Kirjoittaja Aihe: Apua rungon suunnitteluun?  (Luettu 14250 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Apua rungon suunnitteluun?
« : 11.03.17 - klo:19:41 »
Foorumia jo jonkun vuoden seuranneena laitan nyt vasta ensimmäistä viestiä ilmoille koskien koneen rungon jäykkyyden mitoitusta.

Eli suunnitelmissa rakentaa vähintään pehmeille metalleille soveltuva jyrsin, liikkeet suurinpiirtein X800, Y300 ja Z400.
Polvimallinen kone eli Y-johteen päälla X-johteet ja Z-kelkka tolpassa omilla johteilla.
Runko valmistetaan teräksestä hitsaamalla, 200x100x6 palkkia sattuu olemaan valmiina joten ne hyödynnetään tähän projektiin.

Ja varsinainen kysymys koskee siis rungon jäykkyyden mitoitusta.
Olen karkesti simuloinut eri palkki/levy-rakenteiden kombinaatioita, mutta millaisilla voimilla ja kuinka suurilla taipumilla/joustoilla olette koneitanne tarkastelleet?
Oma settini on Solidworks jonkinlaisella kokemuksella (simuloinnissa täysin aloittelija)
ja olen simuloinut runkoa yksinkertaistetulla mallilla kuormittaen karaa X-suunnassa  1kN voimalla oletetun kappaleen ollessa koko rakenteen kiinnepiste.

En ole hakemassa simuloinnista absoluuttisen oikeita tuloksia, mutta jos suuntaa saa, niin ei siitä haittaakaan ole.

Muuta koneeseen suunniteltua,
35mm HIWIN lineaarit (valmiina)
34 stepperit 8Nm (oletettavasti riittävät)
20-25mm C7 kuularuuvit (budjetti on rajallinen)
Normi 3-vaihe moottori tamulla, todennäköisesti aluksi 1,5 kW kun löytyy valmiina.
Granite Devicen Ioni -sarjan ohjaimet (jos budjetti antaa myöten)
Mach3 tai jos stepperit vaihtuu servoiksi niin LinuxCNC, jälkimmäisestä vain ei ole mitään kokemusta.

Jos jostain sanottavaa niin olen enemmän kuin kiitollinen kaikesta palautteesta!

-Vellu

Poissa Ville Vaho

  • Sponsori
  • Trade Count: (0)
  • *
  • Viestejä: 516
  • Rekisteröitynyt: 18/02/2008
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #1 : 12.03.17 - klo:11:23 »
Mulla on vaakakaraisten koneiden tolpista jäänyt sellainen tuntuma että 200x100x6 on aivan liian pahvia.

Lyö sitä palkkia kuminuijalla ja kuuntele sitä...

Luulen että saat palkista paremman hyödyn kun myyt sen jollekkin joka sitä tarvii.

Tuon kokoluokan kone vaatii tukevuutta.

Ota mielummin polttoleikkeleitä esim. 15-20mm levystä ja hitsaa se kasaan. Ei tarvi tehdä mittojen kanssa kompromisseja.

On käynyt tosin mielessä tuollaisen palkin jäykistäminen poraamalla kylkiin reikiä, harjateräksen pätkiä ristii rastiin reikien päistä hitsaten, hehkutus ja betoni sisälle. Siitä huolimatta johde vaatii erilliset lattaraudat.

Olis jännä rakenne koneella jos kara ja pöytä olis kallistettuna taaksepäin/eteenpäin esim. 30 astetta. Lastut valuis helpommin pois eikä kappaleen kiinnitys ole niin vaikeaa kun vaakakaraisella.  ;D

Mulla olis tarvetta yhden rungon testaajalle, ei ole vinossa tai muuta kipeetä. Mainitsemasi ruuvit ja johteet täsmää. Voisin sponsoroida polttoleikkeleet. Kuviin voi vaikuttaa omien mieltymysten mukaan, kunhan ollaan samaa mieltä. Solidworks on tuttu juttu...
-vilderi

Poissa JuKa

  • Trade Count: (0)
  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 984
  • Rekisteröitynyt: 12/01/2006
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #2 : 12.03.17 - klo:14:11 »
Tuollainen palkki riittää mainiosti, jos käyttää 6mm tappia jyrsintään, näin olen itse huomannu rakennelmissani. Jos haluaa oikeasti poistaa lastua esimerkiksi 20mm tapilla, niin painoa saa olla koneella vähintäänkin 2tonnia ja sekin mieluiten umpi/ontelomaista. Itsellä on tuo 1600kg painava TOS manuaalikone, niin kyllä siinä paikat tutisee kun isommalla tapilla alkaa jyystää.

