CCNNNCCC bbeeezzz mmeeeccchhhaaannniiikkkiii??

Forum Czytelników
CNC bez mechaniki?
Po ukazaniu się w poprzednich numerach
EdW mojego artykułu otrzymałem od
Czytelników dużą porcję e−maili. Cieszę
się, że temat ten spotkał się z tak żywym
zainteresowaniem, tym bardziej, że pra−
wie każdy list zaczynał się od wyrażenia
zachwytu, że w końcu ktoś poruszył ten
temat, raz określono go nawet tematem
tabu.
Niektórzy proponowali od razu pewne
pomysły na rozbudowanie sterownika,
programu, używając ATMEL−i, łącza sze−
regowego, kontroli położenia itp.
Panowie, powoli, temat i tak jest dość
zawiły, na początek proponuję powyłączać
wszelkie „komplikatory” i zrobić pierw−
szy, podstawowy krok, czyli uzyskać efekt
polegający na pokonaniu przez narzędzie
założonej trasy. Później przyjdzie czas na
fajerwerki...
W niniejszym artykule będzie raczej
mowa o całkiem nie elektronicznych spra−
wach. Jest to jednak uzupełnienie poprze−
dnich dwóch części i odpowiedzi na zapy−
tania i wątpliwości Czytelników.
Duża część listów wyrażała niepewność, czy
ich autorzy dadzą sobie radę z mechaniką
urządzenia. Niektórzy już przystąpili do roz−
bierania drukarki, aby wyrwać z niej silniki,
prowadnice i paski, inni pytali gdzie kupić
silniki, jakie one mają być, gdzie kupić śruby
pociągowe i prowadnice bezluzowe. Sądzę,
że pobuszowanie w Internecie może przy−
nieść potrzebne informacje.
Wiadomo powszechnie, że tak naprawdę
to elektronik ma wrodzony wstręt do mecha−
niki. A tu się okazuje, że bez mechaniki dale−
ko nie zajedziemy. Nie wiadomo gdzie i co
kupić, żeby działało jak należy, nie ma pod
ręką odpowiednich obrabiarek, narzędzi
i w ogóle ciężko się do tego zabrać.
58
Chciałbym zaproponować Wam zatem
wykonanie maszyny, która... nie zawiera
mechaniki!
Niemożliwe? Tylko tak się wydaje.
Taką maszynerię złożyłem jakiś czas te−
mu, ponieważ trafiło do mnie „zamówienie”
na wycięcie mnóstwa liter ze styropianu. Zo−
stał z nich potem wykonany metodą odlewu
w betonie napis na wielkiej tablicy czy wręcz
całym murze, ku czci poległych. To „urządze−
nie” dedykuję tym, którzy chcieliby coś zro−
bić już, nie czekając aż urodzi się im prawdzi−
wa mechaniczna konstrukcja maszyny.
Całą maszynę po skończonej pracy...
można zwinąć na szpulkę i schować do szu−
flady − do następnej sesji.
Do opisanej w poprzednich odcinkach
metody powinna być zastosowana taka kon−
strukcja mechaniczna, która pozwala na prze−
suwanie narzędzia jednym silnikiem w osi X,
a drugim w osi Y. Oczywiście oś Z napędza−
na musi być trzecim silnikiem, ale w przy−
padku wycinania w styropianie osi Z po pro−
stu nie ma. Są zresztą czasami jeszcze inne
wymagania, gdzie zamiast np. ruchu w osi
X potrzebny jest obrót materiału
lub narzędzia. Ale zajmijmy się
ruchem w płaszczyźnie X−Y po
to, aby poprowadzić narzędzie
(tu − rozgrzany drut) po zadanej
trasie.
A teraz, Panie i Panowie, pro−
szę o uwagę:
drutem oporowym. I tu opis w zasadzie się
kończy...
Ten właśnie punkt będzie prowadził nasze
gorące „narzędzie” poprzez bezmiar białego
szaleństwa, czyli płyty styropianu.
Byłbym zapomniał − przecież linka nie
może pchać, może tylko ciągnąć!
