Изделия своими руками

Станок для намотки катушек

Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекПосетители сайта уже знакомы с данным автором. В частности с его самоделкой «Магнитная левитация с помощью катушки соленоида».
В процессе работы над той самоделкой, мастер решил, что нужно сделать устройство для намотки катушек.
Именно об изготовлении такого станка и будет данная статья.
На видео ниже, с 1 минуты 50 секунд, можно посмотреть пример работы данного устройства.

Инструменты и материалы:-Arduino Uno R3;-Драйвер шагового двигателя A4988 – 2 шт;-Плата расширения – A4988;-Шаговый двигатель NEMA 17 – 2 шт;-GT2 ремень ширина 6 мм длина 200 мм – 2 шт;-Шкив GT2 60 зубьев, диаметр отверстия 8 мм – 2 шт;-Круглый стержень диаметром 8 мм, длина 400 мм;-Круглый стержень диаметром 8 мм, длина 200 мм 3 шт;-Ходовой винт T8, шаг 2 мм, длина 400 мм с медной гайкой;-Подшипники F608ZZ – 16 шт;-Кабель с разъемом – 2 шт;-Штекер питания постоянного тока;-Блок питания 12 В;-Лист акрила;-Пустая пластиковая катушка (можно использовать от паяльной проволоки);-Ролик V-типа – 2 шт;
-Колено ПВХ Ø 42мм – 6 шт;
-Крестовина ПВХ Ø 42мм;
-Два метра ПВХ-трубы Ø 42мм;
-Тройник ПВХ Ø 42мм – 12 шт;
-Заглушка ПВХ Ø4 2мм – 12 шт;
-Сверлильный станок;-Сверло 22 мм;-Ножовка;-Паяльные принадлежности;-Ножницы;
Станок для намотки катушекШаг первый: подключение
Схема подключения очень простая. Мастер просто подключил плату расширения к Arduino Uno R3 и подключил кабели к 2 шаговым двигателям. Два драйвера шагового двигателя A4988 также были подключены к плате в положениях X и Y.
Есть 2 оси для намотки катушек, которые называются:
Ось подачи (питателя): подключение к оси X, отмеченной на щите ЧПУ.
Ось шпинделя: подключение к оси Y, отмеченной на щите ЧПУ.
Станок для намотки катушекШаг второй: станина
Основание станка мастер решил сделать из ПВХ-труб. Это быстро, недорого и + небольшой вес.
Он собрал квадратную раму размером около 480 х 480 мм.
Соединительные трубы должны быть обрезаны до подходящей длины, чтобы при соединении колена с тройником или тройника с тройником между ними не было зазора. Благодаря этому способу соединения не нужно будет проводить какие-либо измерения или выравнивания позже, потому что они одинакового размера и полностью симметричны друг другу.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекШаг третий: отверстия
Дальше нужно просверлить отверстия в 12 торцевых заглушках. Диаметр отверстия 22 мм. Для установки подшипников, отверстия нужно немного развальцевать ножницами.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекДля установки медной гайки ходового винта отверстие нужно 8 мм.
Станок для намотки катушекШаг четвертый: ось подачи
Ось питателя состоит из 1 тройника из ПВХ и 1 крестовины из ПВХ с установленными подшипниками и гайками ходового винта.
В тройник он установил вал диаметром 42 мм. Если подходящего вала нет, то можно использовать заглушки.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекДля проверки работы временно установил узел на станину.
Станок для намотки катушекШаг пятый: узел шаговых двигателей
Дальше вырезал акриловую пластину размером 100 x 230 мм, просверлил 8 маленьких отверстий для установки на нее 2 шаговых двигателей. Затем эта акриловая пластина будет прикреплена к раме с помощью ПВХ-труб. В них тоже устанавливаются заглушки и подшипники.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекШаг шестой: ось шпинделя
У мастера от ранее завершенных проектов было несколько шпилек 16 x 8 мм, и он использовал их для вала шпинделя. Или можно использовать стержни вала 200 x 8 мм, как указано в списке спецификации.
Станок для намотки катушекАкриловая пластина была установлена на основной каркас. Дальше установил на моторы шкив на 20 зубьев, шкив на 60 зубьев к валу шпинделя, и ремень 200 мм.
Ось питателя была установлена на основной раме. Его шкивы и ремень были такими же, как и ось шпинделя.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекТакже установил 1 болт на основную раму с другой стороны оси шпинделя.
Станок для намотки катушекШаг седьмой: сборка узла шпульки
Для установки катушки с проволокой он использовал шпильку и затянул медную катушку между двумя заглушками. Шпуля может вращаться с определенным трением, основанным на усилии затяжки.
Станок для намотки катушекПустая катушка также была соединена с валом шпинделя.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекШаг восьмой: натяжной ролик