Käytä materiaalia koneen runkoon niin paljon kuin on mahdollista. Villen suositus on mielestäni hyvä... Ja tuo sponssi tarjous kuulostaa hyvältä, varsinkin tuo kohta " Kuviin voi vaikuttaa omien mieltymysten mukaan, kunhan ollaan samaa mieltä. " ;D :D :)

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #3 : 12.03.17 - klo:17:44 »
Kiitokset vastauksista!

Tässä muutama kuva suunnitelmista, vaikkakin keskeneräiset, niistä selviää kuitenkin mun ajatukset vähän paremmin.
Palkit tosiaan tuota 200x100x6, levytavara 8-10mm ja johteen aluslatta ja kolmiojäykisteet 20mm.

Haluan vielä pitää kiinni tuosta jo olemassa olevasta palkista ja levytavarasta, koska kaikki löytyy tallista valmiina, joten vielä kuvien kera uusia kommentteja kaipailisin rungon toimivuudesta.
Koristetta ei olla tekemässä joten suunnitelmat muuttuvat tarpeen mukaan  ;)




Rungon poikkileikkaus


X-pöydän runko, 20mm lattaa kylkikyljessä johteiden alla, 20mm pohja ja 8mm poikkijäykisteet.


Z-tolpan kiinnitys alempaan runkoon pulteilla ja kuvassa olevaa aluslevyä voi paksuntaa.

Jos kuvat ei näy niin tässä linkkiä dropboxiin...
https://www.dropbox.com/sh/2dmy1dpo8h2sjt3/AABzcYutd9FTrZsHKYnbsEWza?dl=0
« Viimeksi muokattu: 12.03.17 - klo:17:50 kirjoittanut vmsil »

Poissa Snowfly

  • Trade Count: (0)
  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 1188
  • To save time Lets just assume that Iam never wrong
  • Rekisteröitynyt: 27/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #4 : 12.03.17 - klo:18:18 »
Laitetaanpa välikommenttia:
1. Oletko varmistanut että jyrsin, jolla työstät johteiden pohjapinnat niin liikevara riittää?
2. Olethan ottanut huomioon pintojen oikaisun vaatiman koneistusvaran? Kerta jos varsinkin hitsaat tuota pohjaa niin koneistus varaa saa olla reilummin että kun jännitykset laukeaa niin sen saa vielä suoraksi.
3. Levitä pohjajohteita leveämmälle jos mahdollista... voi tulla muuten aika kiikkerä koneesta...
4. Nykyisellä kokoonpanolla Z-akselista tulee liian raskas omasta mielestäni... voi aiheuttaa hauskoja ongelmia....
5. Mieti alusta alkaen mihin ja miten kiinnität paljesuojat ja mistä teet paljesuojat...
6. Tuo putki rakenne alkaa suurella todennäköisyydellä soimaan/resonoimaan ellet täytä niitä hiekka&hartsi seoksella...
7. Laske kierrosnopeus alue millä tulet konetta käyttään ja tee modal analyysi rungolle...

Sitten hyvä nyrkkisääntö... mitä enemmän hitsaat sitä enemmän saat koneistaa... nm. kokemusta on... että kun ne jännitykset laukeaa pintoja koneistaessa niin se paksukin rauta on sitten banaani....

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #5 : 12.03.17 - klo:19:03 »
Hyviä pointteja,

1. 1m3 asti onnistuu koneistus, 5-akselia
2. 3mm johteiden alla työvaraa piirrettynä, paljonko tuon mallinen voi vedellä vielä hehkutuksen jälkeen?
3. Tarkoitatko Y-johteita, rungon leveys on 400mm.
4. Massahan on hyvästä :) toki ei väärässä paikassa. Taitaa tuollaisenaan yli 100kg mennä rikki Z-kelkassa.
    Kevennys kelkkaan vastapainolla tai mieluummin kaasujousilla. Millaisia ongelmia tarkoitat?
5. Hyvä pointti, ei vielä mietitty loppuun asti, ehkä pellistä teleskooppi-tyyliin.
6. Hiekkatäyttöä ajattelin myös, tarpeen mukaan.
7. Arvasin tämän tulevan jossain vaiheessa esiin, täytyy perehtyä asiaan.

