XY-Stiftplotter - "Plotty"
Unser selbstgebauter Stiftplotter wurde nach dem Vorbildern von Open Source Projekten wie AxiDraw und 4xiDraw von einem Mitglied des Fablabs gebaut (2017). Der Plotter verfügt über eine X- und Y- Achse, auf denen er sich mit Hilfe von Schrittmotoren bewegt. Zur Höhenverstellung des eingespannten Stiftes ist ein Miniatur-Stellmotor (Servo) installiert. Außer Stiften können theoretisch auch kleinere Werkzeuge eingespannt werden.
Zweck des Plotters ist neben dem Zeigen eines DIY-Projekts, bestehend aus 3D-Druckteilen, Open Source Hardware und Open Source Software, das Zeichnen von Grafiken auf Elementen. Sinnvolle Anwendung ist beispielsweise das Vorzeichnen von Grafiken mit dem Plotter auf Holzplatten, um diese z.B. per Hand mit Laubsäge oder Dekupiersäge auszusägen.
Die Elektronik von Plotty besteht aus einer Gut&Günstig-Kopie eines Arduino Mega 2560, einem preiswerten RAMPS 1.4 Shield und zwei DRV8825-Schrittmotorentreibern. Das LCD-Display mit integriertem SD-Kartenslot erlaubt die Verwendung des Plotters komplett ohne via USB-Serial verbundenen PC. Als Firmware nutzt der Plotter eine Repetier Firmware, die GCode verarbeiten kann. Dieser Code ist letztendlich das Zeichenprogramm, das die Maschine nach und nach ausführt und die entsprechenden Koordinaten auf dem Papier (oder einem anderen Untergrundmaterial) befolgt. Der GCode wird durch ein selbst modifiziertes InkScape-Plugin (siehe unten) erstellt.
Unser Plotter ist ein gutes Beispiel dafür, dass man auch mit wenig Geld beeindruckende Maschinen bauen kann. Die Kunststoffteile haben wir selbst angefertigt!
Die maximale Zeichenfläche beträgt ca. 246x222 mm
Controller (RAMPS 1.4)
Servomotoren (Miniatur-Servo)
Orange = signal
Red = +
Brown = -
Wie bekannt, bietet das RAMPS 1.4 via D4, 5, 6 und 11 vier Servo´s zu steuern.
M340 P0 S500 (-1, -90°)
M340 P0 S2500 (+1, +90 °)
The 5V pin in that connector on RAMPS only supplies the 5V to the auxiliary servo connectors. It is designed so that you can jumper it to the VCC pin and use the Arduino's power supply to supply 5V for extra servos if you are only powered from USB or 5V. Since there is not a lot of extra power from the Arduino's power supply you can connect it directly to your 5V power supply if you have one. You can also leave this pin not connected if you have no plan to add extra servos.
InkScape PlugIn (Achtung: nicht mit Inkscape 1.0+ kompatibel)
Der Plotter wird durch GCode gefüttert. Diesen generieren wir über das Plaster (InkScape PlugIn für Plotty XY-Stiftplotter) Plugin aus SVG-Vektorgrafiken in Inkscape. Hierfür benötigen wir Inkscape 0.92.4 und Python 2. Python 3 wird nicht unterstützt.
Repetier GCode
Für manuelle Anpassungen im GCode hilft die GCode Referenz Repetier Firmware 1.0.3.
HowTo
1. Nivellieren des Gerätes
Dieser Schritt ist nur notwendig, wenn sich das Maschinengestell verzogen hat oder die Maschine vom Bett demontiert wurde)
→ mit 1 mm Fühlerlehreblatt an allen Ecken, wo der Stift eingespannt ist, den gleichen Abstand einstellen (an den Gestellfüßen der Maschine kann Klebeband angetaped werden)
2. Stift einspannen
- zuerst den Hubschlitten bis ganz nach unten drücken
- dann Stift locker einsetzen, sodass die Stiftspitze das Papier berührt
- den Stift zusätzlich etwa 1 mm nach unten drücken (Kraft draufgeben) und dann mit der Stellschraube fixieren
- GCode testen und prüfen, ob der Stift richig abhebt oder ob jede Leerlauflinie mitgezeichnet wird
3. Koordinatensystem auf den Tisch kleben (am besten mit Tape) → X.max = 346 mm, Y.max = 222 mm
4. Zeichnung erstellen
Aktuell ist das Plaster Plugin nur mit Inkscape 0.92.4 kompatibel (Migration zu 1.0+ steht noch aus).
Für die korrekte Skalierung der Zeichnung (und damit das Einhalten der maximalen Maschinenkoordiaten - dies ist wichtig) müssen folgende Dokumenteneinstellungen adäquat vorgenommen werden:
- Blattbreite 246mm
- Blatthöhe 222mm
- Anzeigeeinheit mm
- Dokumenteneinheit mm
- Skalierungsfaktor 1,0
Sollte die Skalierung der Grafik nicht stimmen, kann diese in Inkscape 1.0+ geöffnet werden und die Plugins Apply Transformations und Normalize Drawing Scale angewendet werden.
5. Grafik barbeiten und GCode generieren
Siehe Plaster (InkScape PlugIn für Plotty XY-Stiftplotter)
6. GCode auf SD-Karte packen und losplotten
ggf. vorher simulieren via Pronterface oder NC Corrector v4
Changelog
2022.08 - Magnetisches Blech
Für eine ideale Befestigung hat unser Stiftplotter nun eine magnetische Blechplatte erhalten. Damit lassen sich mit Neodymmagneten einfach Papierbögen befestigen.
