Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso, due viti Y, KFlop

Sezione dedicata alla tua CNC: Costruzione, descrizione, foto, accorgimenti ed errori di progettazione.
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Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso, due viti Y, KFlop

Messaggio da walgri » domenica 15 settembre 2013, 23:27

Ed eccomi ad iniziare il mio primo topic di costruzione. Si tratta di un progetto ormai "stagionato": ho lasciato le prime tracce nel forum fin dal 2011 (ad esempio qui e qui). In questo particolare periodo ci sono ben quattro macchine di questo tipo in costruzione attiva nel forum (in ordine di apparizione): il gigante di Multigraphic, le due macchine (di dimensioni comparabili) di Mauron62 e Zebrauno, e questa piccoletta, che prende il nome dal sostantivo che nella mia lingua significa attrezzo da lavoro.

Tra i vari tira e molla quotidiani e svariate vicissitudini, nonchè la nascita del secondo figlio, questo progetto non avrebbe forse mai visto la luce, tranne che ad un certo punto mio padre, classe 1939, ha deciso di "adottarlo" e lavorare il piastrame con le sue macchine, principalmente una fresatrice Itama FV20.

La struttura è quella piuttosto collaudata delle macchine a "ponte basso", come le High Z , ma questo progetto non dipende dalla precisione con cui vengono tagliati i profilati.

Anzi, il progetto è proprio pensato nell'ottica di una realizzazione spartana, con attrezzature poco precise. Si dovranno poi fare tutte le regolazioni di messa in squadro tramite i giochi previsti nei fori delle piastre o tramite spessori adeguati.
AinaD_BW.png
AinaD_BW2.png
L'assemblaggio iniziale è già  a buon punto qui sotto mostro la struttura di base:
DSCF2599.JPG
E un dettaglio dell'assemblaggio di spalle e traversi:
Piano_2_DSCF2598.jpg
I profilati hanno interasse delle cave pari a 40mm, tutti della serie pesante, acquistati presso Aluprofil (in Austria). I longheroni su cui scorre il ponte hanno misure 80x120, il ponte 80x160, i traversi 80x80. Insomma, son circa un centinaio di kg di alluminio.

Gli scorrimenti X e Y avverranno su guide e pattini a ricircolo taglia 20mm lunghe 700mm, acquistate quando mi si è presentata una buona occasione oltre un anno fa. Circa nello stesso periodo acquistai le viti, taglia 20mm, con doppia chiocciola precaricata.

Questa è la essenziale struttura del ponte:
Ponte_2_DSCF2600.jpg
Il gruppo Z è in acciaio, di recupero, con scorrimenti e viti a ricircolo, ma monta le guide di tipo ribassato: vedremo se sarà  adeguato alla situazione.

E come elettromandrino il solito 800W cilindrico raffreddato ad acqua, pilotato da un inverter Toshiba VfNc3.
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » domenica 15 settembre 2013, 23:52

Idealmente, mi ero predisposto per motorizzare la macchina tramite motori a corrente continua, predisponendo le viti per l'installazione di encoder per chiudere il loop sui driver del nostro "collega" marcosin. Avevo nel frattempo anche ottenuto, tramite un amico del forum che me li omaggiò, una serie di Electrocraft E240, a cui avevo aggiunto anche un E243 con freno per l'asse Z.

Tuttavia una, molto spartana ma efficacissima, misura della coppia necessaria per vincere gli attriti del ponte mi ha suggerito che questi validi motorelli non abbiano l'autorità  necessaria a vincere gli attriti e spostare queste masse.
Prova_Coppia_DSCF2583.jpg
Salta fuori che tra attriti delle viti 20x5 con chiocciole precaricate e quelli dei quattro pattini, ho bisogno di circa 0.4 Nm per iniziare a muovere il gruppo Z.

Pertanto, per il momento, la motorizzazione sarà  basata su motori passo passo Nema34, alimentati da dei driver a corrente alternata. Avevo in casa due toroidali da 50+50V 10A e 45+45V 11A: il primo dei due sarà  dedicato a X (100V) e Z(50V), il secondo alla Y (90V).

