Automaticke radenie prevodov

[Oliver Rovný]

Ahojte,
vyskytol sa mi zaujímavý problém, ktorý súvisí zrejme viac s riadiacim systémom, ako so samotnými prevodmi. Napriek tomu vlákno zakladám tu, pretože ide o prevodovku vretena, ktorej sa problém týka.
Vedel i by ste mi poradiť, ako realizovať automatickú zmenu prevodu na vretene? Nejde mi o konštrukčné riešenie prevodovky, ale o to, ako previazať riadenie frézovačky s takýmto regulovaním otáčok vretena.

Povedzme, že vreteno je poháňané 3f motorom a frekvenčným meničom a medzi motorom a vretenom sú dva prevody, pričom nejakou presuvnou spojkou sa (napr. pomocou pneu. valca) zaradí buď jeden (A), alebo druhý (B) prevod. Ak by som otáčky vretena nechcel riadiť programom, ale len ručne, aj tak by sa mi táto možnosť pozdávala, lebo by odpadávalo otravné prehadzovanie remeňa... stačilo by na paneli stroja pohodlne stlačiť jeden z dvoch čudlíkov a zmena prevodu by sa vykonala a až následne by sa spustil motor.
Keby som ale chcel túto zmenu prevodu nechať na riadiaci systém, tak ako na to?

Uvažujme, že by rozsah otáčok bol (200 až 10000) min-1. Keby som do programu zadal otáčky do 1000, tak by systém vyhodnotil, že zaradí prevod A (napr. 1:5) a keby som zadal n=1001 a viac, tak by vedel, že má zaradiť prevod B (napr. 2:1).
Prosím skúsenejších o radu, ako toto realizovať, aby to bolo spoľahlivé a bezpečné a aký riadiaci systém na to najlepšie použiť?

Moja motivácia k tomuto riešeniu je jednoznačná: Zabezpečiť použiteľnú momentovú charakteristiku vretena pre obrábanie s vyším momentom, ako aj s vyššími otáčkami - kvôli univerzálnosti frézovačky. Nepodarilo sa mi tu na fóre nájsť bližšie info k tomuto, preto som založil vlákno.
Ďakujem za názory!

Oliver

[RaS]

já mám tohle řešené v linuxcnc.. je to v halu asi na 20řádků.. přesně tak jak píšeš pokud zadáš rychlost od 0 do 1000 -pro představu signál spindle.cmd.rps (ten říká jak rychle se má točit vřeteno) přivedeš na vsup komponenty wcomp kde nastavíš vstupní rozsahy 0-1000 a -1000 až 0 pokud je požadavek splněn wcomp vyhodnotí že je v daném rozsahu tak zařadí 1ku, pokud není v daném rozsahu bude v log 0 a zařadí 2ku.. pro představu..
ještě se musí ošetřit aby to neřadilo za chodu když programově klesnou otáčky třeba při spindle overide kdyby s tím někdo hnul.. je to propletený s čidlama s převodovky aby se to spouštělo až když je zařazeno a ne během řazení atd.. to vše je v linuxcnc relativně snadno řešitelné a kdyžtak tady na fóru je jeden hodnej František Dobrota kterej poradí stejně jako mě..

[Oliver Rovný]

Vďaka za odpoveď, RaS, to znie fakt dobre.
Ja mám pomerne podrobne naštudované možnosti Mach3, pretože som sa chystal riadiť ním svoju mašinku. Teraz vidím, že od Machu zrejme upustím. Musím naštudovať linuxcnc, pretože o tom systéme viem len to, že existuje a niektoré pojmy, čo si napísal mi nič nehovoria.
Pochopil som to tak, že linuxcnc má vstavanú možnosť automatického určovania prevodu, ktorý sa má zaradiť podľa vopred zadaných rýchlostných intervalov. A že má výstup, ktorým sa dá riadiť mechanika prevodovky. Tak to je super, o problém menej

BTW, je počet rýchlostných intervalov v linuxcnc obmedzený? Keby som, dajme tomu, chcel používať 3, alebo 4 automaticky radené prevody...

[RaS]

to je uplně jedno můžeš tam mít třeba 10převodů.. vše si nastavíš sám pomocí pospojování logickejch bloků
např signál kterej říká kolik má být otáček pustíš do 3 porovnávacích bloků (komponenta wcomp) té první řekneš rozsah 0-100, druhé řekneš rozsah 101-200 a třetí rozsah 201-300 třeba.. takže podle toho jaké budou požadované otáčky vždy jedna z těch komponent bude mít log 1 a výstup z té komponenty napojíš na nějaký výstup který bude ovládat třeba pneumatický ventil který zařadí danou rychlost.. to tak ve zkratce..

