Изготовление шарниров для диагоналей дельта принтера. Без люфтов, фишая и магнитов.

gd3d
Идет загрузка
Загрузка
20.06.2019
3908
41
печатает на Anycubic Kossel linear plus
Техничка

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.

27
Статья относится к принтерам:
Anycubic Kossel linear plus
Привет всем любителям 3д печати!

В этой статье я хотел бы поделиться своим способом изготовления шарниров для крепления диагоналей дельта принтера на примере моего Anycubic Kossel Linear Plus.

Данным принтером я владею около 8 месяцев, и за это время успел многое заменить и усовершенствовать. Всем известно, что дельта принтеры очень капризны к механической составляющей, иными словами, крайне требовательны к жесткости конструкции и отсутствию люфтов во всех соединениях.

Поэтому вопрос выбора способа крепления диагоналей к эффектору и кареткам стоит очень остро. Стоковые шарниры типа «рыбий глаз» уже порядком надоели люфтами, спустя пару месяцев печати я обнаружил люфт с амплитудой в пару мм практически у каждого шарнира. За эти 8 месяцев я два раза подбивал их по способу, описанному в этой статье. Это действительно спасало от люфтов, правда всего примерно на месяц-полтора. Покупать новые 'фишаи' каждый раз - может влететь в копеечку, да и не факт, что хотя бы 70% придут без люфтов.

Я долго изучал форумы и еще давно наткнулся на магнитные шаровые крепления, по началу загорелся и даже заказал на Алиэкспресс набор шариков и магнитов за около 250-300 рублей. Понятно, что за такие деньги качество не идеальное и сила удержания шарика магнитом весьма не велика. Получил и отложил для лучших времен. Изучив вопрос глубже, выяснил у коллег в нашей группе дельтанутых дельтоводов в Telegram, что существуют и магниты гораздо сильнее с силой удержания почти 2кг каждый, однако стоимость (12 пар магнитов и шариков) будет в районе 2500 - 3000 руб. даже с учетом купонов на Али, что я посчитал нецелесообразным к покупке. К тому же, в дальнейшем по многочисленным отзывам я выяснил, что магнитные крепления ненадежные, на больших скоростях печати могут вылетать, соединения изнашиваются.

Стянув пары диагоналей пружинами между собой, я немного успокоился, но, тем не менее, продолжил поиск новых способов. И вот не так давно, в той же группе я наткнулся на эту картинку и очень вдохновился таким способом крепления:
Если я правильно понимаю, это вариант шарнирных соединений принтера Rostock. Мне он показался идеальным и способным на жизнь, к тому же простота конструкции, дешевизна изготовления, удобство и быстросъемность просто не оставили шанса не попробовать.

Думаю принцип такого соединения вполне понятен: диагонали удерживаются шариками в пазах, которые в свою очередь стянуты пружинами.

Из своих идей я добавил имеющиеся у меня металлические шарики вместо пластиковых, которые, как мне казалось, должны обеспечить меньшее трение, нежели соединение пластиковый шарик – пластиковый паз. Сквозной круглый вырез в пазе решил не делать. Сначала я собрал проект в программе Fusion360: сделал модель шарнира для печати на принтере, который имеет следующие характеристики: паз для шарика диаметром 10.2 мм, шарик погружается на половину своего диаметра, т.е. на 5 мм. 0.2 мм я добавил как поправочное значение для 3д печати.
Я поторопился напечатать вторую ревизию креплений и сразу принялся за дело. Печатал из PETG noname производителя при температуре 230, с шириной слоя 0.4мм, высотой 0.16мм и со 100% заполнением. Напечатанное крепление с предварительно нанесенным слоем эпоксидного клея вставляется в 200мм-карбоновую трубку, набор которых у меня уже имелся (заказывал здесь ) с внутренним диаметром 4 мм, с внешним 6 мм.

