Popelník na nahřívaný tabák

Popelník na nahřívaný tabák

Myslím, že většina lidí, která chodila na keramiku, kromě svícnu také jako jeden z prvních z výtvorů vyrobila nějaký ten popelník. S betonem je to docela podobné. Po úspěšném návrhu a realizaci svícnu pro Včelaříme! jsem začal přemýšlet nad popelníkem na "špačky" z nahřívačů tabáku. V té době se v restauracích často objevovaly "heetelníky" od iqos, které se staly pro tento výtvor inspirací. Kromě vynaloženého času jsou náklady na takový popelník oproti originálu zlomkové.

Model popelníku

Základem bylo vytvořit model, jehož linie korespondovaly s originálem. Hlavním problémem, který bylo třeba vyřešit, je složení dvou částí popelníku dohromady. Zde mě napadlo vytvořit dřevěné mezikruží, díky kterému se ztratí drobné nedokonalosti betonových odlitků a oba díly popelníku proto nemusí mít dokonale totožné obvody, které k sobě zapadnou. Dřevěné mezikruží také dodává výslednému produktu na elegantnosti a vhodně beton doplňuje.

Model popelníku
Model popelníku - mezikruží

Výroba silikonové formy a betonového odlitku

Následuje výroba silikonové formy a samotný odlitek z betonu. Oběma těmto tématům se věnuji v samostatných příspěvcích. Kvůli složitosti tvaru horního dílu bylo nutné formu pro tuto část vyrobit ze dvou částí, které je možné po zaschnutí betonu od sebe oddělit a hotový výrobek tak z formy snáze vyndat.

Dřevěné mezikruží

Mezikruží je navrženo pro co nejjednodušší vyfrézování ze spárovky. Jedná se o kruh vyšší po obvodu, u středu je potom schod a snížení, do kterého zapadne vrchní díl betonového popelníku.

Frézování mezikruží
Detail mezikruží

Stojan na kapesní nabíječku nahřívače iqos

Na obrázcích si můžete všimnout vedle popelníku ještě stojanu na kapesní nabíječku nahřívače, do kterého se nasune USB-C konektor od nabíjecího adaptéru. Není tak nutné kapesní nabíječku při nabíjení "válet" po stole. Popravdě nápad výroby stojanu jsem měl dříve než popelníku a chtěl jsem ho realizovat pouze za pomoci 3D tisku, ale po dokončení prvního popelníku bylo jasné, že při použití stejných materiálů se bude jednat o další designový doplněk.

Kvůli komplikovanějšímu tvaru by nebylo snadné stojan vyrobit v celku, proto jsem ho svisle rozdělil na dvě poloviny, které jsou vyfrézovány zvlášť, následně slepeny a zabroušeny, aby tvořily jednolitý objekt. Pochopitelně stojan není univerzální, ale na míru pro zařízení iqos.

Model stojanu kapesní nabíječky
GRBL upload to Arduino

GRBL firmware pro CNC frézu

Stejně jako u LUFREE laseru jsem do GRBL převodníku pro CNC frézu nahrál poslední verzi GRBL firmware, kterou lze stáhnout z GitHub. Jelikož mi oficiální postup pro nahrání nefungoval, uvedu zde kompletní postup, který v mém případě fungoval.

Nahrání firmware

  1. Z poslední verze GRBL zkopírujte pouze složku "grbl" (samozřejmě i s jejím obsahem) do adresáře: "...\Documents\Arduino\libraries".
  2. Následně spusťte Arduino IDE a otevřete projekt "...\Documents\Arduino\libraries\grbl\examples\grblUpload/grblUpload.ino"
  3. Vyberte správný port, vývojovou desku, případně procesor a můžete projekt bez problémů zkompilovat a nahrát.

Jako vývojovou desku zvolte "Arduino Nano" a procesor "ATmega328P" případně "ATmega328P (Old Bootloader)", podle toho jaký bootloader má vámi použité Arduino.

GRBL upload to Arduino

Hlášky "Mála dostupné paměti, můžou nastat problémy se stabilitou." se nemusíte bát. Kromě gramatické chybky na začátku hlášky jsem nezaznamenal žádné problémy.

