cnc-club.ru

Описание станка, основные характеристики:
Поршневой дозатор-миксер низкого давления с динамическим смешиванием двухкомпонентного сырья.

Обрабатываемые материалы:
двухкомпонентные составы средней вязкости: смолы, полиуретаны, силиконы.
Назначение: изготовление мелких пластиковых изделий, заливка пенополиуретана и т.п.

Чертежи, фото, видео станка:

Примеры изделий (фото):

Вопросы:

Что пробовал:

Что плучилось:

Что не получилось:

Ориентировочный бюджет:
200т.р.


Краткое ТЗ:

Размер дозы: 30г...3кг
Точность дозирования: не хуже 1%
Подогреваемые емкости 50-60л
Датчики уровня жидкости
Интерфейс пользователя: выбор объема дозы и соотношения компонентов должен производиться автоматически, согласно заранее заданному циклу либо по выбору конкретного отливаемого изделия из текстового списка.
Габариты агрегата должны допускать его прохождение через стандартный дверной проем. Т.е. ширина порядка 80см.

Агрегат пока в начале разработки. Общая структура в голове переварена, но на бумагу в виде структурной/функциональной схем пока не переместилась.
Основные идеи:
В качестве поршня - пневмоцилиндр из стандартных серий. Привод - от шагового двигателя через ШВП.

В качестве клапанов поршня - шаровый кран с пневмоприводом. Почему не просто обратные клапана?
1. Сложно найти обратные клапана со стойкими уплотнениями.
2. Пассивный обратный клапан может вносить погрешность в начале цикла засасывания/нагнетания
3. Нужна возможность обратной перекачки в емкость агрегата извне. Об этом уточню много позже.


В качестве "мозгов" будет связка микроконтроллера STM32 с одноплатником Orange Pi. Связь между ними будет по UART и SPI. Дисплей - 10" TFT, устройство ввода для рабочего режима - кнопки, для настроечных режимов - внешняя клавиатура/мышь. STM32 выполняет опрос датчиков, синхронное управление шаговиками и прочие "железные" операции. Orange Pi - юзер интерфейс. В качестве ОС - Android, приложение будет написано на Java.

Датчиков и исполнительных устройств будет уйма, причем заранее точно не известно, сколько и в каких местах. Поэтому они будут висеть на CAN шине, протянутой по каркасу девайса. Можно будет в любой момент добавить новый датчик без значительной работы со жгутом проводов.

Самое труднодоставаемое железо уже куплено, более полугода лежит на полках )

По мере развития буду обновлять.

Кто-то может задать вопрос: почему решили дозирование сделать не по "классической" схеме - шестеренчатый насос с приводом от ШД вместо поршней?

1. По предварительным расчетам оказалось, что для перекрытия диапазона 1:100 (30г...3кг) шестеренчатый двигатель нужно вращать сервомотором, с ШД получается диапазон порядка 1:10.
2. Для минимальной дозы нужно брать самый мелкий насос, а для максимальной раскручивать его далеко за пределы номинала.
3. Стоимость и доставабельность шестеренчатых насосов не устроила. На момент начала поисков (год назад) были предложения 30т.р./шт.
4. Шестеренчатые насосы "сопливят". При дозировании полиуретанов изоцианатный компонент, сочащийся из насоса, будет засыхать коркой и, по отзывам, иногда блокировать вал.

Argon-11 писал(а):

Краткое ТЗ:

Размер дозы: 30г...3кг
Точность дозирования: не хуже 1%
Подогреваемые емкости 50-60л
Датчики уровня жидкости
Интерфейс пользователя: выбор объема дозы и соотношения компонентов должен производиться автоматически, согласно заранее заданному циклу либо по выбору конкретного отливаемого изделия из текстового списка.
Габариты агрегата должны допускать его прохождение через стандартный дверной проем. Т.е. ширина порядка 80см.

.

Количество циклов в секунду или минуту ? Без этого ведро и дрель с миксерной насадкой.
Два порядка дозы очень много. Как вариант сменные цилиндры.

Argon-11 писал(а):3. Стоимость и доставабельность шестеренчатых насосов не устроила. На момент начала поисков (год назад) были предложения 30т.р./шт.

