Kalender

[Joz]

Na mijn ombouwprojectje om een Roco 42615 draaischijf te voorzien van een stappenmotor (zie https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=99408.msg3222244270#msg3222244270) ben ik enige tijd geleden de uitdaging aangegaan om de gehele aandrijving van een draaischrijf "from scratch" te gaan maken.

De draaischijf is bedoeld voor een Fiddle Yard en het is een beetje zonde om daar een prachtig gedetailleerd fabrieksmodel te gaan toepassen, want die zijn in het algemeen toch best prijzig.

Ik had van voorgenoemd project nog een stappenmotor liggen, die voor toepassing in de Roco draaischijf te groot bleek te zijn, en het eerste idee was om de draaischijfbrug simpelweg op de as van die stappenmotor te prikken, arduino besturing erop en klaar...

Maar... hoe krijg ik spanning op de rails van de draaischijfbrug... en is de uitlijning naar de aansluitsporen wel precies genoeg...

Wat betreft dat laatste: de stappenmotor is van het type 400 stappen per omwenteling. Voor de lengte van de brug was 30cm gewenst, dan kom je op 300mm * pi / 400 = 2,3mm draaiing per stap. Nu kun je dat met toepassing van zogenaamde microsteps wel veel beter krijgen, maar in diezelfde periode was ik me toevallig ook wat aan het verdiepen in het 3D-printen van tandwielen. De vormen van tandwielen is toch ook wel een complete wetenschap op zich, maar is een 3D-printje sterk genoeg?

Toen kwam ik dit filmpje op youtube tegen: https://www.youtube.com/watch?v=m4VSxVspLoc&t=4s

Als het met dergelijke snelheden kan, dan moet dat voor een draaischijf toch ook wel lukken?

Aan de slag...

[meino]

Ik heb dat ook geprobeerd om met een worm de draaitafel te vertragen. Dat is niet gelukt, de speling bleef me parten spelen. Uiteindelijk een TMC2130 Silent driver gebruikt om de steppermotor, die rechtstreeks aan de as van de brug is gemonteerd, met 32 microsteps aan te sturen. Ik heb ook een 400steps motor gebruikt, dat geeft met 32 microsteps, 12800 posities per omwenteling, en dat gaat perfect.

Zie bijgaand filmpje:
https://www.youtube.com/v/CDENbNU9pK8

In mijn draadje over de Canbus heb ik ook een stukje over de draaischijf geplaatst.

Groet Meino

[Joz]

Ziet er goed uit Meino!
Misschien kom ik daar ook uiteindelijk wel op uit, maar door fascinatie voor wormgears ga ik dat pad toch eerst proberen 

Om spanning op de rails te kunnen krijgen, had ik bedacht om een simpele 3,5mm audioplug en bijpassende audiojack te gebruiken.


De jack monteer ik in de onderzijde van een holle as, hieronder in blauw.
Het grijze ding komt in een gat in de onderplaat van de draaischijfput. Hier kan de as met voldoende weinig speling in draaien.

[Joz]

Op de holle as, onder de tafel, moet een groot tandwiel komen.
Voor 3D tekenen gebruik ik Onshape. Daarmee is het heel gemakkelijk om tandwielen te tekenen.

Ik heb gekozen voor tandgrootte modulus = 1. Dat zou mijn 3D-printer wel aan moeten kunnen.
Ook heb ik gekozen voor 120 tanden. Had net zo goed 100 kunnen zijn, of 91, het is gewoon een keuze. Hoe minder tanden -> hoe kleiner het tandwiel -> hoe meer de eventuele speling op het tandwiel doorwerkt op het uiteinde van de brug t.o.v. het aansluitspoor.

Dikte = 5mm, modulus = 1 en aantal tanden = 120 is het enige wat je in hoeft te vullen, en dan krijg je een keurig tandwiel:

[Robert E]

Is dit niks voor spanning naar de brug? Die 3.5 pluggen kunnen wat stroef zijn..

https://www.modelbouwled.nl/contents/nl/p1786_Sleepring_4_draads_faller_break_dance.html

Link puur als voorbeeld... Zal op tante Ali ook te krijgen zijn.

