Motor Modul mit Filament Sensoren für Präzisen Filament Umspuler

Es wird noch im Mai eine neue Version des Filament Umspulers geben. In dieser VErsion ist der Motor und die Sensoren  integriert. Das ganze wird sehr viel kompakter sein. 

https://www.wendelgass.com/3d-druckwerkstatt

Diese Anleitung ist auch als zweisprachige (deutsch/Englisch) formatierte Standalone PDF Datei hier verfügbar.

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Intro

Das Motormodul ermöglicht in Zusammenhang mit dem Präzisen Filament Umspuler und den passenden Rollenadaptern in der größten Ausbaustufe das automatische Umspulen von großen Filament Rollen auf gängige 1 kg Filament Spulen. Ist die Ziel-Rolle voll, schaltet er automatisch ab. Das geschieht auch, wenn die Filament Quelle versiegt

Das Motormodul wird getriebeseitig in das Getriebe eingeklinkt. Es gibt mehrere Varianten, (im folgenden von einfach bis komplexer aufsteigend).

1. Einfaches Motormodul ohne Sensoren. (MotorModul Version 3.3mf)
2. Motormodul mit Füllstandssensor (MotorModul Sensor Version 3.3mf)
3. Motormodul mit Füllstandssensor, Filamentsensor und Schaltkasten (MotorModul Sensor Version 3.3mf, )

Weitere Varianten lassen sich nach eigenem Bedarf konfigurieren 

Benötigte Bauteile

Alle Optionalen Bauteile sind mit Stern gekennzeichnet:

** Zum Netzteil: Mit dem angegebenen Motor ist nahezu jedes 12 V (Stecker-) Netzeil  ab 10 Watt Nennleistung geeignet, natürlich immer abhängig vom verwendeten Motor. Ich werfe Netzteile defekter oder ausgemusterter Geräte nie weg, und konnte auf einen großen Fundus zurückgreifen.  Zusätzlich zum Netzteil habe ich einen Motorcontroller (Amazon) verwendet, um die Drehzahl zu regulieren. Ein Entsprechendes Gehäuse zu diesem Controller findet ihr hier bei Printables.

Bauteile für  den optionalen Füllstand Sensor *

Bauteile für  den optionalen Filament Sensor der Filamentführung *

Die meisten Teile können aus der Standard Filamentführung verwendet werden, die mit + gekennzeichneten Teile werden zusätzlich benötigt

Bauteile für den optionalen Schaltkasten*

zu Druckende Teile

Motormodul Teile:

Optionale Sensor Teile:

Optionale Kabelkanal/Schaltkasten Teile:

Vorbereitung

Das Motormodul (beide Varianten: mit und ohne Sensor) greift mit dem großen Zahnrad ZM75 direkt auf das Eingangszahnrad des Filament Umspulers ein.

Dazu müssen lediglich die Ratsche und die Feder entfernt werden, sie werden auch nicht mehr benötigt, da der Motor die Rolle ohnehin bremst.

Vorbereitung der Sensoren

Falls keine oder nur ein Sensor verwendet werden soll, könnt ihr beim passenden Sensor oder beim Zusammenbau weiterlesen.

Füll Sensor

Dieser Sensor ist sinnvoll, wenn 2 kg Spulen oder größere Spulen umgespult werden sollen. Er schaltet bei einem vorgegebenen und einstellbaren Füllstand ab.

Hier die Schritte des Zusammenbaus:

• Die Rolle (a) wird vorbereitet, indem rechts und links die beiden Lager (a1),(a2) eingesteckt werden. Durch die Lager wird die Achse (a3) gesteckt.
• Danach klemmen wir die so vorbereitet Rolle zwischen die Schenkel von (c) und schrauben alles mit einem M3x40 Schraube und Mutter zusammen,
• Der Mikroschalter (d) wird wie gezeigt zwischen die beiden Halterteile (d1) und (d2) gesteckt und anschließend von vorne mit zwei M3x18 Schrauben und Muttern (nicht im Bild) auf den Halter (c) geschraubt. Er wird später justiert. Achtung: Die Kabel sollten bereits aufgelötet sein um den Kunststoff nicht zu beschädigen. Wenn ihr den empfohlenen Schalter verwendet, werden die Kabel an den Klemmen(X) angelötet.
• Wir legen nun die Spiralfeder (nicht im Bild, stattdessen gelbe Pfeile) in die Buchse des Halters C ein. Danach schieben wir den vorbereiteten Halter (b) an die Position (Y), wobei wir gleichzeitig darauf achten, die Feder in die Buchse des Hebels (siehe Lupe) einzulegen. Wir sichern den Hebel mit der Achse (c1). Eine Verschraubung ist nicht notwendig.
• Zuletzt schrauben wir mit 2 M3x12 Schrauben die Zugentlastung (c2) von hinten lose an. Ein Gewinde ist "vorgeschnitten". 

