Marsun karalle pulssienkooderi

[Kremmen]

Aloha lastuajat!
Lauantai oli tuottoisa kun sain edistettyä marsun karan ohjaustekniikkaa taas pienen kukonaskeleen verran. Tai no, mitä tuottoisaa se nyt oli kun rahaa yksinomaan meni eikä tullut penniäkään. Mutta sitä vartenhan töissä ollaan että voi harrastaa. No, asiaan.
Marsu eli Matsuura on vähän vanhempaa vintagea edustava jyrsin digitaalitekniikkaa edeltävältä ajalta. Niinpä karan nopeutta säädetään mekaanisesti aseteltavalla variaattorilla ja vauhti katsotaan takogeneraattoriin kytketystä volttimittarista. Paitsi ei kauaa enää. Variaattori on poissa ja korvautuu kohta hammasihnavedolla + tamulla mistä toisaalla aikanaan enemmän. Tämä riipustuksen aiheena on kuinka saada pulssianturi karalle kun ei ole oikein mitään järkevää paikkaa mihin sen kytkisi.

Haasteena tosiaan oli, että marsun kara on kaksivaihteinen, sähköisillä kytkimillä ohjattu niin, että ainoa mikä pyörii johdonmukaisesti karan nopeudella, on kara-akseli itse. Karalaatikon yläosa on erillinen vetoyksikkö josta voima tulee karan välityksille hammashihnojen ja ratasvaihteiden kautta. Mihinkään matkan varrelle ei pulssianturia saa kiinni niin, että se pyörisi karan nopeutta vaihteesta riippumatta. Miettimään joutui, mutta lopulta löytyi paikka jonka itse uskon olevan ainoa mahdollinen. Kara-akselin läpi menee työkalun vetopultin kiristystanko jonka akselin yläpäässä jännittää lautasjousipakka. Jousipakka pyörii samaa tahtia karan kanssa, kun se on siihen jäykästi kiinni rakennettu. Työkalun vaihdon yhteydessä erillinen hydraulisylinteri painaa jousipakan kasaan jolloin vetotangon alapään kuulat hellittävät vetopultista ja työkalu voidaan vaihtaa.
Lautasjouspakka on näkyvissä voimayksikön yläosassa, mutta pakan yläpää tietty liikkuu pystysuunnassa toistakymmentä milliä kun sylinteri painaa sen kasaan. Alapää sen sijaan ei liiku pystysuunnassa lainkaan. Niinpä sain kuningasajatuksen ja aloin tekemään "kuppia" lautaspakan ympärille niin, että pulssianturin koodikiekko on kiinnitetty kupin yläreunaan ja alaosa kiinnittyy lautasjousipakan alle jolloin koko paketti pyörii karan vauhtia, mutta kuppi ei liiku pystysuunnassa, vain lautasjouset kupin sisällä.
Nyt on alustava mekaniikka tehty, mistä kuvasarja: http://imgur.com/a/Z3kPr#0

Jousipakan liukuholkkia purkaessa meinasi usko loppua kun se osoittautui järjenvastaisen jäykäksi kiertää ulos karaputkesta jonka sisällä holkki liikkuu pystysuunnassa jousien ja hydrauliikan painamana. Väen vängällä runnoen se viimein tuli päivänvaloon ja osoittautui leikanneen tosi reippaasti kiinni, mikä varmasti näkyy kuvista. Ei se olisi tuollaisessa kunnossa toiminut ollenkaan tarkoitetulla tavalla, joten olipa hyvä että tuli purettua. Asentajan siniväriä minulla ei ole, mutta tussilla värittämällä oli helppo nähdä, että kara-akselin aukon reunassa oli muutama paha skraadi jotka oli leikanneet kiinni holkkiin, ja samoin holkissa muutamia osumia jotka vaati silittämistä. No, tein riittävän sopivat lestit joilla sai 240 karhean vesihiomapaperin istumaan suunnilleen röörin sisäseinämään ja sillä skraadit sileäksi. Vastaava hionta ja viilaus holkin ulkopintaan niin niistä nyt tuli säädyllinen liukusovite, vaikka kyllähän noissa "käytön jälkiä" näkyy. Kovasti olisi himottanut hoonata kara-akselin sisäpuoli jarrusylinterin hoonaustyökalulla, mutta kun en millään keksinyt miten vetopultin tangon olisi saanut irtoamaan, niin se jäi. Mutta ihan siedettävä lopputulos näinkin.

