Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

[Amplifier]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Generell eine gute Idee mit der angetrieben Spindel Mutter. Aber vermutlich kommen hier eh keine Servoantriebe zum
Einsatz.
Bei Schrittmotoren wird man eh nicht so hohe Drehzahlen fahren, schon weil das Drehmoment dann total im Keller wäre.
Würde die Spindel einfach nicht zu dünn, dimensionieren.

Aber gibt ja viele Möglichkeiten.

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Vielen Dank für Eure Beiträge ... ,

vielleicht prinzipiell zum Thema Steifigkeit und Masse. Das eine schwere Maschine automatisch steifer ist als eine leichte stimmt so pauschal nicht. Die Masse steht natürlich im Zusammenhang zur Federsteifigkeit und somit zur Eigenfrequenz, doch macht mehr Masse die Maschine automatisch auch biegesteifer?

Hier spielen eher Dinge wie Größe des E-Modul, die Lage von Trägheitsachsen, der verwendete Werkstoff, Höhe von Trägheitsmomenten usw. eine Rolle.

Die Aluminiumholprofile könnte ich ja entweder mit Filz oder gar Polymerbeton füllen. Welche Konstruktion ist zum Schluss steifer? Richtig, das kann man so nicht sagen, denn Masse alleine ist nicht das entscheidende Kriterium.

Vermutlich wird das Aluminiumprofil mit der Betonfüllung steifer sein, wenn es an der Aluwandung genug Haftung findet. Doch wirkt sich das dann auch in gleicher Höhe auf die Verbindungsstelle der Anschlussteile aus? Wohl eher nicht ...

Bezüglich der Masse scheiden sich die Geister stark in der CNC Eigenbau Szene. Die einen schwören auf eine Schweißkonstruktion wie z.B. bei den Auerbach Maschinen, die anderen wiederum lassen nichts über eine Aluminiumprofilkonstruktion kommen.

Da ich nicht weiß, ob die Maschine steif genug sein wird, habe ich mich für zwei Spindeln entschieden um von vornherein das sonst auftretende Drehmoment um die Z-Achse zu reduzieren. Sollte eine Spindel nicht funktionieren, wäre ein Umrüsten der Maschine nicht nur aufwendig sondern auch sehr teuer. Um später auftretende Momente zu dämpfen ist es doch besser sie gleich bei der Entstehung zu hindern, oder?

Das Thema angetriebene Spindelmutter habe ich auf dem Schirm und werde das zum geeigneten Zeitpunkt beleuchten. Doch bevor nicht klar ist, wie die Wangen unter dem Tisch verbunden werden ist das jetzt der siebte Schritt vor dem zweiten.

Eine Spindel schwingt sicherlich erst bei recht hohen Drehzahlen, also während der Eilgangfahrt. Da ich die Maschine nicht kommerziell nutzen werde, fahre ich im schlechtesten Fall einfach langsamer. Und nein, es kommenden keine Servomotoren zum Einsatz, sondern Schrittmotoren.

Doch nun geht´s an die Anbindung der ersten Linearführungen um das Portal zu verfahren.

Gruß Markus

[klarisatec]

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Auch bei den Linearführungseinheiten habe ich mir die Arbeit zunächst einmal ganz leicht gemacht.

Nach dem Lesen vieler Bauberichte und einem tiefen Blick auf die EMS Homepage habe ich mich für Linearführungen der Größe 25 entschieden. Nun habe ich mich auf der Homepage der viel zitierten Firma Romani GmbH geworfen und siehe da, auch diese Firma bietet als Dienstleistung 3D CAD Modell im step-file Format zum Downloaden an.

Die CAD Modell beinhalten ein kurzes Schienenstückchen sowie den gewählten Laufwagen. Ich persönlich mag diese Baugruppen im Konstruktionsentwurf nicht so gerne, da sie die Kollisionsüberprüfung erschweren. Der Wagen lässt sich ja nicht unabhängig von der Schiene verschieben. Also mache ich aus der Baugruppe zwei CAD Modelle. In einem findet sich dann die Schiene und im anderen der Wagen wieder.

