mercoledì 27 gennaio 2016

CNC in Ferro #10 - Box elettronica, brandeggio motori e primo test di movimento asse

Eccomi con nuovi aggiornamenti..

Prima di proseguire con la costruzione avevo l'irrefrenabile bisogno di sapere se i motori sarebbero riusciti a trainare il ponte e, cosa che mi preoccupava di più, se le vibrazioni erano contenute.
Durante la prima accensione dei motori a vuoto le vibrazioni erano talmente forti da non riuscire a tenere il motore in mano, questo mi preoccupava non poco perchè su una struttura in ferro si amplificherebbero ancora di più.


Ho quindi predisposto la cnc per poter effettuare i primi test di movimentazione terminando il meccanismo di brandeggio dei motori.
In pratica l'accoppiamento del pignone con la cremagliera non deve essere fisso ma elastico per 2 motivi, uno per compensare eventuali disallineamenti della cremagliera e due per smorzare un pò le vibrazioni.

Ho saldato due profili ad L faccia a faccia uno alla piastra mobile (dove è attaccato il motore) e l'altro alla spalla. Li ho forati per  poterci inserire una vite M10 che li unirà in modo elastico tramite una robusta molla.
La molla l'ho rimediata in ferramenta e poi tagliata adattandola alla corsa necessaria. Infine ho caricato la molla e verificato l'elasticità dell'accoppiamento.





Cablaggio del box dell'elettronica


Ho cablato il box dell'elettronica inserendoci all'interno i 5 driver, la scheda di controllo DB25-1205 e 4 alimentatori.
Precedentemente avevo saldato al telaio del vecchio web server rack 19 delle staffe ad L per il fissaggio dei driver e degli alimentatori.





Il box ancora non è ultimato mancano le ventole e chiusure esterne per renderlo ermetico ma è già utilizzabile per fare qualche test di funzionamento motori.

Dato che il ponte sarà azionato da 2 motori ho collegato quello destro ai pin della scheda dell'asse Y e quello sinistro ai pin dell'asse B, poi nei prossimi aggiornamenti illustrerò con uno schema i vari cablaggi e le configurazioni di mach3 (devo trovare il tempo per preparare tutto il materiale).

In Mach3 c'è una funzione apposita per utilizzare due motori su un singolo asse che si chiama Slave dove in pratica si deve dichiarare quale motore dovrà essere lo "schiavo" del motore dell'asse.
Nel mio caso l'asse dove scorre il ponte è Y per cui in mach3 ho impostato che il motore dell'asse B sarà lo schiavo (slave) dell'asse Y.

Ho dato tensione ai motori, configurato i microstep sul driver e gli step in mach3 basandoni in maniera (per ora) grossolana sul diametro primitivo del pignone del motore.

Già dai primi movimenti i motori andavano in risonanza, vibrando veramente forte, un paio di avanzamenti completi e tutti bulloni del ponte si erano allentati, il pavimento vibrava come se stesse crollando un palazzo poco più in là... non benissimo...

Ho tentato tutte le configurazioni di microstep e diverse impostazioni di accelerazione e velocità ma invano, sotto i 400mm/min tutto silensioso poi aumentando la velocità i motori andavano sempre più in risonanza.
Avevo letto che a bassi giri più i motori sono grossi e più vanno in risonanza mentre superata la velocità critica tutto si smorza ma ovviamente il regime ottimale di rotazione che serviva a me cadeva proprio nella condizione di risonanza.

Sono stato 2 giorni a pensare con l'ansia di dover rivedere tutta la distribuzione del ponte tenendomi come ultima spiaggia la soluzione di sostituire le cremagliere con viti a ricircolo.

Poi preso dalla disperazione ho tentato un'altra strada riducendo gli ampere sul driver e quindi depotenziando i motori e notavo che le vibrazioni andavano in calando fino ad una condizione sostenibile a scapito di una  riduzione drastica della corrente di due terzi (2/3) ovvere da 6A l'ho portata a 2A e tutto è miracolosamente migliorato.

Ovviamente i motori con meno corrente hanno anche minore coppia di tenuta così ho fatto un test molto scientifico appoggiandomi di peso spingendo sul ponte e facendolo avanzare avanti e indietro e con sorpresa scopro che non riuscivo a frenarlo. Anche con meno potenza la forza di spinta dei motori era elevata.
Poi giocando con i parametri di velocità e accelerazione ho ulteriormente migliorato la situazione.

Questo non significa che la macchina è perfettamente silenziosa e priva dalle vibrazioni ma almeno sono sostenibili ed evito che si smonti mentre lavora o peggio che la ritrovo dall'altra parte del laboratorio perché ha camminato da sola....

La configurazione non è ancora definitiva, quantomeno mi sono tolto quelle preoccupazioni e so con certezza che ci sono ancora margini di miglioramento.



Piedi per smorzare le vibrazioni

Per smorzare ulteriormente le vibrazioni ed evitare che si propaghino lunghi i muri della casa ho tagliato delle piastre quadrate e preforate al centro per consentire l'incastro della vite di regolazione poi ho tagliato dei quadrati in gomma speciale anti-vibrazioni (quelle usate nelle discoteche) per isolare la macchina dal pavimento.







