Retrofit fresa ISEL

Ciao,

volevo riportare la mia esperienza riguardo il retrofitting di una fresa ISEL modello GFV 68/52 con servomotori ed encoders.

Quanto scrivo potrebbe essere di aiuto a chi si accinge a fare una cosa similare, probabilmente potrebbe non essere lo stesso tipo di macchina alla quale vorreste fare l’intervento, ma alcune problematiche riscontrate saranno sicuramente comuni a chi si accinge a fare una simile operazione.

La storia è lunghina da leggere, però ho cercato di renderla piacevole e soprattutto di farvi capire quali soni i tempi e le sensazioni quando si affrontano simili esperienze.

ISEL_GFV_68_52

Riepilogo:

Introduzione

 

Partiamo dall’inizio.

Anni fa andai a trovare una persona che mi fece visitare la  sua azienda, tra i vari reparti, in un angolo, aveva riposto una fresa ISEL modello GFV 68/52, era tutta impolverata ed era usata ormai come tavolo di appoggio per cianfrusaglie, scatole e attrezzi.

Chiesi al titolare notizie a riguardo, si trattava di una macchina presa in Germania allo scopo di fresare profili in alluminio, era stata usata pochissimo per poi essere abbandonata alla polvere, ormai nessuna la usava o sapeva come usarla.

La fresa mi ha visto e mi ha implorato pietà, non voleva più rimanere li come fosse uno scomodo tavolino, feci un’offerta al titolare il quale di buon grado accettò di liberare lo spazio e guadagnarci qualcosa.

La portai a casa con un furgone, posizionarla nel mio laboratorio, vista la sua dimensione, non fu cosa facile, ma alla fine era bella piazzata, collegata e pronta a ripartire.

Il titolare prima di darmi la fresa, mi aveva assicurato che era funzionante, ma non sapeva farmi vedere come usarla, era corredata di tutti i manuali, “floppy disk” (è si, la macchina è del 1998 e allora i CD non erano ancora molto usati), e documentazione tecnica di tutta la parte componentistica interna, tutto in inglese.

La prima accensione

 

Immaginate ora l’emozione/attenzione quando l’ho accesa, e si è accesa veramente, sul monitor da 12 pollici CTR a colori compare il logo di Windows 95, FANTASTICO !!, sul desktop compaiono tutta una serie di icone incomprensibili.

Visualizzo le proprietà del computer della macchina e noto che è un Pentium P54C con ben 4 Mega (ho scritto Mega non Giga), di RAM e un disco fisso da circa 4 Mega, il programma di controllo fresa ISEL REMOTE 2.2, lavora sotto DOS, sono presenti anche un programma CAM  "ISY-CAM 2.0", Acrobat Reader oltre che una versione di Autocad datata, ma tutto perfettamente operativo.

ISEL Servo Motor Control Card UPMV 4/12

Oltre l’accensione della consolle, non mi fido di fare altro, nessun spostamento assi, troppo pericoloso fare qualcosa alla ceca, spengo tutto, e passo più di una settimana a leggermi i manuali e ricerche sul web.

Dieci giorni dopo, di sabato quando sono tranquillo e concentrato, riaccendo la macchina e provo a metter in patica quello che “credo” di aver capito.

Il programma di gestione/controllo macchina è in DOS, nessuna finestra grafica ma solo scritte di avvisi, test, posizione assi a molto altro, il programma chiede di fare gli azzeramenti assi, gli do il consenso e gli assi si muovono, si azzerano con Z in alto, X e Y in alto a sinistra, tutto ok, e la stessa macchina che mi dice: “bravo, dai, ce la fai, una cosa alla volta e capirai che sono brava e funzionante”.

Si, la fresa è datata come costruzione ma super performante, era al top per i suoi tempi (ma anche tutt’ora), guide assi a pattini a ricircolo di sfere, viti di spostamento assi sempre a viti a ricircolo di sfere, servomotori con encoder, elettromandrino da 2,2 KW comandato da inverter (quindi velocità regolabile), cambio utensile a 4 postazioni, pulsante di emergenza con chiave di bypass, porta operatore con blocco elettrico di sicurezza, praticamente era già predisposta per la conformità normativa macchine 2006/42/CE, la macchina è Tedesca…..

Mi spingo oltre, provo a caricare un utensile in automatico, gli assi si muovono, vanno vicino alla rastrelliera per il cambio, ma poi rimangono fermi, sulla finestra DOS compare una scritta in Tedesco… panico, spengo tutto e mi rimetto a leggere i manuali.

