Let`s Cartesian battle begin! Часть вторая, лирическая: «А в попугаях я гораздо длиннее!» (с)

bublegum
Идет загрузка
Загрузка
16.04.2019
926
13
печатает на Prusa i3 Steel
Личные дневники

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9
В предыдущем материале я попытался проанализировать особенности картезианских кинематик и подвести какой-то промежуточный итог. Итога особо не получилось, поэтому захотелось продолжить. Начну с анализа и обобщения, а потом постараюсь закрепить результат каким-нибудь безапелляционным заявлением.

Поехали.

На этот раз обсудим ремни, как движущую силу революции.

Очевидно, что чем короче ремни, и чем меньше на них изгибов, тем точнее и аккуратнее будет работать привод, и тем дольше будут жить эти ремни без необходимости замены/регулировки.

Измерим условия работы ремней в абстрактных попугаях. Все коэффициенты увеличивают значение, чем больше цифра, тем большие страдания испытывает ремень. Чтобы показаться умными и начитанными, будем считать угол поворота в радианах. Для тех, кто в гробу видел тригонометрию: угол 360 градусов равен 2*π радиан, 180 = π, 90 = π/2. Для тех, кто не знает, что такое «π» – это и есть наши героические πопугаи, героически πреодолевающие трудности.

H-bot: Ремень длиной 1.5 периметра, 4 разворота на 180 градусов и 4 поворота на 90. Итого 1.5*(4*π+4*(π/2))=9 πопугаев на всю кинематику. Хотелось бы добавить этому ремню понижающий коэффициент за одиночество, но не буду, ему и без этого тяжело живётся.

CoreXY: Два ремня, каждый длиной 1 периметр, каждый имеет 1 разворот на 180 градусов и 4 поворота на 90 градусов. Итого 1*(π+4*(π/2))=3 πопугая на 1 ремень. Так как ремни не помогают друг другу, а сражаются каждый за себя, то получаем 3+3=6 πопугаев на всю кинематику.

Ultimaker: Четыре ремня, каждый длиной 1/2 периметра, каждый имеет 2 разворота на 180 градусов. Итого 1/2*(2*π)=1 πопугай на 1 ремень. Поскольку ремни дружат парами против каждой оси, суммарная нагрузка на ось делится между ними. Получаем π/2 на ось, π/2+π/2=1 πопугай на всю кинематику.

Makerbot: Три ремня, каждый длиной 1/2 периметра, каждый имеет 2 разворота на 180 градусов. Итого 1/2*(2*π)=1 πопугай на 1 ремень. Учитывая, что ремни продольной оси работают в паре, но при этом таскают не только поперечную балку с экструдером, но и мотор поперечной оси, никакого бонуса от совместной работы они не получат. В итоге получим 1π+1π+1π=3 πопугая на всю кинематику.

Вот теперь всё более-менее понятно. По степени героичности наши кинематики распределились так:

1 место: H-bot = 9 π.

2 место: CoreXY = 6 π.

3 место: Makerbot = 3 π.

4 место: Ultimaker = 1 π.

Теперь очевидно, что при всей кажущейся простоте и дешевизне конструкции, H-bot самый несчастный. А если добавить к этому ещё и проблемы с перекосом поперечной балки, то вообще непонятно, зачем кто-то, будучи в здравом уме, продолжает издеваться над мирозданием, создавая принтеры на этой кинематике.

Второй герой нашего обзора – CoreXY. Лишён проблемы с поперечной балкой, но взамен получил неустранимое генетическое уродство в виде перекрещивающихся ремней, длина каждого из которых так же на втором месте из всего списка. Коэффициент страдания меньше, чем у H-bot, но всё равно больше, чем у остальных.

Третье место Makerbotа говорит только о более низком расчётном коэффициенте нагрузки на ремни, чем у двух предыдущих кинематик, но это никак не отменяет его главной проблемы – переутяжелённой поперечной балки. Скорее всего, ремням продольной оси живётся в этом принтере ничуть не легче, чем одинокому мученику из H-botа, поэтому будем продолжать подозревать Makerbotа в несостоятельности.

Последнее место (по сути первое, если считать от обратного) занимает Ultimaker. Суммарная длина его ремней такая же, как у CoreXY, но те два страдальца явно завидуют четырём бездельникам Ultimakerа, которые чувствуют себя как на курорте. Наименьшие нагрузки и работа в паре делают эти ремни практически бессмертными.

Подводя итог, можно однозначно сказать, что лучшая схема работы ремней у кинематики Ultimaker, и за основу «идеального сферического коня» нужно брать именно её. При этом я однозначно осуждаю пижонство разработчиков Ультимейкера, демонстративно использующих валы идеального качества и заоблачной цены, установленные в корпус с прецизионной точностью, и двойное назначение валов, вынуждающих использовать безальтернативные конструктивные решения в виде втулок для боковых кареток. Рельсовые направляющие, несомненно, тоже могут быть очень дорогими, но как показала практика, есть вполне демократичные варианты с приемлемым уровнем качества.

Учитывая, что для создания механики с перекрещивающимися балками достаточно трёх рельсовых направляющих, и трёх обычных прямых железок (см. предыдущий материал), получается не так уж и дорого в сравнении с шестью валами высшего класса точности, подшипниками класса не менее ABEC-5(7) и втулками с микронным зазором.

