關於DIY這件事....

這是一個小故事。
2015年的8月,有個網友寫信給我,希望能夠照自己的想法製作一台烘豆機。當時我正處於樂於助人的(不成熟)狀態?
互相討論的結果,就是半直火、電熱管的烘豆機。
首先這是網友(接下來簡稱網友A)提供的部分草圖:



我:
以構想來說算是十分完整了,雖然只是個初步的構想。
討論的內容是我提出問題對方回答的方式:
140*190的烘焙桶可以烘到500g。
A:剛剛好,合乎我的需求
1.烘焙桶的沖孔孔徑是2或3mm?普遍直火是3mm,但是電熱式的狀況?
A:我在網拍上有購買一組簡易式的烘焙機,它的內桶也是網狀開孔孔徑有4MM,我試了一下不會卡豆也不會掉豆,所以我覺得4MM是一個理想值(或許有助於改善銀皮掉落之問題)
4.烘焙桶是有底部嗎?前方進豆下豆是空的,後方是密閉的?
A:底部要有隔板因為考慮到持溫的問題,內桶鍋爐後方密閉前方開放的,因為鍋爐是在運轉狀態,故前方還有一圓形擋如圖C,擋板安裝下豆孔,視窗,下豆搖桿,熱電偶等...如圖F
3.電熱管的位置在烘焙桶的外面還是裡面?在外面的話,是在烘焙桶上方還是下方?
A:電熱管安裝在鍋爐外側,至於上方或下方可能要時機安裝願轉之後袃做修改
4.電氣箱的體積要根據電子零件的大小再做規劃。
5.以示意圖來看,銀皮可能無法排出,只有煙會排掉,這可能導致烘焙桶內銀皮太多燃燒產生煙燻味。
A:如果網孔加大之後是否有助改善銀皮掉落呢?
6.馬達的轉速是固定的嗎?一分幾轉?
A:馬達之選用可以固定可不固定目前我的馬達有減速裝置約25轉/min也可正逆轉
有開關可調
7.3"的排煙管會不會太大?要放在電氣箱裡需要隔熱層。
A:3''排煙管只是初步構想或許可以小些2''也可,外部連結時再變大即可
8.排煙是自然排煙還是要加裝抽風機?
A:排煙構想如圖E

我:
關於製作的價格來說,3~4萬的預算應該是超乎對方的想像。
如果單就機體與外殼,不銹鋼材料與切割其實約1萬左右,但是焊接的部份要根據繪圖組裝的過程來估算⋯
其實很難計算。
建議的方向是,有了機構的草稿後,要考量各個功能的平衡性與結構的穩定性。
功能的平衡就是各個功能的預定參數與組合後的問題:
1.500g的烘焙量需要電熱的功率是?w
2.抽風機採用的功率與耐熱的物理特性。
3.風門的結構。
4.隔熱的材質與厚度。

結構的穩定性則是根據採用的材料,以不銹鋼而言,這種大小的機體則以設計的不同採用的厚度約在1~3mm之間。固定的方式是焊接或螺絲鎖固,考慮未來可能修改的話,採用螺絲鎖固,則根據使用的螺絲尺寸考量的鋼板厚度而有所不同。

單就材料而言,其實沒多少錢,大多數花費的是工錢,則考慮自己可以做到的部分與委託廠商製作的部分,正如你所說自行製作的成就感,那就是一種自我挑戰的嘗試了。

網友A:
單就材料部份一萬上下我覺得滿合理的,但蔡兄說的有沒包括骨架呢?
我所繪的草圖並沒標示骨架的部分,當初有看了一些材質包含8~10mm四方鋁及8~10mm不銹鋼四方管,但因考慮到有彎曲的部分無法精準,所以才想說全部委外處理,所以我個人認為骨架部分請廠商焊接好之後外其他部分再自行組裝(鎖螺絲方式)。
這樣的方式不知蔡兄認為可行否?
另外排煙排銀皮的部分可以依照蔡兄的說法在前端下豆管的地方稍加修改,功能可以跟出豆之後冷卻做結合,我畫的3"排煙管自然可以省略掉了。