Seuraavaksi pitää kyhätä ja kiinnittää varsinainen koodikiekko tuohon kuppiin. Tarkoitus on lasertulostaa 128 p/kierr simppeli (ei-kvadratuuri) pulssihila + indeksipulssi ja "laminoida" se kahden printtaamattoman DVD-kiekon väliin. Minulla kun sattuu olemaan useita blankoja täysin läpinäkyviä DVD-levyjä jotka ovat polykarbonaattia ja sopivan ohuita. Pitää vaan varovasti treenata sorvissa kuinka saa reunat ja aukot mitoilleen.

Toisaalla olen kyhäämässä enkooderin elektroniikkaa , siitä on yksi mallinnekuva tuolla linkatussa albumissa. Ajatus on valaista kiekkoa sopivilla ledeillä, ja havaita valoa tai pimeää fotodiodeilla joiden fotovirta vahvistetaan ensin nopealla oparilla, sitten debouncataan Schmitt-triggerillä ja lopuksi painetaan maailmalle differentiaalisina RS485-signaaleina. Sen tekjee tuo piirilevynpätkä. Siihen on ajatus 3D-tulostaa stadin Hacklabilla sopivat asennuskuoret, ja Motonetista kävin jo hakemassa veden (tai siis tässä öljyn) kestävät liittimet joilla homma viimeistellään.
Laitan varmaan tuon piirilevyn kinukeille tehtäväksi Elecrowiin. Jos joku tarvii tai haluaa kokeilla tämmöisiä, niin ilmoitelkaa itsestänne, en minä niitä kymmentä kappaletta tarvitse itse. Ja jos on hyviä ajatuksia aiheen tiimoilta, niin niitä voi ehtiä saamaan mukaan kun nopeasti mainitsee :)

Jatketaan jorinaa kun homma etenee.

[jyrki.j.koivisto]

Minkä kokoinen tuo kiekko pitäisi olla halkasijaltaan? Mulla vähän huonosti on noita työkaluja tuohon Bridgeporttiin mutta voisin koittaa harjoitella sillä tuommoisen kiekon tekemistä. Fusion 360:ssä on helpot systeemit jakaa ympyrän kaarelle kehälle reikiä. Parempi tietenkin jos lataisit itelle sen Fusionin ja piirtäsit palikan niin näkis osaanko senlaisen tehä rajoitetuilla työkaluilla. Tuloksena olis tietenkin interpoloitu kiekko kun ei neljättä akselia ole.

Toisaalta mulla olis tuommoinen valmis pieni kiekkokin, voi olla kyllä liian pieni. Jossain pitäis olla myös semmoinen hammasrataskiekollakin toteutettu mitä luetaan sitte hall anturalla, mutta se on jossain.


Piuhoista päätellen tuon kuvan lukija on kvadratuuri ja linssinväristä päätellen toimii infrapuna alueella (tai sitten ei, vaikea sanoa voi olla että näyttää vain tummalta). Pulssien määrästä en osaa sanoa mitään. Kiekko on ohutta muovia ja mallia erittäin lerppu.

Tuossa olis tuommoinen hahmotelma harjotuksena itelle Fusionin käytöstä, ulkohalkaisija 75mm, sisäreikä 35mm, paksuus 5mm, pulssireijät 0,7mm ja niiden määrä on tuo 128. Pulssisuhde ei ole 50/50, reiät on jollain sattumanvaraisella säteellä.


Tuolle kehälle menisi millinenkin reikä ja jos on tarkoitus saada heijastustyyppinen anturi niin tuon voisi tehdä alumiinistä/316l haponkestävästä ja porata reijät vajaiksi ja täyttää mustalla maalilla ja kiillottaa.

Työkaluja mulla on erittäin rajoitetusti, voi olla etten edes saa sopivaa poraa kiinni. Joku huono poraistukka on mikä on MK2:sen varressa kiinni ja se on sitten QC30:sen MK2:sen pitimessä, voi olla aivan liikaa hölskyntää. ER25:sen holkeista en ole varma mitä on sieltä aivan pienestä päästä.

