Digitale Höhenanzeige beim Dickenhobel

Das Auslesen des Messschiebers habe ich ja schon in diesem Projekt vorgestellt (Bild 1), und jetzt habe ich endlich auch eine praktische Anwendung. Ziel ist es, eine Anzeige an den Dickenhobel zu bringen, die es ermöglicht die Dicke die gehobelt wird, direkt anzuzeigen. Die originale Dickenanzeige (Bild 2) an der Scheppach HMS 850 ist eher als Anhaltswert zu betrachten. Ich möchte die zu hobelnde Dicke direkt einstellen und ablesen können, und auch bei Serienfertigung mich nicht immer messend an den Endwert herantasten/hobeln. Also werde ich den Messschieber so modifizieren, dass ich ihn an den Dickenhobel anbringen kann, damit er mir die eingestellte Dicke (= Abstand zwischen Tisch und Messer) anzeigt. Erschwerend kommt dazu, dass ich noch eine Restgarantiezeit von 9 Jahren, 11 Monaten und 10 Tagen auf das Gerät habe, und somit bauliche Veränderungen, die die Garantie erlöschen lassen würden ausgeschlossen sind.

Ein Messschieber (Bild 1) besteht aus zwei Teilen: Dem Stab mit dem festen Messschenkel und dem Schieber, an dem sich bei digitalen Messschiebern auch die Anzeige befindet. Um die Tischhöhe des Dickenhobels zu „messen“ muss ich also den Stab mit dem Maschinenkörper, und den Schieber mit dem Tisch verbinden. Bei Bewegung des Tisches wird der Schieber des Messschiebers bewegt und auf dem Stab verschoben.
Als erstes habe ich den Messschieber von allem Ballast befreit, den ich nicht benötige: den Stab vom Tiefenmesser und die Innenmessschenkel. Da mein Messschieber aus Billigplastik (Entschuldigung: Carbon Fiber Composites = glasfaserverstärktem Kunststoff) besteht, war es sehr einfach, die entsprechenden Amputationen mit Zange und Säge vorzunehmen. (Bild 3).
In den Stab habe ich zwei Löcher gebohrt, mit denen ich den Stab an der Maschine befestigen werde (Bild 4).
Das geht bei meiner Maschine recht einfach: An der Rückseite der Maschine befinden sich Drahtgebilde, die wohl zum Aufwickeln des Netzkabeln dienen. Diese sind mit zwei M5-Schrauben am Gehäuse befestigt. (Bild 5) Eines dieser Drahtgebilde habe ich abgebaut und die beiden Gewindelöcher zur Befestigung eines Holzblocks genutzt (Bild 6). An diesen Holzblock habe ich den Stab des Messschiebers geschraubt. Durch die beiden Löcher im Stab Schraube ich diesen an den Holzblock (Bild 7) (Das Sackloch ist eine Freimachung für eine der oberen Befestigungsschrauben). Ich habe den Stab aber nicht direkt gegen den Block geschraubt, sondern mit je drei Unterlegscheiben einen Zwischenraum zwischen Block und Stab gelassen. Dieser Zwischenraum wird benötigt, damit der Schieber frei auf dem Stab verschoben werden kann.

Am Tisch selber befindet sich eine Zunge die auf die Skala am Gehäuse zeigt (Bild 8), und so die Höhe bzw Hobeldicke anzeigt. Diese Zunge wird abgebaut und in den Schenken des Schiebers ein entsprechendes Loch gebohrt. Über eine Abstandshülse wird dann der Schieber über eine M4 Schraube mit dem Tisch verbunden. (Bild 9).

Hierbei muss aufgepasst werden, dass Schieber und Stab zueinander nicht verschoben oder verdreht werden, damit die Messungen sauber ablaufen können.
Die Position wird dann über die Schnittstelle ausgelesen, und an einen Arduino weitergeben. Hier habe ich beschrieben, wie dies im Prinzip funktioniert.