Bei anderen Herstelllern wie z.B. HIWIN werden die CAD Modell getrennt voneinander angeboten.

In einigen Berichten wurde davon geschrieben, dass sich die Führungsschienenlänge jeweils nur in 60mm Schritten verändern lässt. Das ist so nicht ganz richtig. Das Rastermaß der Befestigungsbohrungen beträgt 60mm, das ist richtig. Doch der Abstand der ersten Bohrung bis zur Außenkante der Schiene ist bei fast allen Herstellern immer in einem kleinen Bereich wählbar. Bei Romani heißt dieses Maß G und kann bei 25m Schienen im Bereich von 12 - 39mm gewählt werden. Ich habe Euch hierzu die Katalogseite einmal eingefügt.

Nach meiner Erfahrung werden die Schienen im 100mm Rastermaß berechnet, unabhängig davon wie lang nun das Angangsmaß G gewählt wurde.

So, nun die Schiene auf die Profile gezeichnet und befestigt. Die Abdeckkappen kommen bei mir immer drauf. Erstens bleiben Späne immer dort liegen wo man sie nicht vermutet und zweitens ist der Wagen bzw. die Dichtung vor dem Einziehen von Spänen in die Kugelbahnen besser geschützt.

Gruß Markus

[klarisatec]

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Als nächstes habe ich mich mit dem Aufbau des Portals beschäftigt. Da die P2 bei Hermann ja nicht lieferbar ist, möchte ich zunächst die bestehende Konstruktion von EMS im CAD nachbilden (so gut es eben geht). Mit Hilfe der Nachbildung möchte ich gerne die Konstruktion und Funktionsweise verstehen lernen. Denn auf den ersten (unbedarften) Blick habe ich das eine oder andere Detail nicht recht verstanden.

Oder besser: meine Frage ist, ob einige Lösungen aus kommerziellem Zwang oder aus technischer ßberzeugung entstanden sind. Also habe ich mit Hilfe der EMS Homepage und der Stücklisteliste von Martin aus dem Nachbarforum den ersten Entwurf des Portals aufgezeichnet.

Beim Aufzeichnen sind nun folgende Fragen unbeantwortet geblieben. Doch evtl. weiß ja der eine oder andere von Euch eine Antwort bzw. einen Rat.

1. Die Portalwangen sind seitlich gesehen schräg stehend, so dass man vom Querschnitt ein 200x15mm² oder 200x20mm² Alu Flachmaterial nehmen kann. Das hat den Nachteil, dass die Führungswägen an der X-Achse am Grundrahmen recht eng zusammen stehen. Technisch gesehen wäre ein größerer Abstand natürlich besser. Ist der Grund hierfür ausschließlich der, eine preiswertere Konstruktion zu gestalten, um an den Wangen keinen Plattenzuschnitt verwenden zu müssen und um den Grundrahmen etwas kürzer bauen zu können?

2. Die Portalwangen sind nur mit 3 Schrauben am Portalprofil 120x40mm² befestigt. D.h. der auf seitliche Biegung (in y-Achse) beanspruchte Querschnitt ist recht -dünn- und zwischen Unterkante Portalprofil und Oberkante Linearwagen recht lang ohne zusätzliche Versteifung. Warum werden die Wangen nicht zusätzlich ausgesteift? Bringt das keine Verbesserung, sondern nur Mehrkosten?

3. Am Portal wird ein "leichtes" 120x40mm² Aluprofil verwendet. Was spricht gegen ein etwas größeres, Profil wie z.B. 120x80mm²? Ist es das zusätzliche Gewicht oder ist es wieder die Kostenseite die die Konstruktion an dieser Stelle bestimmt? Das größere Profil (mal noch unabhängig ob -leicht- oder -schwer-) besäße doch einen viel größeren Torsionswiderstand.

4. Die untere Linearschiene der Y-Achse wird auf der EMS Homepage mit einer 35-ger Größe und einem Führungswagen angegeben. Warum kommen nicht zwei kleinere Führungswagen mit einem größeren Abstand zueinander zum Einsatz? Ist der Grund hierfür, dass die Z-Achse schmäler gebaut werden kann?

