HowTo: 3D printen - Een servogestuurde 125mm vlinderklep bouwen

Ik heb onlangs een afzuigsysteem gebouwd voor mijn soldeerstation en de kamer van mijn 3D-printer.

Het afzuigsysteem dat werd gebouwd heeft twee aansluitingen. Men zuigt de lucht uit de 3D-printerkamer met behulp van een aangesloten slang en zorgt er zo voor dat de lucht binnenin regelmatig wordt bevrijd van mogelijke verontreinigende stoffen. Op de andere aansluiting wordt een andere slang aangesloten. Deze leidt naar een soldeerstation en kan dus gebruikt worden als afzuigsysteem voor soldeerdampen.

Om deze afzonderlijke aansluitingen onafhankelijk van elkaar te kunnen aansturen, was ik op zoek naar een soort regelbare klep. Helaas vond ik alle in de handel verkrijgbare aanbiedingen te duur of niet geschikt.

Dus: doe het zelf. 🙂

In het volgende gedeelte ziet u enkele video's van mijn 3D-afdrukbare vlinderklep. Dit wordt gevolgd door gedetailleerde montage-instructies inclusief een lijst met materialen.

Eenvoudige functietest.
Opbouw incl. Y-verdeler.
Voorbeeldvideo van automatisering met behulp van een Wifi-stopcontact.


Veiligheidsinstructies

Ik weet dat de volgende opmerkingen altijd een beetje vervelend zijn en onnodig lijken. Helaas hebben veel mensen die "beter" wisten door onvoorzichtigheid ogen, vingers of andere dingen verloren of zichzelf verwond. Gegevensverlies is in vergelijking bijna te verwaarlozen, maar zelfs dit kan erg vervelend zijn. Neem daarom vijf minuten de tijd om de veiligheidsinstructies te lezen. Omdat zelfs het coolste project geen blessure of andere problemen waard is.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/

Affiliate links / reclame links

De hier vermelde links naar online winkels zijn zogenaamde affiliate-links. Als u op zo'n affiliate-link klikt en via deze link een aankoop doet, ontvangt Nerdiy.de een commissie van de betreffende onlineshop of aanbieder. De prijs verandert voor jou niet. Als u via deze links uw aankopen doet, steunt u Nerdiy.de om in de toekomst andere nuttige projecten aan te kunnen bieden. 🙂 


Eisen

Voor de constructie moet je SMD-soldeertaken beheersen. In de volgende artikelen vindt u tips hoe u dit kunt doen.

Vereist gereedschap:

Benodigd materiaal:

In de volgende lijst vind je alle onderdelen die je nodig hebt om een nanoPxls te bouwen.


Verzamel de onderdelen die je nodig hebt

Om te beginnen met het bouwen van de klep, moet u eerst de hier vermelde onderdelen verzamelen.

Overzicht van de benodigde componenten.

Voor de montage heeft u de volgende onderdelen nodig:

  • 2x behuizingsring
  • 1x servohouder
  • 1x Sevo-arm
  • 1x klepkleparm
  • 1x duwstang
  • 1x ventielklep
  • 1x Klepklep asklem
  • 2x 603ZZ kogellagers
  • 4x M3 schroefdraad inzetstuk
  • 8x M3 moer
  • 2x M2x12 verzonken schroef
  • 2x M2 moer
  • 1x M3x50 verzonken schroef
  • 1x M3x35 verzonken schroef
  • 2x 3 mm sluitringen
  • 8x M3x6 verzonken schroef
  • 2x M3x12 verzonken schroef
  • 1 x SG90-servo

Een andere weergave van de vereiste componenten.

Een andere weergave van de vereiste componenten.

U kunt de STL-bestanden voor afdrukken vinden onder de volgende link. Als u een foutmelding krijgt bij het importeren in uw slicer, moet u de volledige repository downloaden. Bij het downloaden van het individuele STL-bestand levert GitHub vaak alleen het HTML-bestand om een voorbeeld van het STL-bestand te bekijken en niet het STL-bestand zelf.

