CNC - Faserwickelmaschine

quirli

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Nehmen wir den spiralförmigen Verlauf, den die Roving auf der Form macht. Diese hat eine Steigung und eine Länge (= Umfang). Daraus ermittelt sich der Legewinkel (alles abhängig vom Durchmesser).
Hast du nun z. b. 45° Legewinkel, ist der Rovingabstand gleich dem Umfang.

Gruß Klaus.


(Muss jetzt weg.)
 
Ok dann schau ich mir jetzt erstmal Kennlinien an.

Weiß jemand ...

Ob die Steuerung von Letmathe wirklich nur mit 2,5A belastet werden darf?
Kann ich auch noch Motoren mit 2,8A betreiben (mit guter Kühlung der Steuerung?)

Danke für eure Antworten
 

quirli

User
Hallo Philipp,

ein paar grundsätzliche Überlegungen - vielleicht für dich "Schnee von gestern" - aber zum Abgleich der Gedanken:
Wickeln:
Man kann das Ganze mathematisch angehen (ein kleiner Einstieg hier) oder aber etwas pragmatischer. Einen Wickelkörper, der ausschließlich aneinandergelegte Rovings hat, den brauchst du vermutlich nicht. Es wird immer so sein, dass auch flachere Winkel herzustellen sind. Die Ganghöhe oder Steigung ist dabei der Winkel bezogen auf eine Umdrehung:
H = ØW / tan (Winkel)
Beispiel: Ø= 10 cm; Winkel = 60°; H = 5,8 cm
Das heißt, bei 1 Umdrehung des Körpers muss die Düse 5,8 cm fahren.

Düse:
Soweit ich das von oben noch weis, willst du den Düsenwagen mit Seil und Seiltrommel verwirklichen. Der Durchmesser der Seiltrommel und die Drehzahl des Motors bestimmen den Weg/die Geschwindigkeit.
L = n x ØD x PI (Trommelumfang)
Beispiel: Ø = 10 mm; n = 1 Umdrehung; L = 3,14 cm

Bringt man beide Teile zusammen, dann wird:
ØW / tan (Winkel) = n x ØD x PI
Beispiel ===> erf. n = 1,85
Das heißt bei 1 Umdrehung des Wickelkörpers muss die Düsenseiltrommel 1,85 Umdrehungen machen. Legt man jetzt die von dir vorgegebene Wickelgeschwindigkeit von 67 U/min zugrunde ergibt sich eine erforderliche Drehzahl für die Düsentrommel von 67 x 1,85 = 124 U/min
(Wickelst du mit 45°, dann ergibt sich: 213 U/min)
Du kannst jetzt natürlich auch den Wickelkörper langsamer rotieren lassen, das Verhältnis bleibt jedoch.

Motor:
Weiter oben hatten wir ein Drehmoment von 0,85 Ncm (ohne Schrägzug) ermittelt. Der "Düsenmotor" müßte also bei einer Drehzahl von 124 U/min noch mind. 0,85 Ncm liefern können. Wenn ich nun in eine beliebige Kennlinie gehe (z. B. hier) kann man sehen, dass dieser Motor bei 0,48 A, 24 V noch deutlich mehr liefert, also Reserven hat.

Steuerung:
Das mit dem Strom der Steuerung verhält sich etwas anders, als bei E-Reglern für Modelle. Deine Schrittmotorsteuerung legt zu Beginn des Schritts die Spannung an. Je nach Höhe der Spannung steigt der Strom, der durch die Wicklung fließt, mehr oder weniger langsam an. Ist der eingestellte Strom erreicht, wird kurz abgeschaltet, bis der Wert wieder unter eine untere Schwelle sinkt, dann der Vorgang wiederholt usw. (Stromregelung) Bei einem Motor, der für höheren Strom ausgelegt ist, wird nicht die Steuerung warm, sondern der Motor hat nicht seine Nennleistung.

Gruß Klaus.

PS: Nicht vergessen, die Überlegungen sind für ein Beispiel gerechnet. Wenn du größere Durchmesser planst, andere Wickelgeschwindigkeiten und andere Winkel (sinnvoll >0° bis 45°), dann ergeben sich entsprechend andere Werte. Du musst dir die Grenzwerte ermitteln und dann den Motor auswählen --- oder den Motor kaufen und dann mit den Grenzwerten leben :D
 
Hallo Klaus,

Ich muss sagen deine Zusammenfassung bringt es auf den Punkt6, jetzt habe ich so ziemlich alles was ich wissen muss. Vielen Dank!

