ich betreibe auf einer Fräse einen Vakuumtisch zum aufspannen von Flachmaterial.
Das Vakuum (-150mbar) des Tisches wird über einen Seitenkanalverdichter erzeugt.
Der Vakuumtisch besteht aus mehreren separaten Kammern, welche über Schläuche mit dem Seitenkanalverdichter verbunden sind. Diese können bei nicht Gebrauch mit einem Kugelhahn verschlossen werden, um so keine Unnötige Falschluft zu produzieren.
Da es beim Fräsen aber unweigerlich dazu kommt, dass man durchfräsen muss, läuft man Gefahr, bei zu vielen Leckagen, das gesamte Vakuum des Tisches zu verlieren und sich das Werkstück löst.
Nun zu meiner eigentlichen Frage:
Gibt es die Möglichkeit im laufenden Betrieb festzustellen, ob eine der Vakuuminseln zu viel Leckage hat um diese dann mit einem elektronischen Ventil zu verschließen?
Ins unreine geschrieben: Du könntest den Unterdruck in den Kammern erfassen und wenn der in einer zu stark abfällt, diese Kammer schließen.
Ob das schnell genug geschieht, bevor der Gesamtdruck des Systems weg ist, müsste man austesten.
Ja, die Idee hatte ich auch schon. Dazu habe ich mir einen MPX5050DP Differenzdrucksensor besorgt und diesen mit einem Arduino Nano ausgelesen. Das funktioniert auch schon mal sehr gut und vor allem schnell.
Ich habe damit auch schon einen Testaufbau gemacht, der wie folgt aussieht:
Seitenkanalverdichter Sauganschluss (63mm Durchmesser) an ein T-Stück angeschlossen, an den einen Abzweig des T-Rohr den Sensor eingesetzt und dann eingeschaltet.
Dann den zweiten Anschluss des T-Stücks mit einem Blech langsam verschlossen, bis ich den gewünschten Unterdruck von -150 mbar erreicht hatte. Die noch offene Querschnittsfläche entspricht einem 19mm Rohr.
Somit habe ich mir quasi eine Drossel gebaut, um festzustellen bei wie viel Leckage ich noch meinen Unterdruck halten kann.
Gehe ich denn recht in der Annahmen, dass ich die Vakuumkammern mit einem 16mm Rohr an das Hauptrohr (63mm) anschließen kann und mir der Unterdruck bei maximal einer komplett offenen Vakuumkammer nicht unter meinen Sollwert von -150 mbar sinkt? Somit wäre mein 16mm Rohr quasi meine Drossel.
Dieses könnte ich dann mit einem Ventil versehen um die Kammer abzuschalten, korrekt?
Der Druckverlust im System springt ja zum Glück nicht sehr schnell an, da die Bohrungen zwar 5mm groß sind, jedoch die Durchgangsbohrung zum Vakuum lediglich 0,3mm. Also in der Platte ist ne 5mm Tasche und auf dem Boden dieser Tasche ist ne 0,3mm Bohrung welche die Tasche mit dem Vakuum verbindet.
Ich hoffe ich konnte das einigermaßen verständlich ausdrücken
Damit ist die 0,3 mm Bohrung ja auch schon eine Art Drossel, so dass Du in den Leitungen zu den Kammern wohl auch noch mehr einengen kannst (evtl. Lochblende zwischen den Anschlüssen des Differendruckmessers), was den Differenzdruck im Fehlerfall erhöht.
Du müsstest dann nur programmtechnisch mit dem Abriegeln warten, bis am Anfang alle Kammern den Soll-Unterdruck haben, was ja der normale Anfangszustand sein sollte.
Du kannst auch einen Durchfluss-Messer für jede Kammer vorsehen. Wenn der Volumenstrom beim Absaugen einen gewissen Wert übersteigt, schließt Du das Ventil. Da Du ja selber fräsen kannst, kann man sich so einen Sensor auch einfach selber bauen. Einfach ein Flügelrad, das so in ein Gehäuse gebettet wird, dass es durch die strömende Luft beim Absaugen in Rotation versetzt wird. Im Idealfall ein Gehäuse zum Beispiel aus Alu oder Kunststoff und das Flügelrad aus dünnen Stahl-Flügeln. Dann sollte man berührungslos über einen Hall-Sensor die Anzahl an Flügeln messen können, die in einer Zeiteinheit am Sensor vorbei kommen.
Damit misst Du dann zwar nicht den Absolut-Unterdruck in der Kammer aber die Größe des Volumenstroms und der ist direkt proportional zur Leckage der Kammer. Und durch Selbstbau kostengünstig.
Eine andere Möglichkeit für einen Selbstbau-Sensor: ein Kolben in einem Zylinder, der gegen eine Feder vom Unterdruck angesaugt wird (Stichwort: "einfach wirkender Zylinder"). Je größer der Unterdruck desto weiter wird der Kolbengegen die Feder angesaugt. Steigt die Leckage, wird die Feder den Kolben wieder zurück drücken. Über einen einfachen Endlagen-Sensor kannst Du dann das Ventil schließen. Geht dann theoretisch sogar ganz ohne Arduino/Controller mit normaler Steuerungstechnik. Theoretisch kannst Du dann sogar die Kolbenstange zum (mechanischen) Betätigen eines einfachen Schalters nehmen. Super einfacher aufbau und robust.
Danke für den Tipp mit der Drosselung durch die 0,3mm Bohrungen.
Nur das es nicht eine 0,3mm Bohrung pro Vakuumkammer ist, sondern 1.302
Somit habe ich da einen Gesamtquerschnitt der einer Öffnung von 5,4mm entspricht.
