Taumel-Getriebe-Wickler

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Rallinger
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Taumel-Getriebe-Wickler

#1

Beitrag von Rallinger » 19.08.2018, 09:12

Wie schon im Thread von @MiLe (https://www.gitarrebassbau.de/viewtopic.php?f=35&t=6063) diskutiert, möchte ich gerne dessen Idee einer automatischen Drahtführung zum Pickup-Wickeln mithilfe einer "Taumelscheibe" klauen.

Was mich bei dessen Idee nicht so überzeugt hatte war, dass die eigentliche Wickelmaschine und die Drahtführung zwei separate, unabhängig voneinander arbeitende Geräte sind. Man will ja zwischendurch auch mal langsamer wickeln oder anhalten um nach dem Rechten zu sehen. Bei Michaels Lösung ist die Synchronisation zwischen beiden Geräten damit futsch.

Meine Idee für eine Verbesserung war daher, die Taumelscheibe über ein Untersetzungsgetriebe an die Achse der Wickelmaschine zu koppeln. In diesem Falle würde die Führung unabhängig von der Drehzahl der Maschine immer synchron laufen.

Was mir bisher einiges Kopfzerbrechen bereitet hat ist meine Vorgabe, dies möglichst mit bereits auf dem Markt erhältlichen Komponenten zu lösen. Um für ein solches Bastelprojekt erst einmal hundert Einzelteile selbst anzufertigen reicht meine Geduld nicht. Mal abgesehen davon, dass meine handwerklichen Fähigkeiten und mein Werkzeugschrank nicht annähernd hinreichen, um das mit der notwendigen Präzision zu bewerkstelligen.

Inzwischen steht mein Plan, und ich weiß wo ich die Teile dafür herbekomme. Bevor ich nun für teuer Geld Einzelteile aus Chinesien bestelle, würde ich euch gerne mein Konzept vor- und zur Diskussion stellen, um eventuelle Denkfehler auszumerzen.

Danke für eure Feedbacks, und sorry für meine miserablen Skills in Sachen "Konstruktionszeichnung". In diesem Stadium hatte ich einfach noch keine Lust, ein Grafikprogramm zu bemühen.

Ausgangspunkt für den Bau ist diese kürzlich über Ibäh erstandene und eigentlich gut funktionierende DIY-Wickelmaschine. Danke @thonk für den Tipp! Für das was ich vorhabe, werde ich die Maschine natürlich ausschlachten und ein neues Gehäuse bauen müssen.
Was mich bei dem Ding ein wenig stört, ist die Drehzahlsteuerung. Wenn ich an dem Poti drehe, gibt der Motor erstmal ein elektrisches "Miiieeep" von sich, um dann, wenn der notwendige Strom erreicht ist, voll loszurennen. Zudem bleibt dieses "Miep" auch bei den langsamen Drehzahlen, in denen gewickelt wird, ständig erhalten. Das nervt, und klingt nicht so gesund. Deswegen möchte ich den Motor in einem ersten Schritt per 1:2 Keilriemenübersetzung an die eigentliche Wickelwelle koppeln. Aber bevor ich nun Romane schreibe:
Und schon hab ich selbst meinen ersten Fehler entdeckt. (wall) Doch dazu später.

Ziel ist es jedenfalls, über die Kombination von Keilriemen- und Schnecken-Untersetzungen eine Untersetzung von 1:250 hinzubekommen. Dies habe ich rechnerisch als "ideale Standarduntersetzung" ermittelt:

1000 U/min Wickelachse : 250 = 4 U/min Taumelscheibe
4 U Taumelscheibe = 8 Layer Draht à 125 Wicklungen
125 Wicklungen x 0,063mm Standard-Draht = 7,9mm Breite

Damit käme ich für Bass-Spulen und Gitarren-Singlecoils im Fender-Style wunderbar hin (die Bobbins dafür sind breiter als 7,9mm und ein bisschen Luft in der Spule darf ja sein). Eine Spule für einen Gitarren-Humbucker wäre damit aber schon "überwickelt". Für die letzte Stufe brauche ich in diesem Falle also eine Übersetzung die dafür sorgt, dass sich die Taumelscheibe schneller dreht. Damit würden dann weniger Wicklungen pro Layer aufgewickelt.

Dies würde ich in der letzten Stufe mithilfe verschieden großer Laufrollen für den Keilriemen verwirklichen. Im Grunde dasselbe Prinzip wie bei einer Ständerbohrmaschine. Der Keilriemen würde dann mit einem höhenverstellbaren Spannröllchen gespannt.