Tuossa tuommoinen kevennetty malli kun tuommoinen olis helpompi valmistaa. Reijät porattu vajaiksi ja halkasijaltaan 1mm.


EDIT: Huvikseni leikin tuolla reikäkuviolla ja eihän se tietenkään menny kuin elokuvissa. Fusionin posta tuolle Heidenhaimille on pyllystä, piti sitä ensin taas korjata. Siinä oli osin etumerkit väärin porauksessa, osa oli miinus merkkistä suuntaa ja osa positiivista suuntaa.

2,5mm keskiöporalla sai tuommoisen, 16mm tapilla sitten plaanattu ylimäärästä pois. Tuossa on kevyesti punasta tussia vain ja sitten pyyhkästy paperilla.

[Ville Vaho]

Onpa väsyneen oloista suunnittelua tuo kara..... Tai erilaista mihin on tottunut. Usein lautasjouset halkeaa kun väsyvät, ennen tuota purkkia ne olis saattaneet lentää variaattorin väliin??

Menneen viikon omiin painajaisiin mahtui 0-20 000 kiertävän karamoottorin sielunelämä, erityisesti pulssikooderi, ilmaväli, kallistuskulmat ym. Perkuleen tarkkaa touhua olevinaan, ihmetyttää usein miten se on toimiessaan voinut toimia. Tekee jännää ääntä kun kaksi hammasta luetaan satunnaisesti yhdeksi, vaikka niitä hampaita oliskin monta sataa...

[Kremmen]

Minkä kokoinen tuo kiekko pitäisi olla halkasijaltaan? Mulla vähän huonosti on noita työkaluja tuohon Bridgeporttiin mutta voisin koittaa harjoitella sillä tuommoisen kiekon tekemistä.
[...]

2,5mm keskiöporalla sai tuommoisen, 16mm tapilla sitten plaanattu ylimäärästä pois. Tuossa on kevyesti punasta tussia vain ja sitten pyyhkästy paperilla.
[...]

Katohan, sehän on hyvän näköinen limppu. Metallinen koodikiekko kyllä kiinnostaisi. Sain nyt tehtyä polykarbonaatista (DVD-levystä) kokeilukappaleen mutta tokihan se on hauraampi kuin vaikka alumiininen kiekko.
Tekemäni kiekon ulkohalkaisija on DVD-levyn vakio, eli 120 mm mikä on ihan sopiva. Kupin olakkeen halkaisija vaihtelee välillä 67,85 ... 67,93 mm koska ohut materiaali vähän joustaa sorvissa. Jos sanoisi että kiekon sisähalkaisija on 67,90 mm niin sen varmasti saa istumaan paikalleen.
Viimeisestä kuvastasi on vaikea nähdä mikä on kiekon ulkohalkaisija. Kovin paljoa yli 120 millin ei voi mennä, koska sitten ei saa enää asennettua anturointia paikalleen. Jos miettii, että reikien jakohalkaisija olisi vaikka 110mm eli 5milliä reunasta, niin reikäväli olisi vajaa 2,7 mm. Mikäli poraus mekaanisesti onnistuisi niin joku 2 millin reikä olisi varmaan aika hyvä. Pulssisuhteen ei tässä tarvitse olla erityisen tarkkaan 50%, mutta sen verran pitää tulla sekä pimeää että valoa, että fotovahvistin ajautuu kunnolla kumpaankin laitaan jotta pulssitus on luotettavaa. Sinänsähän metallikiekon tapauksessa pimeää tulee kyllä kun valo ei mene levystä läpi. Pitää vaan huolehtia, ettei hajavalo pääse sivusta ohi naapurireiän kautta.
Jyrsimäsi limppu näyttää olevan aikamoisesta jöötistä leikattu :). Muovinen DVD on vain millin paksuinen ja olake sallii max. 5 milliä paksun kiekon. Metallinen kiekko olisi varmaan syytä keventää vielä mutta semmoista hommaa voin tehdä itsekin. Peruskiekon olisi kuitenkin hyvä olla se max 5 milliä paksu.

Olisiko sinulla kiinnostusta viedä tuo harjoitus loppuun asti?

