepper wieder rausholen, aber ich
denke der zerlegt das Gerät ehr
Ein zweiter Riemenantrieb auf der linken Seite (im Bild über meinem Post) wäre ratsam. Der
Antrieb der linken Seite sollte dann auch über den selben Motor erfolgen*, beispielsweise indem
Du an dem Riemenrad oben rechts eine durchgehende Welle zu einem Riemenrad nach links
anbringst. Das wird das Verkippen/Verkanten der 'Linearlager' auf jeden Fall verhindern.

EDIT: Was mit gerade noch auffällt: Dass der (schwere) Stepper der einen Achse an der
nicht angetrieben Seite der anderen Achse sitzt ist ebenfalls 'fail'. Die Masse muss erstmal
in Bewegung gebracht werden, aber dagegen wehrt die sich bekanntlich. Und mit dem
schönen, langen Hebelarm zum Kraftangriffspunkt hat die Massenträgheit es noch viel
einfacher Dreh die Achse vielleicht einfach mal um, das könnte schon eine deutliche
Verbesserung zur Folge haben. Wenn das funktionert, könnte die Sache leider mit dem
fehlenden Laser wieder anders aussehen. Der hat ja auch eine Masse und wenn der Laser
nach ganz links gefahren wird, dann könnte das Problem wieder auftreten. Solltest Du die
linke Seite auch noch wie oben erwähnt antreiben, spielt das natürlich keine Rolle.

EDIT2: * ist einfacher zu synchronisieren als 2 Stepper zu benutzen. Wenn
mal einer Schrittverluste haben sollte, verkantet die sonst Achse wieder.

Gruß Julian

[gamerpaddy]

Die führungen siehste oben. Holzklötze mit rillenlager die auf DIN schienen ausm stromkasten rollen

Eine durchgehende welle wäre ne option. Wobei, ein weiterer schrittmotor wäre unter umständen günstiger, da ich noch genug rumfliegen hab.
Mit genug steifigkeit wäre das ja kein thema.


Ich frag mich nur wieso der so abspackt. Mein alter lasercutter war nicht anders. antrieb nur auf einer seite. führungen wahren billigste schubladenschienen. dennoch ziemlich schnell und genau war er.

Alles zusammen auf einen Rahmen packen wäre ein weiterer schritt. Beim zusammenbauen war es schwierig ein genauen 90° winkel der achsen hinzubekommen.

Ich hab mir jetzt auf die schnelle 2x 20x500mm wellen mit lager und halter gekauft, bevor ich dein post gesehen hab.
Die werde ich als Y achse nehmen. als X achse kommt das DIN schienen ding wieder zum einsatz.
Der funktionierte oben im aufbau ja recht gut... zumindest auf der achse.

EDIT1:
Der stepper hatte ich nur auf die falsche seite gepackt, weil auf der anderen der Riemen im weg war. Ich probier da nochmal etwas herum, aber ja macht sinn. Mein alter hatte auch wenn die Achse weit ausgefahren ist einige genauigkeitsprobleme. Dort war ja der riemen stationär und der motor bewegte sich. hier ists anders.

EDIT2:
Ok, ist ein argument. Vielleicht eine durchgehende welle die über ein Zahnriemen auf einer seite angetrieben wird. zufälligerweise hab ich die passenden hier.

Ich warte mal bis die wellen kommen, dann schau ich weiter. dass man meine linearführungen nach dem rausspringen nurnoch beim kompletten zerlegen einrenken kann, ist ein großer nachteil.

[Elektro-Bastler]

Hallo,

ich habe oben noch einiges dazu editiert, was mir noch aufgefallen ist. Ich sehe schon, Du hast es
noch entdeckt^^

Der Laser wird vermutlich nicht der stärkste sein, ich weiß nicht wie schnell Du fahren musst, um
einen guten Schnitt zu bekommen. Ich weiß nur, dass leistungsstarke Lasercutter/-gravierer ziemlich
fix unterwegs sind. Bei 3D Druckern ist das ja ähnlich. Da will man so wenig Masse wie möglich
beschleunigen müssen.