В конструкции мастер использовал стальные L-опоры для крепления 2 резиновых роликов на одном акриловом листе, а затем установил этот натяжной направляющий ролик на ось питателя.
Чтобы подать медную проволоку к шпинделю, была использована небольшая стальная трубка с пластиковыми стержнями от ручки на концах.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекНаконец, он подключил провода от шаговых двигателей к плате и станок готов.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекРазматывающую часть можно установить по-другому, добавив еще одно колено из ПВХ. Его легко повернуть, чтобы выбрать оптимальное направление подачи.
Станок для намотки катушекШаг девятый: GRBL* и UGS**
*GRBL – программное обеспечение, позволяющее управлять станком с ЧПУ, подключённого к плате Arduino (или аналогов) через USB-порт.
Параметры GRBL для данного намотчика катушек следующие:
$0 10.000 Step pulse time
$1 25.000 Step idle delay
$2 0.000 Step pulse invert
$3 0.000 Step direction invert
$4 0.000 Invert step enable pin
$5 0.000 Invert limit pins
$6 0.000 Invert probe pin
$10 1.000 Status report options
$11 0.010 Junction deviation
$12 0.002 Arc tolerance
$13
0.000
Report in inches
$20
0.000
Soft limits enable
$21
0.000
Hard limits enable
$22
0.000
Homing cycle enable
$23
0.000
Homing direction invert
$24 25.000 Homing locate feed rate
$25 500.000 Homing search seek rate
$26 250.000 Homing switch de-bounce delay
$27 1.000 Homing switch pull-off distance
$30 1000.000 Maximum spindle speed
$31 0.000 Minimum spindle speed
$32 0.000 Laser-mode enable
$100 600.000 X-axis travel resolution
$101 4800.000 Y-axis travel resolution
$102 250.000 Z-axis travel resolution
$110 500.000 X-axis maximum rate
$111 500.000 Y-axis maximum rate
$112 2000.000 Z-axis maximum rate
$120 5.000 X-axis acceleration
$121 5.000 Y-axis acceleration
$122 10.000 Z-axis acceleration
$130 200.000 X-axis maximum travel
$131 200.000 Y-axis maximum travel
$132 200.000 Z-axis maximum travel
Важные параметры, для которых нужно выполнить калибровку, выделены в таблице выше.
Подробная информация о параметрах 100 и 101 обсуждается на следующем шаге.
Параметры ускорения 120 и 121 должны быть установлены на небольшое значение, в зависимости от диаметра провода, чтобы предотвратить его обрыв.
**UGS – полнофункциональная платформа gcode, используемая для взаимодействия с продвинутыми контроллерами ЧПУ, такими как GRBL , TinyG , g2core и Smoothieware.
Для настройки параметров открываем UGS, выбираем порт и множество бод для 115200. Нажимаем на Connect на вкладке.
Выбираем подходящее положение, перемещая ось X влево – вправо, вращая ось Y по часовой стрелке – против часовой стрелки.
Устанавливаем исходные координаты кнопкой Reset Zero.
Шаг десятый: принцип работы
Данное устройство работает с цилиндрическими катушками и основано на прошивке GRBL. Чтобы намотать медный провод потребуются следующие параметры (конкретный пример):
Номер поворота: 1000 .
Длина рулона: 47 (мм).
Исходный диаметр шпульки: 27,7 (мм).
Диаметр проволоки: 0,3 (мм).
Скорость: 50 (об / мин).
Таким образом, нужно уложить 1000 витков проволоки диаметром 0,3 мм слоями на пустую катушку длиной 47 мм и исходным диаметром 27,7 мм.
Станок для намотки катушекОсновные расчеты приведены ниже:
Число витков на один слой = длина катушки / диаметр проволоки = 47 / 0,3 = 156,67 .
Кол-во слоев = Общее кол-во витков / кол-во витков на один слой = 1000 / 156,67 = 6,38 .
Авторская идея для использования прошивки GRBL такая:
Ось фидера: будет перемещаться вправо и влево в диапазоне от 0 до 47 мм, с 6,38 раза, а ее параметр шаг / мм точно определен в соответствии с прошивкой GRBL. Он изменится на противоположный, когда ось шпинделя повернется точно на 156,67, то есть, когда один слой будет завершен.
Ось шпинделя: совершит ровно 1000 оборотов, а затем остановится. Ее настройка в прошивке GRBL – STEP / rev. Обратите внимание, что это – Шаг / обороты, а не Шаг / мм.
Поскольку диаметр медной проволоки составляет 0,3 мм, ось механизма подачи будет перемещаться между 0,15 и 46,85 мм (за вычетом радиуса проволоки на 2 кромках).
Следуя приведенному выше примеру, всего будет 6,38 слоя, поэтому последний слой 0,38 (слой 7) имеет 0,38 x 156,667 = 60 оборотов. Это означает, что ось шпинделя будет вращаться на 60 оборотов, а ось питателя переместится на (60 * 0,3 – 0,15) = 17,85 с 0,15. Правило движения питателя:
Нечетный слой: от 0,15 до 46,85 (сдвинуть вправо).
Четный слой: от 46,85 до 0,15 (влево).
Станок для намотки катушекG-код устройства намотки может быть прописан следующим образом со скоростью подачи 50.