Mir ist bewusst, dass viele (alle) Besitzer einer P2 damit klarkommen und das ganz bestimmt auch so sehr gut funktioniert. Doch wenn ich mir die Mühe mache eine Fräse selbst zu bauen, möchte ich wenigstens die grundlegenden Dinge des Systems verstehen. Nur so erziele ich mit vermeintlichen Verbesserungen auch wirklich eine Optimierung und nicht nur eine Kostensteigerung. Wenn ich mit einem überschaubaren finanziellen Mehraufwand einen technischen Mehrwert erreichen könnte, so möchte ich diesen gerne auch einsetzen.

Mich würde einfach interessieren wie die Fräsenbauer unter Euch diese Punkte gelöst haben.

Als nächstes werde ich das Portal einfach einmal ins CAD zeichnen, wie ich es mir vorstelle. Dann wird es sicherlich einfacher sein darüber fachzusimpeln.

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Moin Markus.
Ich kann Dir nur sagen wie ich meine Fräse aufgebaut habe:

Der gesamte Rahmen besteht aus Item 160x40 Leicht-Profil. Ich habe mir damals einfach überlegt, dass es günstiger ist ein größeres Leichtprofil zu verwenden, als ein kleineres mit normalen Wandstärken. Der Grundrahmen besteht aus zwei Längsprofilen und drei Querprofilen. Die X-Achse hat HSR-35 Schienen von THK, die seitlich am Rahmen befestigt sind. Auf jeder Schiene sind zwei Laufwagen hintereinander mit einer Adapterplatte verbunden. Dort ist ebenfalls die Spindelmutter angeschraubt. Die Lageböcke für die Kugelumlaufspindeln 16x5mm von Isel liegen oberhalb der Schienen. Heute würde ich sie eher unterhalb der Schienen befestigen, weil sie dort besser vor Spänen geschützt sind. Auf eine Verbindung der beiden Seiten unter dem Tisch habe ich verzichtet. An den Adapterplatten sind die senkrechten Portalwangen befestigt. Sie bestehen ebenfalls aus Item 160x40 Leicht. Untereinander sind sie mit der Portalbrücke aus Item 160x40 verbunden. Auf der Rückseite der Stehprofile habe ich die Schienen für die Z-Achse befestigt. Das habe ich deshalb so gelöst, weil dann der Abstand der Fräserspitze zur Führung immer gleich ist. Bei einem herkömmlichen Schlitten ist es ja leider so, dass die Z-Achse bei maximaler Zustellung eben auch den größten Abstand hat. Somit habe ich zwei Portalbrücken. Eine die die beiden Wangen untereinander verbindet eine zweite, die in Z-Richtung verfährt. Auch hier kommt ein Item 160x40 Leicht zum Einsatz. Für die beschriebenen 9 Profilstücke habe ich genau eine 6m Stange verbaut. Ich habe damals bei Item einfach eine komplette Stange gekauft und diese von einem befreundeten Tischler auf der Formatsäge auf Maß bringen lassen. Damit Item mich per Paketdienst und nicht per Spedition beliefern konnte, habe ich das Profil bei Item mittig teilen lassen. Die Einzellängen der Profile habe ich so gewählt, dass ich bei den 6m genau 3mm Verschnitt insgesamt hatte. Die bewegliche Portalbrücke trägt nun die Y-Achse bestehend aus zwei Schienen mit je einem Laufwagen. An den Laufwagen ist die Halterung für den Fräsmotor befestigt. Ein kleiner Nachteil meiner Bauweise ist natürlich, dass ich für die Z-Achse zwei Antriebsspindeln benötigte. Aber diesen Nachteil bin ich für die von mir angenommenen Vorteile gerne eingegangen. Auch für die Y- und Z-Achse werden Isel 16x5 Kugelumlaufspindeln verwendet. Alle Spindeln werden mit HTD-Zahnriemen angetrieben. Bei der Y-Achse befindet sich der Antriebsmotor auf der Rückseite des Profils und treibt die Spindel durch ein Loch im Profil mittels eines kurzen Zahnriemens an. Auf diese Weise konnte ich bei allen Achsen die Zahnriemenscheiben direkt an die Spindeln schrauben und musste keine Kupplungen verbauen. Neben geringeren Kosten ist die Verbindung auch noch steifer. Da meine in Z-Richtung verfahrende Portalbrücke schon ohne Fräsmotor ca. 30kg auf die Wage bringt, habe ich an den Portalwangen Gegengewichte mit einem Seilzug montiert. So ist ein Gewichtsausgleich hergestellt und der Z-Motor muss deutlich weniger Kraft haben. Die Maschine selbst habe ich nicht gewogen, aber es dürfte bei ca. 100-120kg liegen. Auf allen Achsen verwende ich 4A Schrittmotoren mit der Step3D Steuerung von Thorsten Ostermann.

