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Überarbeitung der Z-Achse

Fragen, Erfahrungen und Tipps – von Lesern für Leser

Postby pk1 » Tue Feb 24, 2009 12:00 am

Hallo Profiler,

die Z-Achse ist der mechanische Schwachpunkt der Profiler-Fräse.
Da eine Verbesserung durch den Hersteller ein Jahr nach Ankündigung nicht wirklich in Sichtweite ist, habe ich mit eigenen Modifikationen begonnen, über die ich hier stichwortartig berichten werde.

1. Schritt:

Das dünnwandige Aluprofil der Z-Achse neigt bei seitlicher Belastung in Profilmitte zum Aufbiegen. Dadurch vergrößert sich der Abstand der Stahlwellen und die Spielfreiheit ist dahin.

Abhilfe:

Eine nachträgliche Verkastung durch ein eingeschraubtes (und zusätzlich verklebtes) Alublech (hart) vermindert die Biegefreudigkeit erheblich und passt gerade so in den Aufbau, wenn die Spindelmutter um 0,5 mm abgeflacht wird.

Fortsetzung folgt ...
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Postby pk1 » Tue Feb 24, 2009 12:00 am

2. Schritt:

Die Endschalter bekommen einen neuen Platz, damit die Bodenplatte frei wird für die Aufnahme eines Druckkugellagers.
Das entlastet die Motorlagerungen, bedingt aber auch den späteren Austausch der Wellenkupplung.

Fortsetzung folgt ...
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Postby pk1 » Tue Feb 24, 2009 12:00 am

3. Schritt:

Die blaue Stahlrückwand fliegt raus, ebenso die vier Abstandsröllchen. Dadurch verringert sich der Überhang der Z-Mechanik um 10 mm.

Fortsetzung folgt ...
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Postby pk1 » Tue Feb 24, 2009 12:00 am

4. Schritt:

Die Spieleinstellung der Z-Achse soll ohne Demontagearbeiten von vorne ermöglicht werden. Die Exzenterlager erhalten Torx-Köpfe und werden durch zwei 6 mm-Bohrungen im Z-Profil erreichbar sein. Die Kulissenbleche entfallen.

Fortsetzung folgt ...
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Postby pk1 » Wed Feb 25, 2009 12:00 am

5. Schritt:

Zusammenbau und Justage der Z-Achse.
Die Spieleinstellung erfolgt mit zwei Steckschlüsseln: Der hintere Sechskantschlüssel löst die Befestigungsschraube des Exzenterlagers, der vordere Torxschlüssel dreht dieses Lager gefühlvoll bis ein Widerstand spürbar wird. Der hintere Schlüssel zieht die Befestigungsschraube wieder an, während der vordere zum Kontern gehalten wird.

Geplante weitere Schritte:

Der Laufwagen, mit dem die Z-Achse in X-Richtung geführt wird, ist so schmal wie die Z-Achse selbst. Dabei wären links und rechts in X-Richtung noch je 30 mm für eine breitere Basis Platz, die ich zu nutzen gedenke. Die zentrischen X-Lager kommen dann 60 mm weiter auseinander. Gleichzeitig werde ich die zentrischen und das exzentrische Lager vertauschen: Das, was vorne liegt, kommt nach hinten und umgekehrt. Dann stützt sich das Eigengewicht der Z-Achse mit insgesamt 4 statt wie bisher nur mit 2 Lagern gegen das X-Profil ab - es hängt "satter in den Seilen".

Bis es so weit ist, wird es wohl noch etwas dauern.

Gruß

Peter
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Postby pk1 » Wed Feb 25, 2009 12:00 am

Nachtrag:

Die oben erwähnte Abstützung der Spindel durch ein zusätzliches Lager auf der Bodenplatte ist jetzt möglich. Dazu muss die Spindel nach unten verlängert und mit einem Rezess für die Aufnahme eines Radial-/Axial-Lagerpaares versehen werden. Diese Paarung ist als einstellbares Festlager zu gestalten und nimmt alle Kräfte auf. Die Verbindung zum Motor muss mit einer drehmomentsteifen Kupplung erfolgen, die in axialer Richtung Spiel hat. Der Motor muss sich dann nur noch ums Drehen kümmern.

Auch diese Maßnahme muss noch warten.

pk
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Postby shay » Fri Feb 27, 2009 12:00 am

Hallo Peter,

Du hast wie immer eine sehr schöne Dokumentation erstellt.

Ich habe auch das Problem, dass die Z-Achse auch zu viel Spiel hat, bedingt durch die schweren Anbauten.

Werde mir Deine Anregungen noch genauer anschauen und bei Gelegenheit meinen Profiler umbauen.

Noch eine Frage: Warum verwendest Du für die Z Achse zwei Micoschalter und wie hast Du sie am Controller Board angeschlossen ?

Gruß
Gerd
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Postby pk1 » Fri Feb 27, 2009 12:00 am

Hallo Gerd,

der in den oberen Bildern linke (schwarze) Mikroschalter ist der ColinBus-Schalter, der in jedem Profiler steckt. Der rechte stammt von mir und schaltet ca. 1 mm vor Z-Home den Spindelmotor und die Staubabsaugung über eine Relaissteuerung ab und ist nicht mit dem Prozessor-Board, sondern mit meiner Bedienerkonsole verbunden. Einen ähnlichen Zusatzschalter verwende ich auch an der Y-Achse, um zu verhindern, dass der Spindelmotor während des Werkzeugwechsels und der Werkzeuglängenmessung loslaufen kann.

Gruß

Peter
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Postby pk1 » Fri Feb 27, 2009 12:00 am

Das i-Tüpfelchen ...

ist eine neue Haube für die Z-Achse. Nachdem das alte Tiefziehteil anfing zu zerpliesern, entstand eine Haube aus GFK-Platinenstücken, die rückseitig mit einander verlötet sind: Stabil, passgenau und mit Aussparungen versehen, die das Einführen von langen Gleitmutterschienen ermöglich.
Das Bild zeigt den Rohzustand vor der Lackierung.

Gruß

Peter
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Postby pk1 » Sat Feb 28, 2009 12:00 am

Das vorläufige Resultat ...

trotz des erheblichen Gewichts von knapp 2 kg für Spindelmotor nebst Zubehör werden jetzt 60 mm/s Z-Geschwindigkeit sauber erreicht, vorher waren es 20!

Ein ernstes Problem bleibt (vorerst):

Alles, was am Z-Profil befestigt ist, zieht zusammen mit dem Eigengewicht der Z-Konstruktion der Schwerkraft folgend je nach Motortyp mit mehr als 20 N an der Schrittmotorachse senkrecht nach unten. Dessen Kugellager sind so eingebaut, dass sie in etwa mit der gleichen Kraft eine Vorspannung nach oben haben. Wer sich traut, beherzt seine Z-Achse nach unten zu ziehen, wird merken, dass er bald stärker ist als diese Vorspannung: Die Z-Achse gibt um ca. 1 mm nach unten nach. Wenn ein leichter Spindelmotor montiert ist (Ferm), reicht die Lagervorspannung allemal aus, die Motorachse am oberen Anschlag zu halten. Ein schwerer Motor (Kress, Metabo oder mein Eigenbau) kompensiert die Vorspannung, die Achse kann dann in Z-Richtung je nach dynamischer Belastung nachgeben und es besteht keine zuverlässige Kontrolle mehr über die Z-Zustellung.
Einzige Lösung ist die Abstützung der Z-Spindel nach unten und ihre Trennung vom Motor.

Das letzte Bild zeigt einen Blick auf meinen derzeitigen Arbeitsplatz.

Gruß

Peter
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