Umlenkrollen aus POM herstellen
#1
Liebe Tonbandfreunde,

irgendwo in meinem Selbstbauthread kam der Tipp "POM" als Drehmaterial, ich habe mir etwas davon gekauft und ein paar Versuche gemacht. Das Zeug lässt sich wie Butter bearbeiten, macht Spaß!

   

Wie man sieht, war der 1. Versuch nicht so sehr überzeugend. Auf der Drehbank gibt es praktisch keine Späne, sondern nur endlos lange Fäden, welche die Arbeit sehr behinderten. Außerdem - was man zwar im Foto kaum sieht, bei einem Lauf-Test schon, ist die Lauffläche zu schmal geworden, das Band kräuselt sich an den Seiten hoch. Ich hatte als Maß einen irgendwo ausgebauten Umlenkbolzen genommen, meine Mikormeterschraube sagt, dass dieser 6,315 mm hoch ist. Die 3. Nachkommastelle kann man ganz gut ablesen, weil sie genau zwischen zwei Teilstrichen liegt.

Möglicherweise ist da aber bei der Verwendung dieses Bolzens als Mess-Lehre auch dadurch ein Fehler entstanden, dass er etwas abgerundet ist.

Das Kugellager macht natürlich beim Schnell-Lauf Geräusche, ist aber leider auch schon bei der 19er Bandgeschwindigkeit etwas zu deutlich zu hören. Ansonsten läuft es prima...

   

Die Oberflächen habe ich daraufhin mit Sandpapier behandelt, da sind zwar die Riefen raus, aber es sieht total stumpf aus.

   

Bei den nächsten Versuchen an der Drehbank habe ich dann eine Absaugvorrichtung mittels Staubsauger improvisiert.

   

Das funktionierte erstaunlich gut, und nun gibt es auch schöne Oberflächen.

Dann habe ich mir Gedanken gemacht, wie ich das Bestmögliche aus meinen Werkzeugen heraushole so etwas wie einen Plan erstellt.

   

Die Idee ist, zunächst die Seitenbegrenzungen links und rechts senkrecht einzustechen. Und zwar etwas tiefer, als notwendig. Vorher mache ich einen kleinen Messing-Bolzen in der richtigen Höhe, um mich dann ganz vorsichtig an die korrekte Breite der Lauffläche herantasten. Von den seitlichen Begrenzungen lasse ich dann einen kleinen Steg von vielleicht 0.5 mm stehen, bevor ich das Ganze trichterförmig ausweite.

Ich weiß, dass die Seitenführung z.B. bei Revox-Geräten aus feststehenden Hartmetall-Scheiben bestehen, aber solche Konstruktionen sind mir als Bastler zu kompliziert.

Ich habe nun die Frage an Euch, wie breit eigentlich die Laufflächen von solchen Umlenkrollen normalerweise ist. Normale Bandbreite 6,3 mm + 5 Hundertstel, das ist aber eine reine Schätzung von mir aus dem Gefühl heraus. 

Das mit den Kugellagern ist eigentlich ganz nett, weil sie leicht laufen weil diese Rillenlager auch keine extra Anlauf-Scheiben für die obere und untere Höhenbegrenzung brauchen, sondern konstrukionsbedingt nicht axial ausweichen können.

Aber ich glaube, das Laufgeräusch möchte ich nicht haben und habe mir deshalb Sinterbronce-Lagerbolzen gekauft. Leider kann man das nicht wechselweise austesten, weil die Kugellager 7 mm Außendurchmesser haben, die Sinterlager aber nur 6 mm. Innen bei beide 3 mm, das passt jedenfalls. Außerdem habe ich neue Zentrierboher bestellt, um gleich mit dem richtigen Durchmesser zentrieren zu können.

Mir ist nicht ganz klar, wie ich die Achs-Bohrungen am besten mache. Bei dem oben gezeigten Versuch für das 7mm-Kugellager habe ich mit vielen Bohrungen 3 - 4 - 5 - 6 - 6,5 - 7 mm immer weiter aufgebohrt, aber ich glaube, dass das für die Genauigkeit gar nicht mal besonders günstig ist. Zumindest sitzen die Lager passgenau.

Der Zentrierbohrer mit 6 mm Schaftdurchmesser hat eine Bohspitze von 2,5 mm, möglicherweise ist es am besten, erst die 2,5 mm ganz durchzubohren, und dann gleich auf 6 mm zu gehen? oder doch auch wieder über mehrere Zwischenstufen gehen?