Ich hoffe das hilft Dir ein bisschen weiter. Wenn etwas unklar sein sollte, so frage bitte ruhig.

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Egbert,

vielen Dank für die Beschreibung, ich denke ich habe Deine Konstruktion verstanden. Ein interessantes Konzept, das Portal in Z-Richtung mit zu bewegen.

Da ich auch 3D-Formteile bearbeiten möchte, müsste das Portal recht weit oben stehen bleiben damit das Werkstück unter dem beweglichen Portalbalken hindurchpasst. D.h. ich müsste um bis zur Tischplatte fräsen zu können sehr lange Fräser einspannen, richtig?

Ein Werkzeuglängensensor fest auf dem Tisch installiert wäre evtl. auch problematisch, da das Portal in das Werkstück fahren könnte, auch richtig?

Die Gegengewichte müssen sicher geführt werden, um zu verhindern dass sie aufschwingen bzw. sich stark bewegen, oder?

Hättest Du denn ein Foto Deiner Portalfräse, das Du hier einstellen würdest?

Gruß Markus

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Unabhängig von einem Maschinenkonzept mit beweglichem Z-Portalbalken, habe ich mir einmal das Portal aufgezeichnet, so wie ich es mir vorstellen könnte:

1. Die Wangen sind als Plattenzuschnitt und nicht aus Flachmaterial gestaltet. So können die Abstände der Führungswagen auf der X-Achse vergrößert werden.

2. Das Aluprofil am Portalbalken ist breiter, hier ein 120x80mm² -leicht- Querschnitt. Ich verwende eine kleinere Linearschiene der 30-ger Größe mit 2 Wagen. Evtl. geht ja auch noch eine 25-ger Schiene ebenfalls mit 2 Wagen, wenn die Spindelmutter der Y-Achse später genug Platz hat. Das Flachmaterial zur Aufnahme der Schiene habe ich aus Gewichtsgründen verkleinert.

3. Zusätzliche Streben, die den Portalbalken mit den Wangen verbinden und aussteifen. Somit würde die freie Biegelänge auf ein Minimum reduziert ohne den Arbeitsbereich einzuschränken. Hierfür habe ich 25mm starkes Alumaterial vorgesehen. Da die Fräse prinzipiell ja auch ohne diese Streben funktioniert, könnte ich diese selbst an der fertigen Fräse herstellen und nachträglich verschrauben - also so mein Plan ...

Ein grober Gewichtsvergleich zeigt bei der ersten Variante ca. 31,4 kg und bei der versteiften ca. 36,7 kg. Wobei bei dem Mehrgewicht von 5,3 kg die Streben alleine ca. 2,1 kg ausmachen.

In den kommenden Tagen werde ich mich über eine vergleichende Berechnungen des Widerstandsmomentes der beiden Portalbalken Querschnitte hermachen und das Spiel der unterschiedlichen Abstände der Linearführungswagen an der X-Achse betrachten. Mir geht es hier nicht um die Berechnung des letzten µ an Verformung sondern um die relativ erzielbare Verbesserung zur EMS Lösung. Denn nur so kann man ja letztendlich entscheiden, ob man den technischen Mehrwert auch bezahlen kann oder will ...

