Manfred Schmidt MachSchmidt

 

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3D-Taster

3D Taster zum digitalisieren, zentrieren und sonstigen Vermessungen

Will man Objekte mit der CNC - Maschine digitalisieren, so braucht man einen 3D-Tastkopf, also einen Taster der in XY 360° als auch Z tasten kann.  Auch andere Vermessungsaufgaben, wie z.B. das automatische Zentrieren oder dem Nullen der XY-Z Kanten, sind ohne weiteres möglich. Und die zu vermessenden Materialeigenschaften spielen auch keine Rolle, egal ob leitend oder nicht.

Leider sind die Käuflichen nicht gerade billig, was den Hobbyfräser eher davon abhält sich solch ein Aluteil zu zulegen.

Bei meinen Recherchen, wer denn schon so’n Ding gebaut hat, stieß ich auf verschiedene Varianten. Eine besonders einfache aber effektive Lösung mit nur drei Stahlkugeln, hab ich mir dann hier abgeguckt und mit meinen Gedanken etwas (r)umgestrickt.

Drei Kugeln bilden also mit den Platinen eine Reihenschaltung mit je einem Öffner-Kontakt.

Also flux etwas im CAD rum gekrizelt, ab zu ibä und 100 Stück 8mm Stahlkugeln bestellt - 3 für den Taster und 97 als Ersatz.;-) Den Rest bezog ich aus der berühmten Bastelkiste. In der Zeit wo meine 100 Kugeln auf’m Trip waren, fertigte ich schonmal die Platinen + Gegenhalter. Die Druckfeder ist über ein 10mm Rundstahl selbst gewickelt, mit Drahtdurchmesser 0,8mm. Nach dem strammen Wickeln und anschließenden Entlasten, hat die Feder ihren benötigten Durchmesser. Über die Federlänge kann man die Betätigungskraft einstellen, welche so hoch wie nötig und so gering wie möglich sein sollte.

Als Tastpin(mmel) ist eine M8 Schraube + Mutter und daran wiederum eine M8 Langmutter verbaut. In die Langmutter ist eine, aus der Bastelkiste, Radachse als Tastkopf geschraubt.

Die Kugeln sind an der oberen Platine verlötet, werden also bei Betätigung angehoben. Bei den ersten Tests lagen die Kugeln nur lose in ihren löchern, was auch funktionierte. Als zuverlässiger hat sich aber das verlöten heraus gestellt, wodurch auch die Tastpin(mmel)-Halteplatine, durch das Gewicht der Kugeln, etwas nach unten gezogen wird. Durch die Verlötung der Kugeln würde der Taster auch in der Horizontale funktionieren, entsprechende Federspannung voraus gesetzt.

Als weitere Zutaten zur Komplettierung wurden 3 Stück Schrauben M4x25, 3(6) Stück Kunststoff Distanzbuchsen 7x4x15 (aufgebohrte 7x3x10(u.5) ) sowie passende Muttern verwendet.

Zur Aufnahme an die Maschine sind am oberen Gegenhalter mehrere 20mm Gfk-Scheiben verschraubt, die wunderbar in meinen Adapterring passen. Man könnte natürlich auch eine passende Aufnahme für die Frässpindel machen oder sonstige Adapter - jeder frei nach Gusto.

Ein Gehäuse könnte man auch noch drum tackern, bei den drei Rundteilen wurde dies beim Durchmesser bereits mit berücksichtigt, sodass man nur noch ein passendes Rohr über stülpen müsste.

Die Anschlüsse sind auf den Platinen mit “+” und “-” gekennzeichnet und dienen nur zur Orientierung, also keine Spannung dort anlegen, um zu sehen wie hell der Taster glühen kann.;-) Zusätzlich besitzen die Platinen Einkerbungen/Markierungen, um beim Zusammenbau ein einfacheres Ausrichten zueinander zu gewährleisten. Die Verdrahtung habe ich mit 0,3mm Lackdraht gemacht und als Anschlüsse sind 3,5mm Goldbuchsen verlötet.

In der Zeichnung sind die Leiterbahn-Unterbrechungen blau dargestellt, weiß die Durchfräsungen und grün die Kabeldurchführungen. Die Anordnung der Leiterbahnen zueinander ergibt dann zusammen mit den Kugeln die erforderliche Reihenschaltung.

Im CAD hatte ich noch eine Aufdopplung der Platinen vorgesehen, was sich bis jetzt aber als nicht erforderlich heraus gestellt hat.

Alles in allem bin ich begeistert von meinem dreieurofufzisch Schalter, wobei die drei 1/2 Nüsse den Kugeln zu Buche fielen. Aber mit 100 Kugeln kann ich ja jetzt prassen.;-)

Was die Genauigkeit betrifft, so bin ich, für meine Zwecke, mehr als zufrieden. Steht und fällt alles mit dem zentrischen einspannen des Tasters und der Rundlaufgenauigkeit des Tastpin(mmel)s. Meine verwendeten Radachsen haben leider einen leichten Schlag, was vielleicht daran liegt, dass es gebrauchte Achsen sind.

 

Schmidt-Screen hat natürlich auch eine eigene Digitalisierfunktion. Und um aus dem gewonnenen Daten eine für’s CAD lesbare Datei zu machen, gibt es von Artsoft die Freeware MachCloud, welche ein stl-Datei erzeugt.

 

Update: Die Langmutter ist wieder raus geflogen, weil durch diese, zusammen mir der Schraube, der Tastpin(mmel) alles andere als zentrisch war. Nachdem jetzt nur die Radachse direkt an der Halteplatte verschraubt ist, klappst auch mit dem Rundlauf. Auch die Tastpin(mmel)länge (was für’n Wort) schlägt auf die Genauigkeit beim Messen, je länger, desto mehr Weg muss zum schalten zurück gelegt werden. Nachdem der Pinn jetzt schön kurz ist, bleibt die Toleranzanzeige bei +/-0,002(4) stehen, ein Bombenwert für dieses einfache Low-Cost-Teil. Getastet habe ich mit diesen Geschwindigkeiten: 1. 300mm/min ; 2. 10mm/min ; mit 0,3mm Schalter Freifahren.

Die Kugeln sind auch noch mal nachgelötet, damit diese absolut mit den Bohrungen des unteren Gegenhalters fluchten. Dazu wurde im eingebautem Zustand auf die Kugelhalteplatine etwas Druck ausgeübt und dann jede Kugel noch mal erwärmt, sodass diese sich wunderbar selbst optimal zentrierte. Nicht das die Kugeln vorher schlecht montiert waren, nur hier geht’s wohl echt um hundertstel oder gar tausendstel(?), die sich dann beim messen bemerkbar machen.

 

Viel Spaß und Erfolg beim nachbauen und digitalisieren. Und wie Yogeshwar immer so schön sagt: bleiben Sie uns treu, empfehlen Sie uns weiter.;-)

 

Und zum Schluss noch ein paar Fotos vom Prototyp...

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Und auch ein paar Videos...

XY-Z tasten

 

 

Werkstück innen zentrieren...

 

...mit anschliessender Z-Messung

 

Digitalisieren (Test) Eilgang=3300mm/min ; tasten mit 600mm/min

 

Die Unterlage scheint wohl etwas weich und klebrig.;-)