Необходимо выровнять пазы шариков по одной плоскости, для этого я просто положил конструкцию с начиненными напечатанными деталями на стол и придавил в 4 местах. Эпоксидный клей начинает схватываться уже через минут 30, а через 12 часов сушки уже были готовые диагонали:
Длина от центра положения шарика в пазе до соприкосновения с трубкой равна 21 мм. С учетом длины трубки 200 мм, с двумя шарнирами на концах значение длины между центрами соединений, называемое DELTA_DIAGONAL_ROD, должно получиться 242 мм, но в реальности получилось 245. Шарики же я крепил к родным кареткам и эффектору вот такими установочными винтами М3x20 мм с внутренним шестигранником:
Но тут есть небольшая сложность, т.к. имеющиеся у меня шарики имеют внутреннюю резьбу М4. Чтобы не печатать новые каретки и эффектор или же не покупать новые шарики с резьбой М3, я решил намотать имеющуюся у меня проволоку сечением 0,3 мм на часть резьбы винта, и тогда он почти идеально вкручивается в резьбу М4 шарика. Почему почти, потому что при упоре он хоть и с усилием, но прокручивается в шарике, поэтому для надежности перед вкручиванием я добавил того же эпоксидного клея на соединения, также можно использовать, например, суперклей.
Не смотря на то, что намотка кажется очень рукожопной, ее оказалось достаточно для весьма качественного на вид и твердого соединения. И через те же 12 часов (трубки и шарики клеил в одно время) я уже вкрутил их в каретки и эффектор до упора, просто руками. Оставалось дело за малым - подобрать подходящие по усилию пружины и скрепить ими пары диагоналей. Пружины я нашел из набора, который когда-то очень давно заказывал здесь Установил всю конструкцию на свои места
И далее приступил к правке конфига прошивки. Я пользуюсь Marlin 2.0 (на плате SKR v1.3 с драйверами TMC 2130 через SPI от большого дерева), соответственно в файле Configuration.h установил новые значения такие:

// Print surface diameter/2 minus unreachable space (avoid collisions with vertical towers).

#define DELTA_PRINTABLE_RADIUS 100 // (mm) (до этого было 120)

// Center-to-center distance of the holes in the diagonal push rods.

#define DELTA_DIAGONAL_ROD 245 // (mm) (до этого было 267)

// Horizontal offset from middle of printer to smooth rod center.

#define DELTA_SMOOTH_ROD_OFFSET 173 // (mm) (до этого было 186)

// Horizontal offset of the universal joints on the end effector.

#define DELTA_EFFECTOR_OFFSET 31 // (mm) (без изменений)

// Horizontal offset of the universal joints on the carriages.

#define DELTA_CARRIAGE_OFFSET 20.6 // (mm) (без изменений)

// Horizontal distance bridged by diagonal push rods when effector is centered.

#define DELTA_RADIUS (DELTA_SMOOTH_ROD_OFFSET-(DELTA_EFFECTOR_OFFSET)-(DELTA_CARRIAGE_OFFSET)) // (mm) Get this value from G33 auto calibrate (без изменений)

Собственно, на этом и все изменения.

При самом первом запуске принтера с новыми диагоналями при попытке автокалибровки в какой-то момент каретка уперлась в нижний ограничитель, и эффектор эффектно слететел с диагоналей:)

Но я сразу же понял свою ошибку - забыл сбросить EEPROM после перепрошивки. После сброса принтер успешно откалибровался. Далее я начал наблюдать крепления в работе и пришел к выводу, что необходимо исключить вращения диагоналей вокруг своей оси, чтобы минимизировать риск слёта в крайних положениях осей. Это можно сделать, попарно зафиксировав диагонали между собой. В принципе, эту функцию частично выполняют стягивающие пружины, но, т.к. я торопился из-за нетерпения и изготовил всего-лишь вторую ревизию, мне пришлось додумывать дополнительное крепление посередине пар диагоналей, которое бы исключало их собственное вращение. Хотя этого можно было и не делать, всего лишь увеличив длину вылета 'ушек' крепления стягивающей пружины. Но для меня на данном этапе уже поздно, следующий этап - полная модернизация:) Пока что обхожусь дополнительными креплениями, которые зажимаются вокруг трубки и стягиваются пружинами, что и изображено на рендере в начале статьи. Там же изображены и следующие уже смоделированные ревизии шарниров, которые я хочу попробовать в дальнейшем по мере наличия свободного времени.
Кстати, преимущество эпоксидного клея здесь заметно: при воздействии большой температуры он плавится, при остывании так же твердеет, и таким способом возможно менять напечатанные шарнирные крепления, не покупая новые трубки. Мне уже пришлось этим воспользоваться - случайно уронил одну диагональ и наступил на нее, напечатанный наконечник обломался. Подержав конец трубки над зажигалкой, я без проблем вставил новую деталь, даже не добавляя нового слоя клея. Сама трубка при воздействии открытого огня не оплавилась и не разрушилась.

