Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drahtseil- Zugspannung- Steuerung


von BabiM (Gast)


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Ein herzliches Hallo an alle.

Ich habe folgendes Problem und suche eine Lösung dafür. Ich besitze eine 
Heißdraht CNC- Maschine. Alle Achsen sind theoretisch getrennt 
steuerbar.

Da ich die Maschine nun aber auch für 3D Schnitte verwenden möchte würde 
ich sie gerne umbauen. Das Problem ist das der Heißdraht derzeit durch 2 
Federelement auf Zug gehalten wird. Dies lässt jedoch nur wenig Spiel 
beim 3D schneiden. Meine Idee war auf den 2 Y-Achsen je einen Motor mit 
einer Rolle die den nicht benötigten Draht aufrollt. Das Aufrollen 
sollte mit einem Motor erfolgen. Der Motor sollte mit einem bestimmten 
Drehmoment immer den Draht gespannt halten.

Im schlimmsten Fall muss ich ca 80cm Heißdraht zur Verfügung haben bzw. 
aufrollen können.

Hat jemand eine Idee wie ich das machen könnte??

LG
Mario

von Digi S. (digispark)


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da würde ich zu einem eher mechanischen Ansatz raten. Zwei feste Rollen 
und dazwischen eine bewegliche Rolle, die den Draht zwischen die andern 
beiden drückt und so ein U mit dem Draht formt. An die bewegliche Rolle 
kommt eine Feder, die die benötigte Vorspann-Kraft ausübt. Vergrößert 
sich die Spannung im Draht, bewegt sich diese Rolle nach oben. An einem 
Referenzpunkt betätigt sie einen Endschalter und per Motor rollst Du 
Draht ab. Dadurch sinkt die Spannung am Draht und die Rolle bewegt sich 
wieder nach unten. Dabei gibt sie den Endschalter wieder frei und der 
Motor hört auf ab zu spulen (ggf. mit einer kleinen Nachlaufzeit).

Sinkt die Spannung am Draht weiter, weil nicht mehr so viel benötigt 
wird, bewegt sich die Rolle noch weiter nach unten. Dort trifft sie auf 
einen zweiten Endschalter der den Motor nun in umgekehrter Richtung zum 
Aufrollen anschaltet. Dabei steigt die Spannung im Draht wieder und die 
Rolle bewegt sich nach oben, bis sie den Endschalter wieder frei gibt 
und der Motor stehen bleibt.

Die Spannung selbst wird also von der Feder-Rolle aufrecht erhalten und 
der Motor kann die meiste Zeit stromlos bleiben. Wenn er über ein 
selbsthemmendes Getriebe (z. B. ein Schneckengetriebe) verfügt, dann 
muss er nicht permanent arbeiten, was seine Lebensdauer positiv 
beeinflussen dürfte ;-)

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

mach mal ein Bild von der Maschine, damit man die Gegebenheiten kennt. 
Sonst ist das nur ein Ratespiel. Damit klären sich nämlich z.B. folgende 
Fragen:

Was ist der mögliche Bauraum?
Wie sieht die Kinematik der Maschine aus?

Gruß Kai

von MaWin (Gast)


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> Hat jemand eine Idee wie ich das machen könnte??

(Gleichstrom-)Motoren, durch die man einen bestimmten Strom schickt,
(also Konstantstromquelle) haben ein bestimmtes Drehmoment in eine
Richtung. Damit kannst du den Draht immer unter der gewünschten
mechanischen Spannung halten, der Motor rollt dann selbst auf und
ab.

Natürlich täte dasselbe auch eine lange Feder (Federmotor,
Staubsauger-Zuleitungs-Aufroller).

von BabiM (Gast)


Angehängte Dateien:

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Anbei ein Bild der CNC

von Matthias H. (experimentator)


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Zur "Hitech-Lösung" hatte digitech ja schon etwas geschrieben. Ich 
könnte mir auch gut vorstellen, daß man die Fadenspannung über ein 
Linearpotentiometer mißt, das von einer Feder für die Drahtspannung in 
die eine und vom Draht in die andere Richtung gezogen wird. Das erlaubt 
vermutlich eine bessere Regelung als eine "binäre" Lösung über Schalter.

Ich würde wahrscheinlich zuerst versuchen, es rein mechanisch zu machen, 
und zwar über einen Seilzug, an dem ein Gewicht hängt. Das ist die 
einfachste Möglichkeit, die Fadenspannung (fast) konstant zu halten, was 
mit Federn nicht geht (Federwaage-Effekt!). Allerdings muß der Antrieb 
dann noch eine Zusatzbelastung durch das Gewicht aushalten können. Falls 
das Gewicht am Wagen mitfährt, muß es durch eine Führung oder ein Rohr 
drum "beruhigt" werden, damit es nicht pendelt.