Montaggio guide, carrello e cremagliera sul ponte


Risolta la questione vibrazioni ho iniziato a montare le guide SRB16 sul ponte ed inserito il carrello con i relativi pattini.
La regolazione del parallelismo è stata relativamente semplice perché i fori che avevo fatto in precedenza per mia fortuna erano ben allineati. Li avevo fatti montando semplicemente al trapano a colonna una battuta fissa.




Subito dopo ho saldato una cremagliera da 1680 mm su una piattina di ferro sp. 4mm sulla quale ho fatto delle asole per consentire una migliore regolazione del parallelismo con le guide.








Per ora è tutto e grazie per la lettura

Alla prossima

giovedì 21 gennaio 2016

CNC in Ferro #9 - assemblaggio del ponte

Nona sessione di lavoro e nono aggiornamento...

Come da progetto ho assemblato i tubolari e le 2 piastre per comporre il ponte come in figura sotto


Come prima cosa ho ricavato tutti i fori necessari per fissare le guide e la cremagliera poi ho unito con dei punti di saldatura i tubolari 60 x 60 x 1759 mm assieme alle piastre.












Infine dopo aver verificato lo squadro delle piastre con i tubolari ho completato le saldature




Ho montato poi il ponte sui carrelli e regolato il parallelismo per aver uno scorrimento ottimale.







Nel frattempo mi sono portato avanti con la preparazione del box ricavato da un vecchio server rack 19" saldando dei supporti ad L per poter fissare l'elettronica della cnc che consiste in 5 microstep driver + 4 alimentatori S-350-36




Al prossimo aggiornamento...

grazie per la lettura

domenica 17 gennaio 2016

CNC in Ferro #8 - montaggio cremagliere

Finalmente il ferro ed il materiale che avevo ordinato è arrivato e pronto per essere lavorato.

Nel frattempo ho scambiato qualche parola con un paio di lettori che mi hanno dato preziosi consigli riguardo alla struttura in ferro ed agli accoppiamenti tra cremagliere e pignoni.

Onestamente qualche dubbio sulla buona riuscita del progetto mi sta venendo perché forse in fase di progetto potevo prendere qualche aggiornamento in più circa un rapporto di riduzione tra motore e pignone e sul peso totale del ponte.

Il pezzi che comporranno il solo ponte sono molto pesanti e uniti al peso delle guide, del carrello, dell'asse Z e dell'elettromandrino lo faranno pesare ancora di più e potrei aver delle inerzie molto alte.
Oltre a questo i motori ad un basso numero di giri vibrano molto forte andando in risonanza e tali vibrazioni si ripercuoteranno su tutta la struttura.

A questo punto ritengo sia la cosa migliore terminare il progetto e poi valutare eventuali modifiche.

Come dicevo sono arrivate le cremagliere, i pignoni, i 3 motori nema 34 ed il ferro ed è ora di mettersi all'opera...





Taglio le cremagliere alla misura delle spalle (1300mm) alle quali saldo un profilo ad L con delle asole per poter poi fissare il tutto alla spalla e regolarne l'allineamento.







Segno i fori sulla spalla in corrispondenza delle asole.
Nota: la soluzione che ho trovato per fare delle asole è fare 2 fori e poi tagliare con un seghetto alternativo con lama da ferro.




saldo quindi il profilo da L alla cremagliera..




Questa è la parte posteriore che andrà a contatto con la spalla:



Montare la cremagliera sulla spalla perfettamente allineata alla guida è un'impresa titanica per me così ho saldato alle spalle delle piattine forate per poter inserire una vite di registro.
Le asole ricavate sul profilo ad L permetteranno alla cremagliera di ruotare leggermente quel tanto che basta per correggerne l'allineamento.






Infine rimonto la spalla sul basamento della cnc assieme alle cremagliere.



In questa foto si possono notare i due registri dove quello verticale servirà per regolare il parallelismo della cremagliera alla guida SBR e quello orizzontale per regolare il parallelismo tra le spalle.


Ora non rimane altro che provare se le misure ipotizzate nel progetto sono state rispettate, più che altro mi preoccupava la distanza tra il pignone e la parete della spalla che doveva essere di circa 2 mm.




Le misure per fortuna sono state rispettate su entrambi i lati della spalle.


Quello che mi rimane da fare è un meccanismo a molla per far brandeggiare il blocco motore in modo da tenerlo a contatto con la cremagliera in maniera elastica.



Un box per l'elettronica riciclato da un web server Rack 19"

Intanto mi sono guardato attorno per trovare una soluzione per poter alloggiare tutta l'elettronica della cnc. Dato che la avrà 5 motori il box dovrà contenere 5 driver DQ860MA + 5 alimentatori + scheda di controllo.

Fortunatamente l'azienda dove lavoro stava rottamando n.3 web server HP Rack 19" da 2 unità  così mi sono stati regalati, il bello è che 2 di questi sono ancora perfettamente funzionati per cui mi solletica l'idea di usarne uno per il pc che controllerà la cnc.

Per adesso ne sacrifico uno privandolo di tutta la ferraglia interna per far spazio alla nuova componentistica.






Qualche passata di flessibile per eliminare i supporti d'intralcio ed il box è pronto per alloggiare i nuovi componenti ed il server avrà una seconda vita ;-)


Per ora è tutto, al prossimo aggiornamento...

grazie per la lettura