Bevezetés
Szerk: A képek java része törlésre került, itt megtekinthetőek átmenetileg. [link]
A dolog úgy kezdődött, hogy az Arduino szó, mint maga, napok óta a fejemben pörgött, holott alig volt valami fogalmam, mi fán terem. Aztán volt egy napom, mikor unalmamban rákerestem, mégis mi ez, mit tud és mit eszik. Hamar találtam olyan posztokat, ahol robotokat működtettek vele, esetleg ujjlenyomat-olvasós bejárati ajtó-zárat, és volt még CNC marógép is.
Megnéztem, mennyi macerával járhat a dolog, mennyi idő megépíteni és átgondoltam, ezekből mennyi van itthon és mekkora költséggel jár a többi alkatrész beszerzése.
Beszéltem a család többi tagjával, hogy mit szólnának, ha egy ilyen projectbe kezdenék bele, mennyire tartják jó ötletnek, de szerencsére mellettem álltak és támogattak.
Elérkezett a vásárlás ideje, s bár nem egyszerre lett megvéve minden, itt álljon az összes vásárolt anyag és alkatrész:
Megjegyzés: Először egy Arduino-ra csatolható CNC shielddel és az abba dugható apró vezérlőkkel szerettem volna megoldani a működését a gépnek, de azok nagyon kevésnek bizonyultak.
SainsSmart UNO R3 $7- Az eredeti UNO tábla elég drága volt, így klónok után néztem, de abból sem az olcsó, márkátlant szerettem volna, így döntöttem a SainSmart mellett.
CNC shield $2.79- Ő lett volna a vezérlők tartója, de sajnos nem jött össze a dolog, mert az ebbe szerelhető legnagyobb vezérlők is kevesek voltak a használni kívánt motorokhoz.
DRV8825 típusú vezérlő (x3) 490 Ft(x3) - Elméletben 2.5A-ig tud dolgozni, nekem nem sikerült még nagyon megmozdítani sem a 2.8A-es motorokat.
Orsótartó csapágy, 90 fokos talpú(x2) $2,49(x2); párhuzamos talpú(x3) $2.39(x3)
AC->DC 36V5A inverter (tápegység) $12,29- egyszerre a három motor is elmegy vele, bár hallatszik a motorok hangján, hogy nem igazán dúskálnak ilyenkor nyomatékban. Sajnos eggyel magasabb lépcső a tápokban egyben egy háromszoros árnövekedést is hozott volna magával.
Nema23 léptetőmotorok (x3) $19.99 (x3)- elég erősek a feladatra, a legsimábban futó tengelyen még a 16m/perc-es sebesség sem volt túl nagy gond, bár tény, hogy ekkor nyomatéka már nagyon nincs; csak egy egyszerű próba volt
Főorsó fordulatszám-szabályzó 1.29 Font- teszi a dolgát, 850W-os fúrókalapács motorját hajtja meg
TB6600 léptetőmotor-vezérlő $12,39 (x3) elég komoly, könnyen kezelhető vezérlő, nagy hűtőbordával.
Továbbá a már meglévő és/vagy típus szerint meg nem nevezhető alkatrészek:
6 db végállás kapcsoló (kb 1500 Ft)
összesen 2m T14x4-es menetes szár (egy darabban) (C45)
3 db T14x4-es anya (szárral együtt kb 4000 Ft)
FERM legolcsóbb fúrókalapács motorja (halott mechanikával használhatatlan gépből exkavált)
Márka nélküli felsőmaró tengelye
6 db NSK lineáris csapágy sín (270mm-esek)
8 db NSK lineáris csapágy kocsi
5m 40x40-es zártszelvény
20-as és 40-es szíjtárcsa és egy keresztbordás szíj a motor és a maró tengelyeinek összekötésére (kb 2000 Ft)
8 db ZKL és gagyi 6001-es csapágyak
3m 8x12-es húzott laposacél
6m 12x3-as húzott laposacél (a két fajta összesen kb 2000 Ft)
1m duplakamrás alumínium zártszelvény keményfa-belsővel utólag merevítve
20-as bútorlap
pár filcdarab
rengeteg csavar és sok vezeték
Összesen tehát durván 42 ezer forintba került a gép megépítése, de ha mindent meg kellett volna venni, esélyes, hogy kétszer ennyiből sem jött volna ki.
