Linearanschlag

 

Ausgangssituation

Wenn ich ein Brett auf ein bestimmtes Maß sägen wollte, habe ich bisher die Länge abgemessen, mit dem Bleistift eine Markierung auf das Brett gemacht, das Brett so auf dem Sägetisch ausgerichtet, dass die Markierung genau an der Gummilippe der Anschlagschiene liegt, mit dem Anschlagwinkel dafür gesorgt, dass das Brett senkrecht zur Sägerichtung liegt und dann endlich gesägt. Da die Gummilippe durch die vielen Schnitte mit unterschiedlichen Sägeblättern inzwischen nicht mehr die Sägekante ist, liegt die Genauigkeit nur bei ca. 1mm, da man immer ein wenig raten muss, wo genau der Schnitt erfolgen wird.  

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Nun könnte ich ja endlich mal wieder in eine neue Gummilippe investieren. Aber die Augen werden ja auch nicht besser und deshalb strebe ich eine andere Lösung an.  

   

Meine Lösung

 

  Das muss automatisiert werden!  

  Da ich grade viel mit Schrittmotoren rumexperimentiert habe, konstruierte ich einen motorisch verstellbaren Anschlag für meine Säge. Das Ziel ist, eine Brett-Breite auf einer Tastatur einzutippen. Ein winkliger Anschlag fährt dann automatisch auf die eingestellte Position und ich brauche das Brett nur noch an diesem Anschlag anzulegen und dann abzusägen, um genau die eingestellte Länge zu erhalten.  

   

Die Mechanik

Bei einem Mechanik-Versand habe ich dann zwei dicke Linearführungen geordert: 800mm lange Supported Rails mit 16mm Durchmesser. Dazu 4 Linearkugellager, einen Zahnriemen und 2 Zahnriemenrollen. Zusammen mit ein paar Alu-Profilen und einem Schrittmotor bildet das einen beweglichen Anschlag, der vom Schrittmotor präzise in Position gefahren werden kann.
Die Linearführungen werden später unter dem Tisch montiert. Um die Stabilität zu testen, habe ich das Ganze mal verkehrt herum auf dem Tisch zusammengeschraubt.  

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Die Führungswagen sind an eine stabile Buche-Multiplexplatte angeschraubt, die Alu-Profile auch.  

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  Erste Stabilitätsversuche mit den noch nicht abgelängten Aluprofilen ergab: zu wacklig. Daher wurde stirnseitig eine Hartfaserplatte montiert.  

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Mit den auf Maß gesägten Profilen sieht das so aus:  

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  Das Gebilde wurde nun unter meinen Sägetisch geschraubt. Als Antrieb dient ein Schrittmotor aus meinem Fundus. Mit Aluwinkeln befestigt treibt der einen Zahnriemen.  

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leider hat der Motor bei der letzten Kellerflutung mehr Schaden genommen als gedacht. Er kam in den Schrott und wurde durch einen nagelneuen China-Import ersetzt. Hier erkennt man meine simple Riemenspannvorrichtung: Langlöcher an der Motorhalterung.  

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Das Gegenlager:  

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  Der Zahnriemen war ein 2m Stück, dass ich vor Ort auf Länge geschnitten habe und mit einer simplen Kupplung wieder zusammengefügt habe.
Die Kupplung besteht aus einem U-Profil, in dass ich ein Stück Zahnriemen auf einer Seite festgeharzt habe. In die Zähne werden die Enden des Zahnriemens gelegt und ein passend geschliffenen Holzstück drückt die Zähne ineinander.  

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Zur Sicherheit habe ich dass dann noch mit zwei M3 Schrauben fixiert und das ganze U dann auf ein Stück Spanplatte geklebt.  

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Die Spanplatte dient zur Höhenanpassung zwischen dem Wagen und dem Zahnriemen.  

  Das Riemen spannen ist noch nicht optimal, da ich keine Spannschraube oder sowas eingebaut habe. Kräftig ziehen und dann die Muttern anknallen ist nicht komfortabel, tut es aber bisher.  

Das Bedienpult

Bedient wird der Anschlag über eine Folientastatur und eine 8stellige 7-Segment Anzeige  

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Auf der Rückseite sieht man einen senkrecht verbauten Arduino-pro-Mini, einen Step-Down Wandler um aus 24V 5V zu machen sowie die Anzeigeplatine (basierend auf dem Max7219 Chip)  

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  Als eigentlicher Anschlag dient ein 4mm Alu-Blech das ich mir schön in Form habe Lasern lassen. Hier sieht man es zusammen mit dem montierten Bedienpult.  