[Oliver Rovný]

Teda limituje ma len vlastná fantázia, fajn, a programátorské schopnosti, to už je horšie...
Ja by som chcel, ako som už vysvetlil vyššie, aby po logickom spracovaní informácie o otáčkach v programe nasledovalo zaradenie patričného rýchlostného stupňa. Uvedomujem si, že ak sa niekam dá automatika, tak treba viac myslieť dopredu na možné havárie. Aby to celé bolo bezpečné, a spoľahlivé potreboval by som, aby bol nejaký feedback z prevodovky, ktorý by nedovolil spustenie motora vretena, kým nie je posledná spojka vo svojej polohe bezpečne zasunutá.
Prípadne - aby sa predošlo nabúraniu kvôli spadnutému, či roztrhnutému remeňu, myslím že by bodol aj ďalší feedback, ktorý by dovolil spustenie posuvov až keď sa vreteno točí požadovanou rýchlosťou.
Je linuxcnc schopný takéto viaceré vstupy spracovať? Ak je to príliš triviálna, až hlúpa otázka tak znesiem aj menšie pokarhanie za neznalosť linuxu

[Kvako1]

tu převodovku si chceš dělat sám ? máš nějaký nakres nebo princíp jak to udělat jednoduše ? taky by se mi hodila 2stupňova převodovka, ale vubec nemam šajnu jak to udělat mechanicky...
jinak k elektronice, to by asi neměl pak byt problem to ohlidat, třeba kapacitními snimači kde a co je zasunuto a v jake poloze.
rozjezd os by taky neměl byt problem , da se tam přece nastavit prodleva na roztočení vřetena ..
třeba ja mam na freze 100-4000 to mam nastavené i v softu. prodlevu do plných otaček mam 2vteřiny. pokud zadám že se ma jet na 2000 otaček tak si to softver sam odečte a čeka 1 vteřinu na rozjetí těch 2000 ot.

[fupe]

Teda limituje ma len vlastná fantázia, fajn, a programátorské schopnosti, to už je horšie...
Ja by som chcel, ako som už vysvetlil vyššie, aby po logickom spracovaní informácie o otáčkach v programe nasledovalo zaradenie patričného rýchlostného stupňa. Uvedomujem si, že ak sa niekam dá automatika, tak treba viac myslieť dopredu na možné havárie. Aby to celé bolo bezpečné, a spoľahlivé potreboval by som, aby bol nejaký feedback z prevodovky, ktorý by nedovolil spustenie motora vretena, kým nie je posledná spojka vo svojej polohe bezpečne zasunutá.
Prípadne - aby sa predošlo nabúraniu kvôli spadnutému, či roztrhnutému remeňu, myslím že by bodol aj ďalší feedback, ktorý by dovolil spustenie posuvov až keď sa vreteno točí požadovanou rýchlosťou.
Je linuxcnc schopný takéto viaceré vstupy spracovať? Ak je to príliš triviálna, až hlúpa otázka tak znesiem aj menšie pokarhanie za neznalosť linuxu

Ano tohle všechno je linuxcnc schopny ridit, hlidat a muzes osetrit všechny nezadouci stavy. Vim minimalne o dvou masinach tady na foru, který pouzivaj převodovku na vretenu.
Jeden uz se priznal sam a druhej sem moc casto nechodi. S oběma sem na tom trochu spolupracoval a obcas je nakopnul spravny smerem, ale většinu si delali sami, takze když budes potrebovat a budes vedet co presne hledas, nejak to dame dohromady. Klidne i přes zdejsi forum protože si myslim, ze by to pomohlo vicero hobikum. Mas pravdu ze o razeni stupnu v převodovce pomoci linuxcnc toho na netu moc není a pritom to není nijak obtizne.
Jen tak pro orientaci jak muze vypadat trochu slozitejsi konfig v graficke podobe, prikladam mensi část vretenove konfigurace masiny, kde je potřeba resit nataceni vřetena do presne polohy během automaticke vymeny nastroju pomoci PID polohove smycky, soucasne prepocitavani otáček podle zarazeneho stupne 1-3 a pak taky nastaveni minimálních otáček tak aby se motor nikdy netocil pomaleji nez kriticke min otáčky, kontrola rozbehu os az po dosazeni pozadovanych otáček vretena a ještě par vychytávek,ktery uz si ani nepamatuju. Samotne razeni tam není.