Tenże punkt wspólny A jest odciągany
stale w stronę przeciwną do ciągnących go
cięgien przez gumową linkę żeglarską. poka−
zuje to w uproszczeniu rysunek 1. Linkę tę
zamocowałem w narożniku swojej pracowni,
na wysokości blatu stołu. Wtedy − przy dużej
długości tej linki − siła naciągu jest w miarę
niezmienna, mimo ruchu punktu A. Poza tym
kierunek tej linki tworzy wtedy z cięgnami
zawsze kąt niewiele odbiegający od 135
stopni, czyli w cięgnach składowe „odciąga−
jące” siły naciągu linki rozkładają się mniej
więcej równomiernie na oba cięgna.
Ta karkołomna konstrukcja ma − wbrew
pozorom − nawet jedną zaletę. Nie występuje
Rys. 1 Widok z góry stołu do wycina−
nia obiektów w styropianie.
Wielka
tajemnica
Bierzemy dwa silniki krokowe,
przykręcamy je do stołu, nawija−
my na ich osie końcówki linki
stalowej a jej środek (choć nie−
koniecznie dokładnie środek) łą−
czymy z pionowo zawieszonym
Marzec 2002
Elektronika dla Wszystkich
Forum Czytelników
tu problem luzów! Luzy kasują się zawsze
w jedną stronę − w stronę rogu pokoju.
Błąd?
Co bardziej wnikliwi już chyba zauważyli
kardynalny błąd powyższego rozumowania:
przecież jeśli obracać się będzie tylko silnik
X, to punkt A zatoczy jakiś szalony okrąg,
podczas gdy powinien poruszać się po pro−
stej równoległej do osi O−X!
Rzeczywiście tak mogłoby się zdarzyć,
gdybyśmy nie mieli pod ręką... komputera.
Dla naszego PC−ta, jaki stary by on nie był,
nie stanowi najmniejszego problemu wyli−
czanie przed każdym krokiem poprawek na
niedoskonałości naszej zwariowanej kon−
strukcji. Twierdzenie Pitagorasa i definicja
sinusa powinny tu załatwić sprawę. Nie po−
dam gotowej recepty, bo dlaczego miałbym
pozbawiać Was tej przyjemności.
W każdym razie w programie muszą zna−
leźć się długości spoczynkowe cięgien silni−
ków X i Y, aby blaszak wiedział z jaką „geo−
metrią” układu przyszło mu współpracować.
Warunkiem prawidłowej pracy jest takie usta−
wienie wyjściowej pozycji punktu A, żeby cię−
gna obu silników były do siebie prostopadłe.
Oczywiście też nie musi wcale tak być,
ale można by się wtedy pogubić w tych pro−
gramowych poprawkach. Cięgna również nie
muszą być równej długości.
Praktyka
Podczas wspomnianego wycinania liter zro−
biłem tak:
Drut oporowy przymocowany był do sufi−
tu i napięty ciężarkiem o masie ok. 5kg. Prąd
płynął w nim tylko w odcinku przechodzą−
cym przez styropian plus po około 5cm
z każdej strony.
Cięgna silników poprowadzone były na
wysokości blatu stołu. Na stole − na listewkach
dystansowych o wymiarach ok. 10 x 40mm le−
żała płyta styropianu przyciśnięta obciążoną
deską tak, że część płyty wystawała poza stół.
Jedno cięgno miało możliwość ruchu pod pły−
tą − bez ograniczeń w zakresie wyznaczonym
przez kształt i wielkość litery. Drugie cięgno
poruszało się na wysokości blatu, ale już poza
stołem (również pod styropianem). Punkt A
znajdował się przy samej krawędzi płyty. Te−
raz uruchamiałem program, który załączał
prąd w drucie oporowym i po ok. 5 sekundach
uruchamiał silniki. Po wycięciu całego obiek−
tu, prąd się wyłączał a punkt A znów znajdo−
wał się w pozycji wyjściowej.
Na cięgna użyłem linek splecionych z kil−
ku cienkich, miedziowanych drucików stalo−
wych. Taka linka łatwo się daje lutować, co
znakomicie ułatwia jej zamocowanie. Podpo−
wiem, że takich linek używa się między inny−
mi do modeli latających na uwięzi.
Oczywiście linkę odciągającą można na−
piąć dopiero po załączeniu prądu w silnikach
krokowych. W przeciwnym razie końce linki
Elektronika dla Wszystkich
odwiną się z wałków i trzeba będzie od po−
czątku wszystko ustawić.