Что дальше? Принтер работает, печатает хорошо и полностью удовлетворяет меня своей работой. На момент написания этой статьи он отпечатал около 30 часов на этих новых диагоналях. Видимых люфтов и дефектов не обнаружено. Конечно же, соединения я смазал литолоподобной смазкой, что шла в комплекте с принтером, иначе при работе издается неприятный пластиковый скрип.

Первым делом был напечатан XYZ куб. Качество меня вполне удовлетворило, с учетом временно неработающего на том моменте обдува слоев. Тот же PETG пластик, слой 0.2, ширина 0.4, температуры стола/хотэнда 80/230, скорость 60:
Соответствие реальным физическим размерам меня приятно удивило, ожидал гораздо более худшего результата с первого раза:
Мини ваза со стенкой 1.2 мм, те же параметры печати, скорость 100 мм/сек:
И еще немного напечатанных моделек. Слой высотой 0.2 (у домика 0.24), температуры те же, скорости: собака и кубы 60 мм/с, гироид 80, ваза 100, домик 120 мм/с.
Подведу итоги.

Если говорить конкретно о той конструкции, которая установлена у меня сейчас, то:

Плюсы:

- дешевизна изготовления и замены (трубки 250 руб за 6 штук, шарики можно купить отдельно примерно за 170 рублей, например здесь , винты примерно 60 руб., эпоксидный клей 150 за упаковку смола+отвердитель, себестоимость печати, ну и пружины - здесь может быть и бесплатно, может и дорого, кто что найдет)

- простота конструкции, быстрота разборки и замены

- быстросъемность - например, гораздо комфортнее можно обслуживать хотэнд

- отсутствие люфтов

- долговечность - покажет время, но в любом случае есть первый пункт...

Минусы:

- необходимость смазывать, подбирать подходящие пружины

- в крайних положениях осей пружина цепляется за узел ремня. Вроде бы не мешает ничему, да и вкрайних положениях у меня принтер был пока что только при автокалибровке, но не приятно все равно. Нужно делать шарниры чуть длиннее.
- при диагоналях 245 мм область печати снижается до 210-215мм. Я указал 200 с запасом, но пока что печать таких крупных деталей в планах не стоит. Нужно делать шарниры подлиннее, либо заказывать трубки длиннее.

На этом пока все. Небольшое видео самого процесса печати:
Спасибо всем, кто дочитал.

Все модели доступны для скачивания в STL, а также сам проект Fusion360 (.f3d):

Страница проекта на Thingiverse

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.

27
Комментарии к статье

Комментарии

20.06.2019 в 09:50
3

Через некоторое время пластиковый ушки износятся и пружины вырвет.

20.06.2019 в 11:03
3

подтверждаю, ставил такие же - при печати на скорости 800 эти ушки вырвало уже через неделю

20.06.2019 в 11:05
1

Чмтать то умеете у человека они пол года печатают, сделайте из нейлона, либо атгезия у вас плохая была вот и пластик лопнул

20.06.2019 в 11:29
2

Скорость 800 - это не опечатка?! 800 мм/с?! Видео есть?

20.06.2019 в 20:39
0

Однако быстро))) 800 - опечатка?

21.06.2019 в 11:50
0

С чего им изнашиваться?) крепления пружины в этих ушках практически не двигаются

20.06.2019 в 09:51
1

Добрый день!
Назовите пожалуйста адрес сообщества по дельтам в телеграме

20.06.2019 в 10:54
0

Там нужно пройти тест на знания, так сложно попасть.

20.06.2019 в 12:48
1

А может, мы смогём? ;)

20.06.2019 в 13:24
1

Так адрес какой или всё за семью замками?

21.06.2019 в 11:36
0
20.06.2019 в 12:44
1

Зачем так заморачиваться ? Надо было взять, как написано в Reprap wiki для Косселя оригинальные Traxxas rod ends 5347 , пример на амазоне
12 шт 15 долл.

Покупаются в почти любом магазине для моделистов, трение идет через пластик типа фторопласта на металл. Смазывать ничего не надо, люфта нет, стягиваешь тяги посередине пружинками и все очень точно и без бекслеша  Работает года 4 ;) Прикручивается винтом, не слетает никогда.
Металлические шарниры - это отсебятина от китайцев, так дешевле.