Millaisia joustoja olette kellottaneet valmiista koneista?

Edit: Z-tolpan pituus karvan yli 900mm, samoin Y-suunta.

Poissa Ville Vaho

  • Sponsori
  • Trade Count: (0)
  • *
  • Viestejä: 516
  • Rekisteröitynyt: 18/02/2008
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #6 : 12.03.17 - klo:19:28 »
Harraste hommissa riittää rullaverho, joko jousella tai vastapainolla. Z tolpan alle on monessa koneessa tehty tilaa yksiosaiselle suojapellille.

kohdasta 3... Monessa koneessa on kelkka sisempänä kuin itse liikkuva pöytä. Se ei silti tarkoita että se olisi hyvä asia. Säästetään tilaa tukevuuden kustannuksella. Ja ottaa huomioon käytettävien johdeiden välyksen suhteessa tehdaslaisen cnc koneen.

Ruuvin asettelu keskelle akselia voi kuulostaa loogiselta, mutta jos ruuvi pääsee vääntämään johteita, on epäonnistuttu. Ruuvin voi tunkea vaikka johteiden ulkopuolelle, jos johde on mitoitettu sopivasti.

Liitteenä kuva, jos sillä sais selostuksen ymmärrettävämmäksi.

Optimi suhteen voi joku viisaampi kertoa. Esimerkissä numerot on vain havainnollistamassa.
-vilderi

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #7 : 12.03.17 - klo:21:12 »
Vajaa 100mm voisi X-johteiden väliä saada levennettyä Y-akselin liikealueen siitä kärsimättä.
X-johteiden etäisyys toisistaan on tosiaan vain 150mm.
Rungon kokonaismitta on pidettävä kuitenkin sellaisena, että saan sen vielä koneistettua.

Poissa Snowfly

  • Trade Count: (0)
  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 1188
  • To save time Lets just assume that Iam never wrong
  • Rekisteröitynyt: 27/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #8 : 18.03.17 - klo:07:22 »
Hyviä pointteja,

4. Massahan on hyvästä :) toki ei väärässä paikassa. Taitaa tuollaisenaan yli 100kg mennä rikki Z-kelkassa.
    Kevennys kelkkaan vastapainolla tai mieluummin kaasujousilla. Millaisia ongelmia tarkoitat?

Millaisia joustoja olette kellottaneet valmiista koneista?

Edit: Z-tolpan pituus karvan yli 900mm, samoin Y-suunta.
4. Omasta mielestäni sulla tulee niin paljon massaa + vipuvartta tuossa z-kelkassa että nuo z:n johteet tulee olemaan kovilla... varsinkin kun alat työstään niin sitä momenttia tulee johteille yllättävän paljon... ja jos vipuvoimaa on silleen murphyn lain mukaan paskasti "johteiden toiminta rajalla" niin se lyö kelkat jumiin...

Ellen nyt väärin muista mielen syövereistä... niin itte mitoitin oman koneen runkoa aikoinaan 2 varmuuskertoimella, jolloin joustoa sallitaan 0.01mm.


Poissa saulij

  • Sponsori
  • Trade Count: (0)
  • *
  • Viestejä: 728
  • Rekisteröitynyt: 11/01/2006
    YearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #9 : 19.03.17 - klo:20:27 »
35 kokoiset johteet toimii ihan varmasti, kestää sen mitä 34 steppereistä saat irti. Kelkat on ihanteellisesti neliössä

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #10 : 20.03.17 - klo:21:12 »
En ole saanut simulointeja vielä valmiiksi, mutta mallia on nyt kuitenkin tarkennettu ja pieniä muutoksia tehty.

