Saját fejlesztés: Koptató-keverő-polírozógépet gyártunk
Bognár András – 2022. február 27. – 0 hozzászólás
Mostanság elég sok tervezési és gyártási projektbe vágunk bele, nehéz lesz majd mindegyikről cikket írni, de azért megpróbálok tudósítani, mivel mindegyik igen érdekes! Most röviden egy keverő- és koptatógép születését mutatom be, odáig, ahol most áll a dolog.
Mire kell nekünk ilyen gép? Mi ez?
A keverő-koptató gép elnevezést én adtam neki, angol megnevezése „Rock Tumbler”. Nagy vonalakban arról szól a működése, hogy két egymással párhuzamosan futó görgőre felültetnek egy hengert, amit megtöltenek változatos súroló és koptató anyagokkal, beleteszik a munkadarabot, és a gép elkezdi forgatni a hengert. A hengerben lévő koptató anyag a koptatandó tárgy felületét szép homogénre erodálja, csiszolja, polírozza. A koptató anyag lehet kvarchomok, szilícium-karbid por, alumínium-oxid por, de akár két marék anyacsavar is, vagy amit épp találunk. A rock tumbler-ben 3D nyomtatott alkatrészeket, fémalkatrészeket, vagy akár köveket is szép, homogén felületűre lehet csiszolni, polírozni. Egyedüli negatívuma a megmunkálás időigényessége. Igazán szép felületek eléréséhez napokig,hetekig vagy akár hónapokig is forgatni kell a hengert a beletett anyagokkal és a munkadarabbal.
Másik hasznos funkciója lehet egy ilyen gépnek, hogy ha sokáig kell valamit áztatni és egyszerre keverni. Hamarosan írni fogok egy ilyen felhasználási példáról is, egy későbbi bejegyzésben.
Csináljunk egy ilyen gépet!
Körülnéztem, hogyan juthatnék ilyen géphez (persze alapból olyan hozzáállással, hogy a végén úgyis az lesz, hogy én gyártom le), de nem találtam itthoni beszerzési forrást. Sebaj, akkor tervezni fogok egyet, nem árt csiszolni a 3D modellezési és konstruktőri képességeimet. A fiókom mélyén volt pár villanymotor, ezek között találtam is a célnak megfelelő példányt. Igaz, kissé túlméretes darab, de legalább a súlya miatt stabilabb is lehet majd a szerkezet, és nem lesz gond nagyobb hengerek forgatásával sem a motor óriási nyomatékának köszönhetően. A motor típusa: VEXTA BL540A-24LAS, és tartozik hozzá egy meghajtó elektronika is szépen bedobozolva, típusa: BLD424-S. 24V tápellátást igényel, de nagyszerűen működött nekem egy 18,5V-os laptop tápegységről üzemeltetve is, szóval azzal fogom hajtani. (Megnéztem utólag és sajnos ez a két alkatrész nem éppen könnyen beszerezhető, és főképp nem túl olcsó, de hát ez volt kéznél. Aki szeretne hasonló gépet, annak igény esetén át tudom tervezni más motorhoz és vezérlőhöz!)
A szerkezet alapötletét ez a Thingiverse-es mintapéldány adta: Affordable Rock Tumbler. Az tetszett benne, hogy a vázat egy előlap és egy hátlap közé befogott menetes szárak adják, és közötte szintén menetes szárakon forog a keverő-koptató-polírozó henger. Ugyanakkor a motor mérete miatt én nem a fogaskerekes hajtást választottam, hanem a nagyobb távolságra vihető szíjhajtást.
Szíjhajtás tervezése és gyártása
A szíjhajtás amiatt is mozgatta a fantáziámat, mivel elég komplexnek tűnt, és még nem terveztem soha ilyesmit. Elég mélyen beleástam magam, több estét a szíjprofilok tanulmnyozásával töltöttem.
Nem untatnék senkit hosszan a részletekkel, de akit mélyebben érdekel, az egyrészt nyugodtan töltse le majd a linkelt forrásfájlokat, másrészt írjon bátran kommentet, de akár személyesen is szívesen megmutatom, mit sikerült a téren alkotnom!
Egy szíjprofil a sok közül
A fogasszíjhajtás egyébként amiatt bonyolult, mert a forasszíjprofilban egységnyi távolságra helyezhednek el a fogak, amik miatt a fogaskerekeknek is kiszámított átmérőjűnek kell lennie minden egyes fogszámváltozat esetében. A fogaskerekek közötti távolság pedig szintén meghatározott a szíj fogszámának és a fogaskerekek elhelyezkedéséből adódóan (ívhosszakat és a fogaskerekek látszólagos kerületét (PD, pitch diameter) összeköző érintőkkel kell matekozni sokat). Pár napnyi kutatás és próbálkozást követően sikerült pontosan reprodukálnom az egyik elterjedt szabvány (HDT-3M) szíjprofilt.