Over de print: ik heb alle componenten geprint met 30% infill en 5 perimeters van PLA.


Schroef de behuizingsringen aan elkaar

De kast bestaat uit twee 3D-geprinte identieke ringen. Deze worden voor montage aan elkaar geschroefd.

Voor de montage heeft u de links afgebeelde onderdelen nodig.

Een andere kijk op de benodigde schroefdelen.

Voor de montage plaatst u nu de ringen zoals afgebeeld op elkaar en gebruikt u…

… draai eerst een van de M3-schroeven vast.

Om te voorkomen dat hij er weer uitvalt, moet u de schroef aan de onderkant vastdraaien met een M3-moer.

Herhaal dit voor alle acht manieren om de twee ringen aan elkaar te schroeven.

Close-up van een van de gebruikte M3-moeren.


Ventielklep plaatsen

Nadat de behuizingsringen zijn gemonteerd, kunt u de ventielklep plaatsen.

Om de ventielklep te kunnen draaien, moet u eerst de twee 603ZZ kogellagers gebruiken.

Deze worden in de getoonde uitsparingen aan de binnenkant van de behuizingsring gestoken.

Om de ventielklep te monteren heeft u nu de afgebeelde onderdelen nodig.

Plaats eerst de M3-schroeven zoals afgebeeld ...

...door de ventielklep.

Schroef deze vervolgens samen met de ventielklepklem met behulp van twee M3-moeren aan de onderzijde van de ventielklep.

Bovenaanzicht van de geschroefde klepklep.

Zijaanzicht van de klepklep met gemonteerde klepklepklem.

Om de as later met behulp van de klepklep te kunnen draaien en correct vast te klemmen, moet eerst een M3-draadinzetstuk in de klepklep worden geplaatst.

U kunt dit inzetstuk met schroefdraad met een soldeerbout in de ventielklep smelten totdat het…

...ligt vlak in de ventielklep.

Close-up van het verzonken gefuseerde M3-schroefdraadinzetstuk.


Monteer de arm van de klepklep

De klepkleparm is de tegenhanger van de servoarm. Met zijn hulp wordt de klepklep later gedraaid zodat de klep wordt gesloten of geopend.

Op de afbeelding ziet u de benodigde onderdelen.

Plaats nu eerst het M3 draadinzetstuk zoals afgebeeld in de uitsparing in de klepkleparm.

Vervolgens kunt u de M3x50-schroef in de klepkleparm steken zoals afgebeeld.

Een andere kijk op de geprepareerde klepkleparm.

Een andere kijk op de geprepareerde klepkleparm.

Om de ingestoken M3x50-schroef in de ventielkleparm te klemmen, moet u de M3x10-schroef in het ingesmolten schroefdraadinzetstuk schroeven.

Draai deze vast zodat de geplaatste M3x50-schroef klemt, maar het inzetstuk met schroefdraad niet naar buiten duwt.

U kunt dan de voorbereide klepkleparm gebruiken zoals afgebeeld...

... steek in het eerder gebruikte 603ZZ kogellager.

Plaats nu de 3 mm ring en trek de klepkleparm zo ver naar achteren dat...

...u kunt de M3x50-schroef in de ventielklep steken.

Zodat je ook de onderkant van de ventielklep kunt draaien, heb je nu...

… een M3x40 schroef met verzonken kop en een ring van 3 mm.

Close-up van de vereiste M3x30 verzonken schroef en 3 mm sluitring.

Steek deze nu vanaf de afgebeelde kant van de behuizingsring door het 603ZZ kogellager. Vervolgens moet u de schroef door de 3 mm ring steken en uiteindelijk in de as van de klepklep.

Eenmaal gemonteerd, zou uw ventielklep nu draaibaar moeten zijn in de behuizing.

Close-up van de onderste asbevestiging.

Close-up van de bovenste asbevestiging.

De klepkleparm is nog vrij draaibaar in de klepklep gestoken. Pas in een volgende stap wordt deze stevig op de ventielklep geklemd.