Die oben gepostete Skizze ist insofern falsch, denn da war ich von der Drehzahl des Motors ausgegangen. Relevant ist aber die Drehzahl der Wickelachse, die ja nur halb so schnell läuft. Die letzte Übersetzung darf also nicht wie gezeichnet 1:1 sein, sondern muss 1:2 sein. Das muss ich also nochmal ausrechnen, aber das Prinzip sollte klar sein.

Nun zur Taumelscheibe:
Die Idee ist, dafür als Basis ein Radial-Gelenklager zu verwenden (https://www.kugellager-express.de/wartu ... 8x19x11-mm). Sinn eines Lagers ist es natürlich, beweglich zu sein. Was hier kontraproduktiv wäre. Ich müsste also in den äußeren Ring eine Bohrung setzen und ein Gewinde schneiden, um diesen per Madenschraube in einer gekippten Position fixieren zu können. Aber erst einmal schematisch:
Das Prinzip der Taumelscheibe funktioniert natürlich nur, wenn diese in der senkrechten Stellung zur Mitte des Pickup-Bobbins zentriert ist. Dann kann man die Scheibe kippen, und zu den Rändern des Bobbins ausrichten. Dieses Zentrieren würde ich über Flügelmuttern bewerkstelligen.

Auf dem äußeren Ring des Radial-Kugellagers würde ich dann einen Ring aus PTFE befestigen. Mittig auf diesem Ring würde ich (anzeichnen mit Streichmaß, sägen mit Bundsäge+Tiefenstopp) einen rundum verlaufenden Schlitz setzen, in dem der Wickeldraht läuft und somit sauber geführt wird.

Anders als bei Michael wäre die Taumelscheibe also nur für die Führung des Drahtes verantwortlich, nicht für dessen Vorspannung. Diese würde vor der Taumelscheibe per Moosgummi/Karosseriescheibe/Flügelmutter einstellbar machen.

Puh, viel Input. Jetzt kommt ihr. Meint ihr, das wird so funktionieren?

Zum Schluss noch die obligatorische Frage: Braucht's das, um Pickups zu wickeln? Selbstverständlich nicht. Aber wenn man in diesem Forum nicht ein wenig kreativ rumspinnen kann, wo denn bitte sonst? :D

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#2

Beitrag von Rallinger » 19.08.2018, 09:58

Ich geb mir mal die erste Antwort selber (hach, dieses Forum ist prima zum Brainstormen ;-)):

Gescheiter wäre es wohl, das erste Schneckengetriebe im Gehäuse von 1:5 (wie in der Zeichnung) auf 1:10 hochzusetzen. Dann hätte ich im Gehäuse die gewünschte Standard-Untersetzung von 1:250. Das würde alles innerhalb des Gehäuses liegen, der letzte Keilriemen-Antrieb läge außerhalb, um hier mit ein paar Handgriffen die Übersetzung ändern zu können.

Mit je zwei Keilriemen-Rädern auf den beiden Achsen (je 15 und 19 Zähne) käme ich dann auf drei mögliche Übersetzungen: 1:1, 1:0,8 und 1:1,25. Damit könnte ich auswählen, ob ich 98, 125 oder 156 Wicklungen pro Layer haben möchte (entspräche 6,2, 7,9 oder 9,8mm Breite bei 0,063er Draht).

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#3

Beitrag von capricky » 19.08.2018, 10:51

Rallinger hat geschrieben:
19.08.2018, 09:58
Damit könnte ich auswählen, ob ich 98, 125 oder 156 Wicklungen pro Layer haben möchte (entspräche 6,2, 7,9 oder 9,8mm Breite bei 0,063er Draht).
Keine falschen Schlüsse, der Nenndurchmesser bezieht sich nur auf den Kupferquerschnitt, die Isolierung kommt noch dazu, und fällt je nach Lack unterschiedlich aus.

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#4

Beitrag von Rallinger » 19.08.2018, 12:09

Guter Punkt, vielen Dank. Könntest du mir (ungefähr) einen Anhaltspunkt geben, wie viel ich da Pi mal Auge hinzuaddieren muss?

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#5

Beitrag von capricky » 19.08.2018, 13:10

Habe ich mal eben so kopiert und zitiere: "Der Drahtdurchmesser mit Lackauftrag ist somit immer ca. 5-6 Hundertstel mm größer als die Angabe."

cupricky

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#6

Beitrag von Rallinger » 19.08.2018, 14:06

Danke Capricky. Das kommt mir allerdings sehr, sehr viel vor. Das wär ja mal eben das Doppelte des Kupferdurchmessers, und damit in dem Bereich, den man halbwegs verlässlich mit dem digitalen Messschieber nachmessen könnte. Was ich grad allerdings nicht tun kann, weil die Knopfzelle von meinem Messschieber leer und heute Sonntag ist.

