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myhobby-CNC - Kunden Supportforum

Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...
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05.07.16 16:42
Cali 
Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo zusammen,

ich wage mich mal an die Planung einer Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb, mal schauen wie weit das umsetzbar wird.

Meine Zielvorgaben:

Größe:

Absolute Aussenmaße: 154cm x 84cm, 65cm Hoch

Daraus Resutierender Arbeitsraum: ( ist noch in berechnung ;-) )

Elektronik:

Nema 23 57BYGH627 (Sind 6 Stück vorhanden )
TB6560 3A Driver Board aus China (Sind 5 Stück vorhanden )
24V 15A Netzteil (ist vorhanden )
UNO R3 ATmega328P CH340 Mini USB Board for Compatible-Arduino + passendes Netzteil (ist vorhanden )

Mechanischer Aufbau Basis:

Rahmen mit 2 Versteifungen und Winkelverschraubung aus 30x30mm Bosch-Rexroth Profilen mit M5 Nutmuttern für die Befestigung der Shapeoko-MAX Rahmen-Platten ( Vorhanden, aber noch zu groß da 160x100cm aber problemlos anpassbar )

18mm MDF-Bodenplatte ( wird passgenau im Baumarkt gekauft nach ende der Planung )


Mechanischer Aufbau Shapeoko Max:

Shapeoko-MAX Root-Kit als Basis + die Entsprechenden MakerSlide MAX Profile ( länge muss ich noch berechnen )


Überlegte Modifikationen:

Hier fängt jetzt die Planung an, zu der ich noch einige fragen habe. :-)

1.

Wie groß ist bei den Shapeoko-MAX Rahmen-Platten zwischen den 3 Befestigungsbohrungen unten und der unterseite des MakerSlide MAX Profils?

Meine überlegung ist es nämlich die Trapez/Kugelgewindespindel genau zwischen zu bauen.

Die Vorteile ich ich mir davon erhoffe:

- ich brauche die MakerSlide nicht schlitzen und habe mehr Stabilität, auch kann notfalls die Mitte ein mit Sand befülltes Plastikrohr dann einschieben zur Schwingungsdämpgung. :-)

- die Gewindespindel kann Mechanisch geschützt verbaut werden und durch eine Staubschutzwand vor Frässtaub geschützt werden, was das sauberhalten doch sehr erleichert.

- und natürlich ich spare mir platz an der Seite :-)

Ob ich dann den Schrittmotor unten drunter oder an der Seite Montiere das muss ich dann sehen, bin aber dank Zahnriehmen anbindung recht flexibel, oder ich koppel zur Not direkt.

Nicht schön aber hoffe das reicht zum Verdeutlichen :-)




2.

Ich glaube gelesen zu haben, das man je mehr Zähne die Pullys haben, um so weniger Umkehrspiel soll auftreten? Kann das einer bestätigen vielleicht ?

3.

Die nächste frage ist für die X Achse ob das klappen könnte was ich mir da ausdachte.

Ich dachte mir das ganze so, mit einem geschlitzen Vierkantrohr oder eher wahrscheinlicher, aus 2 Aluwinkelprofilen baue ich einen Kasten für die Gewindespindel.

Dort wo die Befestigung zur Shapeoko-MAX Motor-Platte rauskommt, wird einfach mit Moosgummi oder so einer Büste ein Staub und Späneschutz angeklebt werden. Bei den Motoren die ich verwende, mache ich mir da über einen kleinen Widerstand garkeine gedanken.

Was ich genau meine ist auf der vergrößerten Darstellung rechts noch mal genauer beschrieben.



4.

Die Lagerung der Trapez/Kugelgewindespindel habe ich mir wie folgt vorgestellt.