Bevestig servo

Met behulp van de SG90-servo kan de klepklep worden geopend of gesloten. In het volgende gedeelte wordt de servo op de behuizing gemonteerd.

Hiervoor heeft u de volgende onderdelen nodig.

  • SG90-servo
  • 2x 2 mm zelftappende schroeven (meestal meegeleverd met de servo)

Stel eerst de servo in zoals afgebeeld...

...in de servohouder.

Zorg ervoor dat de aansluitkabel van de servo niet beschadigd is.

Zodra de servo in de beugel zit, kun je hem met de twee 2 mm schroeven in de beugel schroeven.

Om de servohouder op de behuizingsringen te kunnen schroeven, heb je nu twee M3-schroefdraadinzetstukken nodig...

...in de twee uitsparingen steken.

Dan kun je de servo vastzetten met de twee M3x6 verzonken schroeven...

... schroef aan de behuizingsringen.

Een andere kijk op de vastgeschroefde servohouder.


Sluit de servo-arm en duwstang aan op de arm van de klepklep

De draaibeweging van de servo wordt met behulp van de servoarm, de stoterstang en de klepkleparm op de klepklep overgebracht.

Voor de montage heeft u de volgende onderdelen nodig.

  • duwstang
  • 2x M2x12 verzonken schroef
  • 2x M2 moer
  • servo-arm

Een andere kijk op de benodigde onderdelen.

Nu kunt u de eerder gebruikte M3-schroef vastdraaien om de M3x50-schroef van de klepkleparm vast te klemmen. Zorg er echter voor dat…

...de klepkleparm staat in een hoek van 45° ten opzichte van de klepklep. Wanneer de klepklep gesloten is, moet de arm van de klepklep worden gepositioneerd zoals afgebeeld.

Nu kunt u de stoterstang op de klepkleparm schroeven.

Steek hiervoor de eerste M2x12-schroef met verzonken kop door de drukstang en de arm van de klepklep.

Aan de onderzijde kan de M2x12 schroef op een M2 moer geschroefd worden en zo kan de stoterstang aan de klepkleparm bevestigd worden.

Een ander aanzicht van de schroefverbinding tussen de drijfstang en de klepkleparm.

Zodra de stoterstang met de klepkleparm is verbonden, kunt u ook de andere kant van de stoterstang met de servoarm verbinden.

Zorg er vooraf voor dat de servo-arm zo aan de servo-as is bevestigd dat de servo nog voldoende draaihoek heeft in de openingsrichting van de klep. Dit is de enige manier om de klep later met behulp van de servo te openen.

Plaats hiervoor de duwstang op de servoarm en schroef deze vast...

...als voorheen met de klepkleparm met een M2x12 schroef en een M2 moer.

Belangrijk: u moet de M2-moer zeker met wat schroefvernis of hete lijm vastzetten om te voorkomen dat deze vanzelf weer losraakt.

Als je alles eenmaal hebt ingesteld, zou je klep er nu zo uit kunnen zien. 🙂


Voltooide constructie

In de volgende paragraaf ziet u nog een paar foto's van de voltooide constructie


montage mogelijkheden

U kunt gebruik maken van de volgende opties om het ventiel op een zuigmond te monteren of aan te sluiten op een 125mm afvoerslang.

Insteekbare flens voor het aansluiten van een slang van 125 mm

De volgende flens bestaat uit twee helften.

Om het ventiel erin te monteren, moet u de eerste helft op het montageoppervlak monteren.

Het is dan belangrijk dat u het montagevlak in de binnendiameter van de flens (in de afbeelding de acrylglasruit) cirkelvormig uitsnijdt. Helaas is dit nog niet zichtbaar op de foto.

Een ander opzicht.

Dan kun je het ventiel monteren...

...en bevestig de tweede helft van de flens en schroef deze op het montageoppervlak.

Montage met behulp van een flens

De volgende montagemogelijkheid is geschikt voor montage van zowel 125mm slangen als de hierboven opgestelde vlinderklep.

