Der kleine Ardunino mit CNC-Shield und den Treibern drauf könnte man locker auch in das PC Gehäuse einbauen, da wäre reichlich Platz. Aber das ist ja auch noch das ganze Drumherum:
Also mal schauen wie groß ein Elektronik Gehäuse sein muß damit alles darin Platz findet. Aus Metall sollte es auch sein um geerdet zu werden, wichtig wegen der ESD Abstrahlung und sonstiger Störungen. Einfach zu öffnen, aber auch sicher zu verschließen.
Dabei kam eine ungefähre Größe von 30cm x 20cm x 10cm heraus, eine Größe bei der schon einfache Gehäuse aus Kunstoff ihren Preis haben. Ich bin nun wahrlich kein Geizkragen, aber das muss auch günstiger gehen. Fündig wurde ich dann im Baumarkt Obi in Form eines Stahlblechkoffers der ursprünglich für Elektro Handgeräte gedacht ist. Er ist mit 33cm x 24cm x 11cm sogar etwas größer als benötigt, was gewiss nicht von Nachteil ist. Für etwas mehr als 10,-€ ist er allerdings um ein mehrfaches preiswerter als seine Kollegen aus der Elektroabteilung.
Der erste Step ist rein optischer Natur, der weiße Aufdruck mit den elektrischen Geräten und Herstellersymbole ließen sich mit einem Spachtel und ein wenig Nito Verdünnung schnell entfernen. Nun haben wir eine schlichte Metallkiste mit Griff und verschießbaren Schanppverschlüssen vor uns.
Geöffnet zeigen sich nun die inneren Werte: Es gibt keine !
Warnung:
Ich rate jedem Interessierten ausdrücklich davon ab 220V~ Installationen selber herzustellen!
Wer ein solches Gerät baut muss sich der Gefährdung durch Netzspannung und elektrischen Strom bewusst sein. Beim Arbeiten mit ungeschützten Leitern besteht ernsthafte Gefahr für Leib und Leben! Ich lehne daher jedwede Verantwortung für Schäden die durch den Nachbau dieser Installationen, oder Teilen davon, entstehen ausdrücklich ab!
Ein eventueller Nachbau erfolgt also in jedem Fall auf eigenes Risiko!
Diese Seite soll lediglich meinen Bau meiner CNC Box veranschaulichen, sie erhebt nicht den Anspruch ein in jeder Hinsicht narrensicheres Produkt zu sein! Wegen der Netzspannung ist die CNC Box kein Spielzeug und sollte daher auch nicht von Kindern benutzt werden!
Der Nachbau dieser CNC Box geschieht ausschließlich auf eigenes Risiko. Eine Haftung für eventuelle Schäden und Folgeschäden schließe ich kategorisch aus!
Als erstes habe ich eine 220V~ Einbaubuchse mit Sicherung und integriertem Schalter (schwarz) vorgesehen.
Diese Einbaubuchse wird seitlich von zwei M3 Schrauben gehalten, dies erschien mir in einer Aussparung in 1mm Blech doch etwas wabbelig zu sein und konstuierte hierfür einen Gegenhalter. Auf der Rückseite glatt....
....auf der Vorderseite mit gerundeten Kanten und versenkten Schächten für M3 Muttern.
Direkt von oben kann man die Schächte für die M3 Muttern gut erkennen.
Für den Druck benötige ich ein STL File:
Mit dem FDM Drucker ist der Gegenhalter in ein paar Stunden gedruckt.
Die 220V~ Einbaubuchse mit dem montierten Gegenhalter. Das Blech der Box befindet sich später zwischen der Rahmen (schwarz) und dem Gegenhalter (weiss).
Der nötige Ausschnitt in der Box wird mit Hilfe des Gegenhalters angerissen und an den Ecken gebohrt.
Mit der Minidrill von Proxxon und Trennscheibe werden die Löcher miteinander verbunden und das Blech dazwischen herausgetrennt.
Die Trennscheibe ist nicht von Proxxon, sondern ein Produkt von Dremel. Sie hat eine praktische Aufnahme für die Trennscheiben die ohne Werkzeug auskommt.
Ein wenig Lärm und das Blech dazwischen ist herausgetrennt.
Die Kanten werden noch etwas entgratet und der Einbauschalter wird eingebaut.
Innen kann man den Gegenhalter gut erkennen.
Für die Anschlußkabel zum Netzteil werden mit VDE gerechten Anschlüssen versehen. Die Kabel werden am Ende mit Aderendhülsen und Kabelschuhe versehen, die einzeln oder als komplettes Set mit Crimpzange und allem Zubehör bei Amazon angeboten werden. Im Bild die Aderendhülsen, unterschiedliche Farben zeigen unterschiedliche Größen an.
Für alle Größen reicht eine Zange zum Quetschen der Verbindung.
Die Zange quetscht die Aderendhülse zentrisch zusammen.
Die Kabelschuhe zum Aufstecken und Anschrauben werden ebenfalls auf die Kabel gequetscht. Zur Isolation liegt jedem Kontakt eine weiche Gummitülle zum aufstecken bei.
Die für die Kabelschuhe benötigte Zange sieht jedoch ganz anders aus.
Für die unterschiedlichen Größen hat die Zange unterschiedliche Werkzeuge in die die Terminals samt Kabel eingesteckt werden.
Ein fertiges Kabel mit Buchsen für Flachstecker und Isolierung sieht dann so aus.
Die fertig verkabelte und isolierte 220V Eingangsbuchse sieht dann so aus.