我:
單就網友A提出的結構,目前估算的電子零件:
500w的電熱管、步進馬達、繼電器、開關、溫控器、端子台、石英玻璃、抽風機、溫度線、齒輪、軸承、隔熱棉⋯
約6~8千左右,不銹鋼材料的部分,要根據結構的複雜度來評估,約1萬左右。
真要降低成本的話,其實只要做烘焙桶跟正面板。
剩下的部分可以用角鐵處理,控制部分直接買塑膠控制盒回來裝。
機械成本可以降到3000元,但是會很難看還有耐用的問題。
其實你的構想,我會建議參考m3。
還有出豆冷卻的問題,建議是分開製作,即烘焙與冷卻獨立。會簡單ㄧ些。
先考慮要做到什麼程度?
再來討論預算。
通常因為之後會有修改的問題,用你所提出的骨架再自行鎖固的方式確時可行,但是要考慮的是隔熱保溫的問題。

網友A:
500w的電熱管(我的電熱管已經請人訂製600w*2)、步進馬達、繼電器、開關、溫控器、端子台、石英玻璃、抽風機、溫度線、齒輪、軸承、隔熱棉⋯
以上材料我其實都準備得差不多了。
烘焙筒跟面板是最複雜也需要最精密的部分,因為也關係到美觀,也就因為這問題所以才會想到請人裁切,包括骨架與挖孔其餘都可以自行組裝,這是我的想法。

我:
如果考慮到預算跟美觀。
建議以預算為主,美觀是要花費不少的。
電子材料的部分主要有三個ㄧ定要有尺寸:
1.軸承:如果要自行裝配的話,建議使用連座軸承。
2.步進馬達與齒輪,
3.電熱管:尤其電熱管的規格與鎖固尺寸。
因為電熱管通常是鎖固在後面板,而以之前的經驗,如果沒有事先挖好,之後再挖洞是大工程。

因為你的圖稿相對簡略,所以只能大概的去思考。
所以希望要有內結構的示意圖。

當時我開始製作時,圖稿提供了30多張,並全標註尺寸,實際上的製作還是花了不少金錢與心思。
所以最好要有較詳細的資料與預算提供給廠商。而報價的部分,建議是我提供初步的圖稿再由你拿去附近的廠商詢價。
因為考慮到未來可能繼續修改的部分,還是要找附近的廠商配合較佳。

網友A:
可能蔡先生誤會我的想法,以自己製作來說,預算當然也是一個考量,但並非一定得要很便宜因為牽涉到做到何種程度,所以我覺得1~2萬是一個合理值,其次我所謂的美觀是單就裁切的整體性與精密度而言.......
會希望蔡先生能幫忙主要是您有製作經驗可以交流分享,也可能您有比較好溝通的廠商可以配合。

我:
附上畫好的一些圖稿圖片。
關於自行製作的預算問題,我當時也以為只要1~3萬就好,事實上我最早的烘豆機,如下圖:


我負責馬達、線路、沖孔網。而鐵工廠跟我收了多少呢?19000元。
用1.5mm的不鏽鋼板製作的。
實際上我覺得很合理,因為只有手稿5張,沒有完整的尺寸,後面的部份完全由鐵工廠自行設計。尤其是風門的部份,設計的相當簡潔有力,實際上也有很好的效果。
如果去計算整體的成本,其實遠遠超過,光是蒐集材料、詢價就是個漫長的過程。
原因我想你也知道,量太少,廠商不想接。
後來我製作的電熱式烘豆機,找到民雄的廠商,雖然我已經給了所有的圖稿,後來仍是改得亂七八糟,因為對方沒作過這種機具。
為了隔熱與卡豆等等問題,前前後後拆裝十幾次。
對方業務跟我解釋為什麼要收到六萬多,因為拆裝的過程太多次,以時間來計算師傅的工錢就是這麼多,就算是材料只需要1萬多而已(僅用黑鐵製作)。

