КАТУШКА-ПОКАТУШКА

gromozeka67
Идет загрузка
Загрузка
12.07.2019
2651
29
печатает на RepRap
RepRap

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.

14
Статья относится к принтерам:
RepRap

Всё простое очень сложно

Если глубже посмотреть



Долгое время болтались мои катушки с филаментом как лягушонок в коробчонке, в прямом смысле этих слов, стыдливо прикрытые невзрачной тряпочкой. Срам, да и только. Пару раз из-за перехлёста притягивало катушку аж до самой фторопластовой защитной трубки на вершину принтера! Печать, конечно, приходилось останавливать…

В общем, как-то раз руки с головой договорились, отложил я в сторону «грандиозные идеи» и «сел на вёсла», чтобы воплотить задуманное более года назад в жизнь.

На заре проекта, когда мой «Полосатый апельсин» был ещё «виртуальной косточкой», решил я, что держатель (кронштейн) катушки должен быть размещён внутри корпуса принтера. Объективными доводами в пользу такой композиции были следующие аргументы: наикратчайший путь филамента от катушки до экструдера, пыле- и влагозащищённость (при соответствующем конструктиве), возможность организации встроенной сушки, а так же моноблочная конструкция всего аппарата.

Сказать по правде - отдельно стоящий прибор на филаментном поводке у принтера не пробуждает у меня чувства глубокого удовлетворения. А отсутствие гармонии в такой технической инсталляции вызывает сомнение в её надежности и работоспособности. И в удобстве. И в рациональности. Ведь этому «довеску» к принтеру обязательно нужно выделять место и с этим условием, как правило, возникает проблема. Историю о прочих неудобствах, сейчас оставим на «потом».

Не стану утверждать, что мои умозаключения есть догма. Возможны ситуации, когда внутри корпуса катушка нити совершенно неуместна. Это справедливо по отношению к принтерам небольших габаритов с малой площадью печати, портативным устройствам, аппаратам каркасного (открытого) типа, и конечно к 3D принтерам, у которых катушки с филаментом просто быть не должно. Но все эти «особые случаи» не подходили под мою конструкцию – «кубоид 500х500х500» с рабочим объёмом 300х300х300 мм.
Вариант принтера с использованием мультиэкструдера.

Вопрос куда и как крепить катушку с филаментом остаётся дискуссионым ещё со времён пращуров 3D печати. Достаточно набрать в поисковике «держатель катушки филамента» как от количества картинок глаза разбегаются, а мысли путаются. Рассматривая эту бесконечную череду моделей и реализованных проектов, я пытался найти максимально подходящую мне конструкцию, но, несмотря на многообразие вариантов, в каждом из них находился изъян абсолютно меня не устраивающий. Сейчас не станем обсуждать преимущества или недостатки того или иного существующего сегодня «держателя» - они предмет иной истории. Однако мне порой казалось, что взялся я изобретать очередной велосипед. Возможно, это так и есть…
О, сколько нам открытий чудных готовит….

Тем, не менее, в результате виртуального жонглёрства формами в SolidWokrs и походу в магазин скобяных и крепёжных изделий появилась композиция из деталей, которую можно увидеть на иллюстрации ниже.
Кронштейн катушки филамента. Проект.

При проектировании мне было важно добиться минимальной консольности, т.е. рассчитать расположение и форму деталей таким образом, чтобы точка приложения силы от веса катушки с филаментом была максимально близка к месту крепления базового элемента. Также в мои технические требования входили: компактность (свободный объем невелик); мягкое вращение; быстрая и простая замена бобины; отсутствие габаритных/длинных деталей; малое количество расходных материалов; легкая доступность «ингредиентов»; стабильная повторяемость изделия; технологичность изготовления частей устройства и его сборки, а также, как опция, возможность регулировки свободы вращения катушки с филаментом. В результате моих трудов в печать были отправлены четыре детали.
Пару слов о конструкции – она проста как табуретка. Её прообразы часто встречаются на просторах сети, но дело, как говориться, в нюансах. В основе - базовый кронштейн, в котором с помощью резьбового отверстия и гаек фиксируется стержень с резьбой (строительная шпилька М8) длинной 100 мм, на который, в свою очередь, нанизываются две одинаковые втулки с подшипниками. Они фиксируются «барашком», тоже имеющим резьбовое отверстие в «теле» и гайку. В основании «барашка», обращённом к втулке с подшипником, выполнен буртик. Его задача – создавать дополнительно трение для ограничения свободы вращения катушки филамента. Силу трения можно регулировать вращением барашка. Откровенно говоря, эта функция до конца ещё не отработана, т.к. первый экспериментальный образец трудится всего лишь пару месяцев. Существует опасение, что через некоторое время резьба в пластике барашка разработается, появится люфт, и силы трения сбалансируются. Тогда фиксатор начнёт ослабевать и перестанет выполнять свою функцию. Конечно, он не раскрутится совсем, а только перестанет «притормаживать» бобину. Но над этим, возможно, придётся ещё поработать.
Составные части держателя катушки филамента.

