Mechatroniczny ręczny dozownik (dyspenser) do pasty lutowniczej

Witam

Tworzę prototyp ręcznego dozownika mechatronicznego

Cechy urządzenia:
- dyspenser do pasty lutowniczej ewentualnie topnika lub kleju
- kartusz 30ml, skok tłoka około 42mm (będzie napełniany maksymalnie do około 15ml)
- napęd: silnik krokowy
- sterowanie STM32F1, sterownik silnika krokowego, kolorowy wyświetlacz TFT 0,96", gniazdo SD
- kilka przycisków sterujących na korpusie, oświetlenie LED (ON/OFF/PWM) itp. (może będzie opcjonalnie sterowanie komendami przez interfejs RS485)
- zasilanie 6V 2A (tu jeszcze do końca nie wiem)
- długość około 182 mm (bez igły)

Jestem na etapie zlecenia wykonania obudowy i mechanizmu (tu jest problem bo za wykonanie chcą drogo), następnie testy mechanizmu a w późniejszym etapie płytki elektroniki + firmware

Czy myślicie, że to zadziała ?

Jeżeli ktoś jest zainteresowany to proszę o kontakt


Dodano po 18 [minuty]:

Na tym etapie mogę dołączyć jeszcze to zdjęcie

Kiedyś zrobiłem maszynę do nakładania pasty ze strzykawki. Do popychania wystarczyło sprężone powietrze.
Pasta była wyciskana była krótką metalową igłę chyba o średnicy 0.8mm. Ta igła musiała być jednak ogrzewana. Przyspieszało to przeciskanie i znacząco poprawiało przyleganie pasty do płytki. Cały proces był jednak tak powolny, że nadawał się tylko do pojedynczych prototypów. Nakładanie pasty klasyczną metodą tzn. przez szablon daje nieporównywalnie lepsze rezultaty.

Wiem, że są rozwiązania wykorzystujące sprężone powietrze ale trzeba je mieć :]. Zgadzam się że szablon jest najlepszy ale nie nadaje się do prototypowania (wykonanie jest dość drogie). Chciałem sprawdzić rozwiązanie z obracającą się śrubą napędową i przemieszczjącą się nakrętką przymocowaną do tłoczka

Pamiętaj, że do wyciskania pasty przez cienką igłę potrzebna jest duża siła. Ta śruba musi mieć mały skok.
Nie wiem czy planujesz używać oryginalnie napełnionych pastą strzykawek czy chcesz robić to we własnym zakresie. To drugie spowoduje, że w paście będą pęcherzyki powierza. W konsekwencji będzie ona wypychana jeszcze przez pewien czas po ustaniu ruchu tłoka.

Tak wiem, że potrzebna jest duża siła do wyciskania. Ze kartusza 10ml z oryginalną pastą będę przez łącznik wyciskał do tej mojej dużej. A może da radę tylko przez wytworzenie podciśnienia przez ruch tłoczka w dużej. Jak będzie działać to zrobię wersję na standardowy kartusz 10ml z oryginalną pastą.

Wg mnie nie jest to zły pomysł ale jego waga mnie trochę odstrasza. Silnik krokowy "trochę" waży razem z klockiem (obudową) do której jest przykręcony oraz jest 40-50mm ponad dłonią, a taka waga powoduje że ręka będzie się męczyła i już nie będzie precyzyjna. Krokowy wiadomo trwałość ale waga już jest x razy większa porównując do małego silnika dc z przekładnią. Można nawet zamontować baterię i będzie tej samej wagi co urządzenie z krokowym. Przy silniku dc z przekładnią nie powinno być problemów z siłą/skokiem śruby. Silnik/przekładnia posiadając enkoder (odpowiednio dokładny) może działać z równie dostateczną dokładnością w tym zastosowaniu co krokowy.
Przy zmyślnym przeniesieniu napędu obrotowego na posuwisty (liniowy) można tą konstrukcję znacząco skrócić i odchudzić.
Przykładowo nakrętka obraca się (jest przymocowana aby nie przemieszczała się liniowo) i śruba obok silnika z przekładnią chowie się i wysuwa (bardzo krótka konstrukcja) a średnica całości możliwe że około 35mm wraz z obudową (cała sekcja napędowa). Można w takim przypadku kartusz montować prosto do urządzenia (wiadomo taki 30ml bo mniejsze będą "trochę" małe do trzymania).
Nigdy nie zastanawiałem się nad takim urządzeniem więc to są tylko moje szybkie przemyślenia, a czy są przydatne to już inna sprawa.