[Kremmen]

Onpa väsyneen oloista suunnittelua tuo kara..... Tai erilaista mihin on tottunut. Usein lautasjouset halkeaa kun väsyvät, ennen tuota purkkia ne olis saattaneet lentää variaattorin väliin??

Menneen viikon omiin painajaisiin mahtui 0-20 000 kiertävän karamoottorin sielunelämä, erityisesti pulssikooderi, ilmaväli, kallistuskulmat ym. Perkuleen tarkkaa touhua olevinaan, ihmetyttää usein miten se on toimiessaan voinut toimia. Tekee jännää ääntä kun kaksi hammasta luetaan satunnaisesti yhdeksi, vaikka niitä hampaita oliskin monta sataa...

Minulla nyt ei ole kummoista pätevyyttä antaa lausuntoja koneensuunnittelun tiimoilta, joten nämä on enempi mielipiteitä :)
Lautasjousien kestävyydestä yleisesti en uskalla sanoa oikein mitään. Tässä koneessa nämä lautaset on kyllä kaikki lähes iskemättömän oloisia eikä näytä että niitä olisi hajoilemassa. Ja jos hajoaisi niin ei ne sinne variaattorille olisi päässeet, se kun on kammioitu laatikossa eri lokeroon seinän taakse.
Vaikea sanoa, mikä tuon jousien liukuholkin oli noin ilkeästi saanut leikkaamaan kiinni, mutta itse veikkaan huollon puutetta. Holkki oli kuiva kuin beduiinin sandaali, joten ainakaan sitä ei ollut pariin vuosikymmeneen rasvattu/öljytty. Holkki on kyllä aika kovaa materiaalia ja/tai karkaistu joten uskon että kun siitä ja putkesta nyt on silitelty pahat naarmut tasaisiksi niin kestänee kunnolla voideltuna sen mitä minä ikinä tulen tätä käyttämään.

Muuten täytyy kyllä sanoa, että useitakin hobby-luokan koneita räplänneenä Matsuuran rakenneratkaisut ja mitoitukset on olleet enempi vakuuttavia kuin epäilyttäviä. Monet asiat tehtäisi tietenkin nykyisin toisin, mutta ei tämä vintage-mekaniikka minusta ainakaan huonompaa ole, osin vähän vanhahtavaa vain. Ainakin raudan kilohinta on ollut ennen pienempi, on sitä ollut sen verran varaa laittaa joka paikkaan. Ja yhtään muoviosaa ei vielä ole tullut vastaan, valurautaa, terästä ja alumiinia vain :)

[jyrki.j.koivisto]

Katohan, sehän on hyvän näköinen limppu. Metallinen koodikiekko kyllä kiinnostaisi. Sain nyt tehtyä polykarbonaatista (DVD-levystä) kokeilukappaleen mutta tokihan se on hauraampi kuin vaikka alumiininen kiekko.
Tekemäni kiekon ulkohalkaisija on DVD-levyn vakio, eli 120 mm mikä on ihan sopiva. Kupin olakkeen halkaisija vaihtelee välillä 67,85 ... 67,93 mm koska ohut materiaali vähän joustaa sorvissa. Jos sanoisi että kiekon sisähalkaisija on 67,90 mm niin sen varmasti saa istumaan paikalleen.
Viimeisestä kuvastasi on vaikea nähdä mikä on kiekon ulkohalkaisija. Kovin paljoa yli 120 millin ei voi mennä, koska sitten ei saa enää asennettua anturointia paikalleen. Jos miettii, että reikien jakohalkaisija olisi vaikka 110mm eli 5milliä reunasta, niin reikäväli olisi vajaa 2,7 mm. Mikäli poraus mekaanisesti onnistuisi niin joku 2 millin reikä olisi varmaan aika hyvä. Pulssisuhteen ei tässä tarvitse olla erityisen tarkkaan 50%, mutta sen verran pitää tulla sekä pimeää että valoa, että fotovahvistin ajautuu kunnolla kumpaankin laitaan jotta pulssitus on luotettavaa. Sinänsähän metallikiekon tapauksessa pimeää tulee kyllä kun valo ei mene levystä läpi. Pitää vaan huolehtia, ettei hajavalo pääse sivusta ohi naapurireiän kautta.
Jyrsimäsi limppu näyttää olevan aikamoisesta jöötistä leikattu :). Muovinen DVD on vain millin paksuinen ja olake sallii max. 5 milliä paksun kiekon. Metallinen kiekko olisi varmaan syytä keventää vielä mutta semmoista hommaa voin tehdä itsekin. Peruskiekon olisi kuitenkin hyvä olla se max 5 milliä paksu.