Das Dumme ist, dass man das Werkstück nicht zwischendurch ausspannen, testen und dann wieder einspannen kann, denn dann ist die Genauigkeit futsch.

Außerdem ist mir nicht ganz klar, ob man diese Bohrungen besser mit höherer Drehzahl vornimmt oder doch lieber möglichst langsam bohrt, um das Material nicht zu erwärmen.

Falls also jemand für dieses Vorhaben noch Tipps oder Hinweise oder Anmerkungen hat - die  nehme ich gerne entgegen!

MfG
Binse
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#2
Hallo Binse,

die Art der Bandführungen an den Kopfträgern habe ich an den Studiogeräten von AEG/Telefunken von 1947 bis zu den Modellvarianten der M15A intensiv verfolgt.

Der bisher absolute Höhepunkt nach meiner Meinung ist der von Peter Ruhrberg für seine M15A hergerichtete Bezugsbandkopfträger. Die dort erreichte Präzision im Bandlauf ist nach meiner Kenntnis auf keinem Serienlaufwerk des Weltmarktes erreicht worden. Auch die Maschinen für die Bezugsbandherstellung von Agfa, BASF und EMTEC waren zu ihrer Zeit nicht auf diesem Stand.

Nun zu Deinen Fragen:
Präzisionskugellager in den Umlenkrollen sind hinreichend leise und haben weniger Schlupf beim schnellen Umspulen.

Die Distanzstücke in den Bandfühlhebeln der M15A sind 6,35 mm hoch. Da sie aus Sinterrubin sind, wurden sie auf Maß geschliffen und dann hat man das gleich auf 1/1000 mm genau gemacht. Warum, ist mir nicht bekannt, und es ist auch gar nicht erforderlich. Ich habe es aber trotzdem mit Endmaßen der Klasse 0 von Carl Zeiss Jena nachgemessen und gestaunt.

Die M15A Umlenkrollen sind bei mir erheblich größer in den Stichmaßen (zwischen 6,80 und 6,48 mm,von links nach rechts).Das ist für Dich aber nicht relevant, weil der Kopfträger bei mir die untere Bandkantendistanz an den Führungen auf 1 µm genau einhält und nach oben kein Maß bis 6,6 mm definiert, sondern mit geringer Kraft die obere Bandkante stabilisiert. Wegen der einseitigen Führungen halbieren sich dadurch die Abtastfehler durch die Toleranzen der Bandschneidemaschinen.

Unter 6,35 mm würde ich mit den Rollen keinesfalls gehen. Rollen können keine genauen Führungen übernehmen. Höhenfehler beim Einlauf werden in irgendeiner Form am Auslauf wieder wirksam und zwischendurch wurde das Band nur unnötig gewörgelt.  
Die Bandfühlhebelrollen der M21 haben ein Stichmaß von 6,40 mm und diese Rollen haben Kugellager und stellen den letzten Entwicklungsstand an den Fühlhebeln bei Telefunken dar.-  Der Schdudrr Willi war an dieser Stelle um Jahrzehnte voraus. Fühlhebel ohne Rollen hat er an seinen Studiogeräten nie verwendet. Hätte er es getan, hätten sich die lila Kühe auf den Bergwiesen seit der Nagra III totgelacht. Und nun kommt´s: auch Stefan Kudelski verpaßte seinen Fühlhebelumlenkrollen in der Nagra III das Stichmaß 6,40 mm und einen solchen Hauch von Balligkeit....!!!. Der Bandlauf der kleinen Nagra III hat zu Beginn der 60er Jahre die Techniker der Studiogeräte in den Rundfunkanstalten in Verzückung geraten lassen. Bei mir passiert das heute noch.

Die M21 Rolle ist im Schnitt genau so aufgebaut, wie Deine Zeichnung, und jetzt kommt das Schmankerl: Die Lauffläche ist gegenüber einem Endmaß auch ganz leicht ballig, wie sich das gehört und schon bei der T9 (+T8f) perfekt angewendet wurde. Wenn man das konsequent durchhält, läuft ein gerades Band immer in der Mitte und braucht an den Rollen keine Führung. Jetzt muß der folgende Satz von mir kommen: "Da würden nur die Bandkanten verwörgelt, und die eigentlich offenen Bandkanten haben im normalen Bandleben schon nichts zu lachen". Haaach, ich konnte es wieder schreiben.