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Da ich auch 3D-Formteile bearbeiten möchte, müsste das Portal recht weit oben stehen bleiben damit das Werkstück unter dem beweglichen Portalbalken hindurchpasst. D.h. ich müsste um bis zur Tischplatte fräsen zu können sehr lange Fräser einspannen, richtig?

Das stimmt. Das ist auch ein kleiner Nachteil der Konstruktion. Da man aber beim Formenfräsen meist eh mit nem relativ langen Fräser bei sehr geringer Zustellung hantiert, halte ich das für nicht so problematisch.

Die Gegengewichte müssen sicher geführt werden, um zu verhindern dass sie aufschwingen bzw. sich stark bewegen, oder?

Da ich ja für die Portalwangen auch ein Profil mit T-Nuten genutzt habe, sind an den Gegengewichten einfache Delrinklötze mit einer Nase, die in die T-Nuten eingreift, verschraubt.

Ein Foto kann ich bei Gelegenheit mal machen, aber aktuell steht die Fräse eingemottet im Keller. Achso was ich oben noch nicht geschrieben hatte sind ein paar Maße:

Bearbeitungsraum: 560x310x170mm³
Größe des Grundkastens: ca. 900x560x180mm³
(oben auf dem Grundkasten habe ich eine 20 dicke Aufspannfläche als Flachprofil mit T-Nuten)
Aufstellraum: ca. 1000x900x1000 mm³

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Ich hab im anderen Forum noch ein paar Bilder von meiner Fräse gefunden. Da ging es zwar mehr um die Helis, aber die Fräse diente als Hintergrund.

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Da ich in meinen Recherchen gelesen habe, dass sich viele während des Eigenbaus einer Fräse auch hobbymäßig mit (den verschiedensten) CAD Systemen beschäftigen, wollte ich einmal einen kleinen Einblick zur Auswahl von verschiedenen -Portal Profilen- geben. Evtl. interessant für diejenigen, die das bis jetzt noch nicht kennen.

Evtl. könnt ihr das ja später einmal mit dem eigenen CAD Programm ausprobieren, wenn diese Funktion zur Verfügung steht. Diejenigen, die diese Funktionen im CAD selbst verwenden können den nächsten Teil einfch "überlesen".

Eine wichtige Kenngröße für die Belastbarkeit eines Profils ist das Widerstands- oder Flächenträgheitsmoment einer Querschnittsfläche. Im Groben zeigen diese Werte die Höhe des Widerstands an, den ein ausgewähltes Profil in einer bestimmten Achse einer aufgebrachten Belastung entgegenbringt. Mit Hilfe dieses Wertes kann man später eine theoretische Durchbiegung berechnen.
Doch ich möchte ich es gar nicht komplizierter bzw. theoretischer machen, als es denn sein muss. Anhand der drei folgenden Beispiele möchte ich ganz grob die Zusammenhänge aufzeigen.

Wichtige Annahme: das zusätzliche Flachmaterial ist wirklich flächig mit dem Profil verbunden.

Herr Möderl erreicht das auch annähernd und zwar durch das zusätzliche Verkleben der beiden Aluminiumteile miteinander. Wenn ich mich richtig erinnere, hatte ich das auf seiner Homepage gelesen.

Beispiele:
1. Profil 120x40mm² 10-er Nut leicht
2. Profil 120x40mm² 10-er Nut leicht inkl. zusätzlicher Platte mit 120x15mm²
3. Profil 120x80mm² 10-er Nut leicht inkl. zusätzlicher Platte mit 120x15mm²
Nun sehen wir uns die Flächenträgheitsmomente (diese heißen Ix (hier vertikal) und Iy (hier horizontal)) und das Gewicht der Bauteile einmal genauer an:

Profil 1:
Ix = 224,9 cm^4
Iy = 25,0 cm^4
m = 3,4 kg

Profil 2:
Ix = 440,9 cm^4 (Faktor 1,96 zu Profil 1)
Iy = 93,2 cm^4 (Faktor 3,7 zu Profil 1)
m = 7,2 kg (Faktor 2,1 zu Profil 1)

Profil 3:
Ix = 640,6 cm^4 (Faktor 1,45 zu Profil 2 - Faktor 2,1 zu Profil 1)
Iy = 459,6 cm^4 (Faktor 4,93 zu Profil 2 - Faktor 18,4 zu Profil 1)
m = 10,0 kg (Faktor 1,4 zu Profil 2 - Faktor 2,94 zu Profil 1)

Vergleicht man die Profile 1 und 2 miteinander fällt auf, das sich trotz doppeltem Gewicht die Festigkeit in horizontaler Richtung (y-Achse) nicht im gleichen Maße steigern lässt.
Vergleicht man nun Profil 1 mit Profil 3, so zeigt sich eine gesamte Gewichtszunahme um den Faktor 3, allerdings steigt die Belastbarkeit in horizontaler Richtung (y-Achse) um das 18-fache!

Warum ist das so? In den Formeln zu Berechnung (die ich jetzt nicht detaillierter anführen möchte) erkennt man, dass hinzugefügtes Material möglichst weit außen liegen muss. Dies ist bei der Zugabe eines Flachmaterials nur bedingt - und zwar in x-Achse (vertikal) - gegeben. In Richtung der y-Achse (horizontal) ist die Verbesserung hingegen nur mäßig.

Die klassische Anwendung hierfür ist der Doppel-T-Träger. Aus diesem Grund werden die Doppel-T-Träger immer stehend verbaut. Denn so ist das meiste Material außen angeordnet, also weg von der mittig liegenden Mittellinie.
D.h. eine Profilvergrößerung, bei der die Querschnittsfläche im Außenbereich wächst, innen jedoch Hohlräume zulässt ist immer die gewichtsmäßig leichtere Wahl um die Belastbarkeit zu steigern. Oftmals aber auch die teuerste.
Beim Flugzeugbau wird dieses Thema bis zum Exzess betrieben. Beispiel Tragfläche: die tragenden Strukturen liegen soweit außen wie möglich, die Rippen erhalten -nur- den Abstand der Flügel Ober- und Unterseite aufrecht.

Wie wäre das nun bei einem 4-ten Profil (Profil 120x80mm² 10-er Nut schwer inkl. zusätzlicher Platte mit 120x15mm²)?

Richtig: die Masse nimmt im Querschnitt gleichmäßig zu, jedoch nicht überproportional in den außen liegenden Bereichen. D.h. es gibt im Vergleich zum Profil 3 eine Gewichtszunahme um den Faktor 1,21 und eine Verbesserung der Werte Ix und Iy um den Faktor 1,25 bzw. 1,22.

Wenn man also nur leicht und stabil bauen möchte, macht das Flachmaterial 120x15mm² überhaupt keinen Sinn. Aber - und das hatten wir noch nicht betrachtet - für eine gewisse Steifigkeit des Systems ist die zusätzliche (verbundene, da geklebte) Masse natürlich ein gutes Argument und vor allem: dämpfend bzw. schwingungsreduzierend.

Nachteil der leichten Profile: die Fügeflächen fallen oft ein und müssen zur Aufnahme einer Linearführungsschienen bearbeitet werden. Aus diesem Grund überfräst z.B. der Hersteller Sorotec einen Teil der Fügeflächen unter der Linearführungsschienen. Somit könnte man aus Kostengründen doch wieder darüber nachdenken ein schweres Profil zu nehmen, WENN die Fügeflächen denn auch wirklich winklig sind.

Ich werde mich aus den oben genannten Gründen für das 3-te Profil mit der zusätzlichen Platte entscheiden und die Konstruktion so weiter fortführen.