Allerdings hab ich eine Tabelle zur Normung dieser Drähte gefunden. Glaubt man der, wäre der Dickenzuwachs im Tausendstel-Bereich (0,063er Draht Grad 1: min. 0,069mm, max 0,076 mm). Siehe https://www.elektrisola.com/de/lackdrah ... 0-317.html

Wobei ich damit, legt man das Maximum zugrunde, meine Werte trotzdem anpassen muss. Mist.

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#7

Beitrag von MiLe » 19.08.2018, 14:18

Sofern keine konkreten Angaben vom Draht-Hersteller vorliegen und man den Durchmesser auch nicht selbst zuverlässig messen kann, helfen diese Tabellen gut weiter - mit Toleranzangeben und allem Zipp und Zapp:
https://www.elektrisola.com/de/lackdrah ... 0-317.html

ups - hätte ich mal vor dem posten alles gelesen :oops:
Anyway - ich habe mich im Zweifel immer an diese Tabelle gehalten und bin immer gut damit hingekommen, sowohl was die Durchmesser als auch was die Widerstände betrifft. Je nach Zug beim wickeln kann allerdings der Widerstand/Meter noch etwas ansteigen, weil der Draht u.U. etwas gedehnt wird. Temperatur spielt bei der Drahtlänge auch eine nicht zu vernachlässigende Rolle.

Ansonsten - wie ich andernorts schon schrieb:
Die Trennung zwischen Zug und Führung halte ich für eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem ursprünglichen Entwurfs. (clap3)
Die mechanische Kopplung der Wickel- und Führungseinheiten wäre mir tendenziell zu grob, vermeidet dafür aber eben auch andere Probleme.
Solange man sich bewusst ist, dass man die einzelnen Lagen damit eben nicht maximal gefüllt bekommt, kann man aber sicher damit arbeiten. Teilweise wird das ja auch wieder dadurch ausgeglichen, dass die darüberliegende Lage in die Leerräume etwas einsinken kann und man dadurch weniger Luft mit einwickelt, als sich das ursprünglich rechnerisch ergibt.
Meine letzten Konstrukte waren extrem platzkritisch - da musste jeder 1/10 mm penibel genutzt werden, von daher bin ich da eventuell etwas übersensibel. Bei "normalen" PUs spielt der Punkt wahrscheinlich eine weniger entscheidende Rolle.
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#8

Beitrag von capricky » 19.08.2018, 14:51

Rallinger hat geschrieben:
19.08.2018, 14:06
Danke Capricky. Das kommt mir allerdings sehr, sehr viel vor. Das wär ja mal eben das Doppelte des Kupferdurchmessers, und damit in dem Bereich, den man halbwegs verlässlich mit dem digitalen Messschieber nachmessen könnte.
Ich glaube auch, da wurden 100stel und 1000stel durcheinander gebracht. Mein Richtwert für 0,063er Draht sind 0,07mm, dann passt das.

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#9

Beitrag von Rallinger » 19.08.2018, 15:18

Das man die Spule mit dieser Methode nicht "luftfrei" hinbekommt ist klar. Aber ich gehe davon aus, dass es deutlich sauberer wird, als wenn ich den Draht mit der Hand führe. Zumindest ist das der Sinn der Übung. I hope & pray.

Ich hab das Ganze nochmal mit den entsprechenden Min/Max Werten durchgerechnet. Tatsächlich könnte ich vier sinnvolle Übersetzungen für die Taumelscheibe erreichen (bei dem Keilriemenset liegt auch ein Rad mit 30 Zähnen bei).

30Z/19Z - 78 Wicklungen/Layer - 5,4-6mm (0,063) // 4,8-5,2 (0,056)
19Z/15Z: 98 Wicklungen/Layer - 6,7-7,4mm // 6,1-6,6
19Z/19Z: 125 Wicklungen/Layer - 8,6-9,5mm // 7,8-8,4
15Z/19Z: 156 Wicklungen/Layer - 11-12,1mm // 9,7-10,5

Alles natürlich gerundet. Da sollte eigentlich für jede Art von Bobbin eine Übersetzung dabei sein, die nicht allzu viel Luft gibt.

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#10

Beitrag von Rallinger » 25.03.2019, 15:12

So, Zeit wird's dass hier was weitergeht. Schließlich liegen die Teile für dieses Projekt schon lange genug herum ...