Meine dringende Empfehlung für das Rollenstichmaß: 6,40 mm

Zu der von Dir gewünschten Rundlaufgenauigkeit mag ich mich nicht äußern. Ich habe als Lehrling zuletzt an einer Drehbank gestanden, und deren Genauigkeit wäre für die Toleranzangaben bei den Studiogerätedrehteilen von Telefunken/Konstanz nicht ausreichend gewesen. Ich weiß aber, daß gute Dreher mit einer ausgeklapperten Maschine noch Präzisionsteile abliefern können, wenn sie das wollen.

Aber auf dem Gebiet hast Du sicher selbst genügend Erfahrung, und die ist ja durch nichts zu ersetzen.

Viel Erfolg und
viele Grüße
Manfred
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#3
muss den in die Umlenkrolle unbedingt ein Kugellager, der Kunststoff kann doch direkt auf der Achse laufen 

[Bild: aa1121600cmk40.jpg]
Gruß Ulf
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#4
Hallo Binse,

warum müssen die Rollen eigentlich aus Kunststoff sein, das hat noch kein Hersteller vor Dir gemacht?
Ich mache derartige Teile mit hohen Rundlaufansprüchen lieber aus Alu- Magnesiumlegierungen.
Aluminiumlegierungen sind relativ leicht und lassen sich perfekt maßhaltig bearbeiten bis zur polierten Oberfläche.
Im Gegensatz zu Kunsstoffen, entsteht kein Grat an den Kanten.
Kunststoffe haben auch einen höheren Temperaturkoeffizienten, d.h. sie dehnen sich bei Erwärmung stärker aus und werden weicher.
Alulegierungen lassen sich sehr filigran bearbeiten, eignen sich deshalb hervorragend auch für Umlenkrollen.
Das richtige lichte Maß sowie Empfehlungen zur Gestaltung der Bandlauffläche wurden von Manfred bereits genannt.

Eine hohe Rundlaufgenauigkeit der Funktionsflächen erreicht man, wenn man das Teil möglichst in einem Stück in einer Aufspannung dreht.
Nachdem die Außenkontur fertig ist, solltest Du die Bohrung anzentrieren und vorbohren, dann aufbohren bis kurz vor's Fertigmaß.
Du kannst Dir die größte Mühe geben, ein Bohrer verläuft immer in einer tiefen Bohrung, auch wenn es bei präzisem Anschliff nur Hundertstel sind.
Das Fertigmaß solltest Du mit einem Innendrehmeisel erzeugen, nur so entsteht die Bohrung genau in der Mitte.
Um bei Serienteilen Zeit zu sparen, drehe ich z.B. bis auf etwa 3/10tel vor Fertigmaß aus und reibe den Rest mit einer genauen Maschinen- Reibahle im Reitstock fertig, so wird ein Teil genau wie das andere.
Nachdem die zueinander rundlaufenden Flächen fertig bearbeitet sind, kann abgestochen und umgespannt werden.
Empfindliche rotationssymmetrische Werstücke spannt man nach der Bearbeitung nicht mehr direkt im Backenfutter, da man sie nie mehr präzise rundlaufend bekommt, außerdem entstehen an den Spannstellen meist störende, unschöne Spannspuren.
Für die schonende Weiterbearbeitung verwendet man deshalb Spannzangen oder sog. "weiche Ausdrehbacken", welche man auf das benötigte Spannmaß vorher genau audreht.
Hobbydreher fertigen sich im einfachsten Fall eine "verlorene Spannzange" selbst an, das ist ein abgestufter Ring mit Anlage, den man passend zum Werkstück dreht und anschließend mit der Metallsäge schlitzt, damit er sich im Durchmesser spannen und entspannen lässt, ohne aus dem Futter zu fallen.
Dieser geschlitzte, vorgedrehte Ring wird ins Dreibackenfutter aufgenommen und halb vorgespannt, damit er sich weiterbearbeiten lässt.
Nun wird die Werkstückkontur im Ring ausgedreht und hinten ein Anschlagsbund erzeugt, um das Werkstück wiederholgenau spannen zu können.
Das Futter kann nun etwas geöffnet werden und das Werkstück passt in die "verlorene Spannznge", anschließend wird das Futter wieder gespannt und das Werkstück kann fertgbearbeitet werden.

Bernd

Beispiel zur Veranschauung:


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#5
Ich bin wieder mal von den Socken, was hier so an Detailwissen hochkommt. Wie viel Know How in einer Umlenkrolle und deren Herstellung steckt! Vielen Dank für die Einblicke.