Die Steuerungen bekommen vom Arduino Step und Direction als Frequenz/PWM und High/Low Pegel?
Sehen interessant aus, berichte mal, wie die sich so schlagen.

Gruß Julian

[gamerpaddy]

Der Laser ist ein 1.8W 445nm Diodenlaser. Zum schneiden von Karton und dünnem Plastik ging 100 bis 500mm/min gut. Zum gravieren kann ich auch bis 1000mm/min fahren.
Um zwischen den Punkten hin und her zu springen, fährt er mit 10000-20000mm/min, darüber überspringen die Motoren schritte.
Der Laser(steuerung) hängt an einem PWM port, da lässt sichs per M03 einschalten, M05 aus und per S1 bis S1000 die Stärke einstellen.

Die Steuerung bekommt 3 invertierte Signale. Kein PWM, nur einfaches High / Low gedöhns.
Dabei muss man die richtige Schrittdauer einstellen (Step Pulse). 10µS sind Standart, 5µS waren bei meinem alten optimal.

Pins:
Enable, damit die Stepper nur laufen wenn man sie auch braucht. dabei werden alle gleichzeitig eingeschaltet, da der Arduino ja nich viele pins hat.
wenn kein Step Signal kommt, bremsen die auf dem eingestellten "Hold Current", welcher hier 20% des max. Strom ist.
Step, je ein Schritt pro Puls.
Direction, selbsterklärend.

Gegen die Massenträgheit kann man noch den Beschleunigungswert einstellen. Da werden aber die ecken stärker geschnitten / graviert, da langsamer.

[raphTec]

Gegen die Massenträgheit kann man noch den Beschleunigungswert einstellen. Da werden aber die ecken stärker geschnitten / graviert, da langsamer.

Laserintensität proportional zur Geschwindigkeit regulieren könnte helfen.

[gamerpaddy]

wüsste nicht wie. müsste man fest softwaremäßig in GRBL 0.9j einbauen.

[gamerpaddy]

Sooo, neue linearlager auf der Y achse angebracht. Gewicht an die antriebsseite verlagert und alles fest verschraubt. Wackelt kaum, aber dennoch zuviel für kleine dinge. die müsste man dann nah am Nullpunkt gravieren.

Eine durchgehende welle wär doch etwas zu aufwending. alternative wäre sowas wie das flexidrive beim Dremel (schlauch mit welle drinn).
oder direkt ein zweiter stepper. so muss ich nur 4 schrauben lösen und 2 steckverbindungen, um alles abzubauen.


Wie schnell es weiter geht kommt auf den Lust-Zeit-Minecraft1.9 faktor an, der ist immoment ziemlich weit unten.
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[Elektro-Bastler]

Gibt's was neues? Oder ist der LZM1.9-Faktor immernoch auf dem Tiefpunkt?

Gruß

[gamerpaddy]

Ja, größtenteils. Hatte andere dinge zu tun die interessanter waren.
Das teil liegt neber mir und wartet darauf eine Antriebslösung für die Wabbelige seite zu bekommen.

[gamerpaddy]

Soo, das hat mich jetzt doch gewurmt. Schnell aus DE ein Ritzel und Umlenkdingsbums bestellt und losgebohrt.
Ich hab mich doch für ein doppelseitigen Antrieb entschieden. Das gedöhns mit Riemen und Lager für eine durchgehende welle war mir zu viel.

Läuft bis 10.000mm/s stabil für "jumps" und bis 5000mm/s für gravieren. Wobei ich merkte dass mein Treiber nur 500mA packt. Damals konnte der glaub mehr Normalerweise rennt der laser auf 1600mA.
250mm/s sind bei der leistung aktuell das maximum wenn man resultate sehen will. 20.000mm/s packt er auch, verliert aber schritte da sich die ganze konstruktion verschiebt und verkeilt.

Fahrweg is etwas kleiner, als geplant. nur 380mm X auf 900mm Y.
Präzision ist ok, für das, dass der noch keine verstrebung hat und der laser nur mit lötzinn festgebunden wurde


Demnächst noch ein paar kleinigkeiten:
-verkabelung
-rahmen
-einsatzgebiet finden
und ab in die Tonne damit.