Wiem że trochę będzie ważyło silnik krokowy jest miniaturowy ale faktycznie jest ciężki, jeszcze metalowa śruba robocza ze stali nierdzewnej i nakrętka aluminiowa połączona z tłoczkiem. Myślałem żeby zmniejszyć urządzenie ale automatycznie skok tłoka będzie mniejszy. Silnik krokowy ma duży moment obrotowy i nie potrzeba dodatkowej przekładni nie wspominając o precyzji ruchu. Teoretycznie pomijając luz śruba-nakrętka w trybie mikrokrokowym 3200 impulsów na obrót czyli przemieszczenie tłoka o 0,5mm bo taki będzie skok śruby. 320 impulsów przemieszczenie tłoka 0,05mm, 32 impulsy 0,005mm.
Silnik waży 110g

A nie lepiej krokowy z przekładnią np. 28BYJ 48 4fazowy

Naprawdę fajny pomysł, zastanawiam się czy przy napełnianiu nie będzie problemów z pęcherzykami powietrza. Autor pisze o podciśnieniu, w sumie niezły pomysł, jeżeli będzie ono dość silne. W kwestii napędu skłaniałbym się do koncepcji luxior33, ponieważ odstrasza mnie waga silnika krokowego. Moim zdaniem normalny silniczek dc i odpowiednia przekładnia powinna dać radę.

Jestem zwolennikiem silnika krokowego ponieważ można ustawiać precyzyjną dawkę do danego pada i co ważne jest to powtarzalne. Płytka która będzie przykręcana do kartusza będzie miała 5 przycisków - 3 przyciski programowalne (konkretna objętość pasty wyzwalana kliknięciem danego przycisku a ustawiana w aplikacji) oraz przyciski forward i reverse (tryb pracy ciągły aż do momentu zwolnienia przycisku)

Dodano po 12 [minuty]:

Mam już wykonaną obudowę do tego konkretnego silnika. Zrobię tą wersję potestuję i wtedy ewentualnie wykonam wersję z tym proponowanym silnikiem ze zintegrowaną przekładnią.

Bardzo fajny pomysł, będę śledził postępy i oczywiście kibicuję.

Jak będzie za ciężkie to może nada się jako opcja do tych chińskich mini CNC albo drukarek 3D?
Założyć zamiast lasera i samo pastę naniesie.

Zważyłem na razie to co mam wykonane (elementy jak na zdjęciu) i wychodzi 155g. Dodatkowo jeżeli nic nie pomyliłem to szacuję że śruba robocza + nakrętka + tłoczek to dodatkowe ok 35gr. Czyli wychodzi ok 190g bez plastikowych obejm na korpusie obudowy strzykawki i płytek z elektroniką

Dodano po 1 [godziny] 6 [minuty]:

Jest ogólnie mały problem z trzymaniem tego urządzenia chodzi o obsługę jedną ręką. Igła musi przylegać do pada ponieważ drga ręka a korpus trzeba trzymać palcem wskazującym i środkowym z jednej strony a z drugiej oprzeć na palcu serdecznym żeby mieć wolny kciuk do wciskania przycisków. Niezła gimnastyka. Na pewno będą musiały być wyprowadzone dodatkowe piny od przycisków żeby była możliwość załączania ich np. na niezależnej osobnej płytce drugą ręką.