Die Gewindespindeln lasse ich vermutlich doch vom Hersteller abdrehen, denn diese Hülsen drehen lassen und einkleben mag ja vielleicht praktisch sein, nur habe ich viel zu wenig Angebote gefunden für 12er oder 16er Spindeln, vielleicht überlege ich mir das noch wenn ich Ronald seine geplanten Lager gesehen habe wenn sie fertig sind. :-)

Aber jetzt habe ich noch größere Probleme die lagerung zu Planen, vermutlich greife ich dann letzendlich auf Kugelgewindespindeln von Isel zurück, denn ich denke das ein Hersteller das abdrehen perfekt übernehmen kann und es dann auch wirklich genau ist, da ich genau auf 6,35 runter drehen lassen möchte, dann kann ich nämlich die gleichen Pullys nehmen wir für die Nema23 Motoren.

Die beiden Lager der X Achse Gewindespindel werden vermutlich innenliegend genau wie die Motoren sein, da habe ich durch die Y Profile ja perfekt den platz ausgenutzt.

Bei der Y Achse überlege ich noch ob ich die Lager aussenliegend oder auch innenliegend mache.
Da würde ich aussenliegend wieder mehr platz für den Arbeitsbereich gewinnen, aber ich glaube es nimmt sich letztendlich nicht viel und innenliegend würde doch schöner aussehen.

Ich überlege noch ob Trapez oder Kugelgewindespindel, tendiere aber eher zu Kugelgewindespindeln denn damit habe ich eine wirklich präziese Antriebseinheit ohne spiel, die auch 3D Druck ermöglichen sollten.

In verbindung mit überdimmensonal ausgelegten Motoren und Treibern sollte da dem Dauereinsatz nichts im wege stehen, natürlich wird dann genau in der Mitte der Fräse der druckbereich geplant, vielleicht sogar mit einer absenkbaren plattform für höhre Teile später mal, wo dann die Z Achse einfach umgesteckt wird und dann der Tisch runter fährt, statt die Motorplatte mit Druckkopf dann hoch. :-)

Jetzt bin ich gespannt auf eure Meinungen, ob das was ich mir ausgedacht habe umsetzbar ist oder blödsinn weil ich bisher zu wenig Ahnung habe.

Viele Grüße

Cali

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05.07.16 23:13
Cali 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Ich konnte mir grade die 1. Frage beantworten dank dem Forum hier. :-)



Kleiner Irretierender Hinweis zu dem Bild, da fehlten noch die 19mm Durchmesser der Dual-V-Wheel in der Rechnung.

Wenn meine Berechnung stimmt, dann brauche ich nur die MDF Bodenplatte kürzer zu machen und habe dann
19mm von den Dual-V-Wheel,
8mm zwischen Motorplatte und MDF platte die dann ja kürzer wird und natürlich die
16mm durch die Opferplatte selber.

Insgesammt stehen mir unter den Makerslide-MAX Profilen und dem Rahmenprofilen dann 43mm Luft zur Verfügung, vielleicht sogar noch 1-2mm mehr durch die Dual-V-Wheel, was dann ja wunderbar passen würde.

Die Isel Flansche haben max. 40mm Außenmaße und der Spannblock für die Aufnahme der Kugelumlaufmutter hat 44mm.

Wenn ich die Flanschblöcke genau auf die Rahmenprofile aufsetze, habe ich 3mm Luft nach oben zum Makerslide-MAX Profil.

Das Zentrum der Gewindespindel wäre damit bei 23mm vom Makerslide-MAX Profil und von der Mitte der Gewindespindel brauche ich 22mm Luft für den Spannblock, es würde also passen. :-D



Vielleicht sei mir noch erlaubt eine Anmerkung zu machen, warum ich mich vorraussichtlich für die doch deutlich teureren Kugelgewindespindeln entscheiden werde wenn alles klappt.

Ich habe viel über die Probleme mit dem Umkehrspiel gelesen, das bei Kugelgewindespindel so gut wie vernachlässigbar ist, aber bei den anderen Antriebsvarianten zu wiederholungsungenauigkeiten führt, die man mit GRBL nicht ausgleichen kann

Wenn ich auf Mach3 umsteigen würde, hätte ich auch erstmal die Kosten für veralterte Software, bräuchte einen alten Stromund platzfressenden PC mit LPT Schnittstelle und dann noch die Ansteuerung mit LPT Schnittstelle selbst, die ich auch erst kaufen müsste.