Hiervoor monteert u eerst de afgebeelde flens op het oppervlak waarop de afsluiter moet worden bevestigd.

Vervolgens moet u de twee klemringen voorbereiden door ongeveer 5 mm dikke kit in de klemring te lijmen.

Plaats vervolgens de eerste helft van de voorbereide klemring om de kraag van de flens...

... zet het ventiel erop en klemt het vast met de tweede helft van de klemring.

Vervolgens kunt u de klemringhelften met twee M3 schroeven aan elkaar schroeven.

Een ander aanzicht van de ingeklemde helften van de klemring zonder ventiel.


Servocontroller-printplaat voor besturing

Om de klep aan te sturen heb ik een printplaat gemaakt die tot 16 servo's of kleppen kan aansturen. Geprogrammeerd met de ESPEasy-firmware en dienovereenkomstig geconfigureerd, kunnen de servo's ook worden bestuurd en geautomatiseerd via MQTT-berichten.

Ik zal binnenkort de instructies voor het monteren van de print online zetten en hier linken. Tot die tijd kunt u de optie uit de volgende alinea gebruiken voor controle.


ESPEasy-configuratie voor controle

Een andere manier om de klepservo's te besturen, is door een PCA9685 breakout-board te gebruiken. Als deze via de I2C-bus is aangesloten op een microcontroller (bijvoorbeeld de Wemos D1 Mini of ESP8266), kan de microcontroller de servo's aansturen met behulp van het PCA9685 breakout-board.

Hierover staat in het artikel ESPEasy – Verbind en bedien de PCA9685 PWM-poortuitbreiding met de ESP8266 beschrijft hoe u een PCA9685 breakout-board aansluit op een Wemos D1 Mini en deze correct configureert met behulp van de ESPEasy-firmware.

Meer informatie over het aansturen van servo's met het PCA9685 breakout-board vind je in het artikel ESPEasy - Gebruik een PCA9685 om servo's te besturen.


NodeRed Flow voor controle

Als u een controller gebruikt die is uitgerust met de ESPEasy-firmware zoals hierboven beschreven, kunt u de volgende flow als eerste start gebruiken om de servo's te besturen.

U vindt de stroom onder de volgende link. Tips voor het importeren van een stroom in uw NodeRed-instantie vindt u in het artikel NodeRed - importeer en exporteer knooppuntcode

Om deze stroom in uw installatie te laten werken, moet u natuurlijk het MQTT-onderwerp aanpassen aan de naam van uw ESPEasy-instantie.


Bouw zelf de soldeerdampafzuigslang inclusief trechter

In het artikel 3D-printen – bouw je eigen soldeerdampafzuigslang inclusief trechter Ik beschreef een manier om een soldeeruitlaatslang te bouwen van een paar standaard uitlaatslangen en een paar 3D-geprinte onderdelen. Alle informatie en benodigde materialen zijn te vinden in het gekoppelde artikel.


Veel plezier met het project

Ik hoop dat alles werkte zoals beschreven. Zo niet, of als je vragen of suggesties hebt, laat het me weten in de commentaren. Ik zal dit dan zo nodig aan het artikel toevoegen.
Ideeën voor nieuwe projecten zijn altijd welkom. 🙂

PS Veel van deze projecten - vooral de hardwareprojecten - kosten veel tijd en geld. Natuurlijk doe ik dit omdat ik het leuk vind, maar als je het cool vindt dat ik de informatie met je deel, dan zou ik blij zijn met een kleine donatie aan het koffiefonds. 🙂

Koop Me a Coffee op ko-fi.com       

6 comments

  1. Hallo fantastisch,
    bedankt voor al je werk en de grote moeite die je hebt gedaan om te documenteren. Zeer gewaardeerd.
    We zijn geïnteresseerd in het creëren van een geautomatiseerd stofopvangsysteem met behulp van deze kleppen. Daarvoor willen we ook het stroomverbruik van de stofvormende systemen gebruiken, zoals in een van de video's die je liet zien. Daartoe: welk wifi-stopcontact heb je gebruikt?

