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Steuerung

Original ist die M der 80'er eine manuelle Maschine mit Messystem. Es sind nur mechanische Vorschübe mit Endschaltern vorgesehen. Wie in der Einleitung beschrieben ist der 400W Vorschub mit Bremsmotor und Varioantrieb keine elegante Lösung und technisch komplett überholt, da ich für unter 200 Euro einen minderwertigen AC-Servo bekomme, der für Vorschub- und Punkt- oder Streckensteuerungen ausreicht. Im Zuge der Beschäftigung mit Linux CNC kann man hier neben der Verwendung als Messystem mit Werkzeugspeicher ev. sogar eine Streckensteuerung realisieren, was zwar nicht mein Ziel ist, aber ev. ein interessanter Versuch, um auch die defekte TNC125 der MH400P umzurüsten.

Allen voran die Planung:
-Spindel mit einem neuen FU tauglichen, 2-poligen (3000 1/min) 2,2kW Elektromotor von Updrive und Hitachi WJ200 Frequenzumrichter Antrieb an 400V Drehstrom. Der Motor wird im Stern Betrieb auf 230V programmiert, so das der optimale U/F Arbeitsbereich bis 87 Hz erzeugt werden kann, aus dem Grund wähle ich einen 4kW FU. Mit 400V/87Hz würde der Motor bis 5200 1/min drehen können, und die Rotormagnetisierung liegt noch im optimalen Bereich.
-Achsvorschub mit 750W HL-T3D-L20A AC Servo. Diesen kann man sowohl analog, PWM als auch über Modbus ansteuern.
-Werkzeugkühlung optional mit Luft (Magnetventil) oder an einem 5 poligen Harting-Stecker (3L/N/PE) eine Minimalmengenschmierung oder Kühlmittelpumpe durch ein 400V Relais.
-Beibehalten der Original Heidenhain Analog Glasmaßstäbe, hierfür habe ich eine analoge 5-fach Interpolation zur Erhöhung der Messgenauigkeit entwickelt. Damit löst das Messystem auf 0,001mm auf.
-Schaltlogik der Endschalter und Ansteuerung der Antriebe aus LinuxCNC.
-Touch Bildschirm, an dem neuen verstellbaren Arm für das Bedienpult.
-Aktuell in Planung und Lösungsfindung ist eine LinuxCNC Steuerung mit der Anything I/O Mesa 7i92. Daran angeschlossen mit dem richtigen Bitfile eine 7i85 für die Achsencoder und das Handrad. Die 7i85 hat die SmartSerial Ausgänge für weitere Mesa Karten, von denen ich die 7i84 (16 Ausgänge und 32 Eingänge) und eine 7i83 (6x +/-10V ) für die Servoansteuerung und den Frequenzumrichter benötige. Damit hat so eine leistungsfähige CNC Hardware einen groben Preis von ca. 300 Euro. Den Mini PC bekommt man gebraucht um die 100 Euro. Hier ist kein superduper neueste Generation, x,y,z Ding nötig. Ein Core i3 3. Generation mit SSD und ordentlich Speicher reicht daf¨r locker aus, da die meiste Arbeit der FPGA auf der Mesa Karte macht. Ich verwende bei der MH500 einen 17" kapazitiven Touch Bildschirm von ELO, den ich gebraucht für 70 Euro gefunden habe.

Die 5V Steuerversorgung entnehme ich einem USB Port des NUC PC's mit Atom CPU. Die Ausgänge werden alle per 24V versorgt. Für die Leistungsausgänge zur Ansteuerung von Relais oder den Achskupplungen habe ich eine MosFET Endstufe, wie in der Deckel Steuerung entwickelt.

Wie man sieht, ist doch jede Menge Platz auf dem kleinen Elektroverteilerblech, selbst um die Steuerung aufzunehmen.

Dazu wird erst mal die Elektroinstallation komplett herausgeschmissen und die Planung in CAD erstellt.
Es sind keine 110V Schütze oder Bremsen mehr vorhanden, darum wandern die Trafos raus. Bei der schlanken M Maschine ist kein Platz für Trenntrafos, was bei den Servoantrieben und FU's eigentlich optimal wäre. Das könnte man machen, wenn man die rückseitige Verkleidung so lange macht, wie die (MAHO)-Z Achsenverkleidung und dabei den Schaltschrank vergrößert. Das ist aber ein CNC Umbau, der mit der Maschine nicht geplant ist.
Mangels Steuer/Trenntrafo muss ich die Elektrik der Werkstatt an der Anschlussdose für die MH500 dann auf einen allstromsensitiven FI umbauen. Ansonsten wäre intern ein Drehstrom Trenntrafo nötig.

Durch die Leistungselektronik im Schaltschrank wir eine aktive Belüftung mit Filterlüftern von Finder eingebaut.

Oberste Reihe: Hauptschalter, Schaltnetzteil 24V Steuerspannung, Hitachi Frequenzumrichter, Servoverstärker, die beiden Leistungsverstärker (Servo- und FU für Spindel). Aktuell ist die gesamte CNC noch auf dem Arbeitstisch und es ist noch nicht entschieden, ob die CNC im Schaltschrank bei den Leistungskomponenten untergebracht wird, oder in eine kleines extra geschirmtes Gehäuse über dem Bedienpanel Arm auf der Rückseite des

Links: MosFET Leistungskarte, Mesa Karten und MiniPC

Unten: Relais und Sicherungen, lediglich für den Kühlmittelmotor ist ein Motorschutz nötig.

Man sieht, dass durch die Verwendung der elektronischen Steuerung eine Menge Platz frei wird, auf der die CNC und Messkarten untergebracht werden können.