MCFH32halsx.pdf

(115.48 KiB) Staženo 562 x

Doufam ze se na me Lumir nebude zlobit, ze tu zverejnuju jeho malůvku. Na první pohled to mozna vypada slozite, ale není tomu tak. Ani autor před casem netusil co je to linuxcnc a jak to funguje a dneska maluje tyhle obrazky sam.
Takze smele do studia LINUXCNC a zjistis, ze te opravdu téměř nic neomezuje. Pocatecnich neuspechu se nemusíš obavat, mame ja za sebou asi všichni.
Martin

[Oliver Rovný]

tu převodovku si chceš dělat sám ? máš nějaký nakres nebo princíp jak to udělat jednoduše ? taky by se mi hodila 2stupňova převodovka, ale vubec nemam šajnu jak to udělat mechanicky...
jinak k elektronice, to by asi neměl pak byt problem to ohlidat, třeba kapacitními snimači kde a co je zasunuto a v jake poloze.
rozjezd os by taky neměl byt problem , da se tam přece nastavit prodleva na roztočení vřetena ..
třeba ja mam na freze 100-4000 to mam nastavené i v softu. prodlevu do plných otaček mam 2vteřiny. pokud zadám že se ma jet na 2000 otaček tak si to softver sam odečte a čeka 1 vteřinu na rozjetí těch 2000 ot.

Jasné, prevodovku si chcem spraviť, teda vlastne to má byť integrovaná prevodovka vo vretenníku. Chcem sa s tým trochu pohrať.
Zatiaľ mám len načmáranú schému prevodov a mám vypočítané prevody a určil som konkrétne počty zubov remeníc.
Rozhodol som sa pre remenice kvôli tichosti chodu, hoci z hľadiska konštrukcie by bolo jednoduchšie použiť ozubené kolesá, nakoľko tie majú takú vlastnosť, že môžem si vymyslieť prakticky ľubovolné prevody s rovnakou osovou vzdialenosťou. Lenže pre vyššie otáčky aby to bol asi problém. Tak som sa rozhodol pre remenice a napínacie kladky.
Prevodovka má byť typu 2x2, teda s predlohou, na ktorú vstupujú dva prevody a vystupujú z nej ďalšie dva prevody na samotné vreteno, teda celkovo 4 kombinácie ovládané polohou dvoch presuvných spojok. Prevody idú podľa geometrickej postupnosti s kvocientom cca 2,7 a rozsah je teda cca 20. S mojím 3f motorom 2000W /6000 ot /400 Hz to vychádza na užitočný rozsah otáčok (170 až 10200 min-1) a Mk na vretene 36 Nm, 13 Nm, 5 Nm a 1,8 Nm.

Všetky štyri remenice na predlohe sú uložené na hriadeli volne na ložiskách a každá presuvná spojka umiestnená vždy medzi dvomi remenicami zapadne do jednej z nich, čím ju spojí s predlohou.
Každá z dvoch spojok musí asi byť ovládaná samostatne (asi vzduchovým valcom), na lepšie riešenie som neprišiel.

Keď to naberie nejaké konkrétnejšie kontúry a podarí sa mi čosi nakresliť, tak to sem dám. Zatiaľ mám len tú schému, tá hovorí len matematicky o prevodoch, ale nerieši mechaniku.

[Oliver Rovný]

2 fupe:

Veľká vďaka za super informácie. Mám čo študovať
Tá schéma ozaj nevyzerá zrovna jednoducho, ale skúsim sa do toho ponoriť. Evidentne je to cesta.

[RaS]

Teda limituje ma len vlastná fantázia, fajn, a programátorské schopnosti, to už je horšie...
Ja by som chcel, ako som už vysvetlil vyššie, aby po logickom spracovaní informácie o otáčkach v programe nasledovalo zaradenie patričného rýchlostného stupňa. Uvedomujem si, že ak sa niekam dá automatika, tak treba viac myslieť dopredu na možné havárie. Aby to celé bolo bezpečné, a spoľahlivé potreboval by som, aby bol nejaký feedback z prevodovky, ktorý by nedovolil spustenie motora vretena, kým nie je posledná spojka vo svojej polohe bezpečne zasunutá.
Prípadne - aby sa predošlo nabúraniu kvôli spadnutému, či roztrhnutému remeňu, myslím že by bodol aj ďalší feedback, ktorý by dovolil spustenie posuvov až keď sa vreteno točí požadovanou rýchlosťou.
Je linuxcnc schopný takéto viaceré vstupy spracovať? Ak je to príliš triviálna, až hlúpa otázka tak znesiem aj menšie pokarhanie za neznalosť linuxu