我想自行製作的優點最重要的就是時間是由自己付出的,如果自己能夠作的地方越多,當然就金錢上的花費會越少。
所以就你認為的預算與美觀一定要有明確的數字與造型設計上的極限
正如你所認為鐵件的預算約在1~2萬左右。
那美觀要作到什麼地步呢?裁切的整體性與精密度,雷射切割的精密度我想是不用懷疑的,重點是圖稿的整體性與事先規畫的程度。

實際上,我今天早上花了點時間繪圖,畫出來的材料件總共有28張。
烘焙桶的部份:烘焙桶、烘焙桶的內固定件、烘焙桶內的攪拌葉片、烘焙桶的軸心環、烘焙桶底部,烘焙桶底部的固定件。
正面板的耐熱玻璃:下豆板、玻璃的底固定件、玻璃的外固定件。
零零碎碎的就不繼續列入了。

我想你會認為其實只要做好骨架再將外面的鐵片鎖上就好了,實際上也可以,但是美觀就會是一個大問題。
那美觀要不要考慮呢?

就目前繪圖已經遇到的幾個問題,如下,可以請你重新思考怎麼解決:
1.軸承座的部份可能無法裝的上去,因為我查過目前的公規軸承座規格,剩下的空間會非常緊迫。除非不是用連座軸承,而是採用圓形的UCC或SUC軸承座。
2.攪拌葉片的設置方向要根據馬達的轉速與方向來設計。需要馬達的轉動方向。
3.烘焙桶主體會跟電氣箱連接再一起的話,隔熱的部份有考慮的作法嗎?或是兩者會有距離?
4.風管改在上方的話抽風機的位置要放在哪裡?集塵桶的部份呢?
5.電線的孔位,要看你的馬達大小與端子台的位置。
6.電線的出口位置。
7.電氣箱的控制盤面朝向哪?
8.目前的示意圖中根據你給的尺寸,隔熱棉的厚度通常是25mm,那可能電熱管放不太下。
9.目前仍未發現空氣進入烘焙桶的位置。
10.放置生豆的儲豆槽是否要作,方形還是圓形漏斗狀?要製作的下豆開關?

好配合的廠商,這一點就要靠溝通了。

網友A:
光是蔡先生您的用心就已經讓我佩服的五體投地了呵呵!
原則上您所繪的結構圖跟我的想法很接近了。
1.除了隔熱棉你說的2.5mm不知道您指的一般防火隔熱棉嗎?這種材質是玻璃纖維的製品用在食品器具上我比較不贊同,如果因此無法放置加熱管那可以約略加寬箱體兩側。
2.軸承座我實際量了它的規格,內徑10mm,外徑36mm,再比照我的草圖確實有些尷尬,但是應該放得下(因為我不知道蔡兄你畫的下豆連桿直徑多大)我的尺寸大約是7mm。
3.下豆連桿我不想用平衡錘的方式,第一沒有新鮮感、第二有可能關不住出豆擋板,需要不斷配重。用我的彈簧拉力方式(如圖G1)應該可以精準開關位置,當然彈簧的選用就必須審慎了,這部分可以自行製作。
4.下豆管是否可以用圓管(如果空間夠的話)因為我考慮到將來可以跟排煙除屑的管路做兩段式結合,(排煙除屑裝置自行製作),那麼您所繪的(如圖一)延伸圓管也可以省略掉。
其餘的部分:
1.軸承座的部份可能無法裝的上去,因為我查過目前的公規軸承座規格,剩下的空間會非常緊迫。除非不是用連座軸承,而是採用圓形的UCC或SUC軸承座。
A:如上所述
2.攪拌葉片的設置方向要根據馬達的轉速與方向來設計。需要馬達的轉動方向。
A:這點不需考量,目前的步進馬達都可控制正逆轉。
3.烘焙桶主體會跟電氣箱連接在一起的話,隔熱的部份有考慮的作法嗎?或是兩者會有距離?
A:烘焙箱與電氣箱連接部份是要有隔板的,哪塊板子要安裝加熱器以及支撐烘焙桶後端。
4.風管改在上方的話抽風機的位置要放在哪裡?集塵桶的部份呢?
A:如上所述,這部分可以自行製作
5.電線的孔位,要看你的馬達大小與端子台的位置。
A:可以省略,我再視情況自己開
6.電線的出口位置。
7.電氣箱的控制盤面朝向哪?
A:控制盤如圖106電氣箱正面的位置方便監測
8.目前的示意圖中根據你給的尺寸,隔熱棉的厚度通常是25mm,那可能電熱管放不太下。
9.目前仍未發現空氣進入烘焙桶的位置。
10.放置生豆的儲豆槽是否要作,方形還是圓形漏斗狀?要製作的下豆開關?
A:省略