Fontos megjegyezni a következő oldalak előtt, hogy a gép nincs kész, nem tökéletes, és valószínűleg soha nem is lesz az, de működik, és lehet egyre közelebb haladni a tökéleteshez.
A váz és az X tengely
A váz 40x40-es zártszelvényből lett hegesztve, de sajnos belecsúszott a két vége között 2 tized milliméter távolságkülönbség, azaz a párhuzamosság nem volt teljes, de ezen már nem igazán lehetett változtatni, ez ilyen lett. Végül is, ha komolyan szeretném gondolni a CNC marást, úgyis kell egy másik gépet építeni, aminél már ennyi sem lesz. (Bár az a 2 tized nem sokat számít jelenleg)
A régi festék lecsiszolása után egy vékony réteg feketét kapott a korrózió ellen.
X tengely
Ahogy a képen is látható, 2 bútorlap csík került fel a váz oldalára, hogy a sínként használni kívánt fiókcsúszók fel lehessenek rá csavarozva. Ez az ötlet nagyon hamar elvetésre került, mert, bár a súlyt nem is kellett volna neki tartania, végállásban elég lötyögős volt. Fel sem lett csavarozva.
Az ezt követő megoldás az X tengely szánjának már megvalósult, és ideiglenesen elfogadható megoldása. Az előző oldalakon említett laposacél elemekből egy H alak lett összecsavarozva és az került fel a váz oldalára. Mivel a húzott anyagok pár század pontosak, a 8 mm vastagságú 6001-es csapágy megfelelően illeszkedik a járatba.
A H alak illesztései közé oldalanként 1-1 réteg újságot be kellett tenni, mert azoknak kellett plusz 4-5 század mm vastagság, hogy a csapágyak ne szoruljanak meg a járatban.
Az újságmaradékok kivágása után kész is volt ez az elem.
Az X tengely 1620 mm-t képes elmozdulni. Az orsón futó anya előtt egy filcdarab veszi körbe az orsót, ami az anyával együtt mozog. Ez tisztítja a portól, és egy kis kenéssel is ellátja, ha kicsit olajos. Ugyanez jelen van mindhárom tengely orsójánál.
Y és Z tengely
Ezután elérkeztünk a híd, azaz az Y tengely megvalósításához.
Ehhez a korábban említett alumínium zártszelvény belsejébe méretre gyalultunk keményfa betéteket, amiket később sziloplaszttal is beragasztottunk. Erre azért volt szükség, hogy az átmenő csavarok ne roppantsák össze az alumíniumot.
Felkerült rá két pár a 3 pár lineáris sínből - így összesen 522 mm az Y tengely mozgási tere, oldalanként 2 kocsival - továbbá a motortartó és a párhuzamos talpú csapágy, a másik végére pedig a 90 fokos talpú.
A hídon a Z tengely csúszkál, ami szintén a korábban említett alumínium zártszelvényből készült. Erre egy pár lineáris csapágysín került fel, 2 pár kocsival 152 mm-es mozgásteret engedve. A motortartó szintén jelen van a párhuzamos talpú csapággyal együtt, ám merőleges talpú nem került fel, mivel úgy gondoltuk, hogy nem kell ilyen rövid távolságon tartani az orsót, az anya és a másik csapágy megtartják. Végül mégis került oda valami tartás, hegyet esztergáltunk egy csavar végére és egy beszúrást az orsóéra, amibe a csavar vége került, így most az tartja valamennyire az orsót.