MasterFlex в помощь
http://www.ebay.com/itm/Cole-Parmer-Mas ... SwA29Y4YtR
двухголовочные:
http://www.ebay.com/itm/Cole-Parmer-Mas ... SwNJ5ZiKvV

многоголовочные:
http://www.ebay.com/itm/Cole-Palmer-Mas ... 0011.m1850

куча вариантов
https://www.ebay.com/sch/i.html?_sacat= ... ump&_frs=1

Naladchik писал(а):Количество циклов в секунду или минуту ? Без этого ведро и дрель с миксерной насадкой.
Два порядка дозы очень много. Как вариант сменные цилиндры.

Мы для наших целей ориентируемся в среднем на 1 дозу за 20 секунд. Изготавливаем ППУ детальки, ведро и дрель приводят к отходам порядка 15%, а это очень много, не говоря уже о затратах времени на взвешивание.
Длительность дозирования будет также задаваться оператором. Вообще это непростой вопрос - влияет множество факторов: температура сырья, качество смесительной насадки, наличие катализатора в сырье, срок годности сырья. Короче, этот момент в ТЗ учесть во всей полноте не представляется возможным.

Про 2 порядка дозы: по расчетам максимальная доза - это на крейсерской скорости шагового двигателя. Т.е. вариант как будто перекрывает наши потребности.

aftaev писал(а):MasterFlex в помощь

Перистальтические насосы не годятся по разным причинам, главная - пульсации на выходе.
Поршневые лишены минусов шестеренчатых и перистальтических. Конечно, есть такой минус как ограниченная доза. Но при периодических циклах это не проблема. Пока оператор переходит между прессформами (как у нас), поршень засасывает новую порцию.

Шнек более универсален при средней вязкости (смола), он лучше поршня. Такой вариант рассматривали?

Рассматривали, но не всерьез. Те же проблемы будут, что и с шестеренчатым насосом.
Поршень - да, имеет ограничения по вязкости, но понадеемся на подогрев сырья. Сейчас другие типы насосов не рассматриваю, буду делать поршневой вариант - уж очень он глубоко в голове засел.
Если будут серьезные минусы - займемся переделкой.

Argon-11 писал(а):Поршень - да, имеет ограничения по вязкости, но понадеемся на подогрев сырья.

Я конечно извиняюсь, что опять влез в вашу очередную тему без спроса. Просто хочу предостеречь от глобальных ошибок.
Двадцать лет занимаюсь фасовкой химической продукции. Лично переделал туеву хучу различных дозаторов, но ни разу не делал и ни у кого не встречал привода на ШВП и ШД.
Ни скорости, ни усилия, сложно и беспредельно дорого.

Возьму на себя смелость дать несколько советов:

- Надо делать тандем, пневмоцилиндр - гидроцилиндр.

- Полиуретаны и цианакрилаты взрывопожароопасны. И чтобы не сгореть, лучше электронику не использовать.
На моём заводе всё оборудование пневматическое, но всё равно были случаи воспламенения только лишь из-за статики. Слава богу не сгорели, вовремя тушили очаги.

- Дозировка обычным пневмоцилиндром не получится, манжеты разбухнут в первый же день. Надо использовать фторопластовые манжеты с поджимной пружиной.
А с такими манжетами внутренняя поверхность алюминиевого пневмоцилиндра будет очень быстро изнашиваться. Нужны цилиндры из нержавеющей стали: http://catalog.camozzi.ru/#!d01g03s05p01

- Поршневым дозатором точность дозы, как вы заявили 1% на 30 граммах вы никогда не получите. Без принудительного поддавливания продукта и в 10% не влезете.
Перед цилиндром надо обязательно ставить мембранный насос, чтобы на входе было давление. http://albin-pump.ru/tovar/poleznaya-in ... osah-lutz/
Иначе доза будет прыгать, сам цилиндр очень медленно всасывает смолу, ни точности не будет, ни скорости не добьётесь.

- Управление циклом и дозировкой элементарно организовать на пневматике, без всяких там STM32. Ведь не столь часто на производстве приходится менять дозу.
Лучше на сэкономленные деньги сделать 2-3-5 дозаторов разного объёма.

Если интересны типовые схемы дозаторов, рад буду помочь, обращайтесь.

Ещё раз прошу прощения, что опять умничаю в вашей теме.

ultrus писал(а):Я конечно извиняюсь, что опять влез в вашу очередную тему без спроса.

По делу-то влезайте, а со стёбом лучше проходите мимо!

ultrus писал(а):...привода на ШВП и ШД. Ни скорости, ни усилия, сложно и беспредельно дорого.

