A real computer controlled milling
machine made 100% out of LEGO.
This will be by far the largest
Mindstorms project I've ever done or even thought about doing, and
for the same reason, it will certainly take more than just a few days
to reach completion.
I have no idea if and when it will be
finished or how far I will get, but this is the outline of the
original plans, and -with enough spare parts- they should all be
doable.
The idea is to create a machine
replicating professional CNC machines for metalworking, capable of
using LEGO tools to shape a wax workpiece, either by internal
programs or from a PC using IR-messages. The machine should have a
good precision for the axis positioning, enough torque for the
cutting bit and flexibility regarding the shape of the workpiece and
the use of different tools.
Phases
of construction
First phase: Basic functionality - Planning and design - Construcion of a 3-axis milling
machine
3 motors required for movement in the
X, Y and Z axes
3 relative position sensors, at least 2
touch sensors for absolute positioning
1 power motor required for the main
spindle, 1 motor for indirect rcx control of the spindle
- Modular tool design for manual tool
exchange
1 control button to confirm tool
exchange
Second phase: Enhanced functionality - Adding a fourth axis for machining
of at least 3 sides of the workpiece
1 motor required for movement in the A
axis
1 position sensor
- Automatic tool changer for between 2
and 8 tools
At least 2 motors for tool selection
and tool exchange
Possibly assistive sensors (depending
on the design), alternatively: LEGO stepper motors (tool selection)
and pneumatics (+1 motor for compressor) (tool exchange)
4+3=7 motors, 1 power motor, 3+1=4
position sensors, 3 touch sensors
7 controlled outputs, 2 constant
outputs (power motor + compressor), 7 sensor inputs
--> RCX + RCX + Scout
Third phase: Additional features - Pneumatic security door, emergency
off switch for motors
1 motor for valve switch
1 touch sensor for emergency off
- Status lights (Power, Working, Tool
change, ..)
TOTAL
8 motors, 1 power motor, 4 position
sensors, 4 touch sensors, lights
8 controlled outputs, 2 constant
outputs, 8 sensor inputs
2 RCXs, 1 Scout
Die LEGO CNC-Maschine
Eine computergesteuerte Fräsmaschine
aus 100% LEGO.
Mein bisher größtes und
anspruchsvollstes Mindstorms-Projekt. Aus dem Grund wird es auch
nicht von einem Tag auf den anderen fertig sein. Ich habe keine
Ahnung, ob und wann es den Fertigstatus erreicht, aber hier ist die
Übersicht der anfänglichen Pläne; alle sollten (mit
ausreichendem Teilevorrat) machbar sein.
Die Idee ist es, eine Maschine zu
bauen, die die Funktionalität einer echten CNC-Maschine zur
Metallbearbeitung nachahmt, in dem sie mithilfe von LEGO Wekzeugen
ein Werkstück aus Wachs bearbeitet, entweder durch intern
gespeicherte Programme oder durch einen PC über die
IR-Schnittstelle. Die Maschine sollte eine gute Präzision für
die Vorschubantriebe, genug Kraft für die Bearbeitung und
Flexibilität bei der Form des Werkstücks und der Werkzeuge
besitzen.
Phasen
der Konstruktion
Erste Phase: Grundlegende Funktionen - Planung und Design - Bau einer dreiachsigen
Fräsmaschine
3 Motoren für die X, Y und
Z-Achsen
3 relative Wegmesssysteme, mindestens 2
Tastsensoren für absolute Positionierung
1 Power-Motor für die
Arbeitsspindel, 1 Motor für indirekte RCX-Steuerung
Modulares Werkzeug-Design für
manuellen Werkzeugwechsel 1 Tastsensor zur Bestätigung des
Werkzeugwechsels
Zweite Phase: Erweiterte Funktionen - Vierte Achse für mind.
dreiseitige Bearbeitung des Werkstücks
1 Motor für die A-Achse
1 Winkelsensor
- Automatischer Werkzeugwechsel für
2-8 Werkzeuge
mind. 2 Motoren für
Werkzeugauswahl und Werkzeugwechsel
möglicherweise Hilfssensoren
(abhängig von Design), alternativ: LEGO-Schrittmotoren
(Werkzeugauswahl) und Pneumatik (+ 1 Motor für Kompressor)
(Werkzeugwechsel)
September 3
- The power motor arrived today. I will need some days to try out different materials (wax, soap, ...) and cutting tools.
- First tests of the X and Y axes (see video). I used the new power motor for this test, the end result will be using normal Technic motors.
Neues
3. September
- Der Power-Motor ist angekommen. In den nächsten Tagen werden verschiedene Materialien (Wachs, Seife, ...) und Fräswerkzeuge ausprobiert.
- Erste Tests mit den X- und Y-achsen (siehe Video). Hier wurde der Power-Motor verwendet, im Endprodukt werden normale Technic-Motoren verbaut sein.
August 27
- I'm waiting for the gear racks to arrive any day now to comtinue work on the X and Y axes.
- The power motor should also arrive shortly, to start experimenting with LEGO cutting bits (gears? modified Technic axles?).
- My motors and sensors are still on the way in a container somewhere on the Atlantic Ocean.
Neues
27. August
- Jeden Tag sollte die Zahnstangen-Bestellung ankommen, um an den X- und Y-Achsen weiterarbeiten zu können.
- Der Power-Motor müsste auch bald da sein, zum Experimentieren mit LEGO-Fräsköpfen. Zahnräder? Modifizierte Technic-Achsen?
- Meine Motoren und Sensoren sind immer noch irgendwo über dem Atlantik in einem Container.
Green