Olisiko sinulla kiinnostusta viedä tuo harjoitus loppuun asti?

Tuo kuvan rimpula on 20mm paksussa jossain jämä alumiinissä. Kiekon halkaisija on jälkeenpäin mitattuna 78mm ja keskireikä 30mm. Mitään hienompia mittavehkeitä ei ole joten todellisuus voi hieman poiketa. Pulssien kirkas väli on noin 1mm ja matala upotus hieman yli 1mm. Nämä ei siis ole läpi asti porattuja.

Nyt on aamuvuoro alla huonosti nukutun yön jälkeen niin pitää hieman myöhemmin tarkemmin paneutua noihin antamiisi mittoihin kunhan pää tästä hieman selviää. Ihan mielenkiinnolla tätä olisin värkkäämässä, oppii samalla jotain ja tulee ehkä tuota postaakin korjailtua. Miten se voikin olla niin onneton, Hiekkarannan vinkit jo korjasi työkalunvaihdon ja tuolla rimpulalla leikkiessä tuli korjattua myöskin poraus. Kumpikin on kuitenkin aivan perustoimintoja joiden luulisi toimivan.

Mielellään laittaisin joitain kevennyksiä tuohon rimpulaan kun aihio olisi helpompi kiinnittää johkain uhrilevyyn. Ajattelin kiinnittää aihion noista kevennyksistä ulkokehän ajon ajaksi (viimeinen työstö) Minulla ei ole kunnon koneruuvipuristinta eikä siitä paljoa iloa vissiin olisikaan ulkokehää ajettaessa.

[jyrki.j.koivisto]

Olisiko tämä lähelläkään oikeanlaista?

Sisäreikä olisi sen 67,90mm ja sen kaulus olisi noin 5mm korkea ja kauluksen halkaisija olisi 85mm. loput kiekosta olisi 2mm paksua ja pulssireijät läpiporattuna 1,6mm (1,6mm valoa ja 0.854mm pimeyttä) ja 50mm säteellä. Koko kiekon halkaisija 115mm (ainoa aihio on sen jämptin 120mm nimellismitaltaan (muistaakseni))

Pulssireijät on tuon 1,6mm koska semmoisen keskiöporan omistan, vaihtoehtona olisi se 2millinenkin, mutta koska aihio on itsessään 120mm niin pahoin pelkään ettei kappaleesta tulisi pyöreä (nollapisteen keskitys ei taida onnistua minulta aihioon) Keskiöporan pituus ei päätä hivele mutta pitäisi se ainakin pariin milliin riittää.

Jos tuo tulee piiloon kokonaan niin silloinhan ei hajavalosta ole ongelmaksi ja eikös sen saa oparilla säädettyä milloin valoisuus on riittävä antamaan pulssia + vaikkapa oparin hystereesi kytkentä. Jos tuo nyt onnistuu tehdä niin senhän voisi vielä anodisoiduttaa mustaksi varmuuden vuoksi.


EDIT: Kävin tarkistamassa tuon levyn mitat mistä suunnittelin tuon kaihertavani niin se olikin 150mm levyistä ja 10mm paksua, sitä on jotain 300mm-400mm joten toiveita koon suhteen voi esittää.

[Kremmen]

On lähellä oikeanlaista.
Ajattelin käyttää sitä samaa Omronin optohaarukkaa, jota sovelsin foorumilaisille kyhäämääni karan kierroslukumittariin pari vuotta sitten. Sen haarukan optinen akseli on 5 mm haarukan pohjasta, joten reikien pitää ehdottomasti olla lähempänä kuin 5 mm kiekon reunasta. Sopiva mitta olisi ehkä 2,5 mm jolloin harukan ja reunan väliin jäisi 2,5 mm mikä ehkä toimisi käytännössä. Valoreiän koko 1,6 mm on hyvä.
Molemmat ulkohalkaisijat 115mm tai 120 mm ovat käytännössä yhtä hyviä, kriittinen mitta on tuo reikien etäisyys reunasta.
Tuo logiikkahaarukka on todennäköisesti aika luotettava ilmankin mitään erikoiskikkoja, mutta valon kulkua voi tarvittaessa rajoitella erilaisilla varjostimilla. Niitä voi sitten säätää jos tarvii.