To wszystko wygląda na wielką prowizor−
kę i rzeczywiście nią jest. No cóż, nie zawsze
mieszka się w eleganckim domu, czasem
trzeba rozstawić namiot...
Cały czas miejcie na względzie, że jest to
rozwiązanie raczej dydaktyczne (niektórzy
będą je może uważać nawet za antydydak−
tyczne), chociaż można z jego pomocą wy−
produkować całkiem ciekawe rzeczy.
Jeśli decydujemy się na tak desperacki
krok, róbmy to głównie po to, aby sprawdzić
działanie programu sterującego narzędziem.
Potem zawsze można go nieco zmodyfiko−
wać i zastosować do „normalnego” układu
mechanicznego ze śrubami, paskami itp.
Ja używałem większych silników (średni−
ca ok. 90 mm) i na ich wałki
założyłem tuleje w kształcie
szpulek, o średnicy 12,5
mm, co daje (po uwzglę−
dnieniu grubości cięgna) po−
suw 40 mm na 1 obrót wał−
ka, a zatem 1 półkrok = 0,1
mm.
Ktoś na pewno teraz zau−
waży, że litery cięte były
jakby tworzącą „stożka”
a nie „walca”.
No cóż, jest takie powie−
dzenie, coś o biczu... nie pa−
miętam dokładnie.
Trzeba powiedzieć, że te
literki nawet „miały coś w sobie”. Na zwy−
kłym ploterze do cięcia styropianu takich się
nie zrobi − czy to jest więc wada czy zaleta?
Poza tym − czy coś stoi na przeszkodzie,
aby nad płytą styropianu umieścić drugi taki
układ do prowadzenia górnego końca drutu
oporowego, jeśli już komuś na tym tak zależy?
potem rozpocząć ruch do kolejnego punktu.
W programie zatem należałoby umiejętnie
wykrywać takie miejsca. Jak to zrobić? − oto
zajęcie na długie zimowe wieczory...
Bardzo ciekawe efekty przynosi wycina−
nie obiektów najpierw w jednej płaszczyźnie
(X−Y) a potem również w X−Z lub Y−Z. Są−
dzą, że to jest prosta i bardzo niedoceniana
metoda uzyskiwania efektownych elemen−
tów dekoracyjnych, czy informacyjnych. Na
przykład napis wycięty z liter o wymiarach
powiedzmy 50 x 80mm i grubości 100mm,
odpowiednio ciekawie przycięty w trzecim
wymiarze robi duże wrażenie.
Podobnej metody użyłem do wykonania
Rys. 2 Rysunek poglądowy wycinarki
do skrzydeł styropianowych.
urządzenia do wycinania styropianowych
skrzydeł do modeli – pokazuje to w upro−
szczeniu rysunek 2 (patrz również
http://www.modelarstwo.org.pl/technika/in−
ne/wycinarka_styro/index.html ).
Ciąg dalszy w EdW 4/02
Warstwy?
Pozostaje jeszcze kwestia przygotowania pli−
ków roboczych. Należy tak ustawić kolejność
i kierunek wycinania poszczególnych krzy−
wych, aby np. w literze A wyciąć najpierw śro−
dek, a potem dopiero całą literę, przeprowa−
dzając drut dwukrotnie przez tę samą szczelinę
przecinającą literę (aby można było dostać się
do środkowego trójkąta). Takie operacje umoż−
liwia Corel przy wykorzystaniu warstw.
Nie chciałbym zniechęcić tych, którzy ze−
chcą coś takiego wypróbować, ale uczciwie
nadmienię, że również w technologii wycina−
nia w styropianie jest parę niuansów. Ja spo−
tkałem się z jednym zjawiskiem, z którym
dałem sobie w końcu radę. Mianowicie przy
cięciu po łagodnej krzywej lub po prostej
drut się nieco spóźnia za prawidłowym swo−
im położeniem. Nie ma z tym problemu, do−
póki nie napotka na nagły zwrot, zwłaszcza
pod ostrym kątem. Wtedy należałoby na koń−
cu poprzedniego odcinka chwilę zaczekać aż
drut „dogoni” położenie punktu A i dopiero
Marzec 2002
Marek Klimczak
[email protected]
59