Grüße aus dem sonnigen Griechenland,
Frank
In Rust We Trust!
T e s l a  B 1 1 6 (A.D.),  R E V O X  B 7 7
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#6
Auch von mir Danke für diese tiefen Einblicke.
Drehbank alleine ist anscheinend nur die halbe Miete.
Erfahrung ist durch nichts zu ersetzen.

Gruß Jan
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#7
Erst mal herzlichen Dank für Eure umfassenden und kenntnisreichen Antworten!

Ich denke, dass sie mir eine gute Hilfestellung bei meinen bescheidenen Versuchen geben. Natürlich ist das auf meinem Bastlerdrehbänkchen nur zu einem kleinen Teil umsetzbar. Auf einige Eurer Hinweise möchte ich noch eingehen.

Material: Ich hatte ja mein letztes Projekt auch mit relativ gut zu verarbeitenden Alu-Restchen bestritten. Neues Material müsste ich bestellen, was an sich kein Hinderungsgrund wäre. Die Versuche mit POM zeigen aber, dass das doch erheblich besser geht, und auch sehr gute Oberflächen ergibt, optimal und ohne sichtbaren oder spürbaren Grat bei Verwendung der fertigen Wende-Schneideplatten, die in alle Richtungen sehr gut schneiden. Die Erwärmungs-Problematik, das Aufweichen, entsteht wohl vor allem beim Ausbohren, ansonsten wird das Material nicht erwärmt.

Die verschiedenen Platikmaterialien verhalten sich nach meiner Erfahrung auch sehr verschieden. Ich habe hier etwas mit Nylon versucht, damit hat alles einen Grat, und gute Oberflächen lassen sich nicht erzielen. Das ist bei "POM" ganz anders, und die Beschreibungen der Verkäufer sprechen auch von guter Bohr- und Drehqualität.

Maße: OK, Breite 6,4 mm. Prima! Bandlauffläche ballig, da habe ich auch schon dran gedacht, aber kriege ich nicht hin. (Jedenfalls nicht genau, und wenn es das ungenau ist, ist es vermutlich eher kontraproduktiv.)

Innen ausdrehen: Der Durchmesser für die Sinterbuchsen muss 6 mm sein. Ich habe mir zwar zuweilen schon aus alten Bohrern mir etwas zum Ausdrehen zurechtgeschliffen,  aber mit so etwas bekomme ich auf eine Länge von ca. 30 mm nichts innen ausgedreht. Bei den Kugellagern sind es 7 mm, da ist wenigstens der Bohrer ein bisschen stabiler.

"Du kannst Dir die größte Mühe geben, ein Bohrer verläuft immer in einer tiefen Bohrung, auch wenn es bei präzisem Anschliff nur Hundertstel sind.", schrieb Bernd in seinem Beitrag. Genau. Umspannen ist nun leider gar keine Alternative, wie mehrfach erwähnt. Auf die Anfertigung eines Hilfswerkzeugs zum Umspannen würde ich gerne verzichten, weil das unter dem Strich noch mal so viel Zeit (und Material) kostet wie das Werkstück selbst.

Ich werde wohl noch ein paar Probe-Löcher machen müssen.

Kugel- vers. Gleitlager: Wie gesagt, ich habe den ersten Versuch jetzt mit Kugellagern gemacht, und sie sind mir zu laut. Will aber jetzt kein Geld für garantiert leise Präzisionslager ausgeben.

Ich warte jetzt noch auf die bestellten Zentrierbohrer und dann auf die Gelegenheit, eine Weile mit meinem Drehbänkchen  zu verbringen, welches ein paar km entfernt steht. Dann melde ich mich wieder.

MfG
Binse

Achso, und auf die Frage von Ulf, ob der Kunststoff nicht direkt auf Achse laufen könnte: Ich würde mal sagen, dass das Ergebnis entweder viel zu viel radiales Spiel oder Schwergängigkeit bedeutet. Vermutlich müsste man es - trotz guter Trockenlauf-Eigenschaften, irgendwie ölen, oder es quietscht ziemlich bald.
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#8
Hallo Tonbandfreunde,

Zur allgemeinen Unterhaltung möchte ich hiermit ein wenig mit meinen nunmehr fertigen  Umlenkrollen beitragen. Wohin die Bastelreise geht, braucht wohl nicht erwähnt zu werden - ein weiterer Tonbandgerät-Selbstbau. Alte Fehler korrigieren, neue machen?