Dodano po 6 [minuty]:

Tak myślę, że jakby sprawdziło się takie rozwiązanie to też działałoby na CNC lub drukarce 3D

Robiłeś przegląd podobnych rozwiązań? Jest ich calkiem sporo.
Obecnie z kolegą także pracujemy nad swoim.
Generalnie jak mam byś szczery to nie wygląda to za dobrze.
Sprzęt jest duży, ciężki, nieporęczny.
Z czego wykonana jest ta obejma na silnik ?

jabu74 - ekspert wrote:

Tak myślę, że jakby sprawdziło się takie rozwiązanie to też działałoby na CNC lub drukarce 3D

Może i tak, ale byłoby mało precyzyjne. W np. maszynie Essemtec Pantera XV jest możliwość zamontowania dodatkowego dozownika pasty/kleju. Producent zastosował dwie technologie (do wyboru):

- silnik krokowy do popychu tłoka strzykawki (określana jako technologia mało precyzyjna)

- napęd tłoka sprężonym powietrzem i dawkowanie na igłę pasty za pomocą śruby Archimedesa (do strzykawki dołączana jest dodatkowa instalacja z korpusem śruby i śrubą (rozwiązanie precyzyjniejsze):

Obejma na silnik wykonana jest z tworzywa sztucznego

Dodano po 30 [minuty]:

Rzecz gustu. Mnie się moja wersja podoba. Nie będę przecież obcinał korpusu strzykawki albo skracał wał silnika. Wykorzystuję gotowe komponenty a co muszę wykonać to projektuję i zlecam do wykonania

Dodano po 1 [minuty]:

Przyjmę każdą krytykę

jabu74 - ekspert wrote:

Wiem że trochę będzie ważyło silnik krokowy jest miniaturowy ale faktycznie jest ciężki, jeszcze metalowa śruba robocza ze stali nierdzewnej i nakrętka aluminiowa połączona z tłoczkiem. Myślałem żeby zmniejszyć urządzenie ale automatycznie skok tłoka będzie mniejszy. Silnik krokowy ma duży moment obrotowy i nie potrzeba dodatkowej przekładni nie wspominając o precyzji ruchu. Teoretycznie pomijając luz śruba-nakrętka w trybie mikrokrokowym 3200 impulsów na obrót czyli przemieszczenie tłoka o 0,5mm bo taki będzie skok śruby. 320 impulsów przemieszczenie tłoka 0,05mm, 32 impulsy 0,005mm.
Silnik waży 110g

Z tym mikrokrokiem to tak się nie rozpędzaj bo z każdym kolejnym poziomem mikrokroku tracisz moment i to drastycznie. Jak przy pełnym kroku masz 100% momentu, tak przy 1/2 kroku dysponujesz już tylko 30% momentu, a przy 1/8 ledwie 2%!

Uruchamiałem w trybie mikrokrokowym i jest dość mocny. Myślę że da radę

Nakrętka aluminiowa moim zdaniem jest bardzo złym pomysłem razem ze śrubą nierdzewną. Aluminium ma tendencję (pod obciążeniem) do "ciągnięcia się" czyli straci materiał który osadzi się na śrubie lub co gorsza będzie "zapychać luz" pomiędzy nakrętką a śrubą. W dodatku gwinty aluminiowe nie lubią smarowania (posmarowany gwint w aluminium łatwiej zerwać/zużyć jak suchy). Skręcając śrubę nierdzewną z nakrętką nierdzewną/stalową kilka razy na "sucho" (nawet nie tak mocno lub 1 raz mocno) "zapieka się". Do smarowania nie powinno stosować się również smarów stałych tylko smary bardzo płynne lub tzw suche ptfe (spray). Śruby nierdzewne mają niższą wytrzymałość na ścinanie zrywanie/rozciąganie. Lepszym rozwiązaniem jest śruba stalowa nie ocynkowana (może być oksydowana) kl12.9 + dobrej jakości nakrętka (metryczne ciężko kupić) + smar stały.
Najlepszym rozwiązaniem jest śruba z gwintem calowym (łatwo kupić dobrej jakości śrubę oraz nakrętkę z wytrzymałym gwintem). Ewentualnie kulowa ale dużo energii będzie szło na pracę "tłoka". Można też zastosować śruby trapezowe ale waga idzie w górę dosyć drastycznie ale łatwo skasować luz bez nadmiernego zużywania nakrętki/śruby.