По расчетам скорость достаточна. Усилия вполне хватит - это ж система низкого давления, а насчет дороговизны - цена решения на ШД сопоставима с ценой шестеренного насоса. Но при этом обеспечивает более широкий диапазон дозировки.

ultrus писал(а):Надо делать тандем, пневмоцилиндр - гидроцилиндр.

Не надо. Требуется ведь не просто разово выдавить, а выдавливать оба компонента сырья с постоянной скоростью, т.к. они идут в смеситель.

ultrus писал(а):Полиуретаны и цианакрилаты взрывопожароопасны. И чтобы не сгореть, лучше электронику не использовать.

Ну меня не надо пугать ) 3 года уже работаем с полиуретанами. Технику безопасности никто не отменял.

ultrus писал(а):Надо использовать фторопластовые манжеты с поджимной пружиной.

Это уже решено, нашлись совместимые с текущими поршнями фторопластовые манжеты. Вообще я думаю, что и их хватит не особо надолго. Т.е. будут расходником.
Пока начнем с алюминиевыми цилиндрами, понаблюдаем, если будут проблемы с износом - заменим на нержавеющие.

ultrus писал(а):1% на 30 граммах вы никогда не получите. Без принудительного поддавливания продукта и в 10% не влезете.

Думал насчет этого, но пока насос не подобрал, посмотрю мембранные, спасибо!
Вообще пока поддавливание под вопросом. Предполагается вот что: поршень находится под емкостью с сырьем. Кроме силы засасывания сырья в поршень помогает еще и гравитация. Подогрев компонентов способствует снижению вязкости. После того, как поршень набрал сырье, все клапана закрыты. Поршень производит движение в сторону выдавливания до выравнивания показаний датчика давления на выходе поршня. Тем самым, возможно, поддавливание насосом и не потребуется. Но конструктивно предусмотрю.

ultrus писал(а):Ведь не столь часто на производстве приходится менять дозу.

А вот как раз часто. В нашем производстве в цикле находится порядка 20-30 пресс-форм разного объема. Потому этот агрегат и получается относительно сложным.

ultrus писал(а):рад буду помочь

Спасибо! Только, прошу, без стеба и ехидства.

Argon-11 писал(а):3 года уже работаем с полиуретанами

"А вот это я удачно зашел!"
Хочу приподнять вялотекущий проект. Тормознулся на этапе упаковки. Резал ложементы лазерным диодом из экструдированного пенополистирола.

Долго, дорого и не рентабельно. А тут как раз недавно пришла мысль лить их из пенополиуретана.
Делать самому дозатор совершенно нет времени . Хотел притащит готовый из Китая. Но там очень много разных моделей, порой отличающихся по цене в разы.

Может действительно самому сделать будет проще? В чём фишка?
Посоветуй, какой марки для моей задачи выбрать смолу? Есть ли очень упругие эластичные смолы?
Обязательно ли греть компоненты перед заливкой? Какую дозу надо для заполнения объёма 600х200х60 мм?

Мне нужно отлить всего 3 000-5 000 ложементов.
Или лучше не заморачиваться с оборудованием при таком маленьком тираже, а отлить у вас на заказ? Что посоветуете?
Какая примерно цена получится? Где территориально находитесь?

ultrus писал(а):какой марки для моей задачи выбрать смолу? Есть ли очень упругие эластичные смолы?

Пенополиуретанов десятки разных, вполне можно подобрать под нужные требования. Кроме того можно самостоятельно регулировать некоторые их свойства, например, добавлением катализатора.
Мы сейчас делаем приборную упаковку из сырья, называемого Самол-2101 (http://www.samppu.ru), при этом добавляем 1% катализатора по весу в компонент А. По твердости изделие схоже с экструдированным пенополистиролом, но поверхность гладкая. Цвет можно придать практически любой - пигменты существуют и стоят недорого.
Плотность готового изделия получается около 60кг/куб.м, исходя из этой цифры можно вычислить расход, зная объем. Вообще стремимся к 40 кг/куб.м, для упаковки обычно больше не требуется, но сейчас у нас ручное смешивание в ведерке - низкую плотность не получить по разным причинам. Автоматический дозатор-смеситель должен в этом помочь существенно.
В Вашем изделии объем что-то около 7 литров, при плотности 60 расход будет около 450г/шт. Сейчас цена сырья порядка 250р/кг, т.е. себестоимость по сырью около 120р (если брак не учитывать).
Мы вряд ли возьмемся за новые заказы, пока не соорудим дозатор. С ручным смешиванием много отходов и брака, поэтому пока наш ценник на это дело немаленький. Да и новые прессформы делать пока не на чем.
В общем, попробуйте сами освоить, там ничего сложного, главное - соблюдать температуру сырья (для нашего не ниже 22 градусов) и дозировку. Плюс пользоваться правильными разделителями (Пента-126П, http://www.penta-junior.ru).

