Plottersteuerung mit PCNC und CNCPROFI

Nachdem ich mir schon lange vorgenommen hatte einen Stiftplotter zu bauen, kam mir der Zufall zur Hilfe. Auf dem Elektronikrecycling fand ich einen großen Stiftplotter von HP. Dieses Teil war zwar schon ziemlich alt und hatte nur einen Stift, aber das störte mich nicht. Wichtig war nur, das ich den Plotter nun nicht selberbauen mußte. Für den Plotter mußte ich nur 40.-DM bezahlen. Die groben Maße des Gerätes sind 140cm lang, 30cm breit, ca. 20 KG Gewicht. Der Plotter faßt Papier bis 97 cm Breite bei endloser Zuführung. Es stellten sich bis zum reibungslosen Betrieb noch viele Probleme ein, von denen ich noch berichten werde.

Zum Ansteuern der Plottermechanik baute ich eine Schrittmotorelektronik mit L297/L298. Die Elektronik funktionierte zwar auf Anhieb einwandfrei, war aber von der Auflösung (Halbschrittbetrieb) leider ungeeignet um befriedigende Ergebnisse aufs Papier zu bringen. Das lag aber nicht nur der Elektronik, die Mechanik tat ein Übriges dazu. Orginal wurde der Stift über ein Seilzugsystem bewegt, welcher 10:1 untersetzt von einem Servomotor angetrieben wurde. Den Servomotor und das Getriebe mußte ich leider ausbauen, da ich keine Motoransteuerung und kein passendes Ritzel zum Getriebe hatte. Stattdessen baute ich zuerst ein 1:1 Getriebe ein. Beim ersten Betrieb erlebte ich dann meine blaues Wunder. Die Auflösung war die absolute Katastrophe. Ein gezeichneter Kreis bestand aus hunderten von Zacken. Von hoher Auflösung keine Spur. Also baute ich als nächste eine neue Schrittmotorendstufe mit IMT901. Diese arbeitet im Achtelschrittmodus. Ein weiterer Probelauf mit dem gleichen Getriebe brachte aber keine wesentliche Besserung. Es dauerte etliche Wochen bis ich die passenden Zahnscheiben in einigen Druckern gefunden hatte. Nun wird der Stiftantrieb 4:1 untersetzt im Achtelschrittmodus angetrieben. Um auf die richtige Schrittweite zu kommen mußte noch der Trommelumfang des Seilantriebes errechnet werden. Das konnte allerding nur als Näherungswert angenommen werden, wie sich später herrausstellte. Ich kam nach stundenlangen Messen und Fummeln auf eine Schrittweite von 53,76 Schritte pro Millimeter. Der Papierantrieb wird 2,4:1 untersetzt im Achtelschrittmodus angetrieben. Ich kam so auf eine Schrittweite von 43,47 pro Millimeter. Wie man jetzt schon sieht erreicht der Plotter trotz allen Aufwands nicht die Genauigkeit der Fräse. Diese hat schon im Halbschrittbetrieb 80 Schritte pro Millimeter Auflösung. Sie ist also schon ca. 1.5 mal genauer. Trotzdem ist die Auflösung zum Zeichnen ausreichend genau. Eine höhere Schrittgenauigkeit kann ich nur noch durch eine höhere Untersetzung erreichen. Aber ich habe bisher keine anderen Zahnscheiben gefunden.

Detailaufnahme der Ansteuerstufe und der Endstufe. Ein Relais wird zum Ansteuern des Stiftmagneten benutzt. Das Funktioniert mit PCNC sehr gut. Bei CNCPROFI kann nur die Ver. 3.1 benutzt werden, da Herr Preg bei den nachfolgenden Programmversionen die Plotterstiftsteuerung wieder ausgebaut hat. Das ist sehr schade aber leider nicht zu ändern. Referenzschalter werden zur Zeit nicht benutzt und sind auch nicht nötig. Bisher ist es im laufenden Betrieb, trotz fehlender Schalter noch nie zu Störungen gekommen. Die Endstufe wird wieder mit 32Volt Spannung versorgt. Der Kühlkörper kann sehr klein gewählt werden, obwohl ein Motor mit 2 Ampere und der andere mit 1 Ampere angefahren werden.

Detailaufnahme des Stiftmagneten und der Seilumlenkung. Der Hubmagnet wird mit 5 Volt angesteuert.

Detailaufnahme der Seiltrommel und des Antriebsmotors. Die Trommel wird 4:1 untersetzt angetrieben. Bei den ganzen Umbauarbeiten ist mir einmal das Stahlseil von der Trommel gehüpft. Ich habe 2 Stunden gebraucht um hinter das Prinzip der Aufwicklung zu kommen, um dann das Seil wieder aufwickeln zu können. Aufgrund der baulichen Gegebenheiten kann ich die Untersetzung nicht sehr viel größer machen. Abgesehen davon muß ich erstmal ein passendes Zahnriemenrad finden.

Der Plotter in Aktion. Hier werden Zuschnittmuster für Lenkdrachen geplottet. Das Papier wird mit Unterdruck auf dem Plotter gehalten. Dazu sind in einer Stahlschiene hunderte von Löchern angebracht. Unter der Schiene ist ein Lüfter angebracht, der die Luft über die Löcher absaugt. Wie man sieht geht es bei mir im Keller schon recht eng zu. Der Plotter braucht eben viel Arbeitsfläche. Die Zeichnungen sind mit CorelDraw 8 erstellt worden, da CorelDraw 5 nicht so große Zeichenoberfächen verwalten kann. Der Plot ist über 2Meter lang und ca. 1Meter breit. Ich arbeite am Plotter nur mit PCNC, da es den Plotter erheblich schneller arbeiten lassen kann als CNCPROFI. Zur Zeit liegt die Arbeitsgeschwindigkeit bei 5Meter pro Minute. Das ist schon recht fix.