3D Taster

PeterKa

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Ich hab wieder etwas Abgefahrenes. Mein Skill in Feinmechanik hat sich in den letzten Monaten erheblich verbessert. So Langsam kann ich mich an den Wankelmotor wagen, ich weiß jetzt was isch alles falsch gemacht habe und wie es besser geht.

Aber da wäre zuerst noch mein Gesellenstück abzuliefern ;)

Das Problem: Ich besitze eine CNC-, und eine konventionelle Fräse. Die CnC Fräse verlangt nach einem 3D Taster, und die konventionelle Fräse nach einem Kantentaster. Beide Teile habe ich bereits im Einsatz und bin aus einer ganze Reihe von Gründen damit sehr unzufrieden.

Mit den Preisen und den Abmessungen eines 3D Tasters bin ich ebenfalls sehr unzufrieden. Mein Fräsenlieferant wollte 480€ dafür haben.. Das kann ich mir als Rentner inzwischen nicht mehr ohne weiteres leisten.

Und so kam es dass ich mir einen selber baue...

Was soll er können: Klein und kurz muss er sein , da meine Geräte recht klein sind. Er muß an der Fräse ohne Kabel einsetzbar sein, und an der CNC Fräse mit der Steuerung verbunden werden können, und er muß 3 Achsen messen können, und der Bau darf mich nicht überfordern ;)

Also auf ins CAD, und so sieht er aus nach 3 Tagen Zeichnerei (Natürlich ist das meiste irgendwie abgekupfert, denn ich wäre niemals auf die entscheidenden Ideen gekommen.

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Das Gehäuse ist aus Aluminium und hat einen Durchmesser von 30mm. Der Flansch ist aus Stahl.

Den Meßstift habe ich schon vor längerer Zeit gekauft.

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So sieht er ohne Gehäuse aus.


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Der massive InnenKörper trägt die Elektronik und hat 2 Behälter für Knopfzellen. Für die CNC Fräse wäre das nicht nötig, aber die konventionelle Fräse muss den Zustand optisch signalsieren. Das macht die Chose insgesamt aufwändiger, aber dann ist das eben so.

Dieses Teil darf elektisch nicht leiten. Ich werde es drucken.

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Und das ist das Herz der Apparatur. Es handelt sich um 3 Kontakte die durch den Fühler und eine Feder sicher gschlossen werden. Der Meßfühler ist selbstzentrierend, hier gibt es keine Rundlaufprobleme.

Wenn nur einer der Kontakte geöffnet wird, löst die LED aus. Ich erwarte eine Wiederholgenaugikeit von ca. 2 Hunderstel mm, aber das wird sich weisen.

Die Kontaktplatte kann mit 3 Madenschrauben justiert werden, bis der Tastkopf perfekt rundläuft.

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Und so sieht der Meßfühler aus. Der Korpus ist hier aus Kunststoff, er muß isolieren.

Wer nicht sofort sieht wir das alles genau funktioniert sei getröstet. Ich habe auch eine Weile benötigt bis mir klar war wie es geht und warum ich 3 Achsen messen kann.

Um es klarzustellen.. Ich bekomme vom Taster nur gemeldet, daß in der aktuell bewegten Fräsachse ein Hindernis aufgetaucht ist, das den Stift verbiegen will. Die anderen beiden Koordinaten ergeben sich aus der aktuellen Position der Spindel in den unbewegten Achsen. Ich geb zu, das wollte lange nicht in meinen Schädel, ist aber total sonnenklar.. also eigentlich ;)

Es wird noch etwas dauern bis das Gebilde mit allen Einzelheiten fertig konstruiert ist, aber ich dacht mir,das das auf Interesse stossen könnten, und bekloppt genug ist es auch ;)

PeterKa
 

PeterKa

User
229€ sind nicht gerade ein Schnapper und außerhalb meiner Reichweite. Und ich habe selbstverständlich die Elektronik bereits gezeichnet. Und sie passt rein, denn die Platine mache ich selbst. Sind auch bloss wenige Bauteile. In Wahrheit käme der Taster ohne jede Elektronik aus, es ist ja nur einfach eine Reiehnschaltung von 3 Öffner-Kontakten, und selbst die mieseste Fräsfirmware kann das direkt verarbeiten. Aber ich will eine optische Kontrolle, daher die paar SMD Elektronikkomponenten. Und außerdem... kaufen kann jeder.. ebent..

PeterKa
 

kawepe

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Hallo, sehr schönes Projekt, was du da machst.
Für eine kleine Hobby CNC Fräse mit z.B. Estlcam genau das was noch fehlt. Das könnte ich mir an meiner "Balsafräse" auch gut vorstellen.
Mach weiter so, wenn du die Dateien weitergeben würdest, würde ich mir mit Sicherheit auch mal eine fertigen.
Gruß, Karsten
 

PeterKa

User
Ich hab Ernst gemacht und schon mal das Gehäuse gedreht und gefräst. Das Material ist Alu 7075. Selbst geschliffene HSS Stähle an der Drehbank und Normale Fräser an der Fräse. Für meine Verhältnisse ist das Ergebnis atemberaubend ;)

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Der Hochglanz ist NICHT aufpoliert sondern entsteht von ganz alleine, wenn man alles richtig macht.. Sehr befriedigend...