Tuttavia continuerò da utilizzare gli attacchi degli encoder presenti sulle viti: come misura minima di sicurezza contro i disallineamenti del ponte sto predisponendo una scheda Chipkit a bordo che avrà  il compito di leggere gli impulsi degli encoder e tagliare la linea di emergenza qualora si superi una certa soglia.

Ciao
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da Zebrauno » lunedì 16 settembre 2013, 0:27

Sono quasi commosso nel veder apparire anche il tuo progetto in questo periodo =D>

Noto che abbiamo operato molte scelte comuni dettate dal poter regolare la macchina con precisione a prescindere dalla qualita' delle lavorazioni di partenza.

Si vede che anche tu hai provato a tagliare e rilavorare due profili in modo che la lunghezza fosse perfettamente identica, infatti hai evitato accuratamente di mandarli in battuta di testa :wink:
Sembrano molto abbondanti gli spessori dei tuoi profili, non sono mai riuscito a trovare niente di simile nella serie 45.

Ho visto la tua prova sugli attriti. 0,4 Nm per Z non sono cosi' tanti anche perche' mai sfrutteresti i 3000 giri del motore servo su una vite passo 5 (15 metri al minuto in foratura?) quindi come minimo dovresti ridurre 2:1 (con il medesimo motore ho ridotto 2,4:1, avevo gia' le pulegge).
Non sottovalutare quei motori servo, se riduci nel modo giusto te la fanno viaggiare come un treno. Metterei 2:1 per muovere il ponte e la traversa, e addirittura un 2,5:1 su Z poiche' ti serve maggior spinta senza rallentamenti di sorta durante le forature e negli ingressi in rampa.

Se avrai il coraggio di provare anche in 1:1 vedrai che quella traversa te la fanno volare a 15mt/min senza problemi. In Z comunque dovresti ridurre per usarli.

Vedo dalle foto che stai avanzando di gran lena...credo che la farai muovere molto presto e gia' mi aspetto eccellenti prestazioni di rigidezza (doppia vite su 500mm di traversa e' come muovere una pressa!).

Questa me la godo, complimenti anche per il nome scelto :)

ps: sul sito Aluprofil non ho visto disegni 2D o 3D, credo che ricavero' i contorni di questo bel tronco d'alluminio che hai scelto per la traversa per vedere come si comporta a torsione, e' abbastanza impressionante!
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da gino » lunedì 16 settembre 2013, 5:28

..e dai dai..
bei stabili quei profilati.
bel progetto!

gino

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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » lunedì 16 settembre 2013, 19:06

Grazie !

Effettivamente di quei profilati si possono trovare i modelli sul sito principale http://www.aluprofil.com/en/ ma solo nel formato ottusamente proprietario di Inventor. Poichè i formati proprietari mi provocano gravi reazioni allergiche ho modellato i profilati nel modo molto grezzo che ho mostrato.

Circa la coppia minima che ho indicato ho da precisare che è quella che si deve imprimere alla vite X, non alla Z, mi sono espresso in modo poco chiaro. Invece l'asse Z è fluidissimo, si riesce a muovere con due dita. Compresa la sua contropiastra da fissare al gruppo dei carrelli X pesa quasi dieci chilogrammi
Asse_Z-DSCF2578.jpg
La piastra di supporto del motore Z in lavorazione, appena mollati gli staffaggi:
Piastra_Z-DSCF2606.jpg
Uno degli E240 è già  montato sul supporto MBA 15C: sicuramente riesco a fargli fare un giro assemblando un quadretto provvisorio con un alimentatore switching. Riporterò qui i risultati. L'asse è molto molto smorzato e ho confidenza che regolarne il PID sia relativamente semplice.

