Devanadera de Hilo

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Hace un tiempo me sugirieron meterme en un proyecto peculiar. Se trataba de intentar fabricar tubos de Fibra de Carbono, y básicamente se centraba en el diseño y construcción de una Devanadera de hilo. Básicamente consiste en un husillo giratorio, controlado por ordenador, y una guía para el hilo, también controlada por ordenador. La principal característica, es el hecho de poder controlar tanto la rotación del husillo como el avance de la guia. De esta forma se puede ir enrollando el hilo en el husillo de forma controlada, haciendo los dibujos, o el angulo  que nosotros queramos. Esta es la base. Pero claro, hay que hacerlo. En un primer paso, habría que demostrar que se es capaz de controlarlo con las herramientas de que disponíamos.

Como en el desarrollo de cualquier maquina nueva, hay que ir paso a paso. En primer lugar, convendría preparar un prototipo y comprobar su funcionamiento. Si se es capaz de hacerla funcionar, ya se diseña a escala real. Y que necesitamos para preparar un prototipo? Básicamente un husillo que gire controlado por ordenador, y que la guía este anclada a un sistema que se desplace linealmente también controlado por ordenador. Pues resulta que ya dispongo de todo esto. Como este proyecto lo empecé antes de desarrollar el cuarto eje, tuve que buscarme la vida por otro sitio para tener un husillo giratorio al que acoplar un motor PAP. En mi taller tengo un torno pequeño, un EMCO UNIMAT, al que acoplarle un motor PAP es relativamente sencillo. Metiendo un tubo en el plato de garras, ya tenemos el husillo.

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Torno EMCO UNIMAT usado como bobinadora

Para la guia, basta con anclar una argolla al portaherramientas de mi fresadora, y controlando solo el eje X, ya tendria el invento hecho. Facil y sencillo.

Ahora toca intentar controlarlo. Y es aqui donde entra un compañero, Sergi, que es mi electronico particular. El me ha ayudado en todo el tema electronico de mi CNC, y esta parte no iba a ser menos. Ademas, se implico bastante en esto, e incluso desarrollo un programa en C++ para generar automaticamente el codigo G , listo para ser leido en LinuxCNC. Estas eran las principales caracteristicas del programa:

  • Basicamente, introduciamos los datos de partida, diametro, longitud, etc..
  • Despues, las condiciones de funcionamiento: Paso, angulo, velocidad, etc..

El programa generaba un codigo G donde actuaba sobre el eje A y en eje X, dandole las ordenes para que enrollara el hilo segun estos patrones. El programa resulto muy versatil, de forma que al enrollar el hilo, era capaz de seguir el mismo trayecto, desafasado una distancia determinada, para que el hilo no fuera exactamente por el mismo recorrido de la vuelta anterior. Asi se puede crear el dibujo perfecto con el hilo.

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Bobinadora funcionando
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Bobinadora funcionando

Este ha sido el resultado. En este video se aprecia como va enrollando, y como al llegar al final, da justo una vuelta entera, para continuar justo por donde estaba el hilo anterior, pero con un desfase determinado, para que no enrollara sobre el hilo anterior.

Esto evidentemente es una primera fase, sabiendo que el concepto en principio funciona, y que el control no solo se puede hacer, si no que funciona bastante bien, ya se podria dar el siguiente paso. Desarrollar la maquina de verdad. Pero eso es otro paso que ya comentaremos mas adelante.

Some time ago I suggested getting into a peculiar project. It was trying to build Carbon Fiber tubes, and basically focused on the design and construction of a yarn winder. Basically consists of a rotating spindle controlled by computer, and a guide to the thread, also computer controlled. The main feature is being able to control both the rotation of the spindle as the advancement of the guide. This way you can go by winding the yarn on the spindle in a controlled way, making drawings, or the angle we want. This is the base. But of course, do so. In a first step, would have to demonstrate that it is able to control it with the tools at our disposal.

As in the development of any new machine, we have to go step by step. First, we have to prepare a prototype and test its operation. If you can make it work, then full-scale designs. And what do we need to prepare a prototype? Basically a spindle rotation controlled by computer, and that this guide anchored to a system that also move linearly controlled by computer. Well I already have this. As I started this project before developing the fourth axis, I had to look for another place to have a rotating spindle and putting on PAP engine. In my workshop I have a small lathe an EMCO UNIMAT. Putting a tube in the chuck, we have the spindle.

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For guidance, sufficient to anchor a ring my milling tool, and controlling the X axis only, and the invention would have done. Easy and simple.

Now it is trying to control. And it is here where it enters a partner Sergi, who is my particular electronic He has helped me throughout my CNC electronic theme, and this part was not going to be less. Also, is fairly implied in this, and even developing a program in C + + to automatically generate the G code, ready to be read in LinuxCNC. These were the main features of the program:

  • Basically, we introduced the starting data, diameter, length, etc. ..
  • Then, the operating conditions: Pitch, angle, speed, etc. ..

The program generated a G code which acted on the A axis and X axis, giving orders to wind the thread according to these patterns. The program resulted very versatile, so that the yarn winding, was able to follow the same path, offset a certain distance, so that the thread is not exactly the same path of the previous row. So you can create the perfect drawing with thread.

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This has been the result. This video is seen as it is wound, and how to get to the end, it gives just one turn, to continue right where the previous thread was, but with a certain time lag, so that there will wind on the previous thread.

This is obviously a first step, knowing that the concept works in principle, and that control can be done in addition to work pretty well, and one could take the next step: Developing the real machine. But that is another step as we discuss below.