2022.04 - Grundplatte
Aus Stabilitätsgründen wurde dem Plotter 2022 von Tino eine Untergrundplatte hinzugefügt, die dafür sorgt, dass der Abstand zwischen Stifthalter und Bett an allen Koordinaten möglichst gleich ist. Nur so ist der Stiftdruck überall annähernd konstant.
2019.09.25 - Elektronik-Fix (Kondensator für Servomotor)
- 12V zu 5V Spannungsregelung (2x 47µF Kondensator + 7805 Transistor) eingebaut, da der Arduino Mega zu wenig Power für den Servo liefert. Deshalb sind nur noch GND und Signal am RAMPS-Board installiert. Die Versorgung kommt nun direkt vom Netzteil
-
Elektrolytkondensator 2200µF / 16v direkt zwischen 5V und GND installiert ("Zwischenbatterie")
Stückliste
Menge (Stück) | Postenpreis Netto | Benennung |
1 | 0,20 € | Radialkugellager 639/3-2Z (693-2Z) |
2 | 8,36 € | Präzisionswelle Ø8 x 350 mm - X46Cr13 |
2 | 3,86 € | Texas Instruments DRV8825 |
2 | 0,61 € | Mechanischer Endschalter - Makerbot v1.2 |
3 | 0,03 € | PTFE Schlauch Ø3 x Ø6 mm |
4 | 0,33 € | DIN 6923 - M10 |
4 | 0,88 € | Selbstklebender Gerätefuß - 10,2 x 10,2 x 2,5 mm |
14 | 0,10 € | Spanplattenschraube 3 x 10 mm - Torx |
2 | 13,80 € | Nema 17 Schrittmotor 17HS4417 - 1,8° |
8 | 0,16 € | Kabelbinder 150 mm - Orange |
6 | 0,10 € | ISO 4762 - M2 x 3 |
2 | 0,05 € | ISO 4762 - M2 x 8 |
2 | 0,02 € | ISO 4762 - M3 x 10 |
2 | 0,03 € | ISO 4762 - M3 x 20 |
4 | 0,08 € | ISO 4762 - M3 x 22 |
1 | 0,02 € | ISO 4762 - M3 x 35 |
1 | 0,01 € | ISO 4762 - M3 x 8 |
4 | 0,08 € | ISO 4762 - M4 x 12 |
4 | 0,06 € | ISO 4762 - M4 x 8 |
3 | 0,01 € | ISO 7093-1 - 3 |
1 | 0,01 € | ISO 7093-1 - 4 |
4 | 0,06 € | ISO 10642 M3 x 16 |
9 | 0,00 € | ISO 10642 M3 x 35 |
7 | 0,01 € | ISO 7092 - 3 |
5 | 2,17 € | DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde |
2 | 0,87 € | DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde |
6 | 2,60 € | DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde |
18 | 0,52 € | DIN 562 - M3 |
5 | 0,06 € | ISO 10511 - M3 |
2 | 0,02 € | ISO 10511 - M4 |
5 | 4,00 € | Umlenkrolle Ø3 x Ø13 x 8,5 mm - Laufdurchmesser 9,68 mm |
1 | 4,14 € | Zahnriemen Gates 2GT - 2 mm Teilung, 6 mm breit |
1 | 3,80 € | RAMPS 1.4 - RepRap Arduino Mega Pololu Shield - 12 V |
1 | 8,17 € | Arduino Mega 2560 8-Bit 16 MHz |
1 | 5,80 € | RAMPS 1.4 LCD RepRapDiscount Smart Controller + Smart Adapter |
2 | 2,20 € | DIN 653 - Rändelschraube, niedrige Form - M4 x 20 |
8 | 7,42 € | Lineargleitlager igus RJ4JP-01-08 |
1 | 0,26 € | Gewindestange M10 x 470 mm - verzinkter Stahl |
2 | 10,06 € | Präzisionswelle Ø8 x 450 mm - X46Cr13 |
2 | 2,32 € | Riemenscheibe 2GT - 16 Zähne - Ø5 mm Bohrung - Ø12,7 mm |
2 | 0,18 € | Distanzbolzen mit Innengewinde - M4 x 5 mm |
1 | 0,09 € | Druckfeder Ø4,5 x Ø6,3 x Ø0,9 mm - 9,3 mm lang - D-144A |
4 | 1,34 € | [3D] CABLE_LEAD_CLAMP |
1 | 1,00 € | [Laser] CABLE_LEAD_X |
1 | 1,00 € | [Laser] CABLE_LEAD_Y |
1 | 0,00 € | CONTROLLER-HOUSING |
2 | 1,47 € | [3D] MOTORMOUNT |
1 | 1,50 € | [3D] TOOL-BASE |
1 | 1,53 € | [3D] TOOL-CLAMP |
1 | 1,56 € | [3D] TOOL-HOLDER |
1 | 1,59 € | [3D] TOOL-SLIDE |
1 | 1,63 € | [3D] X-SLIDER |
1 | 1,66 € | [3D] Y-END1 |
1 | 1,69 € | [3D] Y-END2 |
1 | 1,72 € | [3D] Y-SLIDER |
2 | 0,27 € | Doppelseitiges Klebeband - Tesa Powerbond Mirror - 19 mm breit |
1 | 1,16 € | TowerPro sg90 9g Servomotor mit Getriebe und Hebel |
2 | 0,00 € | Welle Ø3 mm - 93 mm lang |
2 | 0,01 € | ISO 4032 - M2 |
1 | Netzteil PA-1905-001 |