To jest tylko prototyp. Chcę zobaczyć jak to będzie działało w praktyce. Siły działające na gwint nie będą duże. Na razie mam problem z wykonaniem śruby i nakrętki - zaporowe ceny na wykonanie tych prostych elementów. Niektórzy chcą za śrubę 250 zł (nową mini tokarkę ZENITH z możliwością toczenia gwintów metrycznych można kupić za niecałe 2900 zł)

Pomyśl o ruchu wstecz po dozowaniu zapobiega to wyciekaniu. Ja mam śrubę z mosiądzu i jakiś czas pociągnie

Zgadza się po dawkowaniu powinno być wycofanie

jabu74 - ekspert wrote:

3 przyciski programowalne (konkretna objętość pasty

To się nie uda. Pasta przewidziana jest do nanoszenia metodą sitodruku. Ma więc właściwości tiksotropowe. Dodatkowo jej lepkość silnie zależy od temperatury.

Pasta lutownicza to drobne kulki stopu cyny z innymi metalami zmieszane ze zwykłym topnikiem tam cudów nie ma

Taki mniej więcej prototyp chciałem zrobić. Brakuje jeszcze podświetlającej diody LED skierowanej na końcówkę

Do tzw CNC jest ok. Waga zapewne ponad 130g nad dłonią (silnik 110g+obudowa+coś jeszcze) to męczarnia do precyzyjnej pracy ponad 20-30min tak więc cytuję znanego gościa od naładowanych bateryjek "No tak średnio bym powiedział, tak średnio."

Mam zrobioną śrubę i nakrętkę. Prawdopodobnie docelowo nakrętka będzie zrobiona nie jak teraz w prototypie z aluminium a tworzywa z metalową wkładką gwintowaną M5 przez co będzie tańsza w wykonaniu

Złożony prototyp bez elektroniki i obejm na korpusie. Na sucho działa dobrze tzn. bez problemu porusza tłoczkiem. Po zatkaniu otworu tworzy się dość duże ciśnienie/podciśnienie, że po chwili silnik nie ma siły przemieszczać tłoczka . Muszę zakupić zasilacz 6V 2A albo 3A i przetestować myślę, że wystarczy. Zasilacz 5V 3A jest za słaby (prawdopodobnie za niskie napięcie) - nie da się regulować prądu uzwojenia silnika. Całość po zmontowaniu (bez elektroniki jak na zdjęciu) waży dokładnie 195g

Już widzę kolejny problem. W momencie deaktywacji sygnału SLEEP pojawiają się jakieś stany nieustalone i wał silnika obraca się o losowy niewielki kąt. Marny ten driver

Podejżewałbym, że sprężystość układu może obracać wał gdy prąd zaniknie.

W trybie mikrokrokowym (np. 6400 impulsów na obrót) zadaje wykonanie określonej liczby kroków np. 64 i dokładnie tyle robi (generuje sygnał PWM o określonej częstotliwości np. 20kHz, wypełnieniu 50% i dokładnie zadanej liczbie taktów - to wszystko da się zrobić sprzętowo na mikrokontrolerze STM32). Potem przy braku impulsów przy nieaktywnym SLEEP prąd stały płynie przez cewki (tzw. moment trzymania) wtedy czekam np. 100 ms i dopiero wtedy aktywuję SLEEP który wyłącza cewki i deaktywuje wejście CLK. Dalej w momencie deaktywacji SLEEP powstają jakieś stany nieustalone i silnik obraca się prawdopodobnie o jeden pełny krok. Tak podobno mają silniki krokowe.