Eureka, ho trovato, la fresa ha l’apertura pneumatica del portello cambio utensile, accendo tutto, collego il compressore aria alla macchina e riprovo, niente da fare, nuovo warning a video, la pressione dell’aria deve essere maggiore di 6 Bar, vi è pure un pressostato sulla macchina che segnala se la pressione dell’aria è insufficiente, ottima cosa, ora il cambio utensile funziona bene, un semplice cambio utensile per la macchina ma un grande passo in avanti per me.

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ISEL Servocontroller  CV 4P
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ISEL Frequenzumrichter FC 2200 is

Software ed hardware

Passano i giorni e comincio a prenderci mano con la macchina, eseguo spostamenti, cambio utensile, accendo e spengo l’elettromandrino, ne vario la sua velocità, tutto bene, mentre la vedo funzionare faccio una riflessione: questa è una macchina con funzionamento e controlli molto complessi, ha servomotori con encoder, inverter, finecorsa, pressostati, sicurezze è molto altro, ma tutto gestito via DOS da un modestissimo e obsoleto Pentium P54C, niente porta USB o parallela, solo una scheda su connettore ISA del PC, se andiamo nei forum sono tutti alla ricerca del sistema più performante e all’avanguardia, nessuno vuole più avere a che fare con sistemi operativi a 32 bit, porta parallela o computer che non siano quad core o più, impossibile avere operatività …..su un pantografo per hobbisti….se non hai il top della tecnologia!!.

Nel mio lavoro, ho modo di vedere macchine operatrici a controllo numerico in manutenzione, vi assicuro che i PLC e PC che le gestiscono non son il top del momento, anzi, vengono usati sistemi spesso datati ma stabili e consolidati, più le cose sono semplici, meno si rompono e più sono apprezzate, parliamo di macchine da centinaia di migliaia di euro in su.

Nel mio hobby, spesso mi capitano persone che hanno pantografi anche ben fatti, acquistati o autocostruiti, ma che non sanno come impostare la velocità di lavorazione dell’utensile, di come fare un semplice spostamento asse a step, azzerare gli assi sul pezzo, impostare lo zero sulla lavorazione, poi magari vorrebbero passare a “qualcosa di più serio” per la loro macchina.

Per cellulare vogliamo l’ultimo e costoso smartphone, difficile da usare e impostare anche solo per fare una telefonata, ma ti ricordi che schifezza che era in Nokia 3310? Troppo semplice, pratico, funzionale, non si scaricava mai, se ti fosse caduto avresti dovuto calpestarlo per romperlo, una vera porcheria!!

ISEL Pinguin 19" Terminal
ISEL Servo Leistungsendstufe UVE 8012
 

Riflessione finita, torniamo alla fresa.
E’ il momento di fare la prima lavorazione di prova, ma ecco il primo problema, il programma di gestione macchina accetta file ISO in formato .ncp, praticamente è un formato quasi standard se non per gli spostamenti espressi in millesimi di millimetro e non in millimetri, la macchina ha di suo anche un programma CAM adatto per fare il percorso ISO in questo formato, però dovrei imparare a lavorare con questo nuovo programma e francamente non ne avevo molta voglia.

Decido quindi di usare i soliti programmi CAM che conosco realizzando un postprocessore che mi dia in uscita il file ISO adatto alla macchina.

Anche qui ho dedicato parecchio tempo, specialmente per ottimizzare la parte inerente al cambio utensile, se il postprocessore non è ben fatto si possono fare danni alla macchina causa collisioni, ho cercato in parecchi siti, anche esteri, persone che avessero la mia stessa esigenza, ma nulla ho trovato, fortunatamente ne sono venuto a capo da solo.

Ora sono operativo al 100%, faccio il disegno delle lavorazioni, con il mio CAM realizzo il percorso utensile, lo do al programma di controllo della macchina e lei mi fa tutta la lavorazione perfettamente, lo scopo di acquisto della macchina è raggiunto, ora è perfettamente funzionante.

Cambio utensile
ISEL REMOTE

Prima lavorazione

 

Motivo dell'aggiornamento

 

Ora mi chiederete perché l’ho voluta aggiornare, visto che va così bene.

Quando ti prefiggi un obiettivo e lo raggiungi poi ti viene voglia di andare oltre, è cosi che ti diverti e impari le cose, l’occasione, meglio dire la scusa, per fare il retrofitting alla fresa è stato un inconveniente che mi è successo durante una lavorazione.