Hier Mein Plan:

Dieser Motor wird mit Sicherheit eine Drehzahl von irgendwo bei 500-1000U/min haben
Also könnte ich ihn 1:20 Untersetzen, sodass ich genug Kraft zur Verfügung habe.
Damit könnte ich mir ersteinmal 2 von diesen Motoren kaufen und wenn ich mal irgendwann (nach Ausreifung des Projekts) die Anlage vergrößere, kann ich mir ja immer noch einen größeren Motor kaufen. Mit der Untersetzung hätte ich dann ja ein Drehmoment von 26Ncm, was ja schon ganz gut ist...

Zu teuer darf es fürs Erste auch nicht werden, da ich meine Eltern noch davon überzeugen muss, dass das alles so funktioniert.:D

Jetzige Einkaufsliste:

Schrittmotorsteuerung: http://rc-letmathe.de/product_info....=1113&osCsid=89d2b766233acd184c6039b5f0bf5a73
Schritmotoren: 2 x http://rc-letmathe.de/product_info....=1088&osCsid=89d2b766233acd184c6039b5f0bf5a73
Parallelkarte: http://www.amazon.de/s/ref=nb_sb_no...rds=+PCI+Schnittstellenkarte+Parallel&x=0&y=0

Ich denke am Ende werde ich unter 150€ kommen...

Gruß Philipp
 
bauen...

bauen...

Ich habe jetzt nach einer kleinen Pause, wegen Klausuren und so, wieder an meiner Wickelmaschine rumgebastelt.

Hier das Ergebnis:











Die Spindel ist am einen Ende durch ein Makita Bohrfutter (die arme Bohrmaschine:cry:), welches Kugelgelagert ist und am anderen Ende durch so einen kugelgelagerten Drehblock, gelagert. Das Werkstück wird auf einen Tesafilm Zylinder (wird passend um die Achse gewickelt) gesteckt und dann mit einem Metall-Stift (noch nicht auf den Bildern) gesichert. Auch wenn sich das nicht so anhört aber die Spindel hat, gemessen mit den menschlichen Fühlsensoren, kein Spiel :D
Die Spindel soll durch eine Fahrradkette, die (zurzeit) das Untersetzungsverhältnis von 1:2 hat, angetrieben werden.
Bei dem Wagen bin ich mir noch nicht im Klaren, wie ich ihn antreibe. Das Problem ist, dass man keine 2m Gewinde-Spindel bekommt, die noch günstig ist. Also bleibt für mich nur noch der Schnurantrieb...

Nach langem überlegen möchte ich meine Maschine auch auf das Herstellen von Geweben-Gelegen vorbereiten. Dies erfordert aber einen großen Werkstückradius von 8-9cm um eine Gewebegröße von 200 x 50cm zu erreichen. Der Punkt ist, das ich mich frag ob da noch die 2,5Ampere Steuerung und die 1,8Ampere Motoren ausreichen. Natürlich kann ich alles Monster-Untersetzten aber aber auch die Unterstzung ist nicht günstig, wenn man bedenkt, dass 1 Riemen + 2 x Laufräder schon 25€ kosten.


Hat jemand schon Erfahrungen mit der Steuerung gemacht?*
http://shop.strato.de/epages/61125483.sf/de_AT/?ObjectPath=/Shops/61125483/Products/"SM33PCV7 BA"

*Im I-net gibt es einen der hat sie aufgebaut und es gab einen Kurzen...:rolleyes:

Und, ist sie für meine Zwecke sinvoll?
Natürlich dann mit stärkeren Motoren...

Ich würde mich über eine rege Beteiligung freuen :p

Gruß Philipp
 
Ja, ok, kostet aber auch 34€ ink. Versand... (M12 Lieferbar)
Gibt es sonst noch eine Alternative?

Oh mann das wird alles teurer als man denkt, vielleicht wird mir das ja von der Schule subventioniert:D

Kann ich so eine Gewindestange auch irgendwo, nicht online, bestellen?

Gruß Philipp
 
Hallo Philipp.
Ich lese hier nur ein wenig mit, ohne Ambitionen selber so eine Maschine zu bauen.
Aber das mit dem Motor ist nicht die wahre Lösung, denke ich. Die Mabuchi Teile und Derivate sind zwar robust. Aber Du quälst den Motor auch entsprechend, wenn Du Walze unter Zugkraft rotieren läßt.
Vorschlag: Melde Dich mal bei mir. Ich habe einen ganzen Haufen Dunkermotoren hier liegen. Die dürften die von Dir gewünschte Drehzahl an der Welle erreichen, bei extrem leisen Lauf, wenig Stromaufnahme und guter Regelung. Die Dinger haben brutal Drehmoment! Denke mal, daß ich Dir zum experimentieren so ein Teil einfach mal zukommen lassen kann... Außerdem haben die Motoren bzw. die Getriebe sehr robuste Lager eingebaut. Du kannst also ohne das Große Zahnrad zu benutzen den Motor direkt an den Winkel setzen. Die Baugröße entspricht in etwa dem Mabuchi Motor, den Du schon hast. Getriebewelle/Abtrieb 8mm.
Sag mal bescheid.
 