Damit würde eine Drosselleitung mit 16mm ja gar nichts bringen, oder? Denn die Pumpe wäre ja in der Lage, selbst wenn alle Bohrungen offen sind, im Inneren der Platte den Unterdruck zu erzeugen.
Somit würde die Kammer ja nie abgeschaltet werden...
Wenn ich das jetzt richtig sehe, müsste ich also eine Anschlussleitung mit 5mm Innendurchmesser nehmen um einerseits nicht zu stark zu drosseln, aber andererseits feststellen zu können ob die Insel komplett offen ist, richtig?
Eine weitere geplante Funktion ist nämlich beim einschalten der Anlage quasi selbstständig zu erkennen, welche Kammern mit einem Werkstück belegt sind und welche frei sind. Diese sollen dann direkt abgeschaltet werden.
@mgcss
Gute Idee
Diese hatte ich auch schon, jedoch müsste ich ja dann pro Vakuumkammer zwei Sensoren ständig auswerten. Außerdem ist das auch ne Kostenfrage
Und mit dem Durchflusssensor alleine kann ich das Vakuum nicht überwachen. Denn sollte dies aus irgendeinem Grund während des fräsens ausfallen, soll die Maschine sofort stoppen.
Und daher kam mir die Idee das ganze über den Drucksensor zu machen.
Die Idee mit dem einfach wirkenden Zylinder ist auch eine Überlegung wert
markusac:
Und daher kam mir die Idee das ganze über den Drucksensor zu machen.
Die sind relativ teuer ... aber wie gesagt: auch den kannst Du Dir selber bauen. Ich hab meinen Beitrag oben entsprechend ergänzt. Weiß nicht, ob Du das gesehen hattest. DIY Drucksensor quasi. Du brauchst ja eigentlich nicht den exakten Wert sondern nur eine Grenzwertüberwachung. Und das sollte so ganz einfach machbar sein. Dann musst nur noch eine Reihe von Schaltern auswerten und weißt sofort, wo Dein Vakuum hält und wo nicht
Ich halte von der Idee, das Vakuum irgendwo abzuschiebern, nicht viel.
Wenn Du das Vakuum in diesen Kammern eh nicht brauchst, kannst Du den Schieber von vorne herein schon zu lassen.
Wenn Du das Vakuum brauchst, halten 100mbar Unterdruck deutlich besser, als 0mbar.
Du könntest den Unterdruck als Enable für die Fräse benutzen - Freigabe erst, wenn der Unterdruck erreicht ist, wenn Unterdruck unterschritten, Programm Pausieren, Spindel stoppen.
So hast Du die Möglichkeit, bei stetig geringer werdendem Unterdruck Dein Projekt noch zu retten, da keine seitlichen Kräfte ausgeübt werden (Achsen stehen - Pause) sowie der Kram kein Feuer aufgrund von Reibung auslöst (Spindel steht).
Spindel ist erst wieder zuschaltbar, wenn Unterdruck erreicht, Pause beenden dito.
Ich halte von der Idee, das Vakuum irgendwo abzuschiebern, nicht viel.
Wenn Du das Vakuum in diesen Kammern eh nicht brauchst, kannst Du den Schieber von vorne herein schon zu lassen.
Wenn Du das Vakuum brauchst, halten 100mbar Unterdruck deutlich besser, als 0mbar.
Du könntest den Unterdruck als Enable für die Fräse benutzen - Freigabe erst, wenn der Unterdruck erreicht ist, wenn Unterdruck unterschritten, Programm Pausieren, Spindel stoppen.
So hast Du die Möglichkeit, bei stetig geringer werdendem Unterdruck Dein Projekt noch zu retten, da keine seitlichen Kräfte ausgeübt werden (Achsen stehen - Pause) sowie der Kram kein Feuer aufgrund von Reibung auslöst (Spindel steht).
Spindel ist erst wieder zuschaltbar, wenn Unterdruck erreicht, Pause beenden dito.
MfG
Da es sich um einen relativ großen Vakuumtisch mit insgesamt 40 Vakuumkammern a 1302 Bohrungen handelt, möchte ich nicht manuell an Ventilen stellen müssen wenn sich die Werkstückgröße ändert. Daher die Idee mit der automatischen Regelung.
Der Widerstand eines Schlauchs / Rohr hängt nicht nur vom Durchmesser ab sondern auch von der Länge.
Darum sind Deine Fragen ob 16 oder 5 mm reichen nicht zu beantworten.
Natürlich kannst Du jede der 40 Kammern kontrollieren ob der Unterdruck dem entspricht wenn alle Löcher zu oder offen sind. Das heißt aber Du brauchst 40 Sensoren und 40 Ventile die Vakuum schalten können, was noch lange nicht alle tun können.
Das geht ganz schön ins Geld.
Grüße Uwe
Ich finde die Idee mit dem Kolben der angesaugt wird recht gut. Eventuell kannst du es schaffen, dass du mit einer Feder (oder Schwerkraft) und einer Kugel / Kolben etwas baust, dass bei zu hohen Luftstrom angesaugt wird und dadurch den Luftstrom verriegelt.
Eventuell könntest du eine Rückflusssperre mit Kugel in Sperrrichtung betreiben. Fliest kein Luftstrom reichen die Leckagen des Ventils vermutlich aus um den Druck freizugeben. Fliest Luft, wird automatisch gesperrt. Eventuell musst du über einen Parallelen Pfad noch zusätzlich etwas Luft zulassen. Über einen Schieber in diesem Pfad kannst du dann individuell die Ansprechschwelle setzen.