Mvg

Robert

[Joz]

Ja ik ken ze... maar goeie tip hoor! Tante Alie heeft ze inderdaad ook voor ongeveer de helft van de prijs en 30x zo lang wachten.
Een audiojack kost een paar dubbeltjes. Het voordeel van degene die ik heb is dat ik de contacten iets kan uitbuigen, zodat ze niet stroef draaien.

[Joz]

De Roco schijf heeft een soort slipkoppeling. Als de brug blokkeert door bijvoorbeeld een loc die niet goed gepositioneerd staat, dan heeft dat geen effect op de aandrijflijn.
Het grote tandwiel heb ik daarom ook uit twee delen gemaakt:

[meino]

Hou er rekening mee, dat als de aandrijflijn slipt, dat dan je steppermotor niet meer synchroon loopt met de opgegeven positie. In dat geval heb je een externe positiebepaling nodig. Maar dan raak je alle voordelen van een steppermotor weer kwijt.

Groet Meino

[Joz]

Mee eens... Dat slippen moet dus ook niet te gemakkelijk gaan.
En een positie-sensor heb ik sowieso nodig voor de bepaling van de 0-positie. Het is dan wellicht een goed idee om bij elke passage van die positie-sensor de stappenteller ook weer op 0 te zetten. Baat het niet, dan schaadt het niet.

[Joz]

Het tekenen van het wormwiel was iets lastiger. Daar bestaat binnen Onshape (nog) geen custom feature voor, tenminste heb ik niet kunnen vinden.
Maar met hulp van dit filmpje is het toch gelukt:



En dat komt dan zo uit de printer:



Paar braampjes en z-seampjes eraf vijlen, dan moet het toch goed komen.

[Joz]

En dan is er nog een beugeltje nodig om de stappenmotor te kunnen monteren.
Ik wil zo min mogelijk ruimte tussen de onderkant van de plaat en het grote tandwiel, om de centrale as zo min mogelijk te belasten.
Daardoor moet de stappenmotor onder een hoek gemonteerd worden. Onshape is gewillig om e.e.a. een beetje te passen en meten. Een hoek van ongeveer 14,5° lijkt het best.

De stappenmotor moet ook op de juiste afstand gemonteerd worden. Daarom heb ik een dun plaatje naar het middelpunt toegevoegd, dan komt het bij montage altijd op de juiste plek.

De aandrijving ziet er dan zo uit:



Hierbij heb ik ook de hoek van de tanden van het grote tandwiel op de hoek van het wormwiel aangepast.
Van zichzelf staan de tanden op het wormwiel onder ongeveer 5°. Met inachtneming van de hoek waaronder de stappenmotor wordt gemonteerd, moeten de tanden op het tandwiel onder ongeveer 9,5° komen te staan.
Met de Spur Gear Feature in Onshape kan dat eenvoudig ingesteld worden d.m.v. de optie "Helical":



In theorie sluit het mooi aan. Nu de praktijk nog...

[bask185]

Ik heb ooit voor de oneindige overslag een stukje elektronica gemaakt voor precies deze toepassing.

Wat ik destijds had bedacht, is dat de schijf zichzelf kon opmeten bij het het 1e keer inschakelen en tot dat het gelukt was. Dan bewoog hij van homesensor tot homesensor op lage snelheid en onthield zijn pulsen/omw

Vervolgens als je hem dan nog een keer uit en aan zette draaide hij eenmalig naar home positie toe bij opstarten. Met een drietal knopjes kon je dan handmatig posities inleren en vervolgens kon je met de knopjes CW en CCW plaatsen op shiften. Dit kan ook met DCC evt.