Aus Übungszwecken und zum Zwecke der Präzision habe ich nun zuerst ein 3D-Modell meiner Kopfgeburt erstellt. Da meine CAD-Kenntnisse noch verbesserungsfähig sind, habe ich die Schneckengetriebe nicht als solche gezeichnet. Und auch die Flanschlager, mit denen die verschiedenen Wellen gelagert werden, müsst ihr euch bitte vorstellen ...
grober Aufbau des Gehäuses mit Mechanik
grober Aufbau des Gehäuses mit Mechanik
Die Mechanik solo ...
Die Mechanik solo ...
Der Antriebsmotor (U/min = z.B. 1000) ist über eine Untersetzung 2:1 an Welle 1 gekoppelt. Diese treibt
a) die Pickup-Bobbin-Scheibe (U/min = 500) an und
b) Welle 2, die über ein Schneckengetriebe mit Untersetzung 25:1 angebunden ist (d.h. U/min = 20).

Welle 2 treibt über ein Schneckengetriebe mit Untersetzung 5:1 die Welle 3 an (d.h. U/min = 4)

Welle 4 ist an Welle 3 über ein Riemengetriebe angeschlossen und treibt die Taumelscheibe an. Hier eingezeichnet ist eine Untersetzung 2:1. Allerdings lassen sich die Zahnräder leicht austauschen um so andere Untersetzungsverhältnisse zu schaffen (und damit die Anzahl der Windungen pro Layer anzupassen).

Bei der eingezeichneten Untersetzung 2:1 dreht sich die Taumelscheibe 2x pro Minute, ändert dabei also 4x die Richtung und führt damit 4 Layer à 125 Wicklungen (bei der Ausgangsdrehzahl von 1000 U/min des Motors).

Die Taumelscheibe besteht aus PTFE und ist auf einem Radiallager befestigt, mit dessen Hilfe sich die Scheibe um bis zu 30° in beide Richtungen kippen lässt. Über den Grad des Kippens lässt sich die Taumelscheibe an verschiedene Bobbin-Breiten anpassen. Hier sieht man es vielleicht ein wenig besser:
Draufsicht Mechanik mit Taumelscheibe (rechts oben)
Draufsicht Mechanik mit Taumelscheibe (rechts oben)
Der Kupferdraht käme dann von unten, liefe von hinten gegen den Uhrzeigersinn durch die Filzscheibe, mit der sich (über nicht eingezeichnete Muttern) die Vorspannung einstellen lässt. Dann geht der Draht hoch zur Taumelscheibe und von dort fast horizontal rüber zum Pickup-Bobbin.

So, und nun CAM, fräsen, zusammenbauen und hoffen dass es klappt ... (think) (whistle)

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#11

Beitrag von penfield » 25.03.2019, 20:53

Cool!
Bin schon gespannt.
SGmaster, Peacemaster 3P90, Double neck fretless/fretted,
Quickbird, Basslownia, FrameBird, Violin Bass Bausatz.
Sollte an Les Paulownia arbeiten, hat aber den Umbau der Mystery Guitar und jetzt noch der Semmelblonden JMs eingeschoben...

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#12

Beitrag von kehrdesign » 27.03.2019, 11:06

Imposante Konstruktion mit den Lagerschilden. (clap3)

Die Taumelscheibe bewegt den Draht ja nicht gleichförmig von einer zur anderen Seite, sondern in einer Sinus-Funktion. Da wird die Drahtlage auf der Spule sicherlich zu einem großen Teil (ja nach Vorspannung) mit etwas Nachlauf von den Vorgänger-Windungen bestimmt werden. Bin gespannt, wie das in der Praxis funktioniert.
Ebenso gespannt bin ich auf Deine Lösung zur Lagerung der Wellen; die Schneckentriebe erzeugen ja auch Axialbelastung. Radialkugellager mit Sprengringen zur axialen Sicherung?
Um etwas zu verhindern finden sich immer Gründe, um etwas zu erreichen findet man Lösungen.
______________________
http://guitars.kehrdesign.de/

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Re: Taumel-Getriebe-Wickler

#13

Beitrag von Rallinger » 27.03.2019, 15:19

Ich bin selbst sehr gespannt. Auch, weil ich gleich zum ersten Mal eine CNC anwerfe um die Teile zu fräsen ...
Für die Lagerung habe ich einfach Flansch Kugellager zum Aufschrauben. Bei diesen niedrigen Drehzahlen bin ich zuversichtlich dass das hält.

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