A HDT-3M szíjprofil méretei (legalábbis a kutatásom alapján):
HDT-3M szíjprofil a fogaskerék és a szíj oldalán
És így néz ki, amikor végre sikerül:
Sikerült, pontosan illeszkedik!
A szabványos HDT-3M szíjat is én nyomtattam a terveim alapján TPU anyagból. Meglepően feszes, alig nyúlik, de nagyon jól hajlik! Mindenképp alkalmazi fogom még sok más területen, hiszen tengernyi BLDC motorom van, amivel meg tudok hajtani bármit!
A terv
A modell pár nap tervezést követően nagyjából így nézett ki:
Ez persze kicsit változott itt-ott, egy-két új alkatrészt is beleterveztem, de a lényeg, hogy szép lassan elkezdtem kinyomtatni a fontosabb alkatrészeket. Persze nem szabadott ész nélkül nekiállni a nyomtatásnak, mert amit egyszer már kinyomtattam, azon már nem akartam változtatni, mivel elég nagy alkatrészekről van szó, és a nyomtatás emiatt idő- és anyagigényes. Közben beszereztem a szükséges kötőelemenet és csapágyakat. Ha kész lesz a végleges termék, leírom pontosan a BOM-ot (Bill of Materials, alkatrészlista) a bejegyzés végére.
Megemlíteném, hogy a néhány bug ellenére nagyon kedvelem a Fusion 360 3D tervező és modellező programot, és egyaránt ajánlom kezdőknek és haladóknak. Nagyon logikus a használata, könnyen bele lehet jönni! Nem ismerek ezen a téren hasonlóan színvonalas programot, de ha valaki ismer, az ossza meg kommentben, kíváncsi vagyok!
Az összeszerelés
Az összeszerelés nagyon egyszerű volt, mintha csak legóznánk :)
A csapágyakat egyszerűen csak be kell préselni az előlap és a hátlap megfelelő furataiba. A forgó hengerekhez 10x25x8 méretű csapágyakat használtam.
A motort M6 csavarokkal rögzítettem.
A szíjfeszítőhöz két darab 5x16x5 csapágyat használtam.
A szíjfeszítőt egyelőre középső állásban hagytam, nem kellett feszíteni semmit rajta.
Így néz ki elölről az összeépített berendezés
Oldalról egy néz ki a szerkezet
Még nem teljesen végleges, de már működőképes!
Így működik
Az összeépített berendezés szuperül működik!
Hova tovább?
Természetesen már a tervezés során is felmerült pár fejlesztési ötlet, amiket igyekeztem beleépíteni már a prototípusba is. Ugyanakkor teljesen megszokott már számomra, hogy egy elkészített gép első változatának használata során eszembe fog még jutni jópár ötlet, amivel még jobbá lehet tenni a berendezést.
Például arra gondoltam, hogy a forgató hengerek kifutó végeire egy olyan végződést lehetne tenni, amire még egy hasonló, motor nélküli gépet rá lehet kapcsolni, és így lehetne sokszorozni a forgatási kapacitást. Teljesen felesleges lenne ilyen erős motort kihasználatlanul hagyni, és helyette még egy ilyen gépet építeni, ha megoldható egy motorral több forgató használata is.
Mivel egy ilyen forgatási-koptatási művelet több napon keresztül zajlik, érdemes lenne egy olyan állítható biztosítószerkezetet készíteni az előlapra és a hátlapra, amik megakadályozzák a forgatott henger lecsúszását a görgőkről. Nem nehéz feladat, de fontos megoldani a biztonágos üzemeltetés végett.
Még egy ötlet a könnyű görgőcsere lehetőségének megvalósítása. Jelenleg a forgó M10-es menetes szárakra az összeépítéskor húztam fel a rugalmas görgőket, de meg lehetne ezt oldani két darabból összeállított, összepattanó görgőkkel is, amiket pillanatok alatt, szétszedés nélkül fel lehet tenni a forgó rudakra.
Ha van egyéb ötletetek, írjátok meg! Akinek pedig hasonló gépre volna szüksége, vegye fel velem a kapcsolatot, és megbeszéljük a lehetőségeket!