Да, забыл - цикл около 20 минут. Уклоны прессформы желательно не меньше 0.5 градуса.

Схема кроссплаты, к к-рой будут подключаться драйверы ШД и гирлянда датчиков и исполнительных устройств на шине CAN.
На этой же плате будет установлен одноплатник Orange Pi Zero Plus 2. Связь одноплатника с STM32 - по шинам SPI и UART. Возможно, в конечном итоге будет использоваться что-то одно.

Обновленные мозги машины + монитор 10" : Софт, естественно, еще не писан. Платы только вчера приехали.

Надеюсь, скоро получится возобновить этот долгострой...
Концепция поменялась, теперь в качестве насосов планирую применить дозирующие шестеренные наососы с магнитной муфтой: 2 таких насоса уже лежат на столе.
Выглядеть будет как-то так: Поскольку их разгонять придется до 3000 об/мин (а иногда выше), в качестве привода думаю применить ШД с ременным мультипликатором или сервомотор напрямую.
Склоняюсь ко второму варианту, т.к. с учетом источника питания+кронштейнов/подшипников/шкивов, ШД будет ненамного дешевле.

И сразу вопрос в тему: для каких функций служит RS485 в серводрайверах? Управление мотором возможно? Или только конфигурирование?

Argon-11 писал(а):Надеюсь, скоро получится возобновить этот долгострой...
Концепция поменялась, теперь в качестве насосов планирую применить дозирующие шестеренные наососы с магнитной муфтой:

MG317YY.jpg

2 таких насоса уже лежат на столе.
Выглядеть будет как-то так:

htb.jpg

Поскольку их разгонять придется до 3000 об/мин (а иногда выше), в качестве привода думаю применить ШД с ременным мультипликатором или сервомотор напрямую.
Склоняюсь ко второму варианту, т.к. с учетом источника питания+кронштейнов/подшипников/шкивов, ШД будет ненамного дешевле.

И сразу вопрос в тему: для каких функций служит RS485 в серводрайверах? Управление мотором возможно? Или только конфигурирование?

Концепция поменялась, причём прилично...
А что вы хотите смешивать. Смолу с отвердителем?

Вообще-то, это должно выглядеть примерно так..


Динамическая смесительная головка XS

Эта динамическая смесительная головка была разработана для обработки жидких материалов с низкой и средней вязкостью. Специальная конструкция и динамическое смешение создания и обеспечение оптимальной гомогенизации компонентов особенно чувствительных материалов и сложных соотношений смешивания. Смесительная головка полностью изготовлены из нержавеющей стали и, при необходимости, даже оснащенный FDA - совместимые уплотнения.

https://www.misch-und-dosiertechnik.de/ ... ad-xs.html
Свойства:
Динамическое смешивание материала
Расход до 1000 куб.см / мин
Частотный регулируемый привод для точного регулирования скорости
Блок Смываемого смешивания
С пневматическим приводом блокировки клапанов
Определение положения для блокировки клапана
Преимущества:
Оптимальные результаты смешивания
Минимальные потери материала за счет оптимизированной конструкции
Простота в обращении благодаря системе соединительной штыкового
Низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание уровень

в первую очередь компоненты пенополиуретана, в перспективе - смолы и силиконы средних вязкостей.

Argon-11 писал(а):в первую очередь компоненты пенополиуретана, в перспективе - смолы и силиконы средних вязкостей.

дозирующие шестеренные наососы с магнитной муфтой 100% не вариант....

Самому можно сделать, но может проще купить?

http://www.poliuretan.ru/penopoliuretan ... livki-ppu/

Fopirus писал(а):дозирующие шестеренные наососы с магнитной муфтой 100% не вариант....

Давайте уж поподробнее. По тех. характеристикам должны подойти для моих целей.

Fopirus писал(а):Вообще-то, это должно выглядеть примерно так..

Подозреваю, вы не поняли о чем речь идет конкретно сейчас. Дозирующие насосы предназначены для дозирования, а вы зачем-то выкладываете картинки заливочных голов.