Per un motivo insolito durante uno spostamento dell’azze Z, la macchina si blocca e mi da un codice di errore, spengo e riaccendo la macchina ma non si muove più nulla… panico!

Decido di chiamare la filiale della ISEL in Italia per avere l’assistenza, telefonicamente riconoscono il tipo di macchina dal numero di serie della targhetta, e subito mi dicono che è un modello datato, ormai fuori produzione, nella sede in Germania probabilmente c’era ancora un tecnico “anziano” che avrebbe potuto aiutarmi, ma un intervento di questo costava parecchio.

Decisi quindi di cercare il problema da solo, e alla fine era una banalità, il micro del finecorsa in Z era attivato, è bastato abbassare manualmente l’asse Z, rifare gli zeri e la macchina è ritornata operativa.

Questo inconveniente mi ha fatto capire che se mi fosse successo qualcosa di più serio, la sua soluzione sarebbe stata difficile oltre che costosa, era meglio quindi sostituire tutta la parte elettronica di controllo con qualcosa che mi permettesse di metterci le mani da solo in caso di problemi.

Retrofitting

 

Inizia l’avventura del retrofitting, ossia l’aggiornamento hardware e software delle parti elettroniche di comando, ma cosa utilizzare?

La macchina monta servomotori di controllo con encoder e non i classici motori passo passo dei quali avevo già esperienza di funzionamento, sarebbe stato un peccato sostituire tali motori, la macchina avrebbe perso in qualità.

I servomotori erano collegati a drivers specifici e molto particolari i quali si interfacciavano con delle schede elettroniche fatte direttamente dalla ISEL, mi sarebbe stato difficile riutilizzare tali drivers, anche lo stesso inverter che comanda l’elettromandrino aveva una gestione tutta particolare a me incomprensibile.

Decisi quindi per una soluzione drastica ma necessaria, avrei tenuto tutta la parte meccanica della fresa, con i servomotori ed elettromandrino, mentre tutta la console con computer, monitor, schede comando servomotori, inverter, gruppo comando sensori entrate e uscite, sarebbe stato tutto tolto in blocco.

Man mano che toglievo tutte queste componenti elettroniche, mi accorgevo quanto bene erano state progettate e fatte, si vedeva la solidità costruttiva, l’attenzione al dettaglio, era tutto fatto con criterio, tipico di una macchina industriale fatta per durare, probabilmente se si fosse rotto qualcosa, la riparazione non sarebbe stata impossibile, ma ormai era troppo tardi per tornare indietro.

Inizia la ricerca per prima cosa dei drivers per i servomotori, nel web ne vidi di diverse marche e tipi ma poi  capitai nel sito di Marco Sinatti con il  suo driver "DC Servo Drive", ebbi subito la sensazione che si trattasse di qualcosa fatto bene, fatto da chi sa il fatto suo, e la conferma la ebbi subito quando ricevetti da Marco i tre driver completi anche della schedina di monitoraggio a calibratura: bellissimi, fatti bene, con cura, perfetti anche nel loro funzionamento e taratura.

La taratura di un driver per servomotore era la cosa che più mi preoccupava, non è come per i motori passo passo dove tutto è una banalità, qui bisogna tarare, oltre la corrente di lavoro, anche tre parametri del PID in funzione della struttura dove lavorano, seguendo le istruzioni di Marco e del suo programma di taratura, in 20 minuti la taratura era eseguita per tutti e tre gli assi.

Controllo macchina

 

Superato lo scoglio dell’azionamento dei servomotori, dovevo decidere quale programma di controllo fresa usare.

Mach3 lo conoscevo bene, troppo facile usare questo, USBCNC anche lo conoscevo, come pure UCNC, Colibrì invece ne avevo sempre sentito parlare e questa volta era l’occasione buona per provarlo.

Prendo quindi la scheda Colibri e anche il volantino per lo spostamento assi, eseguo il montaggio di tale scheda, insieme alle tre schede driver dei servomotori e gruppo alimentazione, su di una piastra in alluminio.