[jyrki.j.koivisto]

Jonkun tommoisen sain tehtyä ensimmäiseksi koeversioksi, tuohon ei voi olla kovin tyytyväinen. Jouduin kiinnittämään tuon uudestaan pulssireikien porausta varten ja vaikka kuinka hyvin koitin tämmätä niin ei se hyvä ole niin. Keskiöporan pituus ei aivan riittänyt ja er25 olisi osunut ruuvipuristimen leukaan.

Kerkesin porata 1/5 reijistä kunnes tajusin ettei tuu tuolla kiinnityksellä mitään. Keskitin kappaleen uudestaan yhdestä noista reijistä ja tuntuivat osuvan uudestaan samoihin, mutta, mutta...

Kiekuran paksuus ohuimmasta kohtaakin muuttui 1.8mm paksuksi, taasen se keskiöpora, meni tuohon paremmin läpi.

Jonkun näköistä sorvia näille vissiin kannattas näyttää?

[Kremmen]

Minusta tuo kyllä näyttää kuvasta katsoen päinvastoin oikein hyvältä. Ainoa vähän tarkempi mitta on sisäreiän halkaisija, muilla ei ole tarkkaa väliä. Niinpä jos paksuus on pienempi, niin sen verranpahan on kevyempi kiekko. Ei siitä metallista valo kumminkaan läpi mene vielä :)
Voisin kyllä kokeilla tuota kiekkoa jos kehtaat sen minullepäin lähettää. Sorvi täältä löytyy joten jos siinä nyt jotain viimeistelemistä on niin sen voin tehdä täälläkin hyvin.

[jyrki.j.koivisto]

Voinhan minä tuon lähettää, ite en sillä tee yhtään mitään. :) Koitetaan sitte versio kakkosta jos siltä näyttää. Mittavehkeenä mulla on vain yksi huonompi tönäri, se parempi meni hukkaan kun siirsin tuon jyrsimen.

Mulla taisikin osoite jo olla.

[Kremmen]

Okei, minäpä jään odottelemaan :) Tänks.

[Kremmen]

Taisi perjantain lakkoilu vähän sekoittaa postinkin kulkua, mutta eilen illalla oli kooderikiekon pakettilappu laatikossa ja kävin sen nyt hakemassa. Sehän on oikein hyvän näköinen ja ehdottomasti käyttökelpoinen. Pitää vielä porata yksi indeksireikä siihen, mistä en muistanut puhua, mutta se on äkkiä tehty ja hyväkin, että sen paikan voi nyt sovittaa rauhassa.
Kiekon keskireikä on juuri sopivan ahdas, että ottamalla sorvissa pienen siivun sen saa istumaan oikein napakasti paikalleen. Tästä tulee kyllä hyvä.

Kovasti kiitoksia Jyrkille vielä kerran.

[jyrki.j.koivisto]

Tuo keskireikä vähän arvelutti itteä kun tuon y-akselin remmi on vähän kuin kuminauhaa. Muutenkin pitäs koittaa noita akseleita saada paremmin säädettyä, kiilat ja hukkaliike jne. Parempi ehkä etten nyt vielä sitä mene kovin paljoa sörkkimään, nyt kun satasen kellon viisari pysähtyy samaan paikkaan 10mm matkalla noilla säädöillä. Jos tuon tekisi uudestaan niin kiinnitys olisi kyllä aivan erilainen kuin onneton porakoneen ruuvipuristin.

Vähän taisin innostua sen paketoinnin kanssa. Täti postissa kysy että laitetaanko särkyvänä niin tuumasin ettei tartte, ette te sitä rikki saa  :)

[Kremmen]

Joo ei Suomen posti eikä edes USPS olisi sitä pakettia saanut rikki vaikka olisi yrittänyt enemmänkin  :P Oli se sen verran tanakasti pakattu. Mutta niinpä tuli ehjänä perille.
Kunnolliset koneruuvipuristimet on vaan niin säädyttömän kallita, että joutuu kikkailemaan...