Gruß Markus

[klarisatec]

Abstand der Wagen

Anbei noch ein paar grundsätzliche ßberlegungen zum größeren Abstand der Linearführungswagen der X-Achse (der Strahlensatz lässt grüßen ... )

Mir ist völlig bewusst, dass man das ganz genau berechnen kann. Doch das führt hier zu weit und ist unterm Strich auch für die meisten sicherlich langweilig. Die Annahmen für die Geometrien / Abweichungen sind später an der Maschine natürlich nicht so groß wie dargestellt. Denn der Fräser arbeitet später natürlich viel näher an der X-Achse als die hier dargestellten 307mm.

Mir geht es jedoch darum, ein Gespür dafür zu bekommen, was größere Führungsabstände bewirken können. Eine Lösung zu kopieren ist das eine, sie zu verstehen etwas ganz anderes. Die Betrachtung soll denjenigen helfen, die evtl. gerne etwas an ihrer Fräse verändern (verbessern) wollen. Und diese Betrachtung kann man recht einfach geometrisch, am vorhandenen CAD System oder konventionell mit Zettel, Stift und Lineal skizzieren.

Auf der linken Seite der Zeichnung findet ihr die preiswertere Lösung, sie ist an die P2 von EMS angelehnt. Rechts zeigt das Bild meiner etwas veränderten, aber auch etwas teureren Variante. Teurer, da sich die Linearschienen und der Grundrahmen in Richtung der X-Achse um ca. 75mm verlängern und die Wangen im Querschnitt von 180x15mm² in 250x15mm² vergrößert werden müssen.

Den Abstand der Wagen habe ich von 105mm auf 175mm vergrößert, also um ca. 67%. Die roten Linien zeigen die Verbindung der Wagenachsen und die Senkrechte zur Vorderkante der Führungsschiene an der Y-Achse. Dreht man nun dieses -T auf dem Kopf- um den Mittelpunkt zwischen den Wagen, entstehen die blauen Linien.

Da man oft nicht genau weiß, wie groß denn die -Bewegungsfreiheit- (also das Spiel) der Wagen ist, habe ich einfach ein Maß gewählt und dieses mit der Größe (1) versehen. Alle anderen Maße habe ich auf dieses Bezugsmaß umgerechnet. So bekommt man eine unabhängige Darstellung der Abweichungen von irgendwelchen Einheiten (µ, µm, mm usw.).

Durch den größeren Wagenabstand kann die Abweichungen in der Z-Richtung um fast 75% und in X-Richtung um ca. 30% verkleinert werden. Das klingt spontan relativ viel, wird sich jedoch an den tatsächlichen Fräsmaßen nur in wenigen µm zeigen.

Bevor die Skeptiker nun vorgespannte Führungswagen ins Forum werfen - es geht in diesem Beitrag wirklich nur darum einmal die Mechanik zu beleuchten und wo es Stellschrauben zur Verbesserung oder Beurteilung anderer Konstruktionen gibt.

Für mich ist es eine Verbesserung mit recht überschaubarem finanziellem Aufwand und so werde ich die Wagen in dieser Form anordnen. Der größere Abstand hat natürlich auch noch Vorteile bei der Führung des gesamten Portals, doch darauf gehe ich erst ein, wenn die Spindeln ausgewählt und im CAD eingebaut sind.

Euch noch einen schönen Abend
Gruß Markus

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Also ich muss schon zugeben, dass am Anfang (bei mir) viel Theorie dabei ist - doch den ein oder anderen Gedanken kann man sich eben nur zu Beginn machen - bevor es anfängt im Geldbeutel zu schmerzen ...

Doch nun geht´s am CAD weiter mit der Konstruktion - leider wieder nur theoretisch. Auf der Homepage von EMS wird bei der Verbindung zwischen dem Portal und der Z-Achse ein 20-ger und ein 35-ger Führungssystem angegeben. Die 35-ger Schiene ist dann doch schone eine -Gewalt- und ich bin vorerst bei der 30-ger Schiene geblieben.

Die Vergrößerung der Schiene zur aktuellen Bauweise bei EMS ist vermutlich das Plus an Steifigkeit, welches die größere Schiene und die erhöhte Masse mit sich bringen.