В целом, общие черты коня-Франкенштейна обрисовались, дело за малым – потратить определённое время и нарисовать всё в виде 3Д-модели. Как только это будет сделано, продолжу.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9
Комментарии к статье

Комментарии

16.04.2019 в 17:03
0

Вы же правильно заметили в прошлой статье что CoreXY можно сделать с разноуровневыми ремнями. Так почему снова 'неустранимое генетическое уродство в виде перекрещивающихся ремней'? Я по такой схеме сделал на раме 500х500х550 с полем печати 370х350х310  - вполне достойно получилось.

16.04.2019 в 17:12
0

'Неустранимое генетическое', потому что траектории ремней пересекаются, и с этим приходится жить. Делать ролики на разной высоте, перекручивать ремни, чтобы они скользили гладкой стороной друг по другу. Любое решение направлено на обход ситуации с пересечением. Нельзя просто взять, и сделать оба ремня в одном уровне.

16.04.2019 в 17:23
1

Так  а почему нужно обязательно на одном уровне? Как в том анекдоте - 'Вам шашечки или ехать?' (;

Прекрасно себе живет и здравствует:


16.04.2019 в 17:35
0

Да не в одном уровне дело, просто оно как есть, так и есть.

Это как с людьми. Есть правая нога, а есть левая. И приходится два разных ботинка покупать - один правый, другой левый...

16.04.2019 в 19:42
0

Есть ещё 'гибрид' H-Bot - когда каретки, на которых катается ось Х, синхронизированы ремнями по принципу, как сделано у МakerBot -ва ремня с хотя бы одним общим валом (только тут они получаются 'холостые').

16.04.2019 в 21:01
0

То есть, вместо простого решения в виде перехода на CoreXY добавить два холостых ремня и вал, создающие лишние тормоза...
На самом деле, толку от такого ремня мало. Потому как в системе 'два ремня на общем валу' усилие, приложенное к одному из ремней, сначала вызывает растяжение этого ремня, потом деформацию скручивания вала, если он недостаточно толстый и твёрдый, потом растяжение второго ремня, и только потом - реакцию второй стороны балки. При этом разность положений правого и левого края балки может достигать 1 мм, что делает полностью бессмысленной всю эту городильню. При приложении усилия к середине вала все погрешности нивелируются (поскольку обе стороны вала и оба ремня ведут себя одинаково), и обе стороны балки движутся синхронно.

16.04.2019 в 22:50
0

Интересный метод использования ремней у господина Shauki, [url]https://photos.google.com/share/AF1QipM5v3rvOnBNMsiZtDBiZS_XJkgxv_akS9uaOlR4ofn5R0xVXBylJsARvC3gkYg9GA?key=NXJHbjRIMDZxeVVGM0thN3YxMzg3MVRRMFdfZnd3
В его схеме половина привода это ремень а другая канат, что для кинематике CoreXY ремень будет иметь длину 1/2 периметра. Я предполагаю что еще лучше будет заменить канат на тонкий трос (диаметр до 1мм) или тонкие стальные ленты.

16.04.2019 в 23:10
0

Все эти канаты отдают какими-то пиратско-альпинистскими извращениями. Чем ремень со стальным кордом не угодил? Зачем тросы, зачем ленты?
Я всегда думал, что фраза 'палка-верёвка' обозначают крайнюю степень примитивности конструкции, а тут целый принтер на верёвках...

16.04.2019 в 23:24
0

А почему тогда вообще делать проблему из длины ремней если она по вашему не важна, тем более со стальным кордом?

:)

17.04.2019 в 10:11
0

Длину ремней нельзя сделать проблемой - эта проблема просто есть. Стальной корд снижает тянучесть ремня в пару-тройку раз, но многократно снижает ресурс. Его место - на оси Z и то при использовании больших роликов.
По поводу тросов. Shauki в своем видео упомянул, что начинал с тросового привода, потом делал комбо трос/ремень и что на сегодня, ввиду доступности ремней можно вообще не морочиться и обходиться только ими. Также тросы на оси Z могут использоваться из соображений теплостойкости в горячей камере.

17.04.2019 в 14:26
0

Как я понял, тросы быстро изнашивали его пластмассовые узлы, но если использовать металлические детали думаю что ресурс должен быть на много больше.
Насчет доступности ремней здесь речь не идет, интерес представляет устранение проблем связаны с ними при больших длинах.

17.04.2019 в 16:51
0

Благодарю за интересную версию доминирования Ультика в мире тумбочек.
Больше другие Картезианы не рассматриваю. Только Ультик, Коссель и Дельта.

Утащил в закладки.

19.04.2019 в 11:03
1

Сильно подозреваю, что начальная конструкция ультимэйкера была подобна той, что bublegum вывел в конце своей прошлой статьи: отдельно приводные валы, отдельно направляющие кареток. Но потом в светлую голову инженера, знакомого с возможностью буржуйских технологий пришла мысль о том, что технологии позволяют получить и прямые валы высокой точности, и втулки, и подшипники. А потому можно конструкцию сделать более технологичной (читай - дешёвой в массовом производстве), объединив привод и направляющие.
Ну а reprap'ерам, я думаю, технологичность в общем-то до лампочки, зато возможность использовать не самые качественные комплектующие (привет дрыгостолам из палок, которые вполне работают) - очень даже в тему.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Сушилка филамента

Шок - цены на ESUN!

SolidFilament PETG - обзор и небольшое сравнение

Сравнение различных слайсеров на кораблике

G2D - бюджетный боуден-экструдер с двойной протяжкой на замену B2D

Фигурка Волт-Бой из Fallout