Aggiungo che la macchina avrebbe dovuto avere le chiocciole rotanti, ma a Febbraio scorso la persona che ho contattato non ha dato seguito alle mie richieste, probabilmente non ci siamo capiti/"presi".

Ciao

Nota: nè io nè mio padre siamo del settore della meccanica e non abbiamo avuto nessuna educazione formale o pratica all'utilizzo di tornii e fresatrici. Le foto delle lavorazioni potrebbero mostrare approcci scorretti da non seguire. Anzi se qualcuno è così gentile da segnalare queste evenienze avrà  la mia gratitudine.
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da graziano69 » mercoledì 18 settembre 2013, 9:54

Sembra una macchina molto robusta,
bel progetto!

Ti seguo.

Ciao
Graziano

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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » mercoledì 18 settembre 2013, 12:16

Ciao Graziano, grazie !

In effetti, miro a una macchina che possa fresare senza incertezze legni compatti e magari incidere con una certa autorità  anche alluminio o simili.

Allego una foto del quadro, mentre provo motori e due breakout board: la economicissima bb05/Zp5a e la UIM2901. Di interessante la seconda ha la circuiteria per il charge pump integrata, l'uscita 0-10V a partire dal segnale PWM di mach3, la duplicazone hardware dei segnali Dir, Step, Enable per uno degli assi (con eventuale inversione del Dir). Finchè la macchina resterà  con gli stepper (forse poco) credo che utilizzerò proprio quest'ultima.

In ogni caso sto utilizzando queste BB in accoppiata all' UC100 di CncDrive, per il pilotaggio tramite Mach3 (demo) e Usb. L' UC100 sembra un ottimo prodotto, il giudizio su Mach3 per ora è sospeso: l'interfaccia mi pare orribile e lenta.
Quadro_test_1_IMG_0983.jpg
Oltre, dovrò semplicemente tirare il fiato e installare la Kflop. Ma intanto vorrei prima vedere la macchina in moto.

Ciao
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » lunedì 23 settembre 2013, 10:22

Per un soffio, questo fine settimana non sono riuscito a sposare ponte e base della macchina :?

Le prove sui motori di X e Z mi hanno lasciato molto soddisfatto: pilotandoli al mezzo passo ho avuto i primi accenni a stalli con velocità  oltre i 12000 mm/s ed accelerazioni oltre i 4000 mm/s² .

Sono valori che non imposterò mai, mantenendomi molto più cautelativo.

Una nota sui supporti viti di tipo FK che acquistai ormai molto tempo fa: all'interno si trovano due cuscinetti obliqui 7002C, disposti "schiena a schiena". Ma non è presente nessun distanziale tra gli anelli esterni, nè i cuscinetti montati sono costruiti per lasciare una luce tra gli anelli interni. Il risultato è che il il supporto non si può precaricare e resta un lasco proprio sul supporto dal lato motore.

Risolverò a questione probabilmente montanto un anello distanziale tra i due cuscinetti.
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da girasole » lunedì 23 settembre 2013, 10:38

leggo solo ora, complimenti
ti seguo ;)
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da kalytom » lunedì 23 settembre 2013, 10:47

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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » lunedì 23 settembre 2013, 10:53

Errata corrige: 12000 mm/min. :-/

Gli allegati del messaggio qui sopra contengono il modello della macchina leggermente aggiornato rispetto ai renders del primo post.

Non che ci sia molto da scoprire: a mio parere questa è la struttura più semplice che si possa assemblare se non si vuole ricorrere a lavorazioni precise. Infatti basterebbe un seghetto a mano e olio di gomito. Il resto è componentistica standard.

Pubblico i modelli perchè mi sono stati richiesti via MP.

Qualche altro dettaglio: le piastre sono state prima tutte tagliate sul carrello a squadrare della mia combinata per legno, alla quale ho sostituito il disco con un specifico per alluminio. Sono state poi fissate sulla tavola della fresatrice Itama FV20 di mio padre, che ha provveduto a finire due bordi di riferimeno e praticare i fori. Anche in questo caso si sarebbe potuto pure procedere con un trapano manuale, al limite a colonna.
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da walgri » lunedì 23 settembre 2013, 11:17

@girasole: Grazie !
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da Zebrauno » lunedì 23 settembre 2013, 21:14

Le piastre tagliate sulla combinata...interessante, che spessore massimo hai segato?

