Kupplung SEL Lo200X

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Baderbahn
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Kupplung SEL Lo200X

#1

Beitrag: # 33292Beitrag Baderbahn »

Hallo Miteinander,

... das leidige Thema der Rutschung Druckwerkkupplung am Lo200X hat mich nicht in Ruhe gelassen.
Um den Erflog der jeweiligen Maßnahmen objektiv bewerten zu können, habe ich mir einen Prüfstand gebaut, auf den ich die komplette Kupplung montieren und die übertragbare Kraft via Federwaage ablesen kann.
1662403441993.jpg

Freundlicherweise hat mir Werner eine Kupplung aus einem Ersatzteilspender zukommen lassen - hierfür möchte ich an dieser Stelle explizit meinen großen Dank aussprechen - ebenso an Franz, der die Kupplung aus dem Gerät ausgebaut hat! :thumbup:
1662403882638.jpg

Die Kupplung aus dem Schlachtgerät war "in gewöhnlichem Zustand" -also mit verdrecktem Kupplungsbelag und einseitig "polierter" Ankerscheibe - also das gewohnte Bild.
1662403882631.jpg

Bei Durchsicht der Unterlagen, welche mir vorliegen, fiel mir nachfolgende Schnittdarstellung der Kupplung auf. Deutlich ist zwischen Sperrrad und Magnetspule ein Abstand zu erkennen (Rot). Nach Prüfung der Teile mittels Tiefenmaß war klar: Da ist verdammt viel Spiel!
Schnitt_Kupplung_spiel.png

Also flux die Spule vermessen, das CAD sowie den Laser angeworfen und Distanzscheiben in unterschiedlichen Stärken ausgeschnitten: (Die Langlöcher sind zur Abdeckung der verschiedenen Lorenz-Kupplungsversionen nach Handbuchdarstellungen).
Die Scheiben dienen der exakten Spieleinstellung und werden zwischen Magnetspule und Aluhalter verbaut.
1662406349980.jpg

Um die ganze Sache bewerten zu können, wurden einige Testläufe durchgeführt und jeweils die Durchschnitts-Zugkraft in kg (jaja, ich weiß - Kraft und kg...) notiert. Der Kupplungsmagnet wurde für die Tests kurzzeitig mit 30V/1A bestromt. Im Realbetrieb wird die Spule im Einzelschrittbetrieb (ges. ~76ms) für ca. 40ms mit 40V übererregt um anschließend mit 12V bestromt zu werden. Werden kontinuierlich Zeichen gedruckt, wird die Kupplung erst übererregt und dann mit 12V dauerversorgt.

Testaufbau:
1662403441983.jpg

Ergebnisse:
Ergebnisse_Test_1.png

Wie eindeutig ersichtlich, sind die allein durch die geringere Distanz zwischen Spule und Ankerplatte erzielten Kraftzugewinne recht eindeutig. Theoretisch (!) wären noch ca. 0,8-1mm Annäherungsmöglichkeit mehr drin, wenn man das Sperrrad innen etwas ausdrehen würde.
Ich werde nun meinen Lo2001 ebenfalls sauber "Ausshimmen" und die Lösung im Alltag testen.
Zusätzlich werde ich die Testkupplung mit Bremsband neu belegen - Bericht folgt.

Einen ausdistanzierten Abend wünscht,
Simon

Edit/P.S. In meinem Lorenz ist aktuell (05.09.'22) eine "blanke", ausschließlich geschliffene Kupplung, ohne Spielausgleich verbaut, die Spannung der Wagenrücklauffeder wurde etwas heruntergenommen.
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M1ECY
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#2

Beitrag: # 33300Beitrag M1ECY »

This is interesting Simon.

So it seems that there are a number of areas where the wear of the clutch can be adjusted out - I do not understand fully your comments about the friction material of the clutch - are you planning to get this replaced?

This is an area where I have contacts with experience - Automatic transmission overhaul for classic cars - having clutch plates relined. would be interesting to see if this troublesome component could be remanufactured with positive results - I will keep reading this thread, having picked up the L02000 at FN this year.
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Baderbahn
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#3

Beitrag: # 33354Beitrag Baderbahn »

Guten Abend in die Runde,

zuerst zu M1ECYs Frage / First about your question, M1ECY:
Yeah, there are some places, where adjustments can be done. I'll replace the clutch material - at least on the test clutch. If it works, I'll "implant" the clutch into my working Lo2001 and do a reallife trial-run with it. Actually my Lo2001 is working with a just shimed, cleaned and grinded clutch - detailed description in german below.