以上是我個人淺見,請不吝指教!

接下來就是不斷的討論細節:
耐熱玻璃的尺寸影響到下豆蓋的尺寸,下豆蓋的尺寸影響到連座軸承是否會被連軸卡住。
下豆蓋厚度採用3mm的不鏽鋼,而為了固定玻璃要作上下兩個圓形鋼片夾住,所以只剩下2mm的空間作為玻璃的厚度。
而要耐高溫,至少要使用石英玻璃,所以依你的草稿所示,需要找到圓徑40mm、厚度2mm的石英玻璃。一般的玻璃2mm的厚度無法耐太高溫。

不鏽鋼圓管的部份:
我假設你可以取得的不鏽鋼圓管的規格是外徑48.6mm,厚度2mm,內徑為44.6mm。

熱電偶跟Ktype的溫度針我設定螺絲的口徑是1/4"

圖106??

大致上就是這樣。
個人認為唯一的問題是,新鮮空氣進入烘焙桶的動線,因為目前畫出來的圖稿中,仍未發現空氣→熱風→烘焙桶的路徑,空氣要由什麼地方進入?
這些部份因為沒有相對應的資料。

附上已完成的solidwork圖檔。我想有這些資料,廠商的部份就會比較願意製作了。
剩下應該就是微調的動作了。
至於要委請哪個廠商製作,可以多多詢價。

個人僅是空閒時間中畫個圖。
如果要製作仍須找配合的師傅製作。
加上報價,這樣看來也要不少錢。
所謂的報價部份包括了繪圖、拆圖、切割、鈑金、銲接。
沒有完整的資料,要畫出所有的圖稿,同時還要根據模糊的資訊修正,這樣看來,這個部份要怎麼計算呢?

所以,圖稿的大部分完成,這個部份就算是個人興趣提供的。
剩下的部份就請你多多發揮DIY的精神。
並希望能請你分享製作的過程,提供相關的同好一點資訊。

而我會將爆炸圖的影片提供到blogger中分享,做為一個過程提供大家作為一個思路。並不會提供任何尺寸。這一點請你了解。
還有什麼問題的話請在blogger中發表喔!
感謝。

網友A:
我並非咖啡相關行業的經營者,也沒想過以此營利,純粹只是喜好,因為咖啡喝得兇,也想把咖啡的好味道分享給周遭親朋好友,因為第一次入手的烘焙機太小也太憋手,所以才有自製的想法,卻沒想到自己只是井底之蛙般的認知!
這些天來勞您費心繪圖並提供各種資訊...,讓我對咖啡烘焙機這個區塊有了更多的認知,受益良多,內心甚是感激且汗顏!
不論最後有沒有下手去完成,這都是咖啡路程當中的一大斬獲!
最後,再一次向您深深一鞠躬聊表內心的感激!

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當時的設計:








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後來網友A偕同公司的夥伴一同投入製作。
以下是成果:





※經由網友允許將圖片公開。

很不錯的成品,目前可以更換為電熱或是瓦斯直火。

至於這整個過程中,就我個人而言只是一點興趣,然而網友A實際上去製作並從中克服了許多問題的經驗才是最可貴。
至於成本......................
時間最貴。

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