Chybová hláška

Konfigurace firmware

Následně je nutné provést připojení ke kontroléru pomocí SW v PC. Já pro začátek zvolil "Grbl Controller 3.6.1". Po spuštění řídicího SW je třeba zvolit port, na který je kontrolér připojen a baud rate 115200, poté je možné se připojit. Program po připojení odešle "$$", což je příkaz pro vyčtení aktuálního nastavení z EEPROM. Před použitím kontroléru k řízení CNC je nutné provést nastavení dle stroje, který používáte. Podrobný popis jednotlivých parametrů naleznete opět na GitHub projektu. V mém případě se jednalo o změny v těchto parametrech:

  • $0=3 (Step pulse, microseconds)
  • $3=6 (Direction port invert, mask)
  • $30=11000 (Max spindle speed, RPM)
  • $100=400 (X steps/mm)
  • $101=400 (Y steps/mm)
  • $102=400 (Z steps/mm)
  • $110=2000 (X Max rate, mm/min)
  • $111=2000 (Y Max rate, mm/min)
  • $112=700 (Z Max rate, mm/min)
  • $120=200 (X Acceleration, mm/sec^2)
  • $121=200 (Y Acceleration, mm/sec^2)
  • $122=100 (Z Acceleration, mm/sec^2)

Tyto hodnoty se mohou dle konstrukce CNC lišit, proto je nutné je vždy vyčíst v manuálu ke konkrétnímu stroji, případně vyžádat u jeho výrobce. Po dokončení nastavení je vhodné si je ověřit pomocí příkazu "$$" a zkontrolovat, že uložení proběhlo v pořádku. Tyto parametry jsou uloženy v EEPROM, proto je není nutné zadávat při dalším zapnutí. Po ověření správnosti parametrů je možné začít CNC používat.

GRBL upload to Arduino

GRBL firmware pro LUFREE laser

Stejně jako u GRBL převodníku pro CNC frézu jsem do řídicí desky LUFREE laseru nahrál poslední verzi GRBL firmware, kterou lze stáhnout z GitHub. Jelikož mi oficiální postup pro nahrání nefungoval, uvedu zde kompletní postup, který v mém případě fungoval.

Nahrání firmware

  1. Z poslední verze GRBL zkopírujte pouze složku "grbl" (samozřejmě i s jejím obsahem) do adresáře: "...\Documents\Arduino\libraries".
  2. Následně spusťte Arduino IDE a otevřete projekt "...\Documents\Arduino\libraries\grbl\examples\grblUpload/grblUpload.ino"
  3. Vyberte správný port, vývojovou desku, případně procesor a můžete projekt bez problémů zkompilovat a nahrát.

V případě mnou použité řídicí desky LUFREE laseru jsem jako vývojovou desku nastavil "Arduino Uno". V případě, že se výše uvedený upload nezdaří zvolte vývojovou desku "Arduino Nano" a procesor "ATmega328P" případně "ATmega328P (Old Bootloader)", podle toho jaký bootloader má vámi použitá řídicí deska.

GRBL upload to Arduino

Hlášky "Mála dostupné paměti, můžou nastat problémy se stabilitou." se nemusíte bát. Kromě gramatické chybky na začátku hlášky jsem nezaznamenal žádné problémy.

Chybová hláška

Konfigurace firmware

Následně je nutné provést připojení ke kontroléru pomocí SW v PC. Já pro začátek zvolil "Grbl Controller 3.6.1". Po spuštění řídicího SW je třeba zvolit port, na který je kontrolér připojen a baud rate 115200, poté je možné se připojit. Program po připojení odešle "$$", což je příkaz pro vyčtení aktuálního nastavení z EEPROM. Před použitím kontroléru k řízení CNC je nutné provést nastavení dle stroje, který používáte. Podrobný popis jednotlivých parametrů naleznete opět na GitHub projektu. V mém případě se jednalo o změny v těchto parametrech:

  • $3=4 (Direction port invert, mask)
  • $22=1 (Homing cycle, boolean)
  • $23=3 (Homing dir invert, mask)
  • $24=50 (Homing feed, mm/min)
  • $25=1000 (Homing seek, mm/min)
  • $26=100 (Homing debounce, milliseconds)
  • $30=255 (Max spindle speed, RPM)
  • $32=1 (Laser mode, boolean)
  • $100=100 (X steps/mm)
  • $101=100 (Y steps/mm)
  • $102=1600 (Z steps/mm)
  • $110=5000 (X Max rate, mm/min)
  • $111=5000 (Y Max rate, mm/min)
  • $112=500 (Z Max rate, mm/min)
  • $120=250 (X Acceleration, mm/sec^2)
  • $121=250 (Y Acceleration, mm/sec^2)
  • $122=250 (Z Acceleration, mm/sec^2)
  • $130=600 (X Max travel, mm)
  • $131=280 (Y Max travel, mm)
  • $132=100 (Z Max travel, mm)

Tyto hodnoty se mohou dle konstrukce CNC laseru lišit, nicméně by při použití stejných mechanických dílů a uspořádání měly vyhovovat. Po dokončení nastavení je vhodné si je ověřit pomocí příkazu "$$" a zkontrolovat, že uložení proběhlo v pořádku. Tyto parametry jsou uloženy v EEPROM, proto je není nutné zadávat při dalším zapnutí. Po ověření správnosti parametrů je možné začít CNC laser používat.