PeterKa
 

PeterKa

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Habe das Gehäuse fertig.

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Probleme gab es mit der Stromversorgung. Ich wollte zunächst 2 Knopfzellen einbauen, aber wie ich es auch wedete und drehte, sie passten nicht ohne Gewürge in das recht kleine Gehäuse. Ich verfiel auf die Idee, eine AAA Zelle im Spanndorn unterzubringen. So etwa:

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biss mir aufging, dass ich ohne eine raumgreifende Elektronik hiermit keine LED zum Leuchten bringen würde. Die Lösung waren Lipos, die es mit 350 mAh in AAA Form zu kaufen gibt. Damit ist auch dieses Problem gelöst und ich kann jetzt an die Innereien gehen.

PeterKa
 

Ejeturs

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Tolle Arbeit machst Du da. Ich bin auch Hobbyfräser und Quantum Dreher. Schön wäre es, wenn Du das Geheimnis des wunderschönen Gehäuses mit uns teiltest. Ich brauche immer noch Poliertuch, um den Glanz zu erreichen.
Bitte berichte weiter.
Gruss aus der verseuchten Schweiz

Urs
 

PeterKa

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Danke Dir. Ich war ehrlich auch überrascht, daß es so gut ging. Es sind genau 3 Zutaten:

1.) Aluminium 7075 verwenden, kein anderes Alu liefert vergleichbare Ergebnisse beim Drehen, auch die 600er Reihe nicht.

2.) HSS Drehmeissel verwenden: Rohlinge kaufen und mit einer Vorrichtung alle Freiwinkel anschleifen, ich nehme zwischen 5 und 8 Grad. Als Vorrichtung habe ich eine Topfschleifer in die Frase gespannt, mit einem Diamanten abgerichtet. Die Winkel habe ich mit einem digitalen Winkelmesser eingestellt. Wichtig: Wenn alle Flächen glatt sind, mit einem Stein abhonen, wobei ein winziger Radius am Schneidepunkt entstehen sollte, nicht jedoch an den Schneidekanten Wenn gewünscht zeige ich mal den Klaparatismus und einen fertig geschliffenen Stahl.

3.) Übung macht den Meister.

Ich habe es auf die harte Tour gelernt. Es ging einfach nicht mit den gekauften Wendenplatten. Für Hobbymaschinen sind diese völlig ungeeignet, da sie einen gigantischen Werkzeugdruck benötigen, den meine Maschnine zumindest nicht liefern kann ohne zu Jammern daß man mitheulen möchte. Allerdings habe ich inzwischen einen Weg gezeigt bekommen, zerstörte Wendeplatten mit Diamant so umzuschleifen, daß sie auch harten Stahl im Hunderstel bereich abdrehen können.. Brechen leider auch aus, aber im Großen und Ganzen funktioniert das.

PeterKa
 

PeterKa

User
Zeichnen ist eines, Herstellen was anderes ;)

Das ist die "Hauptplatine", die mit höchster Präzision gefertigt werden muss. Die Kugeln müssen nach dem Einlöten perfekt in einer Ebene liegen, sonst ist die Platine unbrauchbar.

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Meine Spielzeugfräse richtet das :)

Das Gehäuse ist auch fertig. Es war nochmal ein ziemliches Gedöhns, hier der Blick von der Unterseite auf die 3 M2 Gehäuseschrauben und die M3 Madenschrauben, mit der die Messplatte justiert werden kann.

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Es folgt das Einlöten der Kugeln. Rezept folgt erst, wenn es geklappt hat.

PeterKa
 

PeterKa

User
Bei mir dauert alles immer so furchtbar lange. Die Probleme werden immer von rechts nach links im Kopf gewälzt und türmen sich übermannshoch zu einem unlösbaren Konglomerat von Lösungsansätzen. Dabei ist am Ende alles ganz einfach... also meistens jedenfalls ;)

Das Einlöten der Kugeln zum Beispiel. Die Zutasten: Löthonig, dünnes Lötzinn (0,5mm), ein umgebauter Lötkolben, dessen Spitze - und das ist wichtig - nicht verzinnt sein darf. Die Hitze wird über die Kugel eingeleitet, das Bad von Löthonig sorgt für eine gute Benetzung.

Aber die Hauptzutat sind meine beiden Brillen, die ich einfach übereinder schiebe und so wunderbar noch die feinsten Detail sehen kann. Muß sehr putzig aussehen :)

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Besonders wichtig ist auch, daß die Platine ordentlich fixiert ist. Ich habe aus dem Bestand meines Vaters Uhrmacherwerkzeug, das macht es sehr viel einfacher.

Nach 5 Minuten ist der Spik vorbei. Nicht perfekt, aber ich bins zufrieden.