COMMENT	          G-CODE	X	       Y	SPEED  (Starting...…)      G01      X0.1500      Y0.0000    F50.0000  (Layer 1 of 7)      G01      X46.8500     Y156.6667  F50.0000  (Layer 2 of 7)      G01      X0.1500      Y313.3333  F50.0000  (Layer 3 of 7)      G01      X46.8500     Y470.0000  F50.0000  (Layer 4 of 7)      G01      X0.1500      Y626.6667  F50.0000  (Layer 5 of 7)      G01      X46.8500     Y783.3333  F50.0000  (Layer 6 of 7)      G01      X0.1500      Y940.0000  F50.0000  (Layer 7 of 7)      G01      X17.8500     Y1000.0000 F50.0000

Ось питателя: значение $ 100 было установлено на 600 Шаг / мм .
Ось шпинделя: у данного шагового двигателя было 200 шагов на оборот и шкив с 20 зубьями. Он был соединен с валом вращения через шкив с 60 зубьями, и был включен микрошаг 1/8. Таким образом, было установлено значение 101 $: 200 x (60/20) x 8 = 4800 STEP / rev .
Можно проверить, правильно ли работает ось шпинделя, используя UGS и указав ему переместиться на 1 мм. Если он делает ровно один оборот, значит настройки верны.
В верхней части таблицы выше, команда « G01 » подает команду на перемещение оси податчика с 0,15 на 46,85, а шпиндель вращается на 156,67 оборота.

(Starting……  )    G01       X0.1500             Y0.0000           F100.0000  (Layer 1 of 7)    G01       X46.8500            Y156.6667         F100.0000

Ранее мастер не был знаком с G-кодом, но после прочтения руководства я понял, что « G01 XYF » – это команда линейного перемещения по координатам (X, Y) со скоростью подачи F, что означает, что оси подающего механизма и шпинделя будут линейно перемещаться вместе. В данном случае питатель переместится в конечную точку 46,85, в то время как шпиндель совершит 156,67 оборота.
Шаг десятый: G-код для моталки
Мастер написал небольшую программу в Microsoft Excel для генерации G-кода, и она отлично работает с данным устройством. Здесь можно изменить входные параметры: количество витков, длины и диаметра катушки, диаметра проволоки и скорости, чтобы получить соответствующий G-код.
Станок для намотки катушекПосле ввода необходимых параметров Excel сгенерирует командные строки, содержащие G-код. Мастер просто скопировал их в Notepad ++ и открыл его в UGS, а затем запустил программу.
Станок для намотки катушекГрафики G-кода в UGS представляют собой линейные линии с двумя конечными рабочими точками: 1000 мм и 46,85 мм по осям Y и X. Как обсуждалось в предыдущих шагах, 1000 мм в этом случае – это 1000 оборотов, поскольку заданы параметры 101 $ как ШАГ / оборот (4800).
Станок для намотки катушекВ программе Excel он добавил еще несколько расчетов в поле « ОТЧЕТ ».
Общая длина провода.
Диаметр после намотки.
Станок для намотки катушекШаг одиннадцатый: тестирование
Мастер тестировал медную проволоку диаметром 0,5 мм в 4 слоя, и общее количество витков 345, как показано ниже. Диаметр проволоки, введенный в файл Excel, должен быть немного больше фактического диаметра, в данном случае: 0,545 мм. Это сделано потому, что два соседних витка провода не могут касаться друг друга точно на 100%, между ними всегда есть небольшой зазор.
Станок для намотки катушекЗатем он скопировал G-коды из Excel в Notepad ++ и запустил их в UGS.
Станок для намотки катушекНеобходимо следить за тем, как намотчик катушки работает на первом слое. Если между двумя соседними витками есть большой зазор, то во втором слое медная проволока будет размещена в этот зазор и это повлияет на всю конструкцию катушки.
Станок для намотки катушекЕсли пользователь хочет получить идеальную катушку, то нужно обращать внимание на то, когда ось питателя меняет направление, в этот момент проволока может запутаться. Можно добавить команду G-кода, чтобы останавливать устройство на определенное время, в каждый момент реверсирования питателя, и вносить коррективы, например:

G04 P5 (It makes the coiling winder stop for a specified time - 5 seconds in this case)

Станок для намотки катушекВсе готово. Если у вас есть станок с ЧПУ, который работал с прошивкой GRBL, можно легко сделать намотчик проволоки, добавив ось шпинделя и настроив его для работы в единицах шаг / обороты.
Станок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушекСтанок для намотки катушек

Самоделкин

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Your Header Sidebar area is currently empty. Hurry up and add some widgets.