Endschalter bewahren die Fäse vor Beschädigungen wenn man einmal über die Grenzen der Verfahrwege hinaus fahren will.
Auch diese Endschalter sind Teil eines Sicherheits-Konzeptes das verhindern soll das die Fräse im automatischen aber auch im manuellen Betrieb keinen Schaden nimmt, wenn man im Eifer, durch Unachtsamkeit oder weil es das Fräsprogramm gerne so hätte, über die Grenzen der Verfahrwege fahren will. So sind kurz vor dem harten mechanischen Anschlag der Maschine einfache Schalter vorgesehen, die das Erreichen der maximalen Verfahrwege an die Steuerung melden und so den Vorschub abstellen.
Endschalter können als induktive Näherungsschalter oder mechanische Schalter ausgeführt werden. Im Betrieb unterscheidet man in "NO" und "NC". "NO" bedeutet "Normal open", also der Schalter ist im Normalbetrieb offen und schießt beim Erreichen der eingestellten Position einen Schaltkreis, oder "NC", bedeutet "Normal closed", also der Schalter ist im Betrieb geschlossen und öffnet beim Erreichen der eingestellten Position einen Schaltkreis.
Für eine CNC-Fräse bieten sich als Endschalter induktive Näherungsschalter an, da sie berührungslos in einem geschlossenen Gehäuse arbeiten und keine beweglichen Bauteile aufweisen. So sind sie unempfindlich gegen Schmutz, Partikel (Späne) und Feuchtigkeit. Leider sind die günstigen Varianten recht groß und im Vergleich zu einem einfachen Schaltkontakt recht teuer.
Ich habe mich daher für meine CNC-Fräse für einfache Schaltkontakt entschieden. Da das CNC Shield für jede Achse zwei Endschalter, linketr und rechter Anschlag, vorsieht benötige ich für die X-, Y- und Z-Achse in Summe sechs solcher Kontakte.
Nun kann man fertige Endschalter, aufgebaut auf kleinen Platinen und mit Steckleiste versehen, fertig kaufen.
Diese werden überwiegend für 3D Drucker verwendet. Daher sind sie offen, Späne und Kühlwasser stellen bei den 3D Druckern keine mögliche Fehlerquellen dar. Darüber hinaus haben sie einen dreipoligen Anschluß.
Zusammen mit dem Kabelanschluß wären sie eine durchaus interessante Alternative.
Dennoch habe ich mich entschlossen einfache Springkontakte mit Kunststoffrolle zu verwenden. Die Springkontakte habe ich bei Amazon bestellt.
Für diese Springkontakte habe ich dann mit freeCAD ein Gehäuse konstruiert.
Um das Anschlußkabel festklemmen zu können ist im Gehäuse eine Kabelschelle (grün) vorgesehen.
Zum Betätigen des Schalters habe ich eine Schaltnocke (orange) konstruiert die verschieblich auf einer Montageleiste (grün) befestig wird.
Diese Montageleiste (grün) wird dann an den jeweiligen Achsen befestigt.
Für den Druck benötige ich für jedes Bauteil ein STL-File:
Gedruckt und montiert sehen die Endschalter dann schon recht gut aus.
Lediglich eine kleine Öffnung für die Kunststoffrolle muß offen bleiben. Sie wird an der Fräse später von der Schaltnocke verdeckt.
Davon werden sechs Stück benötigt.
In der CNC-Box habe ich für die Endschalter einer jeden Achse nur eine vierpolige Einbaubuchse für die Endschalter vorgesehen. Dadurch wird eine Box nötig in der die beiden jeweis zweipoligen Leitungen einer Achse in eine vierpolige Leitung zusammengefasst werden. Auch hierfür habe ich einen kleine Box gedruckt.
Unter dem Deckel der Endschalter-Box befinden sich an der Rückseite 6 Kabeleingänge für die zweipoligen und 6mm dickel Leitungen der einzelnen Endschalter, vorne 3 Kabelausgänge für die 8mm dicken, vierpoligen Leitungen der zusammengefassten Endschalter.
Alle Kabel werden mit je einer Kabelschelle (orange) festgeklemmt. Die Endschalterbox selber wird mit Schrauben auf der CNC Plattform hinter der Fräse befestigt.
Für den Druck benötige ich auch hier für jedes Bauteil ein STL-File:
In der CNC-Box sind nun für die Endschalter einer jeden Achse eine vierpolige Einbaubuchse vorgesehen. Diese müssen vor dem Einbau verdrahtet werden.
Die Kabel für den Anschluß der Endschalter entstammen den gekürzten Schrittmotoranschlußkabeln des CNC-Umbausatz der Proxon MF-70 Fräse. Die Abschnitte habe ich 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 Schrumpfschläuche nicht aus Versehen mit dem Lötkolben zum Schrumpfen zu bringen.
Liegt die Fixiernase unten teilt sie die Endschalter jeweils in links und rechts. Dieses Prinzip habe ich schon bei den Schrittmotor-Anschlüssen angewendet.
Lötstellen überprüfen, Polung durchmessen und anschließend die Schrumpfschlüche bis zum Steckerende aufschieben und mit dem Feuerzeug einschrumpfen.
Fertig montierte Einbaubuchse für die Endschalter einer Achse.
Die andere Seite dieser Kabel werden mit einem Steckplatz auf dem CNC-Shield verbunden. Hier werden je Endschalter eine 2polige Dupont Steckbuchse mit einem Rastmaß von 2,54mm (RM2,54) benötigt. Diese Stecker gibt es als Dupont Kontakte komplettes Set mit Crimpzange und allem Zubehör, aber auch jede Komponente einzeln bei Amazon zu kaufen.
Die Dupont Steckbuchse wird nicht verlötet, sondern mit einer spezielle Crimpzange mit dem Kabel verbunden.
Hierfür werden die Kabelenden ca. 3mm lang abisoliert. Für jedes Kabel wir auch eine Buchse benötigt. Diese werden aus einem dünnen, verzinnten Kupferband gestanzt und gebogen. Daher sollte man sie vorsichtig behandeln um sie nicht zu verbiegen.
Die Buchsen werden nun nacheinander mit der Crimpzange auf die Kabelenden aufgequetscht. Im Anschluß werden je zwei zu einem Endschalter gehörenden Leitungen in ein zweipoliges Gehäuse gesteckt bis diese darin einrasten.
Sind alle Buchsen in ein zweipoliges Gehäuse gesteckt ist der Anschluß fertig und sieht auch professionell gefertig aus.
Von diesen Einbaubuchsen werden drei Stück benötigt. Vom Einbau der Einbaubuchsen habe ich direkt kein Bild gemacht, es ist die mittlere Spalte der Steckeranschlüsse in der CNC Box.