I'm planing to replace the clutch-plate with some brake-shoe replacement material. I think, I'll have some time to manufacture a fixture and some example parts within the next few days.

Feel free to ask in english - I'll try my best to answer your points (maybe with a slightly wrong grammar, sometimes ;) )


Nun zum aktuellen Stand:

Nachdem ich Anfang der Woche die Kupplung meiner laufenden Maschine ausgebaut und (vermeintlich) korrekt ausgeshimmed hatte, lief der Wagenrücklauf nicht mehr wirklich fluffig - ich mußte die Maschine vom I-Telex-Netz nehmen.

Heute habe ich mich nun der Thematik noch einmal angenommen und zwei Justageprobleme ausfindig machen können:
  • Die vermeintlich korrekt geshimte Kupplung war zu viel unterlegt - ein Papiershim weniger und das Sperrrad dreht wieder frei.
  • Da zum ausshimmen die Leitungen zur Spule abgelötet und der mit versiegelten Schrauben befestigte Spulenträger ausgebaut werden muss, muss dieser wieder perfekt (!) zum Sperrrad ausgerichtet montiert werden. Wird hierrauf nicht penibel geachtet, schleift das Sperrrad sporadisch am Spulenträger, was ebenfalls zu besagtem Wagenrücklaufproblem führen kann, Um die präzise Ausrichtung gewährleisten zu können, habe ich nun folgenden Trick angewandt: in ca. 120° Versatz habe ich ein kleines Stück Tesafilm auf den Spulenträger geklebt, das Sperrrad aufgeschoben, den Spulenträger festgezogen und im Anschluß das Tesa wieder entfernt.
Nach Einbau in den Lo2001 Läuft der Wagen nun korrekt bis zum Zeilenende, der Versuch scheint also erstmal geglückt zu sein - mal sehen wie lange.
Was mir Hoffnung macht, ist die Tatsache, daß die Kupplung mit der ausgelutschten Seite der (mit Körnung 400 geschliffenen) Ankerplatte und dem originalen, ausgelutschten Kupplungsbelag diese Ergebnisse erzielt!

Der weitere Fahrplan sieht wie folgt aus:
Kommende Woche komme ich vielleicht dazu, eine Vorrichtung zum einfachen Anfertigen passgenauer Kupplungsbeläge zu fertigen. Dann werde ich die "Schlachtkupplung" mit neuem Belag ausrüsten, auf dem Prüfstand testen und bei Erfolg/Verbesserung der Werte zum Dauertest in den Lo einbauen.

eingekuppelte Grüße,
Simon
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Franz
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#4

Beitrag: # 33355Beitrag Franz »

Baderbahn hat geschrieben: Fr 9. Sep 2022, 22:17 Guten Abend in die Runde,

zuerst zu M1ECYs Frage / First about your question, M1ECY:
Yeah, there are some places, where adjustments can be done. I'll replace the clutch material - at least on the test clutch. If it works, I'll "implant" the clutch into my working Lo2001 and do a reallife trial-run with it. Actually my Lo2001 is working with a just shimed, cleaned and grinded clutch - detailed description in german below.

I'm planing to replace the clutch-plate with some brake-shoe replacement material. I think, I'll have some time to manufacture a fixture and some example parts within the next few days.

Feel free to ask in english - I'll try my best to answer your points (maybe with a slightly wrong grammar, sometimes ;) )


Nun zum aktuellen Stand:

Nachdem ich Anfang der Woche die Kupplung meiner laufenden Maschine ausgebaut und (vermeintlich) korrekt ausgeshimmed hatte, lief der Wagenrücklauf nicht mehr wirklich fluffig - ich mußte die Maschine vom I-Telex-Netz nehmen.

Heute habe ich mich nun der Thematik noch einmal angenommen und zwei Justageprobleme ausfindig machen können:
  • Die vermeintlich korrekt geshimte Kupplung war zu viel unterlegt - ein Papiershim weniger und das Sperrrad dreht wieder frei.
  • Da zum ausshimmen die Leitungen zur Spule abgelötet und der mit versiegelten Schrauben befestigte Spulenträger ausgebaut werden muss, muss dieser wieder perfekt (!) zum Sperrrad ausgerichtet montiert werden. Wird hierrauf nicht penibel geachtet, schleift das Sperrrad sporadisch am Spulenträger, was ebenfalls zu besagtem Wagenrücklaufproblem führen kann, Um die präzise Ausrichtung gewährleisten zu können, habe ich nun folgenden Trick angewandt: in ca. 120° Versatz habe ich ein kleines Stück Tesafilm auf den Spulenträger geklebt, das Sperrrad aufgeschoben, den Spulenträger festgezogen und im Anschluß das Tesa wieder entfernt.
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Lieber Simon, ich verstehe zwar kein Wort als Nichttechniker aber es hört sich fabelhaft an ..... :thumbup: Klasse...
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M1ECY
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#5