Ominaistaajuudet näyttäisivät menevän kuitenki vajaasta  100Hz:sta ylöspäin ja harmooniset taajuudet vielä tarkastelun alla. Nämä ns. tyhjällä rungolla, hiekkatätyttö on hyvin todennäköinen.
Osaako joku arvata hiekkatäytölle damping-arvoa?
Näille koitan opiskella parametrejä ja analysoimaan tuloksia ja laitan tuloksia sitten ihmeteltäväksi. Kommentteja ja neuvoja otetaan vastaan.

Laakerien kuormia en ole tarkemmin tutkinut, mutta komppaan saulij:n kommenttia.
Sallittu vääntö kelkoille on min. 800Nm kaikkiin suuntiin, joten mutulla oletan niiden kestävän helposti kuormat.
Täytyy ne vielä varmistaa.

Snowfly, millaisilla kuormilla tarkastelit? Sen mitä moottoreista ja ruuveista saa irti vai pahin skenaario oletetuilla työstövoimilla?

« Viimeksi muokattu: 20.03.17 - klo:23:36 kirjoittanut vmsil »

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #11 : 10.10.17 - klo:23:21 »
Projekti tauon jälkeen etenee ja osat lähdössä pian hehkutukseen.

Omissa kirjoituksissa huomasin ylempänä useampia asiavirheitä ja eipä niistä enempää.

Runko kutakuinkin samaan tyyliin kasattu, mitoituksia muutettu ja terästä lisätty.
Kivasti soi, eli jonkinlainen täyttö hyvin todennäköinen.

Modaalianalyysit ei tuottanut tulosta, liian herkkä pienille muutoksille, katsoin parhaaksi alkaa kasaamaan runkoa ja toivoa parasta :)
Jäykkyys kuitenkin toivotunlainen.

Ruuvit (20mm) ja laakerit hommattu, karamoottori 3Kw tamulla ja "ensiasennuskara" valmiina.
Liikemoottoreiksi valittu hybrid stepperit, Nema 34 8Nm (86HSE116) tai 12Nm (86HSE154),
kaiken järjen mukaan 8Nm riittää mutta pitäisikö kuitenkin mennä 12Nm:llä.
Jotakuinkin +5000 mm/min pitäisi päästä 1:1 väleillä.
1000RPM 8Nm moottorilla pitäisi kiinan specseillä olla vielä noin 2Nm??

Apuja tarvisin myös kortin valintaan PCn ja moottoriohjaimen väliin.
Smoothstepper tuntuu olevan suosittu, mutta muita vaihtoehtoja samassa hintaluokassa?
PoKeys57cnc näyttäis myös mun silmään hyvältä, "hitaampi", mutta riittävä??

Ohjaus Mach3:lla ja I/O:ta perustarpeisiin, tähän koneeseen tuskin tulee koskaan servoja jos se vaikuttaa ja "helppous" plussaa.
Tarvitaanko esim. Smoothstepperin tai PoKeysin perään vielä BOBia ja/tai kelpaako kiinasta 5€:n kortti?

Melko pihalla näistä ja saa vääntää rautalangasta :)



Poissa Snowfly

  • Trade Count: (0)
  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 1188
  • To save time Lets just assume that Iam never wrong
  • Rekisteröitynyt: 27/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #12 : 11.10.17 - klo:06:09 »
Ruuvit (20mm) ja laakerit hommattu, karamoottori 3Kw tamulla ja "ensiasennuskara" valmiina.
Liikemoottoreiksi valittu hybrid stepperit, Nema 34 8Nm (86HSE116) tai 12Nm (86HSE154),
kaiken järjen mukaan 8Nm riittää mutta pitäisikö kuitenkin mennä 12Nm:llä.
Jotakuinkin +5000 mm/min pitäisi päästä 1:1 väleillä.

Apuja tarvisin myös kortin valintaan PCn ja moottoriohjaimen väliin.
Smoothstepper tuntuu olevan suosittu, mutta muita vaihtoehtoja samassa hintaluokassa?
PoKeys57cnc näyttäis myös mun silmään hyvältä, "hitaampi", mutta riittävä??

Tarvitaanko esim. Smoothstepperin tai PoKeysin perään vielä BOBia ja/tai kelpaako kiinasta 5€:n kortti?
Et mainitse ollenkaan paljon sulla on nyt ruuvissa nousua ja et mainitse tuletko käyttään mitä microstepping määrää...