Da ich noch eine andere Idee ausprobieren möchte, muss ich an diese Stelle sowieso nochmal etwas überlegen und werde mich erst später festlegen. Außerdem steht ja noch der Einbau der Spindel (-mutter) an. So wird sich das Thema später auf Grund der benötigten Platzbedarfe von alleine regeln.

Gruß Markus

[klarisatec]

Ambindung der Z-Achse

Ihr wisst schon was jetzt kommt, oder? Na klar, ich fragemich warum nur ein Wagen auf der Schiene vorgesehen ist und nicht zwei?

Da fallen mir spontan folgende Schlagwörter ein:
- statisch überbestimmte Lagerung (es sind ja dann evtl. insgesamt 4 Wagen)
- Kostenreduzierung
- schmalerer Aufbau der Z-Achse, somit maximaler Verfahrweg in Y-Richtung
- Steifigkeit
- Spindelabstand zum Portal

Da wir uns im Moment noch in der Welt der Bits und Bytes bewegen, habe ich einfach ausprobiert wie die Konstruktion aussehen würde, wenn ich zwei Laufwagen pro Schiene verwenden würde.

Größenbestimmend ist die große Führungsschiene am Portal, also bei mir die gewählte 30-er Größe. Nun habe ich mir die Daten des verwendeten Romani Linearführungswagen der Bauart SBI 30 FLL und FL Typen angesehen.

Wenn ich von den Belastungen eines breiten Wagens SBI 30 FLL ausgehe und diesen durch zwei der kleineren, schmalen Bauart SBI 25 FL ersetze, erreiche ich nochmals etwas höhere Werte bei den Tragzahlen. Die Werte der statischen Momente sind bei beiden Lösungen in etwa gleich. Beim Gewicht spare ich trotz zweier Wagen ca. 1kg an Gewicht.

Einen Nachteil gibt es in diesem Falle jedoch schon. Das kleine Plus an Steifigkeit verringert den Arbeitsbereich in der Y-Achse um ca. 50mm. Da jedoch noch ca. 575mm Fahrweg übrig blieben würde mich das nicht stören. So verfolge ich diesen Weg am CAD zunächst weiter mit dem Ziel, die Spindel insgesamt näher am tragenden Portal anzubinden.

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Moin Markus.
Warum willst Du unbedingt die Schienen auf der Y-Achse "über Eck" anbauen? Klar baut es ein bisschen kompakter in der Höhe, aber dafür hast Du eine weitere Baustelle in der Ausrichtung der Schienen zueinander. Schließlich müssen sie in Deinem Fall nicht nur parallel zueinander, sondern auch noch rechtwinklig ausgerichtet werden. Du hast ja eh schon eine Adapterplatte auf der Portalbrücke, warum machst Du die nicht breiter und schraubst zwei Schienen darauf?

[klarisatec]

90° versetzte Anordnung der Führungsschienen

Hallo Egbert,

die gewählte 90° Anordnung der Schienen hat verschiedene Gründe:

- eine zweite zusätzliche Adapterplatte würde zusätzliches Gewicht am Portal mit sich bringen
- wenn ich zwei Adapterplatten für parallele Schienen einbaue, kann ich die Z-Achse in Richtung der Y-Achse nicht mehr einstellen. D.h. wenn die Montageflächen der Schienen nicht absolut parallel sind, könnte es sein, das die Z-Achse nicht genau rechtwinklig zur Arbeitsfläche (X- / Y-Ebene) eingestellt werden kann.
- da der Antrieb der Z-Achse mit seinem Gewicht ganz oben am Portal sitzt, können die Kräfte in zwei Seiten des Profils eingeleitet werden und nicht nur in eine
- die Bauform ist so etwas kompakter
- die Linearführungswagen sind in horizontaler Anordnung etwas höher belastbar, als in vertikaler Anordnung (siehe Katalogdaten Romani, Berechnungsbeispiele ab S.51). So erreiche ich bei den beiden oberen Schienen ein zusätzliches, kleines Plus an Belastbarkeit.

Gruß Markus