    proost,
    René

    1. Hallo René,
      Ik heb een van deze wifi-sockets gebruikt: https://www.amazon.de/Steckdose-Stromverbrauch-Funktion-Fernsteurung-Kompatibel/dp/B0054PSES6/
      Belangrijk hierbij is dat ze de tasmota-firmware en vermogensmeting ondersteunen. Bovendien moet u ervoor zorgen dat u dit soort stopcontacten niet gebruikt om de stofopvangmachine in te schakelen. Zelfs als ze de verbruikte stroom van grotere machines aankunnen, worstelen ze vaak met de hoge stromen tijdens de opstartfase van motoren. 🙂
      Dus eigenlijk zou ik aanraden om dit stopcontact permanent aan te laten staan en alleen de vermogensmetingsfunctionaliteit te gebruiken tijdens het in- en uitschakelen van de machine via de voorraad aan / uit-schakelaar. 🙂
      Ik kan ook proberen het artikel hierover af te ronden, waarin ook de broncode van Node Red zou moeten staan. 🙂
      hartelijke groeten
      Fabian

  2. Bedankt Fabien!
    Ik zag ook dat deze slimme stekkers [ https://shelly.cloud/products/shelly-1pm-smart-home-automation-relay ] hebben een pinout, die direct bruikbaar moet zijn voor de servo. Je kunt ook eenvoudig hun firmware overschrijven. U kunt dus de stroom van een apparaat meten en als deze een limiet overschrijdt, opent u de klep en communiceert u met een ander apparaat om de klep in te schakelen.
    Ten tweede hebben we de 603ZZ-lagers besteld (twee personen onafhankelijk) en de bestanden afgedrukt die u hierboven hebt verstrekt en het lijkt erop dat de inkepingen een beetje groot zijn (minstens 0,5-1 mm) in vergelijking met de lagers. Zou het kunnen dat je uiteindelijk andere lagers hebt gebruikt of dat je een verouderde STL hebt geüpload?
    Ten slotte gebruikte een collega een stuk doorlopende M3-draadstang als as voor de klep (ik vermoed om de M3 × 30 en × 40 te vervangen) en zei dat het voor hem beter werkt.

    Bedankt voor al je geweldige werk & Proost,
    René

    1. Hallo René,
      Bedankt voor de tip. 🙂
      Ja dat zou kunnen. Na de overstap naar een (uiteraard) nauwkeurigere 3D-printer realiseerde ik me ook dat sommige marges een beetje afwijken.
      Het lijkt erop dat ik de bestanden opnieuw moet bewerken. Die heb ik op mijn lijstje gezet. Bedankt voor de tips. 🙂
      hartelijke groeten
      Fabian

  3. Hallo Fabian,

    Ik was de klep aan het samenstellen en merkte op dat je in je hardwarelijst een SG90-servo nodig hebt.
    Op de foto gebruik je een mg90s. Tijdens montage past de kabel van de sg90 niet.

    Kun je je bronbestanden delen zodat ik wat aanpassingen kan maken? Ook ga ik de kogellagerhouder verbeteren en zat ik er ook aan te denken om de klep onder en boven wat dikker te maken zodat er een m3 inzetstuk in past. Het verbinden van de stangen werkt dan wat beter.

    1. Hoi Bas,
      ja, in de tijd dat ik deze bestanden maakte, was ik vrij nieuw in het hele CAD-spel. Er zijn een paar dingen aan de STL's die ik zou willen verbeteren voor een nieuwe versie.
      Helaas is mijn tijd op dit moment een beetje beperkt.
      Tot die tijd: ik heb de bronbestanden naar de repo gepusht: https://github.com/Nerdiyde/NerDIYs_STLs/tree/main/STLs/butterfly_valve/source
      (Destijds gebruikte ik Autodesk 123D om de CAD te maken, sorry daarvoor. :D)
      hartelijke groeten
      Fab

Kommentar hinterlassen

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.