Ho da qualche parte un bel disco Freud per alluminio che ho usato soltanto per tagliare qualche profilato ma quasi quasi, mi fai venire delle idee malsane :D

In fondo quelle piastre non hanno particolari necessita' di precisione sui contorni. Pur avendo una cnc a disposizione eviterei volentieri tutto lo sfrido che si perde a causa dello staffaggio utile al ritaglio esterno.
La precisione serve solo nelle sedi delle tasche o nelle spalle di allineamento e battuta dei cuscinetti, se ci sono.

Come ti trovi con quel supporto mandrino? Ne vedo tanti in rete, sembra una fusione rilavorata solo nel foro centrale e sulla faccia posteriore....hai avuto modo di verificare l'allineamento tra loro?

ciao

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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su

Messaggio da walgri » lunedì 23 settembre 2013, 23:00

Ciao,

tutto il piastrame è stato ricavato da una lastra di anticorodal 1000 × 300 × 15, i cui sfridi sono raccolti tutti qui sotto.
IMG_1009.JPG
La combinata in questione è una Sicar Bravissima 350 trifase del 2002. Non ho notato particolari differenze rispetto al taglio di multistrato di betulla di pari spessore, per rendere l'idea. Alcuni tagli, di separazione tra piastre simmetriche, li ho eseguiti con una troncatrice Felisatti MT305KS, che pure trova posto nel mio lab. Sempre utilizzando un disco con riporti in Widia, anche se la sagoma e la disposizione dei denti non è altrettanto efficente come accade nella lama specifica.

Se si può disporre di una squadratrice del genere sicuramente mi sento di consigliare questa strada. Ovviamente ci si deve aspettare di spazzare trucioli di alluminio per svariati giorni a seguire :-)

Sia per i tagli sulla Sicar, ma ancora di più sulla Felisatti, ho staffato accuratamente il pezzo sia a sinistra che a destra della lama. E quando non ho potuto staffare da entrambe le parti, ho staffato un pezzo di legno martire in modo che il piccolo sfrido di turno non venisse risucchiato dalla lama all'interno del carter con evidenti rischi per la lama, il carter e il sottoscritto.

L'elettromandrino è il modello da 800W, ora pare decisamente sottodimensionato rispetto alle capacità  della meccanica e dei motori, vedremo di cosa sarà  capace. Intanto ho già  in mente almeno due altri utilizzi qualora risultasse inaccettabilmente sottodimensionato.

Il supporto mandrino ? Confermo che è una unica fusione tornita e fresata, sono evidenti i segni dello staffaggio. Come forse si vede dalle foto abbiamo provveduto a fresare le battute delle viti di fissaggio, altrimenti non sarebbero state parallele alla faccia fresata inferiore. (E in realtà  non sarebbero state neanche superfici piane). Per quanto riguarda la valutazione: ho sospeso il giudizio finchè non trovo il tempo di verificare a dovere il parallelismo tra l'asse della tornitura e la faccia inferiore.

Ho fatto una banale, ma anche frettolosa, verifica poggiando l'asse Z con il mandrino montato su un piano di riscontro in ghisa e un comparatore che puntava al corpo del mandrino. Risultati da brivido. Ma mi riservo di compiere misurazioni più accurate, andando a tastare una barra rettificata fissata alla pinza, visto che non posso essere certo che il corpo del mandrino sia perfettamente coassiale all'asse di rotazione.

Ciao
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Re: Aìna: pantografo 500x500 a ponte basso con due viti su Y

Messaggio da _GABBER » lunedì 23 settembre 2013, 23:05

molto interessante, complimenti =D> seguo con interesse la discussione :D

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