War vielleicht unklar: Du solltest mich kontaktieren, damit ich weiß, was genau Du brauchst. Den Motor schicke ich Dir dann zu. Vielleicht habe ich ja auch noch anderes sinnvolles Zubehör, das Du gebrauchen kannst... ;)
 
Danke für die Beteiligung...

Danke für die Beteiligung...

Hallo Alexander,

danke für dein Angebot!

Der Motor auf dem Bild soll NICHT verwendet werden. Er dient nur zur Verdeutlichung des Konzeptes bzw. der Motorposition!

Ich glaube aber, dass du das mit dem Motor falsch verstanden hast.
Für die Spindel/Walze benötige ich einen starken Schrittmotor um die Drehzahl genau bestimmen zu können und so die Düse mit der Spindel zu synchronisieren.
Das Makita Bohrfutter dient nur als Lager für die andere Seite der Walze.#

Einen Gleichstrommotor für die Walze zu nehmen hatte ich auch schon gedacht aber dafür brauche ich dann noch einen Schrittmesser und eine Ansteuerung für den Motor, die sich von der Cnc Steuerung ansteuern lässt. Verstanden? :D

Wenn du trotzdem eine Idee hast, wie ich die Walze genau ansteuern kann, dann bin ich sehr interessiert ;)

Vielleicht könnte man ja auch einen Schrittmotor an ein Planeten Getriebe (oder was Getriebemotoren sonst so haben) flanschen.


Gruß Philipp

PS: Schön das sich noch einer in mein Projekt einbringt!
 
hallo Philip,

Ich verfolge diesen Beitrag ebenfalls mit Interesse.
Vielleicht kann ich wegen des Spindelantriebs weiterhelfen.
Ich habe vor Monaten beim Pollin einige kräftige 42er Schrittmotoren mit Getriebe erworben. Die gibts leider nicht mehr. Die Motoren tun inzwischen in der Fräse Ihren Dienst, für die Getriebe hatte ich keine Verwendung. Ich hab aber grade festgestellt, dass ich eines der Getriebe aufgehoben hab.
An das Getriebe müsste jeder 42er Motor mit 5 mm Welle passen. Es ist ein Messing Ritzel dabei, das muss auf die Motorwelle gepresst werden.

Was die Linearbewegung betrifft, finde ich die Schnurlösung keine schlechte Idee. So wie früher der Zeiger der Frequenzskala beim Radio bewegt wurde.
dafür könnte sich evtl ein kleiner SchrittMotor mit Getriebe eignen, wie dieser.

Lass mich wissen, ob du an dem Getrieb interessiert bist.

Grüße, Gerd
 
Hi Gerd,

wie hoch ist das Getriebe untersetzt?
Ich würde dann das Getriebe für die Linearführung verwenden.
Das Ganze dann mit einer Schnur oder Kette, die wie eine Schnur fungiert. Ich benötige relativ viel Kraft auf der Linearführung, weil die Zugkräfte bei 20° (Wickelwinkel zur Achse) relativ hoch ausfallen.
Allerdings muss die Linearführung schon so 0,2m/s schnell sein.

Für die Spindel möchte ich gerne einen starken Schrittmotor + Getriebe einsetzen, da ich bei einer Kerndicke von 24cm (r=12) ein Drehmoment von ca 12N/cm benötige.
Bei 1N, die für das Aufwickeln des Rovings benötigt werden.

Gruß Philipp
 
wie hoch ist das Getriebe untersetzt?
Kann ich nicht genau sagen, jedenfalls ist es mehrstufig und hat mehrere Abtriebe. Ich mach mal n Foto bei Gelegenheit. Bin aber leider ab morgen unterwegs, also ganz schnell gehts jetzt nicht.

Für die Spindel möchte ich gerne einen starken Schrittmotor + Getriebe einsetzen, da ich bei einer Kerndicke von 24cm (r=12) ein Drehmoment von ca 12N/cm benötige.
Bei 1N, die für das Aufwickeln des Rovings benötigt werden.
Nur mal zu den Größenordungen:
typische 42 mm SM haben so 10-20 Ncm (nicht N/cm) Haltemoment.
Bei 10:1 Untersetzung also schon 100-200 Ncm. Bei höheren Drehzahlen nimmt das aber schnell ab. Wie schnell soll die Spindel drehen ?
Nach meiner Schätzung könnte ein guter 42er Motor mit 10:1 für die Spindel reichen.

Rechne das mit Linearführung nochmal durch, welche Drehzahl/Drehmoment du brauchst. Ich glaube so viel ist das nicht.

Grüße, Gerd
 
OK,

mach mal bitte ein Foto!

Ja stimmt 10:1 reicht!
Wie wenn ich diesen Motor http://rc-letmathe.de/product_info....=1088&osCsid=7806b6d6edd0bb4e1b55875bfd3a52f1
10:1 übersetze, dann habe ich 14Ncm...