20.06.2019 в 21:56
0

Я же написал,  что с фишаями связываться больше не хочу...что люфта нет и 4 года это я прям совсем не верю)). Стоковые люфтящие шарниры звонко стучат на больших скоростях, даже со стягивающими пружинами. Не думаю, что с пластиковыми траксасами что-то кардинально изменится.

20.06.2019 в 13:37
3

Молодец, хорошая работа.

- в крайних положениях осей пружина цепляется за узел ремня. Вроде бы не мешает ничему, да и вкрайних положениях у меня принтер был пока что только при автокалибровке, но не приятно все равно. Нужно делать шарниры чуть длиннее.
отдельно как по центру крепление напечатать и поставить с края, на расстояние при котором не станет цеплять.
По поводу тяг. Используйте алюминиевую трубку, она имеет Ф 8мм, и внутренний Ф4мм
Можно резать на нужную длину, а главное быстрей и дешевле, чем ждать из китая.

20.06.2019 в 14:49
0

Весь смысл Косселя в том, что голова должна быть как можно более легкой. Алюминий весит больше карбоновых трубок. Но если у вас скорость не главное, можно и так.

20.06.2019 в 16:57
1

Алюминий весит больше карбоновых трубок.
Возьмите весы, и взвесте, а потом посчитайте и сравните. О каких  скоростях вы подразумеваете и каких достигли.

20.06.2019 в 18:04
0

Плотность алюминия - 2.7 г/см^3, для трубки D=8мм,d=6мм вес/длина:

3.14*((0.8/2)^2-(0.6/2)^2)*2.7*100 = 59.35 г/м

Плотность углепластика -1.5-2 г/см^3, для трубки D=6мм,d=4мм вес/длина:

3.14*((0.6/2)^2-(0.4/2)^2)*2*100 = 31.4 г/м

Т.е. почти в два раза, или для 0.25*6=1.5м трубки: 89 грамм алюминиевая, 47 грамм карбоновая. Абсолютный вес не так уж и сильно различается, но дело, конечно, хозяйское. Сам искал алюминиевую трубку с внешним диаметром 6 мм - не нашел в розницу.

20.06.2019 в 19:22
0

89 грамм алюминиевая, 47 грамм карбоновая. Абсолютный вес не так уж и сильно различается,
У меня стоит 2м трубка, положил на весы 106гр.  выши расчеты дают чуть больше.
О том и речь, что на скоростях на которых реальна качественная печать, и совокупные физ. возможности всей цепочки , это никак не скажется на снижении скорости или ухудшении качества.
Но как правильно вы заметили
дело, конечно, хозяйское
У каждого свои тараканы.

20.06.2019 в 21:57
0

Да, спасибо, совет действительно годный!

03.07.2019 в 02:56
0

вот такими установочными винтами М3x20 мм с внутренним шестигранником:
ссылкой поможете? в статье не увидел ее. Шарики заказал, Тоже м4, с м3 только меньшего диаметра и ценник неоправданно высок.
Спасибо.

03.07.2019 в 17:08
0

Ссылкой не помогу, к сожалению. Я брал в магазине крепежа прям возле работы, называется, вроде, Крепмаркет или как-то так

20.06.2019 в 15:46
0

Интересно! Подскажите! Какой максимальный угол поворота тяги, по вертикали, что бы пластиковые уши не цепляли шпильку крепления шарика? Иными словами, на какой максимальный угол, отклоняется тяга, по вертикали? Спрашиваю для того ,что бы узнать максимальный вылет эффектора за пределы стола, это ещё от длинны тяг зависит и от кареток, что бы была возможность поставить квадратный стол 200х200, и получиль в итоге что то типа стола треугольником.
Думал делать на шарикоподшипниках, у них угол по вертикали, огромный, а сейчас увидел ваше творение и начал думать опять!

20.06.2019 в 21:48
0

Не совсем понял, что вы имеете в виду, лучше бы рисунок конечно. Углов хватает вполне в крайних положениях, зависит от длины диагоналей прежде всего. Если утопить шарик глубже в шарнир, то уже будет хуже.

20.06.2019 в 16:44
5

Зря вы так плохо про магниты думаете. Если в отверстие магнита вкрутить винт, то сила удержания возрастает в разы. Но их тоже надо либо смазывать, либо придумывать прокладку

20.06.2019 в 21:43
0

Слышал тоже про вкручивание винтов, но и отзывы также 50/50, решил пока с магнитами не связываться)

21.06.2019 в 12:01
3

Я вкрутил винты - эффект был не очень.
Но потом я шлифанул торцы винтов, т.к. 'из магазина' у них там такая ямка на торце, а по краю типа бортика.