Bitte korregiert mich wenn ich falsch liege, aber ich würde sagen mit dem Kugelgewindeantrieb packe ich das Problem gleich bei der Wurzel. :-)

Zuletzt bearbeitet am 05.07.16 23:38

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06.07.16 11:47
Ronald 

Moderator

Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Cali,

Du hast Dich also dazu entschieden, die Shapeoko-MAX mit einem Gewindeantrieb zu versehen. Da bin ich auch sehr gespannt, was Deine Erfahrungen dazu sind und wie es weiter geht. Wie ich schon geschrieben hatte bin ich leider aus Zeitgründen noch nicht dazu gekommen so etwas auf zu bauen. Ich möchte daher hier nur noch ein paar Hinweise geben.

Das Profil des MakerSlide-MAX ist ja so gestaltet worden, dass man den inneren runden Radius (22mm Durchmesser) als Herberge einer Gewindestange incl. Gewindemutter verwenden könnte. Ja, ich weiß es ist wenig Platz und ein Käfig für eine Kugelumlaufmutter ist dort vermutlich zu groß. Zusätzlich müsste für den innenliegenden Gewindeantrieb die eine seitliche, mittige Nut mit einer Metallkreissäge aufgeschlitzt werden. So zumindest war die Idee!

Das Umkehrspiel ist ja nicht nur im Gewindeantrieb, sondern auch in den übrigen Teilen. Dieses sind z.B. der Motor, die flexible Kupplung und ev. weitere Komponenten einer Kraftübertragung. Ganz wird man es daher ohne Softwareunterstützung auch nicht wegbekommen.

Was eine alternative Software angeht, so ist bei einer Shapeoko-MAX ohnehin zu überlegen, eine leistungsstärkere Elektronik ein zu setzen. Die POLOLU-Treiber reichen hier (z.Z.) ja nicht aus. Eine Chinasteuerung mit z.B. TB6560 wäre hier eine Alternative. Die muss dann ohnehin mit einer anderen Steuerung angesteuert werden. Soweit ich weiss, gibt es z.B. für LinuxCNC einen USB-Treiber. Der soll dann glaube ich auf ein Arduino mit GRBL gehen? Das habe ich mir aber noch nicht genau angeschaut. Ein alter Notebook mit LinuxCNC und Druckerschnittstelle wäre für mich aber auch in der Werkstatt OK!

Was man auch probieren könnte, ist in den G-Code einen ergänzenden Code ein zu schläusen, der bei Richtungswechsel die Anzahl Schritte einfügt, die zur Kompensation des Umkehrspiels benötigt werden. Das könnte sogar ein Skript sein, dass den vorher generierten G-Code analysiert und den zusätzlichen Code dann einfügt. Dann müssten die Kreise allerdings aus sehr kleinen Geraden zusammen gesetzt werden. Das wird teilweise sogar tatsächlich gemacht.

Es könnte sich auch jemand den Quellcode der GRBL-Firmware zur Brust nehmen, und hier die Umkehrspiel-Kompensation einbauen. Ist natürlich nur was für echte Freakes!!!

So dass soll es auch vorerst gewesen sein.
Weiterhin noch viel Erfolg.

Ronald

06.07.16 12:22
Cncroukie 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Ronald,
Du schreibst, das die Max mit dem von Dir gelieferten Elektronik Kit nicht richtig funktioniert. Habe ich das so richtig verstanden?

06.07.16 12:53
Cali 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Ich Glaube das hast du falsch verstanden Cncrouki, worüber wir Sprachen sind die ganz normalen Bauteilbedingten Tolleranzen die sich ja addieren und keine Fehler der Elektronik, da ist ein riesen großer unterschied, also keine Sorge mit den Kits, die es hier gibt.

Danke für deine Antwort Ronald,

könntest du mir bitte sagen ob ich wirklich einen Abstand von 43mm zwischen Rahmen und dem Makerslide-MAX Profil habe, denn damit steht und fällt schon meine entscheidung ob ich gleich so baue oder nicht.