Aanvankelijk had ik het idee om met een virtueel nulpunt te werken. Dan hoefde hij alleen te onthouden waar hij was tijdens uit gaan was en wat zijn pulsen/omw zijn. Als virtueel nulpunt zou je bij 1e keer opstarten elk willekeurig punt kunnen gebruiken. Ook moet je tijdens de uit-tijd niet aan de schijf draaien, want dan is hij zijn 'bearings

Dit kon echter niet werken omdat ik gebruik maakte van microstepping, dit was wel een vereiste omdat de as der motor direct op de brug zat zonder tandwiel vertraging. En met slechts 200 stapjes/omw... red je het niet.

De microstepping gaven het 'probleem' dat je niet de tussenstapjes kon onthouden. Als je je arduino uitzet terwijl de schijf precies tussen 2 volle stappen heb zitten, dan schiet hij een kant op en ben je je positie kwijt. Dus vandaar was er toch de noodzaak van een home sensor. Gelukkig zag ik de bui hangen en hield rekening met de noodzaak van een home sensor in het ontwerp.

Zo'n virtuele nulpunt kan wel werken als je kan detecteren dat de voeding afschakelt. Je kan dan vanuit de besturing nog even gauw de schijf parkeren in de dichtsbijzijnde full-step en die plek opslaan net voordat de arduino uitvalt. Het voordeel is dat je dan geen homesensor meer nodig heb en dus ook niet hoeft te homen bij opstarten. Nadeel is dat het lastiger is te implementeren en je moet inbouwen dat je je bearings toch weer kan vinden, mocht je schijf tijdens uit-tijd bewogen hebben.

Wat betreft je slipkoppeling. Opzich een goed idee, ik zou ook in de elektronica inbouwen dat je de stroom kan meten. Als je tijdens draaien de stroom plots ziet oplopen dan kan je vanuit je besturing ingrijpen en direct stoppen.

Je kan ook zelf vrij makkelijk sleepringen maken. We hadden dat voor een schoolproject (CT-Scanner tafel model) gedaan met een plaatje koper en een blikschaar. Die moesten we wel goed plat slaan. Tegenwoordig zou ik misschien een print maken met ronde schijven er op.



Uiteraard zou ik wel eerste de audio jack proberen  . Over het algemeen raad ik sws de makkelijkste keuzes aan. Hoe simpeler een contraption hoe waarschijnlijker het is dat hij gaat werken 

Mvg,

Bas

[Hans van de Burgt]

@Jozz,

Een prachtig voorbeeld van de mechanical engineering mogelijkheden binnen Onshape. Het is bovendien mogelijk om je constructie te testen door er een animatie van de maken.

Je merkt op dat er voor zo'n wormwiel aandrijving geen special feature is aangemaakt. Misschien is het een idee jouw oplossing te delen met het Onshape forum. Er zitten een aantal ervaren feature script ontwerpers bij, die je graag helpen. En jij helpt anderen er weer meer.

Gr, Hans

[Huib]

Heel cool!

Weet je zeker dat de strip tussen de motor en de as van het grote tandwiel stijf genoeg is? Lijkt alsof dat makkelijk tordeert waardoor je wormwiel misschien weggeduwd wordt.

Grtz! Huib

[HuubvG]

Hou er rekening mee, dat als de aandrijflijn slipt, dat dan je steppermotor niet meer synchroon loopt met de opgegeven positie. In dat geval heb je een externe positiebepaling nodig. Maar dan raak je alle voordelen van een steppermotor weer kwijt.

Groet Meino

Mee eens... Dat slippen moet dus ook niet te gemakkelijk gaan.
En een positie-sensor heb ik sowieso nodig voor de bepaling van de 0-positie. Het is dan wellicht een goed idee om bij elke passage van die positie-sensor de stappenteller ook weer op 0 te zetten. Baat het niet, dan schaadt het niet.

Áls dat al eens zou gebeuren, dan kun je ook de draaischijf zelf weer terug in de juiste positie drukken.