Filament Sensor

Dieser Sensor schaltet den Motor ab, wenn das Filament ausgeht, sei es, dass die Quellspule leer, oder das Filament gebrochen ist.

Die neue Filament Führung (Filament guidance electric.3mf) ersetzt die Filamentführung (Teil (4) in Filament guidance.3mf) des Präzisen Filament Umspulers. Alle anderen Teile bleiben unverändert.

Hier die Schritte des Zusammenbaus:

• Ausdruck der alten Teile aus  Filament guidance.3mf außer (4) bzw. Zerlegung der Standardführung.
• Der Mikroschalter (b) wird wie gezeigt in den Halter (c) gesteckt. Beide Teile werden gemeinsam von unten in den Führungskörper (a) gesteckt und mit einer M3x18 Schraube (d), einer Scheibe (e) und einer Mutter (f) über das Langloch verschraubt. Hier wird der Schalter später justiert. Achtung: Die Kabel sollten bereits aufgelötet sein um den Kunststoff nicht zu beschädigen. Wenn ihr den empfohlenen Schalter verwendet, werden die Kabel an den Klemmen(X) angelötet.
• Jetzt wird wie im Originalmodell das Gelenk mit der PTFE Führung eingelegt, und mit dem Clip verschlossen (g,j,i).
• Die Spannrollen werden wie im alten Modell eingesetzt, mit Gummis gespannt und verschraubt.

Zusammenbau

Nachdem nun alle gewünschten Sensoren vorbereitet sind, kann das Motormodul zusammengebaut werden.  Dazu wird entweder MotorModul Sensor Version 3.3mf verwendet oder die Alternative ohne Sensoren (MotorModul Version 3.3mf)

In die ausgedruckte Motorplatte legen wir von hinten eine M3 Mutter in die dafür vorgesehene Einfräsung ein. Wenn ihr den empfohlenen Motor verwendet, könnt ihr diesen nun in die Buchse einschieben. (Für andere Motoren finden sich am Ende der deutschen Beschreibung Hinweise zur Anpassung).

Als nächstes wird das große Zahnrad vorbereitet. Zunächst wird das Lager mit der Hand eingepresst. Dann wird die Tülle sowie eine M3x16 Schraube durch das Lager gesteckt. Bitte darauf achten, dass die Zähne wie im Bild ausgerichtet sind, nur so können Sie richtig in das Getriebe eingreifen. Wir legen das Rad  erst mal zur Seite.

Nun wird der Motor mit den beigefügten Schrauben oder mit M3x8 Schrauben befestigt.

Im nächsten Schritt wird das Antriebszahnrad vorbereitet. Zunächst werden 4 Muttern in das Zahnrad eingepresst. Dazu nutzen wir gegebenenfalls die Einzugsmethode, das heißt wir ziehen die Mutter zunächst mit eine Schraube bis an den Anschlag soweit ein, dass sie mit dem Rad abschließt.

Danach legen wir von der anderen Seite den Flansch ein und ziehen ihn mit M3x8 Schrauben über Kreuz fest.  

Nun werde beide Zahnräder aneinandergelegt und parallel an die vorgesehen Stellen geschoben, also auf die Achse des Motors, bzw. das große Zahnrad an die Stelle, an der es auch gleich festgeschraubt wird.

Schließlich bereiten wir die Befestigungsplatte vor, indem wir 2 M3 Muttern einpressen.

In der Version mit Füllstandssensor wird  dieser jetzt eingeschoben und erst mal lose verschraubt. Er wird später durch hinein oder herausziehen justiert

Schließlich muss das Zahnrad bzw. der Zahnradflansch noch an der Motorachse festgemacht werden. Dies geschieht mit ein oder  zwei  Madeschrauben (diese lagen dem Flasch bei) durch das dafür vorgesehene Loch, wie im folgenden Bild. 