Wenn du Probleme hast die Maße öffendlich zu machen, dann verstehe ich das sehr gut, ich bin wirklich schon am überlegen ob ich mir das Root Kit der Max bestelle und dich um ein Abfallstück des Makerslide-MAX Profil bitte, dann kann ich selbst probieren ob es klappt bevor ich dann die teuren Kugelgewindespindeln bestelle...

Leider kann ich die Maße für die Profile auch nicht so einfach berechnen, ohne sicher zu sein wie ich letztendlich bauen werde, da hab ich wieder ein Hänne Ei Problem. :-)

Ich nehme an, wenn ich erst das Root Kit bestelle und später die Profile, dann sind zwei mal Versandkosten nötig, oder irre ich mich da ?

Die Stahlplatten sind ja 3mm gewesen wie ich das raus gelesen habe, wie leicht ist es da denn zu 7-8mm Löcher zu Bohren, kann man sich das selbst zutraun oder sollten da lieber Profis einer Firma ran, denn mit Stahlbearbeitung habe ich leider garkeine Erfahrungen ?

Bei der Z Achse sieht das mir fast so aus, als würde dort nicht der große Nema23 Motor passen mit seinen 76mm länge oder sieht das nur auf den Bildern so aus ?

Ich glaube mir bleibt garnichts weiter übrig als in etappen zu bestellen und selbst zu probieren, sonst bekomme ich garkeine Ruhe :-D

Viele Grüße

Cali

06.07.16 13:30
Ronald 

Moderator

Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Ich habe den Beitrag jetzt in die Rubrik "Kundenprojekte" verschoben. Auch wenn die Fragen natürlich vor dem Kauf sind, gehört es meiner Meinung nach hier auch hin!

LG
Ronald

08.07.16 09:44
Cali 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Zusammen,

So, meine Bestellung des Shapeoko-MAX Root-Kit und ein 20cm Stück MakerSlide-MAX ist raus, der Anfang ist gemacht. :-)

Viele Grüße

Cali

27.09.16 22:16
Paelzer75 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Zusammen,

dieses Projekt würde ich so auch gerne bauen, leider bin ich noch nicht mit den ganzen Blechen, Kit's durchgestiegen.
Vieleicht kann mir jemand helfen was das "Shapeoko Max Kit" beinhaltet und was ich für die Mechanik alles benötige.

Würde gerne erst die mechanik zusammenbauen, und im 2. Step die Elekrtonik.

Kann mich jemand ein wenig beraten?

Gruß

Christian

27.09.16 23:34
Cali 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Christian,

das ist mein privates Projekt das von der Shapeoko Max deutlich abweicht, ich nutze sie jedoch als Grundlage die ich dafür modifiziere, da sie mir dafür als perfekt vorkam.

Im Moment habe ich finanziell einen Baustopp, bis Geld für die nächsten Bestellungen da ist.

Aber ich will nicht klagen, ich kann zumindest schon erahnen, das es mal eine CNC Fräse werden soll. :-D



Die Mechanik zum jetzigen Stand



und der Versuchsaufbau der Elektronik

Es liegt noch viel Arbeit vor mir, aber es macht spass und muss ja auch nicht morgen fertig werden.

Viele Grüße

Cali

Zuletzt bearbeitet am 27.09.16 23:49

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28.09.16 16:59
Paelzer75 
Re: Planung Shapeoko Max mit Trapez/Kugelgewindeantrieb...

Hallo Cali,

Danke für Deine schnelle antwort, ich steh jetzt ganz am Anfang, was ist denn alles in dem Root Kit drin?
reich dies für den Grundaufbau der Mechanik? Plus die gewünschte länge der MarkerSlide Max natürlich...

Ich bräuchte mal eine Liste zum bestellen, da ich nicht wegen jeder schraube bestellen möchte.
Dein Aufbau gefällt mir super, wie du das mit der Trapetzstange gelöst hast.

Danke

Gruß Christian

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