Lueppa aluksi: http://www.cnc-tekniikka.com/CNC-forum1/index.php?topic=8584.msg36722;topicseen#new
Tuosta vastaust nro 2:sta kohdasta  "Saadaan yhteenvetona seuraavat tärkeät tiedot:" eteenpäin...

Kootusti tieto yhdessä paikassa: http://www.cnc-tekniikka.com/CNC-forum1/index.php?topic=8590.0

Sitten sellainen asia että smoothstepperille jos koneen haluaa rakentaa... niin kaikkien osien kanssa sille tuli joku 400e hintaa ellen nyt väärin muista... hintaero tämän myötä CSMIO:n ei ole mitenkään iso...

« Viimeksi muokattu: 11.10.17 - klo:06:38 kirjoittanut Snowfly »

Poissa vmsil

  • Trade Count: (0)
  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 10
  • Rekisteröitynyt: 16/02/2015
    YearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #13 : 11.10.17 - klo:12:04 »
Olen kyllä lukenut nuo ketjut ja testaillut eri variaatioita eri laskureilla.
Ruuveissa 5mm nousut ja microstepping 800/1600.

Tässä esimerkki laskelma.
Näillä arvoilla en odotakkaan koneella pystyvän oikeasti työstämään, mutta vastaa pahinta skenaariota.

Yhteenveto arvoista:
Load and Linear Guide
Massa=m=200kg
Kitka=u=0.3

Ball/Lead screw specifications
Halkaisija=Db=20mm
Kokonaispituus=Lb=700mm
Nousu=Pb=5mm/rev
Hyötysuhde=n=80%
Materiaali=p=Teräs
Aloitusmomentti tyhjänä=Tb=0.15Nm

External Force
Ulkopuolinen voima=Fa=2000N

Transmission belt and pulleys or gears
Välitys 1:1

Mechanism Placement
Kulma=a=0 astetta

Fixed speed operation
Ajonopeus=Operating speed=V1=53mm/s
Kiihtyvyys=Acceleration=t1=0.1s

Stopping Accuracy
Pysähtymis tarkkuus = 0mm

Safety Factor
Varmuuskerroin=1.5



Tulokset:

Load Inertia
2.1352e-4= [kg·m 2]
   
Required Speed
396= [r/min]
   
Required Torque
4.742= [N·m]
   
Acceleration Torque
8.8537e-2= [N·m]
   
Load Torque
3.019= [N·m]
   

Poissa Snowfly

  • Trade Count: (0)
  • Konkari
  • *****
  • Viestejä: 1188
  • To save time Lets just assume that Iam never wrong
  • Rekisteröitynyt: 27/01/2014
    YearsYearsYearsYearsYears
Vs: Apua rungon suunnitteluun?
« Vastaus #14 : 11.10.17 - klo:13:26 »
Olen kyllä lukenut nuo ketjut ja testaillut eri variaatioita eri laskureilla.
Ruuveissa 5mm nousut ja microstepping 800/1600.
Tulokset:
Required Speed
396= [r/min]
   
Required Torque
4.742= [N·m]
   
Acceleration Torque
8.8537e-2= [N·m]
   
Load Torque
3.019= [N·m]
   

Taidat tarkoittaa 8microstepping ja 16 microstepping...

Nyt kun tarkistetaan step rate laskenta oppaan kohdasta "Tässä kerrotaan myös kuinka mitoitetaan askelmoottorien STEP-rate eli ohjaustaajuus/pulssitaajuus"
Askelmoottori 1.8deg/step
200 askelta/kierros
Microstepping 16
Yhteensä pulsseja microstepattuna kierros = 200*16=3200 pulssia

Sitten taajuus on (396*3200)/60=21.120kHz yhdelle moottorilinjalle.

Riippuu sitten ohjaimesta onko jokaiselle lähdölle varattu  oma taajuus kaista vai onko käytössä yksi yhteinen taajuuskaista.
Hyvässä ohjaimessa siis 21.120kHz taajuus löytyy jokaiselle lähdölle.
Huonommassa ohjaimessa joudutaan ottaan huomioon 21.120kHz * moottoriohjaimien määrä
Esimerkiksi kolme ohjainta
21.120kHz * 3 = 63.360kHz Tämä on yhteisen taajuuskaistan koko.




 


Powered by EzPortal