Verbindung des Moduls mit dem Umspuler

Das zusammengebaute Modul wird nun von vorne bzw. seitlich an den Umspuler aufgesteckt, dabei ist darauf zu achten, dass das große Zahnrad korrekt in das Eingangszahnrad ZIN eingreift.   

Zuletzt wird das Modul von unten mit der Anschlussplatte befestigt.

Zusammenbau und Einbau des optionalen Schaltkastens

Wenn das Modul mit allen Sensoren verwendet wurde, empfehle ich den Schaltkasten zu verwenden um die Verkabelung zu ordnen. Zusätzlich bietet diese Option verschiedene Schaltmöglichkeiten

Mittels der drei Schalter lässt sich das Gerät einschalten, die Drehrichtung des Motors ändern, um das Filament teilweise abzuwickeln und die Sensoren lassen sich damit aktivieren bzw. deaktivieren. 

Hier der dazu passende Schaltungsvorschlag:

Die Schalter und Sensoren werden bereits im ausgebauten Zustand verdrahtet, dabei auf ausreichend Kabellänge achten.

Ich habe der Einfachheit halber Schalter gleichen Typs verwendet, nämlich zweipolige Umschalter, diese werden für die Richtungsumkehr benötigt. Wer möchte kann für den Ein/Aus Schalter und den Sensor Schalter einpolige Einfachschalter verwenden.   

Das Gehäuse ist farbig beschriftet. Für die Beschriftung wird keine MMU benötigt. Sie ist als Intarsien Arbeit realisiert. Wie das funktioniert, seht ihr hier bei Printables. 

Hier nun die Einbauschritte für den Schaltkasten im einzelnen:

1. In die Basisplatte (Cable channel basis.3mf) werden 3 M3 Muttern eingepresst.
2. Am Filament Umspuler werden zunächst die beiden Schrauben gelöst, mit denen die Mittelplatte festgeschraubt ist. 
3. Dann wird die Basisplatte an gleicher Stelle mit denselben Schrauben befestigt. Dabei greifen die 4 Hexagon Stopfen in das Muster der Hauptplatte des Umspulers ein und fixieren die Basisplatte zusätzlich.
4. Die verkabelten Schalter werden im Schaltkasten befestigt (Cable channel Cover.3mf), die Kabel  der Stromversorgung für den Motor und die Kabeln der beiden Sensoren werden durch die entsprechenden Nuten eingeführt. Alles wird verstaut und mit der Separatorplatte  (Cable channel separator.3mf) einigermaßen abgedeckt,…
5. …so dass alles eine Einheit bildet, die schließlich mit 3 Schrauben auf die Basis aufgeschraubt wird (die zugehörigen Muttern wurden in Schritt 1 in der Basis eingepresst)

Für die Stromversorgung habe ich Stecker aus alten Netzteilen verwendet, unter Bauteilen findet ihr auch eine Amazon Quelle.

Das Motormodul sollte nun einsatzbereit sein

Anpassungen für einen anderen Motor

Ich habe einen 12V Rechtsläufer Motor mit 200 RPM verwendet. (Amazon).

Solltet ihr einen anderen Motor mit ähnlichen Maßen verwenden wollen, dann findet ihr in der Datei Motor Modul Version 3 Simplified.f3d die vereinfachte AUTOCAD Fusion Version, um das Modul in gewissen Grenzen anpassen zu können. Insbesondere diese Parameter sind von Bedeutung:

Unter Fusion/Ändern/Parameter können einzelne Werte in gewissen Grenzen angepasst werden.

Anmerkung: die “vereinfachte” FUSION Datei habe ich nicht getestet. Sie enthält einige Warnings. Das ist o.k, da ich einige Sketches entfernt habe. Die Motorplatte sollte davon nicht betroffen sein.

Das Modulsystem

Das folgende Bild zeigt alle Module zum Filamentumspuler und die zugehörigen Links:

• (A) Präziser Filamentumspuler
• (B) Motor Modul (dieses Projekt)
• (C) Universal Spulenaufnahme, für alle Spulen statt nur Prusament (demächst)
• (D) Version 2 Rollenhalter bzw. Filament Feed (demächst)
• (E) Motorsteuerung  (demächst)

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