Вот когда я сделал торец винта плоским и подкрутил его максимально близко к шарику, чтобы не касался - вот тогда стало отлично :)

Теперь могу эффектор рукой двигать и он не слетает с тяг.

Еще намазал там графитной смазкой - не знаю правда есть от этого толк или нет :)

20.06.2019 в 20:25
1

видел такие на Тао, если кому интересно, вот ссылка
несколько размеров: 180мм, 200мм, 230мм, 250мм, 300мм
цена 8.74 - 11.36 за 6шт

20.06.2019 в 21:34
0

У меня всего одна пружина вроде люфтов нет

20.06.2019 в 21:40
0

У меня на фишаях даже с пружинами на высоких скоростях издавались стуки от люфтов, конкретные такие, звонкие) так что ну его нахрен, к ним больше не вернусь)

21.06.2019 в 01:37
1

Зачем вы ставите пружины между штангами? Они создают доп. трение и уменьшают КПД передачи. Двигателям работать тяжелее.

Зачем вы ставите пружины на натяжение ремня? Это еще один нелинейный элемент в подвижной конструкции. Вы зозмите авоську кило на 10. Подвесте ее на пружине. Возмитесь за пружину и подымайте конструкцию вверх, вниз с ускорение в 800 м/сек, пытаясь останвится в метре от пола. Вот что то похожее и у вас.

21.06.2019 в 04:18
0

Что значит зачем, это не для критики сделано, а просто поделились опытом, делать или нет вам решать самим а не писать зачем да почему, сделайте лучше потом говорите.

21.06.2019 в 12:05
1

Зачем вы ставите пружины между штангами?
В заметке все разъяснено, прочитайте еще раз, если не поняли. Если понятно, то предложите свое решение, без пружин.
Вы зозмите авоську кило на 10.
пытаясь останвится в метре от пола. Вот что то похожее и у вас.
не корректное сравнение.

21.06.2019 в 12:20
0

Зачем вы ставите пружины между штангами?
Я же в статье об этом написал, можно и без них обойтись.
Они создают доп. трение и уменьшают КПД передачи. Двигателям работать тяжелее.
Какое трение то?) С драйверами TMC2130 подключенными через SPI мощности даже стоковых двигателей  Косселя хватает с избытком. К тому же они управляют токами движков в зависимости от текущей нагрузки на вал
Зачем вы ставите пружины на натяжение ремня?
В теории, возможно, такие пружины дают какой-то эффект, на практике - я не заметил никаких дефектов)

21.06.2019 в 06:31
2

- в крайних положениях осей пружина цепляется за узел ремня. Вроде бы не мешает ничему, да и вкрайних положениях у меня принтер был пока что только при автокалибровке, но не приятно все равно. Нужно делать шарниры чуть длиннее.
Переверните каретки и ничего цеплять не будет.

21.06.2019 в 12:44
0

Интересная идея) попробую

22.06.2019 в 17:05
0

https://www.thingiverse.com/thing:849794
[IMG]https://cdn.thingiverse.com/renders/ce/39/01/b7/40/IMG_0333_preview_featured.JPG[/IMG]

04.07.2019 в 21:50
0

а здесь какой подшипник используется?

вопрос снимается, нашел инфу по ссылке - 623zz

22.06.2019 в 19:03
0

Вот еще вариант под подшипник
MR84RS 4*8*3 (мм)

26.06.2019 в 09:14
0

Идеи с подшипниками хороши и позволяют забыть про появление люфтов, но значительно увеличивают массу головы, отсюда минус к скорости ИМХО

04.07.2019 в 21:45
0

на сколько увеличиться масса при использовании таких шарниров, вы сравнивали?

05.07.2019 в 12:57
0

Подшипники все априори люфтят, что большие, что маленькие. А те, что не люфтят, стоят дорого. Поэтому изготовление такой конструкции я считаю нецелесообразной

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Печать сценки из мультфильма

Баловство с инструментом

Девушка с айфоном

3D-Многоножка как цель MMU

Моргающая черепушка для флористов

Герконовый датчик импульсов для газового счетчика BK-4GT