Du mußt auch bedenken, daß Du bei einer größeren Drahtlänge eine höhere 
Spannung brauchst, um die Drahttemperatur konstant zu halten. Falls da 
für diesen Zweck schon eine Konstantstromquelle eingebaut ist, wäre zu 
prüfen, ob der Regelbereich ausreicht.

von BabiM (Gast)


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Die Variante mit einm Gewicht geht nicht denn das hällt die Mechanik 
nicht aus. DIe Variante mit dem Gleichstrommotor klingt sehr gut.

Was könnte ich da für eine Motor verwenden? Die jetzigen Federn ziehn 
mit ca. 1kg je Feder. Kennt jemand geeignete Motoren die unter diesen 
Bedingungen nicht gleich abbrennen?

Die Regelung schaft das, denn es gibt diese CNC auch mit einer 
Aufrollung. Jedoch müsste ich die jetzigen Y-Führungen durch neue 
ersetzen und das will ich mir finanziell ersparen.

von Federfetischist (Gast)


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> Natürlich täte dasselbe auch eine lange Feder (Federmotor,
> Staubsauger-Zuleitungs-Aufroller).

Im Physikunterricht nicht aufgepasst? Mit einer Feder kannst Du kein 
konstantes Drehmoment erzeugen.

von Wolfgang (Gast)


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Federfetischist schrieb:
> Mit einer Feder kannst Du kein konstantes Drehmoment erzeugen.
Solange das hier mit Drehmoment, Kraft und Masse wild durcheinander 
geht, kommt es auf das bisschen Änderung der Kraft mit dem Weg auch 
nicht mehr drauf an. Die genutzte Federhub darf nur nicht zu groß sein.

von Amateur (Gast)


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Ist das eigentlich 'ne saubere Sache?
Wenn ich im Zuge meiner Stadtrundfahrt Schnittreste am heißen Draht 
hängen habe und rolle diesen wie-auch-immer auf - schon 'ne Umlenkung 
reicht aus - so verklebe ich die gesamte Umgebung - oder nicht?
Darauf zu hoffen, dass das Schnittmaterial schnell genug abkühlt, ist 
nach meiner Meinung auch etwas optimistisch, da die Auf- und 
Abrollgeschwindigkeit von der Art (Geometrie) der abgefahrenen Kontur 
abhängt.

Das ist allerdings unabhängig davon wie ich die Spannung erzeuge.

Ich kenne allerdings so ein System nur von Blockschneidesystemen, wie 
sie z.B. in der Onkologie zur Anwendung kommen.

von Federfetischist (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Federfetischist schrieb:
>> Mit einer Feder kannst Du kein konstantes Drehmoment erzeugen.
> Solange das hier mit Drehmoment, Kraft und Masse wild durcheinander
> geht, kommt es auf das bisschen Änderung der Kraft mit dem Weg auch
> nicht mehr drauf an. Die genutzte Federhub darf nur nicht zu groß sein.

1. Eine Spiralfeder hat ein Drehmoment und einen Auslenkwinkel

2. Ein konstantes Drehmoment und ein Konstanter Radius erzeugt eine 
konstante Kraft. Bei konstantem Fadendicke bedeutet das eine konstante 
Spannung.

3. 80cm sind wohl kaum ein kleiner Federhub.

von Spring (Gast)


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Hab in Mathe aufgepasst.
Druck oder Zugfeder (in Drehmoment wandelbar):

Ist lo >> delta l gilt F ~ const.

von BabiM (Gast)


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Zum Thema Verkleben am Draht. Wenn die CNC richtig eingestellt ist 
bleibt nichts kleben da der Draht das Material nicht berührt. Nur die 
Hitze vom Draht schneidet.

von Amateur (Gast)


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>Wenn die CNC richtig eingestellt ist bleibt nichts kleben da der Draht
> das Material nicht berührt.

Soweit zur Theorie.
Weis das aber die Maschine auch? Ich konnte oft beobachten, dass ein 
Teilabschnitt, wenn er vollständig, oder fast, getrennt war, gegen das 
Ausgangsmaterial und damit auch gegen den heißen Draht gekippt ist.
Das ist natürlich von der jeweils aktuellen Schnittlage abhängig, würde 
mich aber wundern wenn es sich vermeiden ließe.

von BabiM (Gast)


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Ich sehe das nicht als Problem an. Hatte bis jetzt noch nie das Problem.

von Spring (Gast)


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... der Libo ist es, nicht der heiße Draht. Das Öl spült den Abtrag weg. 
Gibt es einen dauerhaften KZ wird gestoppt.

von MaWin (Gast)


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> Ich konnte oft beobachten, dass ein
> Teilabschnitt, wenn er vollständig, oder fast, getrennt war, gegen das
> Ausgangsmaterial und damit auch gegen den heißen Draht gekippt ist.

(Startend oben bei 1/3:) Erst unten durchziehen und trennen,
dann oben, damit fällt das komplett ausgeschnittene Teil vom Draht weg.

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