GRBL převodník - real PCB

GRBL převodník

Pro ovládání CNC frézy s paralelním portem je možné buď zakoupit převodník z USB (cena cca 40 USD) nebo si sestavit vlastní. Pozor na převodníky pro starší tiskárny (cena od 2 USD) - s těmi CNC nebude fungovat, protože nevytváří plnohodnotný paralelní port, který CNC k funkci potřebuje.

Zapojení GRBL převodníku

Zapojení vychází ze zapojení na stránce projektu GRBL. Primárně je určeno pro Arduino UNO, ale funguje i s Arduino Nano. Nutno podotknout, že používám verzi 1.1, která má oproti nižším verzím přehozené piny D11 a D12. Samotné zapojení je velice jednoduché, obsahuje pouze Arduino Nano, konektor pro připojení kabelu paralelního portu (female), konektory pro připojení koncových spínačů a dalších periferií a step-down modul pro případné externí napájení. To ovšem není nutné, protože napájení z USB či paralelního portu je dostatečné. Zapojení na straně konektoru paralelního portu by mělo být u všech zařízení stejné, já jsem vycházel z uživatelské příručky k mému konkrétnímu CNC, kde je uvedeno nastavení pro SW Mach3 CNC kontroller.

  • X Axis: Step Pin:2, Dir Pin: 3
  • Y Axis: Step Pin: 4, Dir Pin: 5
  • Z Axis: Step Pin: 6, Dir Pin: 7
  • A Axis: Step Pin: 8, Dir Pin: 9 (u mého CNC není použita)
  • Spindle: PWM Pin: 17, Dir Pin: 1
  • Probe Pin: 15
  • EStop Pin: 13

Zapojení ostatních pinů vychází z návodů, které jsem našel na internetu.

Krabička pro GRBL převodník

Na závěr jsem ještě navrhl a vytiskl krabičku pro uložení převodníku. Vzhledem k tomu, že prozatím na svém CNC nevyužívám koncové spínače, nejsou konektory pro jejich připojení zohledněny. Navíc v případě mého CNC by implementované koncové spínače byly připojeny přímo přes paralelní port (zapojení to umožňuje).

CNC fréza

CNC fréza

Ve vybavení mechanické dílny nesmí chybět CNC fréza (odkaz směřuje přímo na stránku produktu). Při výběru jsem volil kompromis mezi cenou a výkonem. Zvolená CNC fréza disponuje pracovní plochou 525*320 mm, z čehož obráběcí plocha je 380*250 mm a 50 mm ve vertikální ose.

Jedním z parametrů při výběru byla obráběná plocha. Ačkoliv na stránkách produktu je uvedena plocha 390*285 mm, reálně je plocha trochu menší. Tato uváděná hodnota určuje maximální posuv v osách X a Y, ovšem není možné frézovat v celé délce posuvu osy.

Další vlastností mechaniky je posuv, o který se starají kuličkové šrouby. Z důvodu většího mechanického namáhání při obrábění jsem nechtěl klasickou trapézovou závitovou tyč (nejčastěji používané u osy Z 3D tiskárny).

Třetí z hlavních parametrů při výběru frézy bylo komunikační rozhraní. Vzhledem k tomu, že většina strojů pracuje přes paralelní port a ty, u kterých se uvádí jako komunikační rozhraní USB, obsahují externí převodník (a díky tomu jsou cca o 50-100 USD dražší), rozhodl jsem se zakoupit CNC frézu s paralelním portem a komunikaci vyřešit vlastním převodníkem.

U zvolené frézy jsem neprováděl žádné zásadní úpravy. Vhledem k tomu, že výchozí bod pro obrábění je vždy závislý na tvaru a umístění obráběného materiálu, neinstaloval jsem prozatím koncové spínače. Jediné dvě úpravy byly umístění desky z dřevotřísky na pracovní plochu a výměna konzolí pro krokové motory.

Deska dřevotřísky obsahuje síť otvorů s roztečí 50 mm, ve kterých se ze spodní strany nachází narážecí matky M5. Do otvorů je možné buď přímo pomocí šroubů připevnit obráběný materiál nebo použít klipsy, jak je vidět na fotografii.

Původní konzole pro krokové motory byly z plastu, proto jsme se rozhodl o výměnu za hliníkové. Pravděpodobně to není nutnost, ale minimálně nyní stroj působí lepším dojmem a je robustnější.