CNC-Fraese: Unterschied zwischen den Versionen

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***Es wurde versucht das Labor-Logo in eine Holzplatte zu fräsen. Dank eines Fehlers im G-Code hat die Holzplatte ein tiefes Loch mehr und der Fräser eine Spitze weniger. (Es ist zwar noch einer da, aber ich kümmer mich um Ersatz.--[[Benutzer:MadEngineer|MadEngineer]] 11:49, 31. Jan. 2012 (CET))
 
***Es wurde versucht das Labor-Logo in eine Holzplatte zu fräsen. Dank eines Fehlers im G-Code hat die Holzplatte ein tiefes Loch mehr und der Fräser eine Spitze weniger. (Es ist zwar noch einer da, aber ich kümmer mich um Ersatz.--[[Benutzer:MadEngineer|MadEngineer]] 11:49, 31. Jan. 2012 (CET))
  
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Version vom 31. Januar 2012, 13:08 Uhr

Kran
Diese Seite befindet sich noch im Aufbau bzw. wird gerade heftig überarbeitet. Vorsicht: Herumliegende Gedankenfetzen!
Dieser Banner ist hier dokumentiert.

Einleitung

Wir haben eine kleine CNC-Fräse im Labor stehen und nun muss dafür eine neue Steuerung entwickelt werden, weil die alte ganz doll saugt.

Aktueller Stand

  • 30.01.2012
    • Die Kiste wurde ins Labor geschleppt und erstmal gereinigt
    • Reverse engineering der Schrittmotor-Treiber
    • Bau der Interface-Karte zum PC
    • Anlegen der Wiki-Seite
    • Erste Versuche mit EMC2
    • Alle drei Achsen lassen sich steuern und Endschalter funktionieren
    • Problem mit den Achsen im Endbereich, da sie etwas schwergängig sind.
    • Erste Erfolge mit der Billig-Bohrmaschine ausm Baumarkt
      • Der Schriftzug EMC wurde in einen Pizzakarton gefräst
      • Es wurde versucht das Labor-Logo in eine Holzplatte zu fräsen. Dank eines Fehlers im G-Code hat die Holzplatte ein tiefes Loch mehr und der Fräser eine Spitze weniger. (Es ist zwar noch einer da, aber ich kümmer mich um Ersatz.--MadEngineer 11:49, 31. Jan. 2012 (CET))

Baustellen

  • Spindelantrieb fixen oder Ersatz organisieren (Die Bohrmaschiene dreht viel zu lahm und verträgt die hohen Seitenkräfte auf dauer nicht)
  • Spulenstrom einstellen
  • Schrittmotorkarte fertig reversen
  • Einstellungen der Software optimieren
  • Mechanik überprüfen (An den Randbereichen ist der Widerstand höher und die Schrittmotor bleibt dort beim Homing mal stehen(besonder X-Achse))

Mechanik

Es handelt sich hier um eine kleine Portalfräse mit 3 Achsen. Die Achsen werden von Schrittmotoren über Kugelumlaufspindeln angetrieben.

Daten der Schrittmotoren: Zweiphasen-Schrittmotor 1,8° pro Schritt --> 80Schritte/mm Rw= 0,72Ohm Iw= 1,9A

Der Spindelantrieb ist ein Kress FM6990E und ist im Moment wegen eines bösen Lagerschaden nicht einsatzfähig.


Controller-Einschub

Das Herz der Steuerbaugruppe ist ein 8051 µC der seine Befehle vom Steuerrechner über die serielle Schnittstelle erhält und daraus dann die Ansteuersignale für die Schrittmotortreiber generiert. Über das Kommunikationsprotokoll gibt es keine Informationen. Es ist jedoch eine funktionierender Steuerrechner mit passender Software vorhanden, so dass reverse-engineering hier möglich wäre. Die Baugruppe wird über die Backplane mit ungeregelten 12V aus einer der Schrittmotortreiber Karte versorgt.

