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Laminator im Selbstbau

 
Laminator
   

Idee dieses Projektes war einen Laminator mit direkt beheizten Laminierwalzen im Selbstbau zu entwickeln wie er für die Laminierung von Lötstopp für Leiterkarten benötigt wird. Es sollten je 3 Walzenpaare mit bis zu 150°C beheizbar sein.........

Messingwalze


Zunächst war die Suche nach einer geeigneten Walze mit ausreichend thermischer Masse. Die Wahl fiel auf ein Messungrohr mit 26mm Durchmesser und einer Wandstärke von 5mm. An den beiden Enden wurde das Rohr auf 20mm abgedreht.

 

Die Beheizung des Rohrs soll mit Hilfe von 1500W Halogenstäben erfolgen. (Der Innendurchmesser von 16mm ist recht eng für die Halogenstäbe wäre eine Wandstärke von 4mm fast besser.

Damit die Wärme gut aufgenommen wird habe ich die Rohre schwarzoxidiert. Dazu zuerst mit konz. HCl das Zink aus dem Messing gelöst (Rohr sieht dann kupferfarben aus) und anschließend mit NaClO2 und NaOH bei 60°C schwarzoxidiert. Wem das zu aufwändig ist kann es auch lassen, denn der Aufwand des Schwaroxidierens steht in keinem Verhältnis zum Nutzen.

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Die weiche Beschichtung:

Wie bekommt man nun eine weiche Beschichtung auf das Rohr... Ideen gab es genug, realisierbar war dann aber nur diese.... Silikonschlauch mit 20mm Innendurchmesser und 1mm Wandstärke (der Silikonschlauch sollte ca 6mm kleiner als der Außendurchmesser des Rohrs sein damit alles nacher gut haftet...)  wird in 2 Schichten über das Rohr gezogen. Dazu wurde das Rohr zugestöpselt, der Silikonschlauch unter Wasserdruck gesetzt und über das Rohr geschoben. Der Silikonschlauch gleitet dann auf einem Wasserpolster :-) Am Anfang war es eine große Wasserschlacht aber nach einigen Fehlversuchen ging es dann ganz fix. Wichtig, manche Silikonschläuche sind innen talkumiert und sind somit nicht geeignet, entweder das Talkum rauswaschen oder gleich nicht Talkum beschichtete verwenden.

alt

Nachdem 2 Lagen von den Silikonschlauch auf der Walze sind, muss das Wasser wieder raus, also bei 150°C im Backofen eine Stunde trocknen.... Die überstehenden Reste des Silikonschlauches erst nach dem Backen abschneiden.....


Die Walzen habe ich mit Nadellagern von SKF gelagert. Duchmesser der Lager beträgt 26mm (!! Da bleibt 0 Wandstärke am oberen Teil der Lageraufnahme) ich habe leider keine Lager mit geringerem Außdurchmesser bei 20mm Lagerinnendurchmesser gefunden... Die Walzen sind über Zahnräder miteinander verbunden (die gibt es in Rohform bei Lemo-Solar, d.h. die Bohrung von 20mm muss noch angebracht werden) das kleine Zahnrad dazwischen ist aus Stahl, da es einiges an Belastung aushalten muss.

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Einbau der Lager und der Rollen in die entsprechenden Laggerblöcke

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Je zwei Rollensäze werden übereinander gesetzt und über 4 Messingstangen geführt. Die Lager fü die Halogenstäbe sind aus Teflon, da die Stäbe doch recht heiß werden......

Für die Kugellager sollten entsprechende Hochtemperaturlager verwendet und mit Teflonfett auf Lithiumseifenbasis o.ä. versehen werden.

Die Zentreirung der Lampen ist etwas eine Fummelei. Es gibt spezielle Lampen für die Heizung von Laserdruckern oder Kopierer, die sind schlanker im Durchmesser und haben nur eine sehr kleine Nase.

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Fertig montierte Lageblöcke mit den Silikon-überzogenen Walzen. Die Temperatur der Walzen wir Außen über schleifende PTC's gemessen und entsprechend geregelt. Die Walzen halten aufgrund ihrer Termischen Masse die Temperatur entsprechend lange so dass während des Laminierens die Temperatur eigentlich nicht geregelt werden müsste. Die Walzen werden über einstellbare Druckfedern gegeneinander gepresst, so läßt sich der Anpressdruck einfach mit Hilfe von 4 Einstellrädern anpassen. (s.u.)

Der Antrieb:

Ein kleiner Getriebemotor mit 148:1 Untersetzung. Die Geschwindigkeit wird über EMK gemessen und geregelt. (1mm/s -20mm/s)
Als Schmiermittel eignet sich Hochtemperatur-Teflonfett. Normales Fett raucht ab :-) .....

alt
 

Die Regelung der bis zu 6 Lampen wird von einem Atmel 8535 übernommen. Die Lampen werden mit Thyristoren (nur eine Halbwelle wird verwendet) über Optokoppler angesprochen. Die Lampen werden versetzt angesteuert, so dass nur jede 3. Vollwelle ein Lampenpaar angesprochen wird (sonst steigt die Leistung in Regionen, welche eine Steckdose nicht mehr liefert) Die Ansteuerung erfolgt im Phasenanschnitt. Eine interne 50Hz Zeitbasis wird dabei durch die Netzfrequenz synchronisiert. Von dieser Zeitbasis werden die Zündzeitpunkte für die Lampen abgeleitet.

Die Zündspannung (18V) für die Thyristoren wird aus der Netzspannung über ein 'Kondensatornetzteil' abgeleitet und mit Z-Dioden stabilisiert.

Die Regelung des Antreibsmotors erflogt durch messen der EMK. In den Pulspausen der PWM wird der Motor als Generator betrieben, die erzeugte Spannung ist proportional zu der Geschwindigkeit des Motors. Die ist eine recht einfache Möglichkeit den Motor ohne Impulsgeber o.ä. in der Geschwindigkeit zu regeln.

Leistungsteil des Laminators

Die Leistungsstufen

Controllerplatine mit LCD Display

Die Vorderseite der Controllerplatine mit LCD Display

Rückseite der Steuerplatine

Die Rückseite der Controllerplatine

Elektronik Sandwich

Das Sandwich aus Leistungsteil und Controller