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Maquina de pequeno porte para laboratório ou stratup
Descrição geral
O sistema para a bobinagem filamentar consiste essencialmente nas unidades principais formadas pelo bobinador, pela estante e o local de trabalho do operador. A estante é uma prateleira de aço carbono que acomoda até quatro embalagens de fibra em tubos de papelão. O local de trabalho do operador é uma mesa equipada com monitor, teclado e mouse. O bobinador é instalado em um suporte de aço carbono que acomoda as unidades de processamento do sistema de controle.
Existem quatro eixos totalmente controlados no bobinador filamentar : X corresponde à rotação do mandril, Y, à translação linear do carro ao longo do eixo do mandril, Z, à translação linear do olhal de deposição perpendicular ao eixo do mandril e A, ao eixo de rotação do olhal. Um motor de passo NEMA é a principal fonte de torque para todos os eixos controláveis. A transmissão do torque dos motores de passo para os mecanismos de execução é feita pelo acionamento da correia dentada (eixos Y, Z e A).
Os redutores planetários com redução 1:10 e 1:5 são instalados entre o motor de passo e a correia dentada dos eixos X e Y respectivamente.
O bobinador consiste em duas unidades principais de montagem: uma armação e um carro.
A armação é feita de perfil de alumínio V-slot e suporta os motores de passo dos eixos X e Y. O contraponto é equipado com o centro giratório e mandril de perfuração para possibilitar vários métodos de fixação. Há um par de guias lineares com blocos deslizantes para instalação do carro.
Montagem da armação do bobinador (os sensores não são mostrados): 1 – perfil de alumínio em V; 2 – motor de passo com acionamento de redutor planetário; 3 – correia dentada; 4 – bloco deslizante; 5 – trilho de guia linear; 6 – mandril de torno; 7 – contraponto com conjunto de ferramentas
O carro consiste em três submontagens: a armação do carro, o impregnador e o cabeçote de deposição. A armação do carro é feita de perfil de alumínio V-slot. Dois braços são instalados na placa do pórtico entre as minis rodas. A correia dentada, cujas extremidades são fixadas nas extremidades dos braços, fornece a translação linear em Z dos braços. A parte intermediária da correia é puxada sobre a polia de sincronização GT2, que é acionada diretamente pelo motor de passo.
O impregnador é
instalado entre as travas do carro e consiste em um banho de resina aquecido
com rolo de impregnação, tensor manual, par de guias e compensador de tensão
por mola. O rolo é feito de polietileno de alta densidade e é oco por dentro
para facilitar a rotação. As guias são feitas de aço inoxidável ou POM. O
cabeçote de deposição é responsável pelo quarto GDL controlável e
consiste em um tubo de alumínio apoiado a um conjunto de mini rodas. O tubo
fixa o olhal de deposição auxiliado por alguns roletes feitos de POM.
Unidades de montagem do carro: a) armação, b) impregnador e c) cabeçote de deposição; 1 – roletes; 2 – polia oca; 3 – correia dentada fechada; 4 – motor de passo; 5 – braços; 6 – correia dentada; 7 – armação; 8 – cantoneira; 9 – placa do pórtico com mini rodas; 10 – barra estática; 11 – compensador de tensão; 12 – recipiente de água; 13 – dreno; 14 – rolo de impregnação; 15 – “doctor blade”; 16 – tensor manual; 17 – guias; 18 – dispositivo de aquecimento; 19 – termostato; 20 – terminal para o dispositivo de aquecimento; 21 – fixação da correia dentada na extremidade do braço; 22 – sensor de proximidade Z; 23 – chave de fim de curso Y.
O sistema de controle da máquina de bobinagem filamentar é baseado no software comercial ArtSoft Mach3, que é uma solução amplamente difundida para máquinas CNC feitas para uma finalidade particular. O Mach3 em conjunto com uma placa breakout board praticamente transforma um PC em um controlador de máquina CNC.
A placa breakout board é usada para traduzir os sinais do PC para os componentes da máquina de bobinar (drivers, chaves e sensores) e vice-versa. A placa breakout board de isolamento “Placa de Interface Mach3”, de baixo custo, adotada para o sistema de controle também funciona como proteção do circuito. A necessidade da fonte de alimentação auxiliar de 12-24 V para o controle da chave pode ser mencionada como uma das principais desvantagens da placa.
Um PC de baixo desempenho (processador de 1 GHz) com versão obsoleta do Microsoft Windows (2000, XP, Vista) pode ser usado para conexão direta da Placa Mãe do PC à “Placa de Interface Mach3” através de uma porta paralela. Essa abordagem reduz muito o custo do sistema de controle. Os motores de passo com codificadores são usados para melhorar a precisão da deposição do roving. As chaves de fim de curso são empregadas para evitar que os eixos lineares Y e Z causem danos à estrutura do bobinador. A máquina de bobinar está equipada com sensores de proximidade ajustável, cuja função principal é estabelecer uma posição inicial ou uma posição de referência (origem das coordenadas Y e Z). O controle de aquecimento do banho de impregnação é separado do sistema de controle. Ele é equipado com um termostato simples que mantém a resina a uma temperatura pré-determinada no banho de impregnação.