Per l’elettromandrino, prendo inizialmente un inverter della Bonfiglioli lo collego direttamente all’elettromandrino per testarlo in comando manuale, fortunatamente avevo messo un amperometro di controllo corrente che mi ha fatto capire che qualcosa non andava, un assorbimento di 60 Amper non va assolutamente bene, fermo subito la prova prima di friggere gli avvolgimenti dell’elettromandrino.
Cerco meglio e scopro che per quell’elettromandrino ci vuole un inverte della EMERSON, tarato ad una determinata frequenza e con certi paramenti, arrivato questo nuovo inverter, lo provo e questa volta va tutto bene; la cosa mi è servita di lezione, mi raccomando, quando dovete collegare un inverter a un elettromandrino, assicuratevi che sia quello giusto e di impostare i corretti parametri di funzionamento, pena: danneggiare irrimediabilmente qualcosa!!

Sono ormai a un buon punto, manca ancora la scheda per le entrate/uscite dei vari dispositivi da interfacciare poi con la scheda Colibri, questa scheda, racchiusa un box metallico, l’ho realizzata io, prevedendo gli ingressi per azionamento apertura coperchio rastrelliera cambio utensile, sensore di apertura di detto coperchio, azionamento elettrovalvola comando pinza elettromandrino, azzeratore automatico utensile, sensore pressione aria e altre cose, originariamente la macchina aveva un simile box di controllo, ma era troppo complesso decifrarne il funzionamento, ho preferito rifarlo nuovo.

Installo un computer (usato), è un desktop Pentium 3 con WXP a 32 bit, ci collego un monitor LCD, tastiera e mouse.

Ci siamo, sono pronto per la prima accensione, l’emozione non è come la prima volta, perché so già cosa mi aspetta: tutta la configurazione del sistema.

Vanno impostati per prima cosa la risoluzione degli assi e la loro velocità massima, in funzione del passo delle viti e della risoluzione dei servomotori con encoder, ovviamente anche la direzione corretta del spostamento, questo va fatto sia sul programma Colibrì che nel programma di configurazione dei servomotori.
Sempre sulle impostazione di Colibrì, inserisco la dimensione utile degli assi per dare scopo alla macchina di gestire l’area di lavoro una volta azzerata con i tre switch di finecorsa.
Più complessa è la configurazione per il cambio utensile, va data la posizione per ogni stazione di cambio utensile, le velocità di approccio al cambio, le pause e l’azionamento dell'elettrovalvola per apertura e chiusura della pinza dell’elettromandrino, è una configurazione da fare con attenzione e testa, se si sbaglia qualcosa si fanno veramente danni meccanici per collisione.

Passo poi al sistema di azzeramento in automatico dell’utensile, questa era una funzione non prevista nella macchina originale, ma un piccolo dispositivo da me realizzato ed una opportuna configurazione su Colibri, lo rende ben funzionante.

In linea generale, la scheda e il programma Colibrì non mi ha dato grossi problemi, anche la configurazione di tutti i dispositivi della macchina, compreso il cambio utensile, è andato bene, consiglio di usare un cavo USB di collegamento tra PC e Colibrì che sia di buona qualità e che abbia le due ferriti vicino elle estremità (le ferriti sono quei rigonfiamenti cilindrici strani).

E ora ci siamo, si accende tutto, gli assi si muovono e si azzerano, vado a caricare in automatico un utensile, va tutto bene, provo ad avviare l’elettromandrino e…… puff, salta il salvavita di casa.

Mi incavolo con la moglie, sicuramente ha la lavatrice accesa e salta il contatore, ma così non è, se salta il salvavita non è a causa di un sovraccarico di assorbimento.

Provo più volte e succede sempre la stessa cosa, se si verifica quando accendo l’elettromandrino, il problema è l’inverter…..

Alla fine scopro che devo disabilitare il filtro  FFF sull’inverter, questo, se collegato, mi manda piccole correnti sulla rete domestica che vanno a farmi saltare il salvavita, già che ci sono, ci metto anche un filtro ggg in entrata 220 Volt nel quadro elettrico della macchina.

Conclusioni

 
Emerson Commander SK
Box Ingressi/Uscite
Inverter e Box controlli
Azzeratore utensile automatico

Bene, questa è stata la mia avventura con il retrofit della fresa ISEL  GFV 68/52, mi sono divertito parecchio e ho imparato tante cose che mi saranno utili sia per i miei hobbies che nel mio lavoro reale, “impara l’arte e mettila da parte”

Buon retrofitting a tutti.

PS, se avete una macchina ISEL originale e cercate parti di ricambio, io ho tutta la parte rimossa che vendo in blocco, sono pezzi ormai “rari e introvabili”, quelli che io ho sono sicuramente funzionanti e poco usati.

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Azzeratore utensile automatico