A főorsót egy régi Ferm fúrókalapács motorja hajtja, 850 wattos és 30000 fordulatot tesz meg percenként, egy 20-as és egy 40-es átmérőjű keresztbordás szíjtárcsával a felére van csökkentve a fordulat, és egy régi, nevenincs felsőmaró tengelye adja magát a főorsót. Egy, nálunk komolyabb esztergapaddal rendelkező barátunk csinált egy csapágyházat a főorsónak, amire két réteg 6.5 mm-es textilbakeliten van felrögzítve a motor. Később rájöttünk, hogy a 15000 rpm kicsit kevés lesz, főleg fenyőhöz, úgyhogy most azon dolgozunk, hogy visszakapjuk az eredeti fordulatot, lehetőleg úgy, hogy ide is vissza tudjunk térni, ha szükséges.
El lehetne érni a fordulatszámszabályzóval is, de az a motor erejéből is elvesz.
Elektronika, szoftverek
Elektronikai alkatrészek
Az elektronika egy ideiglenes dobozba került, mivel siettünk a géppel (el kellett készülni a nagyszülők 50. és a szülők 20. házassági évfordulós ajándékának, amihez kellett marni is.) Ezt a dobozt édesanyám munkahelyéről hozott "tűzre való" maradék laminált padló darabokból lőttük össze levegős szögbelövővel, bele lett csavarozva a táp, az Arduino és a 3 motorvezérlő. Ennek is majd kell egy normális dobozt marni, hiszen az elektronika fele hiányzik még.
Maga a kábelezés és a becsavarozás egy egész délutánon át eltartott, de (egy vasárnapi nap) este 11 órára elértük, hogy menjen a gép. Gyorsan be is töltöttem üresben egy már korábban, gyakorlás és próbálkozásképpen generált G-Code-ot, miközben a maró konnektora kihúzásra készen állt, ha valami félresikerült volna.
Jelenleg így fest a vezérlés doboza
Szoftver
Az Arduino-n egy GRBL 0.9j szoftver fut, melyet számítógépről Universal GCode Sender-rel működtetek. Az eddigi munkák fő részét a Vectric Aspire v8.0 nevű programban csináltam.
Viszonyításként, egy 14 ezer soros program 300 mm/sec^2 gyorsulással 15 percig tart, de ugyaneddig tart egy hétezer soros is, ha a gyorsulás csak egyharmada az előbb említettnek. Túl nagy gyorsulást nem szabad megadni, mert ha nem elég masszív a talajhoz képest a maró, akkor rángatni fog, esetleg lépést is hagyhat ki a motor, mert túl nagy nyomaték kellhet a kívánt gyorsuláshoz.
A kész masina
A felépítmény sajnos nem lett a legmasszívabb (erősebb rángatásra 1-2 mm-el el lehet mozdítani a marót a helyéről), többféle merevítés után sem, de ahhoz képest, hogy gyakorlatilag szemétből készült, kifejezetten jónak mondható.
Továbbá, híján vagyunk az apróbb maróknak, amiket igyekszem beszerezni.
Az X, Y és Z tengelyek szerencsére teljesen derékszögben vannak egymással, és a mozgás is kifejezetten precíz.
Álljon itt pár kép a gépről és az eddigi alkotásokról és próbálkozásokról:
Ahhoz, hogy félkésznek mondhassam, kell még egy rendes doboz, fel kell szerelni mind a hat végálláskapcsolót, pillanatállj és vészleálló gombokat, rendes kábelezést kell csinálni hozzá, ami nem csak lóg az éterben a doboztól a motorokig, és be kell szerelni a főorsó fordulatszámszabályzóját is, valamint leszorítókat kell még csinálni, mert a kétoldalas ragasztó nem az igazi.
A jövőben tervezem, hogy közvetlen Mach3-al vezéreljem az egészet, továbbá egy negyedik tengelyt szeretnék hozzáadni, és jó lenne egy normális főorsómotor, egy Kress gép.
Röviden ennyit a gépről, kicsit még hiányos, kicsit még toldozgatni-foltozgatni kell, és legfőképpen, tanulnom kell hozzá még nagyon sokat.
Köszönöm, hogy elolvastad.