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Wo bin ich?

Damit der Prozessor nach dem Einschalten weiß wo der Schlitten steht, habe ich einen induktiven Näherungsschalter als Referenztaster verbaut. Aus dem Schrott habe ich diesen Näherungsschalter gefischt: Mechanisch defekt, Funktion einwandfrei.  

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Da das Gewinde kaputt ist, wurde der Sensor mittels Lochband und Heisskleber montiert  

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Die Motorsteuerung

Der Motor wird von einer 3A Treiberstufe befeuert, die Steuerung übernimmt ein zweiter Arduino. Diesmal ein Arduino-Nano. Der quatscht über eine serielle Schnittstelle mit dem Bedienpult und generiert die Schrittpulse für den Motor.  

  Für die vielen Anschlüsse und die Signalaufbereitung des Sensors (25V auf 5V umsetzen) habe ich eine Platine entworfen. Wegen der Einfachheit mal direkt mit Filzstift auf der Schutzfolie vom Platinenmaterial. Dann wurden die Löcher gebohrt, die Schutzfolie abgezogen und die Leiterbahnen nochmal lichtdicht gezeichnet.  

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Nach dem belichten, Ätzen, entschichten kam dieses Unikat heraus:  

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  Montiert sieht die ganze Steuerung so aus:  

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Und unter Strom:  

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Saft und Kraft

Als Spannungsversorgung dient ein 24V Netzteil. Dieses ist mit 100W gnadenlos überdimensioniert, war aber kostenlos, da die Haltenasen für die Hutschine abgebrochen waren.  

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Ein Kabelbinder hätte genügt um das Netzteil zu befestigen. Ich habe es aber schöner gemacht und die Haltenasen mittels Power-Knete restauriert:  

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Ein Blick dahin, wo nachher die Hut-Schiene eingreift:  

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Hält prima!  

   

So funktioniert das jetzt

Ich gebe die Maße in 1/10 mm ein. Das Komma ist fix vor der letzten Stelle, angezeigt werden also mm.  

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Dann * oder # drücken und der Anschlag fährt auf Position (hier habe ich 10mm eingegeben).  

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Nun das Werkstück anlegen  

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Schiene herunterklappen  

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und sägen  

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Zur Kontrolle nachgemessen ergibt: Genau genug!  

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  Dazu habe ich auch ein Youtube-Video
 

  Bleiben die Tasten A-D: A löscht die gesamte Eingabe, B macht eine Referenzfahrt, C dient zur Kalibrierung (nach Sägeblattwechsel), D löscht die letzte Ziffer.  

  Die Kalibrierung funktioniert so: man gibt eine kleine Breite ein, z.B. 10mm, sägt und mißt die tatsächliche Breite. Nun gibt man den Messwert in 1/100 (nicht zehntel) Millimetern ein und drückt C. Zur Sicherheit muss man nochmals C drücken, dann wird der neue Kalibrier-Wert im EEPROM gespeichert.  

  Um den Anschlag wirklich parallel zur Führungsschiene zu bekommen, wird die Führungsschiene plan auf den Tisch gelegt. Dann werden die Schrauben am Anschlagblech gelöst und der Anschlag an die Führungsschiene geschoben.  

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Schrauben wieder fest und fertig.  

Genauigkeit

Auf dem Motor sitzt eine 20 Zähnige Zahnriemenscheibe mit 3mm Teilung - also 60mm pro Umdrehung. Der Motor hat 200 Schritte pro Umdrehung und wird mit 16fach Microstepping betrieben. Das gibt eine theoretische Auflösung von 1.875 hunderstel mm. Praktisch sollte man etwa ein viertel davon bekommen, was mit 7,5 1/100mm immer noch deutlich genauer als 1/10mm ist.  

  Mit der Meßuhr habe ich das überprüft, indem ich die gleiche Position aus unterschiedlichen Entfernungen angefahren habe.  

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Meist stimmte die Position haargenau. Manchmal gab es Abweichungen von maximal 3/100mm. Ich bin sehr zufrieden!  

 
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Die Software zum Download: 162_linearanschlag.zip
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Aber der Seitenquelltext (strg-U) sieht auch interessant aus, zumindest wenn man ihn mit einem Monospace Font in sehr kleiner Schriftgröße betrachtet.

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