Für das CNC-Shield und die Treiber verwende ich ein 24V= Einbaunetzteil. Dieses Einbaunetzteil ist mit 24V= auch bei Amazon zu bekommen.
Damit von allen Seiten Luft an das Netzteil kommt habe ich vier Distanzscheiben gedruckt.
Die Distanzscheiben habe ich auf der Unterseite zentrisch um die M4 Befestigungsgewinde geklebt.
Mit M4 Schrauben wird das Netzteil in die CNC Box eingeschraubt.
Die 220V~ Zuleitung von der Eingangsbuchse wird mit Aderendhülsen versehen und in die entsprechenden Anschlußklemmen eingeschraubt.
Für die Lüfter benötige ich 12V=. Dafür habe ich einen Festsapnnungsregler 7812 auf eine Streifenplatine gelötet, für den Eingang eine Klemmverbindung und dreipolige Stecksockel für die Stecker der Lüfter. Die Platine erhielt ein Gehäuse mit 40mm Lüfter zur Kühling des Festspannungsreglers und zur Montage in der CNC-Box. Der Bau kann auf der Seite "Spannungsversorgung" nachgelesen werden.
Die Erdung (GND) Leitung aus vom 220V~ Netz wird an der Eingangsbuchse abgegriffen und mit der CNC Box verbunden.
Um auch den Deckel sicher mit Erde zu verbinden habe ich auch hier eine Verbindungsleitung zwischen Box und Deckel eingebaut.
Für Arduino, CNC-Shield und Treiber habe ich einen Einbaurahmen mit 21V Lüftern gedruckt. Dieser wird nun als nächstes seinen Platz in der Box finden.
Die Frontplatte ist beschriftet und der Einbau kommt mit einfachen Löchern aus. Hier brauche ich keine rechteckigen Aussparungen herstellen.
Nach innen ist der Rahmen allseitig offen um die Kühlluft nicht zu behindern.
Die Front wird als Bohrschablone zum Anzeichnen und Bohren benutzt. Hier sin die Durchgangslöcher für die M3 Schrauben bereits gebohrt, die großen Löcher für die USB und Stromversorgung fehlen noch.
Sind die großen Löcher angezeichnet wird der Mittelpunkt ermittelt und die Löcher gebohrt.
In dünne Bleche lassen sich groß Löcher am einfachsten mit Stufenbohrern oder Schälbohrern einbringen. Hier kommt ein Stufenbohrer zum Einsatz.
Der gleiche Stufenbohrern wird auch zum Einbringen der neun Steckverbindungen verwendet.
Um nun die Steuerung mit der Fräse zu verbinden habe ich nach zuverlässigen Stechverbindungen gesucht, möglichst mit 2 bis 4 Kontakten und in geschirmter Ausführung. Ich habe mich dann für Luftfahrtstecker entschieden, die ich bei Amazon gekauft habe. Diese sind mit 2 und 4 Kontakten verfügbar und auch mit größerer Anzahl an Kontakten.
Montiert sehen die Steckverbindungen recht groß aus, sind aus Metall und machen einen sehr stabilen Eindruck.
Nicht zusammengesteckt läßt sich die Einbaubuchse mit einer Gummi Abdeckkappe gegen Verschmutzung schützen. Ob ich dies wirklich benötige weiß ich im Moment nicht, aber ich werde sie natürlich mit anbauen.
Die Kabel für den Anschluß der Schrittmotoren entstammen dem CNC-Umbausatz der Proxon MF-70 Fräse. Anstatt sie direkt an die Motoren zu löten habe ich sie gekürzt, abisoliert und mit Schrupfschläuchen versehen.
Die abisolierten Kabel werden auf einer Länge von 4mm verzinnt und die Schrupfschläuchen vor dem Verlöten mit der Einbaubuchse aufgeschoben.
Die Kabel werden nun mit der Einbaubuchse verlötet. Hierbei sollte man darauf achten die Schrtumpfschläuche nicht aus Versehen mit dem Lötkolben zum Schrumpfen zu bringen.
Liegt die Fixiernase unten teilt sie die Wicklung der Motoren jeweils links und rechts. Dies habe ich mir an einer ähnlichen CNC Maschine abgeschaut. Dieses Prinzip habe ich bei allen Schrittmotor- und Endschalter-Anschlüssen angewendet.
Lötstellen überprüfen, Polung durchmessen und anschließend die Schrumpfschlüche bis zum Steckerende aufschieben und mit dem Feuerzeug einschrumpfen.
Fertig montierte Einbaubuchse für einen Schrittmotor.
Das widerhole ich nun dreimal, für jeden Schrittmotor ein Anschlußkabel mit Einbaubuchse.
Das wiederhole ich nun dreimal, für jeden Schrittmotor ein Anschlußkabel mit Einbaubuchse. Drei weitere Anschlußkabel für die Endschalter der einzelnen Achsen und drei zweipolige Anschlußkabel für Spindel, Kühlung und Not-Aus. Diese werden in die zuvor gebohrten Löcher eingeschraubt und mit Schraubensicherungslack gesichert.
In der CNC-Box werden zwei 12V Lüfter betrieben. Hierfür habe ich aus einer Lochrasterplatine, einem 12V Spannungsregler, eine Schraubklemme zum Einlöten und drei dreipoliger Steckverbinder eine Spannungsversorgung aufgebaut, die ich an die 24V= Quelle anschließen kann.
Um den 12V Spannungsregler zu kühlen dient einer der Lüfter. Um alles möglichst platzsparend und einfach montieren zu können habe ich einen Halter für Platine und Lüfter konstruiert.
Von dieser Konstruktion habe ich ein STL erstellt und gedruckt: