Comienza con este post una serie dedicada a la mejora del sistema de vacío que se incluye con la impresora 3D de Objet, la Alaris 30. Esta misma bomba de vacío, cuya referencia del fabricante es ASY-04120, se incluye con otros modelos de impresora 3D por lo que todo lo explicado aquí es perfectamente exportable.

Ya comenté en posts anteriores sobre la Alaris 30 que había comprobado cómo algunas maniobras de la máquina que implican elementos mecánicos o electrónicos no me generaban confianza y cómo me parecía que otras operaciones, en el momento del diseño, no se habían resuelto de la manera más óptima para evitar futuros problemas de mantenimiento. El caso de la bomba de vacío es el ejemplo más descriptivo de esto que comento, ya que el ajuste y calibración de dicho elemento es bastante específico y requiere realizar diferentes medidas con un voltímetro, además de otros ajustes en el caudal de vacío.


En las dos imágenes anteriores puedes ver su posición en el interior de la impresora 3D, enmarcado por un rectángulo rojo. En la tercera imagen puedes ver el módulo ya extraido del interior de la máquina y listo para aportar toda la información posible para este post.

Elementos de la bomba de vacío

He numerado los 9 principales elementos mecánicos/electrónicos de la bomba de vacío en la imagen que puedes ver debajo.

Ampliar imagen

Los elementos #1 y #2 señalan a dos electroválvulas pilotadas a 24Vcc por la electrónica de control #9. La electroválvula #1 actúa como válvula de paso y está permanentemente abierta. Hasta el momento nunca he visto esta válvula cerrada, lo que evitaría que el flujo de aire pasara de la bomba de vacío a la conducción principal, que llega hasta el bloque de los cabezales de impresión. Esta última conducción es fácilmente distinguible pues se trata de un tubo flexible y transparente que va de la bomba de vacío hasta el cabezal de impresión.

La electroválvula #2 es bastante más importante. Es una electroválvula de 4 vías y 2 posiciones, de forma que en la primera posición, con la electroválvula cerrada (OFF), actúa haciendo el vacío en todo el tubo transparente y el bloque de impresión. Cuando está abierta (ON) actúa "soplando" aire por la conducción anterior. Esta segunda posición de la electroválvula #2 se usa en el momento en el que es necesario vaciar de resina o material de soporte el bloque del cabezal de impresión. Su esquema neumático puedes verlo en la siguiente imagen:


El elemento #3 es una bomba de diafragma accionada por un motor BLDC de la marca comercial Thomas, concretamente el modelo 3003VD/0,9/E/BLDC y que es el corazón de este módulo de vacío. En la foto, marcados con #4 y #5 aparecen dos dispositivos puramente neumáticos, el primero es un filtro, el segundo es un calderín que permitirá estabilizar el vacío en todo el circuito neumático hasta el bloque de impresión.

Los reguladores #6 y #7 permiten ajustar el caudal de vacío y de aíre, respectivamente. El primero (#6) forma parte importante del proceso de calibración de vacío, como veremos en próximos posts.

Finalmente, el bypass en #8 permite conocer el grado de vacío presente en las conducciones mediante el sensor de presión (MPXV5004DP) que se encuentra en la electrónica de control #9.

La electrónica de control

Voy a detenerme en la electrónica de control porque comprender su funcionamiento es de vital importancia para realizar una importante mejora más adelante, en posteriores posts. Para ello he vuelto a numerar los componentes que considero más relevantes:

Ampliar imagen

El circuito integrado marcado como #1 es un switcher, concretamente el LM2674 y es el encargado de bajar la alimentación principal, de 24Vcc a 12Vcc. El otro LM2674, marcado como #7, suministra la alimentación variable a la bomba de membrana que vimos en la primera foto numerada, marcada allí como #3. La alimentación que se suministrará a la bomba es la resultante del voltaje en la resistencia variable #8 y la tensión proporcional a la presión recibida por el sensor de presión #6 que es elevada por el LMV321 a 5Vcc. Debemos recordar que este sensor de presión está conectado al bypass marcado como #8 en la primera foto numerada, la del conjunto de la bomba de vacío.

Los conectores marcados como #2, #3, #4 y #5 pertenecen al control de dispositivos externos. El conector #2 es para la válvula de paso (#1 en la primera foto numerada). Las conexiones #3 y #4 permiten conectar, de forma indistinta, la válvula de vacío/aire de cuatro vías y dos posiciones (#2 en la primera foto numerada) y finalmente, la conexión en #5 permite el control del motor de la bomba de vacío (#3 en la primera foto numerada).

Los espadines marcados como #9 son TP1 y TP2 (Test Point 1 y 2) donde es posible conocer el voltaje que se está enviado al motor de la bomba de vacío. Estos puntos de test, junto con la resistencia variable #8 son determinantes en el proceso de calibrado y ajuste del sistema de vacío aconsejado por el fabricante.

Los TPx (TP3, TP6, TP4) pueden ser usados como puntos de control para conocer si existen 12Vcc, 24Vcc y 5Vcc, respectivamente. El punto de control TP5 debe tener un voltaje entre 1 Vcc y 4.9 Vcc que es el rango de voltaje devuelto por el sensor de presión #6. Es un lugar ideal para comprobar el funcionamiento de este componente de un fragilidad extrema.

Pines del conector IDC10

Por último, necesitaremos conocer a fondo la distribución de pines de este conector #10 porque las modificaciones que realizaremos deben respetar escrupulosamente toda la información suministrada por la Lotus Board o placa de control principal, donde se encuentra conectada la electrónica de control de la bomba de vacío (#9 en la primera foto numerada).
Pin_01 Alimentación (+) 24 Vdc
Pin_02 5 Vcc IN / Señal de ENABLE
Pin_03 Válvula de Air/Vac1 y Air/Vac2
Pin_04 Salida analógica de presión de vacío (0 Vcc…5 Vcc)
Pin_05 Puenteada con PIN_01
Pin_06 Puenteada con PIN_10
Pin_07 Válvula de paso On/Off
Pin_08 Salida analógica de voltaje en bomba (0 Vcc…5 Vcc)
Pin_09 Al chasis de la Alaris 30
Pin_10 GND

Para finalizar con este análisis en profundidad del módulo de vacío de la Alaris 30 añadiré a la derecha de este post todas las hojas de características o datasheet para su descarga. El contenido del siguiente post supondrá un paso intermedio antes de someter la bomba de vacío a una profunda modificación.


Comparte este post
Fri, 03 Apr 2015 05:21:13 +0200
Tags: #3DPrint, #Alaris

Posts relacionados