Schrittmotortreiber- Einschub

Die Schrittmotortreiber wird mit 230VAC über die Backplane versorgt. Auf der Karte befindet sich Ringkerntrafo (30,5V 2,5A & 9V 1A) und ein 7805 zur Spannungsversorgung. Die Schrittmotorsteuerung erfolgt mit dem typischem Chipsatz bestehend aus L297 (Datenblatt) und L298 (Datenblatt).



Jumper

Position JP1 ist oben unter der grünen LED

Jumper Gruppe Funktion
1 Schrittmodus Halbschritt
2 Vollschritt
3 Externe Auswahl über Pin 10 der Backplane
4 ??? schaltet auf Masse
5 schaltet auf Pin 5 der Backplane
6 D-Sub Pin 8 Über Diode an 5V. AUF KEINEN FALL SETZTEN, da die aktuellen Endschalter dann 5V Versorgung kurzschließen würden.
7 also Eingang (an NAND Pin 4B)
8 Polarität Endschalter Backplane Pin 9 High=nicht betätigt oder Kabel ab, Low=betätigt (nicht zu empfehlen, wegen Kabel ab=Schalter nicht betätigt)
9 Backplane Pin 9: High=betätigt oder Kabel ab, Low=nicht betätigt

Pin-Belegung zur Backplane

Draufsicht, Pin 1 liegt links unten

Pin Signal Bemerkung
1 Masse
2 Versorungsspannung Ausgang Wählbar über Jumper neben 9V Gleichrichter, umshaltbar zwischen 5V und 12V
3 ?
4 ? geht auf Jumperfeld
5 ? geht auf Jumperfeld
6 Eingang Schritttakt 1
7 Richtung
8 Eingang Schritttakt 2 Zusammen mit Pin 6 über ein NAND an Takteingang des L297
9 Endschalterausgang Polarität über Jumper wählbar (JP8 oder JP9)
10 Voll- oder Halbschritt-Modus Nur nutzbar wenn Jumper auf JP3 und nicht JP1(Halbschritt)&JP2(Vollschritt)!
11 D-SUB Pin 6
12 Synchronisation Sync-Pin des L297
13 kein Pin
14 230V Netz Zusammen mit Pin darüber
15 230V Netz Zusammen mit Pin darüber
16 Schutzleiter Verbunden mit Kühlkörper und Gehäuse


Pin-Belegung Ausgang

Pin Signal Bemerkung
1 Motor A
2 Motor B
3 Motor C
4 Motor D
5 Endschalter COM / GND liegt intern an GND
6 nc
7 nc
8 Endschalter NO Wahlweise Eingang (Jumper 7(Standart))oder über Diode an 5V (Jumper 8). Auf keinen Fall beide setzen, dann schließt Endschalter Versorgung kurz und die Diode brennt durch.
9 Endschalter NC interner Pullup 100k auf +5V


Modifikationen

PC-Interface Karte

Die Schrittmotortreiber benötigen zur Ansteuerung nur ein Takt- und Richtungssignal. Das wir bei dem Lasercutter-Projekt gute Erfahrungen mit der freien CNC-Software EMC2 gemacht haben, soll diese nun auch hier ihre Arbeit verrichten. Also wurde auf die schnelle eine Einsteckkarte zusammengeschustert, die Signale des Parallelport des Steuerrechners auf die Backplane umsetzt.

Parallel-Interface Belegung

Pin Signal Bemerkung
1 Not-Aus Im Momente nicht benutzt
2 X- Direction
3 X-Step
4 Y-Dir
5 Y-Step
6 Z-Dir
7 Z-Step
8
9
10
11
12 Home & Endschalter X Active Low
13 Home & Endschalter Y Active Low
14 Spindle CW Im Moment nicht benutzt
15 Home & Endschalter Z Active Low
16 Spindle PWM Im Moment nicht benutzt
17 Amplifier Enable Im Moment nicht benutzt
18 GND
19
20
21
22
23
24
25