Die Spindel soll sich mit ungefähr 60U/min drehen.

Hier noch mal ein Beispiel:

Der 2. letzte Motor http://en.nanotec.com/steppermotor_st4209.html
mit der Kennlinie: http://en.nanotec.com/show_graph_imagick.php?product_id=78
sehe ich das richtig, dass ich bei 24V 1. Wicklungshälfte eine Drehmoment von 2Ncm und eine Drehzahl von 450U/min habe?

Gruß Philipp
 

quirli

User
Hallo,

es ist natürlich immer Ansichtssache mit welchen Kriterien man auswählt...

aber ich würde eher einen solchen Motor bevorzugen.

Der Motor hat zwar ein geringeres Haltemoment, dafür ein ausgeprägt gleichbleibendes Drehmoment über einen "weiten" Drehzahlbereich. Mit dem Drehmoment - weit über dem, was du weiter oben gefordert hast - kannst du ihn direkt als Spindel (ohne Untersetzung) verwenden. Sollte es im Zuge deiner Planung doch dazu kommen, dass du mehr Drehmoment benötigst, hättest du immer noch die Reserve, mit einem Getriebe (z. B. 2:1 oder auch 1:2 :D) zu arbeiten, da auch bei 200-300 U/min noch nahezu volles Moment vorhanden ist.

Es ist ja auch zu erwarten, dass das erforderliche Drehmoment mit der Geschwindigkeit des Wickelns zunimmt. (Zumindest nehme ich das an, da du dann vermutlich auch etwas mehr Roving-Vorspannung brauchst ??)

Weiterhin hat er ein wesentlich geringeres Rotorträgheitsmoment. Das hat beim Beschleunigen und Abbremsen den Vorteil, dass du keine so ausgeprägten Rampen fahren musst.

Billiger wäre er auch...

Mit 1,4 A läge er auch noch im Bereich der von dir angedachten Schrittmotorkarten.

Gruß Klaus.

PS:
...aber auch 34€ ink. Versand...
Lass' dich aber nicht teuschen, die Qualität bei Mädler ist um einiges höher, als bei den Gewindestangen vom Baumarkt. Der Versand wird sich vermutlich relativieren, da du wahrscheinlich noch mehr von Mädler brauchst... :D - außer du hast sehr inovative Ideen ;)
 
Zuletzt bearbeitet:
Also ich lese da an der blauen Kennlinie
0.2 Nm = 20 Ncm bei ca 250 U/min
0.1 Nm = 10 Ncm bei ca 650 U/min

Ja stimmt du hast recht ich habe die Skala irgendwie falsch gelesen.
Zwischen 100 und 1000 liegen in dem Fall ja 250...:rolleyes::D
Mit dem Linken sieht man besser:p

Der Motor sieht gut aus!

Wie die Rovingspannung beeinflusst werden muss weiß ich noch nicht genau.
Wird sich dann bei Tests zeigen...

noch mehr von Mädler brauchst... - außer du hast sehr inovative Ideen

Jo, am liebsten hätte ich innovative Ideen :D
Man muss ja bedenken , dass der Schlitten je nach
Winkel des Rovings, bei einer Spindelumdrehung den gesamten Weg fahren muss. Deshalb tendiere ich zu so einer Drucker Lösung...
Also mit Keilriemen...

Ich bin jetzt übrigens interessiert an dem Getriebe:D

Gruß Philipp:D
 

quirli

User
Hallo Philipp,

Also mit Keilriemen...
ich denke du meinst Zahnriemen?
Obwohl es vermutlich bei einer Wickelanlage nicht um den letzen 1/10 mm ankommt ;) wäre eine Keilriemenlösung trotzdem nicht ganz ideal. Du kannst Schlupf haben und dann wickelt dir die Maschine eine Scheibe, statt eines Rohrs.. :D

den gesamten Weg fahren muss.
Was meinst du mit "gesamt"? Wie ich oben schon mal angedeutet habe, sind vermutlich Winkel << 45° nicht mehr so interessant.. oder? Du musst also nach dem Richtungswechsel relativ zügig wieder deine "Sollposition" einnehmen, damit du den Winkel erreichst. Du musst das allerdings nicht innerhalb einer Umdrehung machen und (!) du kannst ja beim Richtungswechsel jederzeit mit der Spindeldrehzahl runtergehen, du verwendest ja einen Schrittmotor, somit kannst du zuverlässig bei allen Drehzahlen die Bewegungen synchronisieren..

Zwar noch Zukunftsmusik, aber hast du dir mal Gedanken darüber gemacht, wie du es anstellst, dass die Rovings von mehreren Lagen nicht aufeinander, sondern schön nebeneinander liegen?

Gruß Klaus.
 
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