Beitrag: # 38554Beitrag M1ECY »

Picking up this thread again - as Henning predicted, my Lo2000 is also showing signs of clutch failure.

Looking at the clutch here, and reading on Simon's modification, which serves to increase the magnetic field by moving the coil closer to the "Pole Piece" i wonder if the real problem still exists.
Lo2000 Clutch.PNG
Simon's clutch (above) shows clearly the wear on the pressure plate, and the limiting factor, the hub of the carriage advance gear - the inner silver ring is the soft iron "Pole Piece", the outer ring is of course a continuation of this, to allow the moulded gear to be made part of the assembly.

It is clear that there is a small but useable increase in diameter if this outer ring is machined below the level of the friction material - this could then allow a useful increase in diameter, thus reducing the rate of wear, there is also potential for improvement with modern friction materials being used.

The pressure plate, is of course highly polished,and a long way from flat - when the clutch is worn, the effective coefficient of friction is reduced - once the pressure plate is resting on the pole piece, the only parts of the clutch with power transmission are the remaining high spots, and these soon fail.

I am looking into getting the pressure plates remanufactured,and these will be surface ground to improve the overall "Flatness", likewise, I am also engaged on a search for better friction material - do we know the original material thickness?

Of course, we really cannot avoid the real flaw with this clutch system - all the time the motor is running, and the carriage is stationary, the clutch material is being worn out - there is no "return spring" to lift the pressure plate off the friction material, so all the time the machine is running, but not driving the carriage the parts are wearing.

I will keep a look out for a spare faulty clutch or two for development work - of course an electronic solution would be best for a permanent repair, but the existing clutch system must havea decent lifespan given the limited use these machines have out of commercial life.
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#6

Beitrag: # 38560Beitrag Baderbahn »

Hello Sean,

the topics you're talking about are exactly the same ideas what I had - and mostly tried allready.

Actually, there are two "statuses" of damages:
  • Just corroded clutches with enough friction-material left (just needs some propper cleaning, a slightly sanding of the anchor-plate surface and maybe shimming)
  • worn out clutches (needs new friction-material, sanding of the anchor-plate and shimming)
The first kind of damage is easy to repair and won't need further machining (untill it's reaching stage two...).
Sadly, more and more clutches show the seccond kind of damage - so the friction-material needs to be renewed - and thus milled out.

To make the machining process as simple and versatile as possible, I've made a fixture which gives the possibility to manufacture the friction-material-inlays and also machine the clutch-assembly (mill out old friction-material, adjust the height after inserting the new material).

So let's talk about clutch-materials: I've tried some (... :/ ...) but - believe it or not - I never was able to achieve the same clutching strength than the original clutch can reach.
Actually, I'm in contact with an expert in friction-materials. Also, I'm planing to send him an old clutch to analyze the original friction-material and give me some material proposals.

Conclusion: Untill now, I've tried
  • many different friction-materials
  • few different friction-material diameters (removed the "outer metall ring")
  • different friction-material thicknesses
  • even tried with different overpowering-times of the clutch-magnet
But no success, so far...

Last, but not least: Some pictures, I've made during my journey so far.
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Re: Kupplung SEL Lo200X

#7

Beitrag: # 38652Beitrag M1ECY »

Hello SImon,

I think the clutch material is almost certainly quite soft, and also having a high asbestos content - as such machining the original material is potentially quite hazardous.

Modern friction materials, especially for automotive braking is very hard, and does not become so effective until it is hot, sadly it is also quite abrasive.

The pressure plate material is also interesting, soft iron is best from a magnetic property, but also worst from a wear perspective - Plating the material with a different material I guess is not particularly effective - most electroplating of surfaces means only a minimal layer of material is deposited - heavy plating is something only really attainable in a commercial environment.

Will park this machine for a bit - I need to look into some options for an effective repair - keeping the original design is obviously a good thing, but perhaps the reality is, current materials are just not suited to this crazy application
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