až to budeš konstruovat tak si všude udělej čidla na zařazenou 1ku 2ku 3ku atd.. to že pustíš třeba vzduch do pneuválce a ten by měl zařadit 1ku neznamená že tam ta 1ka skutečně je.. takže je dobré čekat až na čidlo které potvrdí že k tomu skutečně došlo.. pokud budeš mít na vřetenu encoder dá se vlastní program spustit jakmile jsou otáčky v nastavené rychlosti.. je to opět jistější než čekat nějakou prodlevu.. když třeba praskne řemen tak to sice počká 2vteřiny než se rozeběhne vřeteno, jenže ono se nerozeběhne.. takhle to bude čekat na signál z encodéru a případně skončí v chybě.. je to jen o tom to správně "pospojovat"

[testone]

tak tak
já to mám na Herme tak, že kvalty v převodovce řadí klasický učebnicový mechanismus s vačkovými dráhami na bubnu, bubnem otáčí obyčejný stěračový (až na výrobce téměř stejný jako na V3S !!!) 12V motorek přes řetězový převod a třecí spojku
polohy bubnu kdy jsou zařazeny jednotlivé rychlosti jsou snímány obyč. mikrospínači a vačkami na hřídeli toho bubnu
pokud to nezařadí, tj. do stanovené doby mikrospínač příslušné rychlosti nesepne - např. v situaci kdy nejde tipování a opřou se ve skříni kola bokem o sebe, začne jen klouzat spojka řazení a po asi 15 vteřinách to vyhodí chybu
Prosté, jednoduché, spolehlivé.

[Oliver Rovný]

Tie čidlá určite áno, musí to byť spoľahlivé, to je hlavná požiadavka.

O bubnovej vačke som popravde neuvažoval, ale keď nad tým teraz uvažujem, asi by mi nevyhovovala z priestorových dôvodov, potrebujem spraviť čo najkompaktnejší mechanizmus zabudovaný v pohyblivom zvislom vretenníku. Ešte ma napadá nevýhoda vačky - nedá sa preskočiť prevod. Takže stále to vyzerá na pneu valčeky.

Stále nie som rozhodnutý, ako budú vyzerať spojky. Najviac som naklonený riešeniu s radiálne tesne rozmiestnenými dierami v remeniciach a s dvoma kolíkmi v presuvnom unášači. Vlastne je to asi jediný tvar, ktorý sa mi zdá vyrobitelný v domácich podmienkach. Okrem toho ak uvažujem otáčky 10000, tak to musí byť presné. Aj tak to asi bez vyváženia nepôjde.

Máte nejaký tip na konštrukciu spojky?

[RaS]

já mám v převodovce taková přesouvací kola které posunuje hydraulickej válec po drážkované hřídeli a buď zabíraj jedny nebo druhé..

jako že uděláš do ozubeného kola dvě díry na kolíky a budeš se trefovat? to radši udělej hirthovo ozubení to se dá taky udělat v domácích podmínkách a zapadne to vždy..

[Oliver Rovný]

Hirthovo ozubenie by asi účel splnilo výborne, ale ja by som to v súčasnosti nedokázal vyrobiť.
Keby som tie diery do remeníc navŕtal dosť tesne a pekne skosil hrany, aby medzi nimi vznikla vlastne len akási hrana a keby kolíky boli do kužeľa zahrotené, tak teoreticky by sa to tiež malo vždy trafiť nie?

Malo by to aj výhodu, že by takáto "kolíková" spojka fungovala aj bez axiálneho prítlaku... narozdiel od hirtzovej.

[RaS]

jenže to tvoje řešení bude potřebovat docela dost velkej zdvih, když vezmu že ty kola budou třeba 12mm dejme tomu 3mm na ten kužel tak jseš na 15mm .. a ještě s tím budeš muset točit.. což je teda to nejmenší.. no já nevím teoreticky může fungovat cokoliv..
a co třeba použít synchronní spojku z běžné autopřevodovky? to stojí pár korun, přenáší to moment jak kráva a otáčky bys řešil až výsledným převodem ..