Da das Ganze ja auch einen Mehrwert bringen soll, möchte ich, dass die Anzeige sowohl absolut (die Dicke, die das Werkstück nach dem Hobel haben wird) als auch inkremental (wie viel Holz wird beim nächsten Arbeitsgang abgenommen) funktioniert. Diese Darstellung und notwendige Umrechnung wird vom Arduino (Bild 12) übernommen. Als Anzeige habe ich mich für ein LCD Grafik Modul mit einer Auflösung von 84x48 Pixel mit dem Kontroller PCD5844 entschieden. (Bild 13) Bekannt ist dieses LCD Modul, da es in den Nokia 5110 Telefonen verwendet wurde, und noch heute gerne zum Basteln benutzt wird (Für die jungen Füchse: das Nokia 5110 war ein Telefon im letzten Jahrtausend, als man Telefone noch zum Telefonieren benutzt hat.)
Damit man die absolute Dicke berechnen kann, muss dem Arduino noch die aktuelle Position mitgeteilt werden.
Um mit dem Arduino zu kommunizieren habe ich 3 Taster (Bild 14) hinzugefügt. Die Funktion der Schalter ändert sich bei den verschiedenen Modi, und wird auf dem Bildschirm angezeigt.

Die Anzeige kommt zusammen mit drei Tastern in ein kleines Kunststoffgehäuse. Hierzu habe ich die Durchbrüche angerissen und an der Bohrmaschine viele Löcher gebohrt. (Bild 15), Die Stege habe ich dann mit einem Fräser in meiner Proxxon Mini Bohrmaschine weggefräst (Bild 16) und dann die Kanten saubergefeilt (Bild 17). In die so erstellten Durchbrüche kommen der LCD Bildschirm sowie die Taster (Bild 18). Das ganze Gehäuse wird dann an der Parallelführung des Hobels befestigt. (Bild 19)

Als Anzeige Modus kann „absolut“ (Bild 20) oder „inkrementell“ (Bild 21) gewählt werden. Beim Absolutmodus zeigt das Gerät den absoluten Abstand zwischen der Oberkante des Tisches und des Hobelmessers an, also die Dicke des gehobelten Werkstückes. Beim Inkrementalmodus kann ein willkürlicher Nullpunkt gesetzt werden (über die linke Taste) und somit zum Beispiel ein Maß eingestellt werden, welches abgehobelt werden soll.
Damit das Gerät die absolute Höhe ausgeben kann, muss einmal mitgeteilt werden, wo der Tisch steht. Hierzu wird einfach ein Stück Holz auf Dicke gehobelt, und nach dem letzten Hobelgang der Tisch nicht verstellt, die Dicke des Holzstückes vermessen (so genau wie möglich) und dem Anzeigegerät mitgeteilt. Hierzu gibt es unter Einstellungen (Bild 22) den Menüpunkt „Offset“ in dem man die gemessene Höhe nach dem Hobeln eingibt (Bild 23). Ist dies erfolgt, „weiß“ das Gerät wo es im Verhältnis zum Messer steht und kann die absolute Position ausgeben. Unter Einstellungen kann auch noch die Hintergrundbeleuchtung des LCDs eingestellt werden (Bild 24)

Bei inkrementeller Nutzung wird einfach nach dem ersten Hobeln auf Null gesetzt, und dann stellt man nach Anzeige ein, was beim nächsten Schritt abgenommen werden soll.
Bei absoluter Darstellung muss erst ein Kalibriergang durchgeführt werden. Hierzu wird ein Stück Holz gehobelt und die Dicke nach dem Hobeln gemessen (Bild 25). Dieser Wert wird dann bei Einstellungen – Zero Offset eingegeben (Bild 26) und mit Ok übergeben. Dies ist jetzt die aktuell angezeigte Position (Bild 27). Nun wird die gewünschte Zieldicke nach Anzeige eingestellt und losgehobelt. (Bild 28). Wenn alles richtig gemacht wurde, ist das gehobelte Werkstück jetzt tatsächlich so dick wie eingestellt (Bild 29)