   

Um die gewünschte Breite der Lauffläche von 6,4mm kontrollieren zu können, habe ich erst mal einen kleinen Messing-Bolzen auf möglichst genaue Länge abgedreht und mit einem Schräubchen als Griff versehen. 

   

So war das gedacht. Eine nachträgliche Kontrolle ist natürlich zu spät, wenn das Werkstück einmal aus dem Drehfutter ausgespannt ist, lässt nichts halbwegs Genaues mehr damit machen. Das andere Hilfswerkzeug diente dazu, die Ränder der Umlenkrädchen zu kontrollieren. Die ursprüngliche Idee, die Rollen seitlich etwas tiefer einzustechen, war zu schwer bzw ungenau auszuführen. Die glatte Lauffläche hingegen konnte ich vorsichtig nach und nach auf Sollmaß ausweiten. Die Innen-Kante bleibt dabei ganz leicht abgerundet, was man an den Lichtreflexen erkennen kann.

Die in Euren Beiträgen weiter oben erwähnte "Tonnenform" für optimale Laufeigenschaften habe ich gar nicht erst versucht - das gibt mein Maschinchen nicht her. Ich habe zwar auch eine kleine Kegeldreh-Einrichtung, aber die ist eigentlich nur zur Verdeutlichung des Prinzips brauchbar, oder vielleicht noch für Bedienknöpfe, ansonsten, wenn es ein bisschen genauer werden soll, muss alles mit dem Quer- und Längs-Support gemacht werden.

   

Hier sind die Umlenkrollen mit Achsen und Befestigung zu sehen. Die Sinterbronze-Laufbuchsen sind bereits eingepresst. Für die Befestigungsbolzen habe ich mehrere Anläufe gebraucht. Erst habe ich versucht, eine Achsbohrung in eine M6-Messingschraube einzubringen, um das Ganze dann höhenverstellbar einbauen zu können. Das scheiterte, vermutlich, weil die Messingschraube nicht gerade genug war. Ein Versuch mit einer 10-mm-Alustange aus dem Baumarkt scheiterte auch. Das Loch, in das die Achse eingeschoben werden sollte, war zu ausgefranzt - ungeeignetes Material zum Bohren und Drehen. Das sehr zähe weiße Nylon-Material hingegen hat prima funktioniert. Die 3-mm-Achsen lassen sich satt einpressen, und unten das 3-mm-Gewinde ist ziemlich stabil. Es scheint mir, dass das Nylon durch seine Elastizität dem Schneidstichel oder Bohrer immer ein wenig ausweicht, so dass gerade das passende Untermaß entsteht, damit z.B. Schrauben und Achsen stramm sitzen. Für das POM-Material gilt das wohl, in geringerem Maße, ebenfalls.

   

Ein Bandfühlhebel in der Montage. Damit diese Hebel möglichst leichtgängig werden, werden sie mit 2 kleinen Kugellagern geführt. Die Achse für die Umlenkrolle selber ist wieder in Nylon eingepresst, der Durchmesser ist hier nur 2 mm.

   

Zusammenbau. Der Hebel selber soll möglichst leicht sein, um eine geringe bewerte Masse zu haben. Deshalb ist er auch aus Plexi, was zwar elastisch, aber formstabil ist, und größere Belastungen treten da ja nicht auf.

   

Hier kann man sehen, wie das Ganze dann zusammenpasst.

   

Manchmal gibt es Bruch.

Links: Spulenteller, Fixierung. Der Dreizack ist nur noch ein Zweizack. Ist schon länger her, Irgendwann bei der Lagerung hat die Schwerkraft zugeschlagen ...

Mitte: Das ist (war) eines der Bedienrädchen meiner Drehbank. Wie kann man diese wichtigen Bedienelemente aus Plastik machen, werte Firma Proxxon! Nun, das Drehbänkchen mit dem satten Lebend-Gewicht von 3,7 kg und dem munteren 60W-Motor habe ich schon lange, heute ist das Angebot vielfältiger. Und dieses POM-Material und auch Nylon kann man damit richtig flott verarbeiten, wenn man die Späne sofort absaugt, (sonst sieht man nichts mehr von seinem Werkstück).

Rechts: Manchmal macht beim Bearbeiten einfach „kracks“:  ... Nun, noch einmal ein neues aussägen und die Ränder glätten, bohren, und alles ist wieder gut.

Bin selber gespannt, wann ich das Ganze dann in Bewegung setzen kann …

MfG

Binse
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