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Ich glaube ich kriege das Ding zum Funktionieren :)

PeterKa
 

Ejeturs

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Ideen muss man haben
🧐
Grüsse
Urs
 

PeterKa

User
Wie sagt der Volksmund: Hochmut kommt vor dem Fall. Mein erster Versuch ist jedenfalls krachend gescheitert. Nun ja, ich kenne das ja zur Genüge ;)

Also der Reihe nach:

Der Meßstifthalter muss aus isolierendem Material sein. Ganz easy, 3 Stifte in 120 Grad Winkeln einbohren, fertig. also etwa so:

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War ganz einfach mit einem 6 Kant Werkstückhalter zu bewerkstelligen.

Die Messplatte selbst war ja ebenfalls bombengenau gelötet worden.

Also müssten nach Adam Riese beide Teile zusammenpassen und bei leichtem Druck sicher Kontakt herstellen.

Jedoch..... Nicht eine der Kugelpaare wurde durch den Stift leitend verbunden. Egal wie ich es anstellte, drehte, anschnautzte und besäftigend besprach, es ging nicht... Totalausfall.

Es hat lange gedauert, bis ich mich davon erholt hatte und die Ursachenforschung beginnen konnte.

Fangen wir mit den Meßstiften an. Wenn diese nicht genau im 120 Grad Winkel ausgerichtet sind , können sie sich nicht in die Kugeln einbetten. Auch müssen sie exakt in einer Ebene sein, sonst können nicht alle drei Kontakte gleichzeitig geschlossen werden.

Nun ja, beide Voraussetzungen waren nicht erfüllt und meine genial einfache Fertigungsmethode erwiess sich als Irrweg.

Größtes Problem war hierbei das Auswandern des Bohrers, sowie die Reproduzierbarkeit der Werkstückspannung beim Drehen um 120 Grad. Die 3 Strifte müssen ohne Umspannen verbohrt werden können, sonst addieren sich die Fehler zu stark.

Die Kontaktplatte konnte eigentlich nicht ungenau sein....

IMG_20210119_093132_1CS.jpg


weit gefehlt. Zwar war sie nicht so extrem ungenau, wie der Stift, aber auch hier passten Abstände und Höhen nicht gut genug. Oben im Bild ist die Lehre zu sehen, mit der die neuen Platten ausgerichtet sind. Für deren Maßhaltigkeit kann ich mich inzwischen nach dem dritten Versuch verbürgen.

Die Erste Kontaktscheibe passt zwar in die Vertiefungen, aber mit spitzen Fingern ist zu fühlen, daß die Kugeln etwas kippeln. Auch hier ist die Ausrichtung nicht genau genug.

Mit Hilfe der Lehre und einem geänderten Setup wird das Problem aber lösbar sein.

Die Stifte, das war deutlich schwieriger. Ich habe mir zwei identische Passplatten gedreht und gefräst, dabei kam eine Teilscheibe zum Einsatz. Die ersten Teile habe ich versemmelt, weil das Spannfutter nicht zentrisch auf der Teilscheibe befestigt war und ich keine Veranlassung gesehen hatte, das zu kontrollieren. Schwamm drüber....

IMG_20210119_092949_1CS.jpg


Irgendwann passte alles zusammen. Die Genauigkeit ist relativ einfach kontrollierbar, denn egal wie man die Teile zusammensetzt, es muss immer passen.

Und das tut es (inzwischen). Wenn die Stifte eingeklemmt sind, sind sie perfekt ausgerichtet. Der Rest sollte einfach sein (*hust*).

Ich finds schwierig und die Anzahl der möglichen Fehler übersteigt das vorstellbare Maß ;)


PeterKa
 
Zuletzt bearbeitet:

PeterKa

User
So werden die gebauten Werkzeuge eingesetzt.

IMG_20210120_163019.jpg


Links die Halterung für die Kugeln mit Fixierung während des Lötvorgangs. Das scheint zu funktionieren. Alle Kugeln liegen jetzt in der Tat in einer Ebene, so wie es soll.

Rechts ist die zusammengebaute Form für den eigentlichen Taster. In diese Form wird Harz gegossen. Wenn alles gut geht ist der Tastkörper dann fertig.Im Moment ist alles mit Trennlack behandelt und fest verschraubt. In 1-2 Stunden werde ich das Harz eingiessen.

PeterKa
 

Genie

User
Vielen Dank für diesen tollen Beitrag. Wenn du am Ende die Arbeitsstunden zusammen rechnen müsstest und dein Arbeitgeber das von deinem Lohn abzieht, dann ist die käufliche Lösung wohl ein Schnäppchen. Wie gut, dass du schon Rentner bist und uns mit deinem Humor zum Mitlesen zwingst. Einfach Klasse, das du deine Zeit sinnvoll nutzt und uns daran teilhaben lässt. Das Ding lese ich auf jeden Fall bis zum Schluss, selbst wenn es schief gehen sollte. Ich drück dir die Daumen und freue mich auf die Fortsetzung.
Gruß Ralf
 

PeterKa

User
Entformt..

IMG_20210121_094642_1CS.jpg


Es gelingt mir nicht immer, das Harz völlig blasenfrei zu giessen, aber seis drum, wichtg ist, dass alles passt.

IMG_20210121_095344_1CS.jpg


und das tut es. Bin recht zufrieden :)

PeterKa
 
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