А пока на фото можно рассмотреть, набор деталей, конструкцию в сборе и варианты её использования как минимум с двумя типоразмерами катушек. Других бобин для экспериментов у меня под рукой не было, но если они и существуют в природе, то для их использования, возможно, придётся распечатать новые втулки с другими параметрами.
Катушка от FD plast на 1 кг филамента.
Различие в размерах катушек от разных производителей.
Вариант установки катушки от Bestfilament.
Другой вариант установки катушки.

Пластиковые детали выполнены из PLA двух цветов. Печать осуществлялась соплом 0,2 мм по техническим требованиям производителя филамента. Средняя скорость печати 60 мм/с.
Собранный комплект деталей.
Разобранный комплект деталей.

«Держатель» состоит из четырёх напечатанных пластиковых деталей (основа (база), 2 втулки, 1 «барашек»), 2-х подшипников 608ZZ, 100 мм винтовой шпильки М8 и 2-3-х гаек М8. Если не требуется функция ограничения свободы движения, то квадратная гайка может быть удалена.

Кронштейн устанавливается в любом подходящем месте посредством четырёх винтов М4.

Конструкция получилась крепкая и надёжная. При желании она полностью разбирается и упаковывается в коробку с габаритами 75х150х55 мм.
Тыльная часть базового элемента легко крепится на любую ровную жесткую поверхность.

При эксплуатации принтера важно, чтобы нить с катушки сходила легко, но, в то же время, не разматывалась излишне, иначе возможен перехлёст витков и закусывание нити, что в свою очередь приводит к нештатной остановки печати.

Поэтому в недалёкой перспективе кронштейн ожидает доработка. Надо реализовать лежащий в голове дизайн «антиперехлёста» витков. Надеюсь хватит времени и сил не откладывать это в «долгий ящик».
Габариты кронштейна минимально отличаются от размеров катушки.

О STL моделях. Пока идёт процесс тестирования и существует возможность доработки, выкладывать электронные версии не планирую. Если всё пройдет удачно, то их можно будет поискать в магазине 3D Today.

Сейчас моя катушка-покатушка уютно расположилась в тыльной части принтера, надёжно закреплённая на фальш-панели из АКП. Замена филамента происходит быстро и без лишних телодвижений. Теперь меня уж боле не тревожит беспутной нити долгий путь.

Спасибо внимание и понимание.

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.

14
Комментарии к статье

Комментарии

12.07.2019 в 14:37
1

О STL моделях. Пока идёт процесс тестирования и существует возможность доработки, выкладывать электронные версии не планирую. Если всё пройдет удачно, то их можно будет поискать в магазине 3DToday.
Судя по релаксирующей фоновой музыке, комплект STL-моделей будет платным?

ski
12.07.2019 в 15:50
1

Хотелось бы, но покупателей боюсь не будет. Как зарабатывать на новые проекты?

12.07.2019 в 19:29
0

но покупателей боюсь не будет
Ну достаточно чуть доработать Ваш проект до несложного механизма регулируемого самонатягивания филамента... ;-)

ski
12.07.2019 в 21:51
0

Самонатягивание это для мазохистов. :)))
Достаточно не давать нити самораскручиваться.
Я подумаю ещё, как время будет. Спасибо.

12.07.2019 в 16:59
7

Из личного опыта - простой полукруглый кронштейн с бортиком является самым простым, надежным и элегантным решением. А все эти замысловатые конструкции с барашками и подшипниками не несут никаких преимуществ, кроме радости от изобретения велосипеда. Чисто мое ИМХО. :)

12.07.2019 в 21:19
0

Ха. Из личного опыта - даже простой полукруглый кронштейн не нужен. Сойдет и палка поперёк коробки. :)
Кстати, а вы обращали внимание, сколько новых моделей велосипедов за последние 30 лет появилось.... Интересно, кто их изобрёл?

12.07.2019 в 21:46
0

Сойдет и палка - только это не элегантное решение :) А велосипеды... Может я не в теме, назовите мне революционную модель велосипеда, ставшую массовой, и принципиально отличающуюся от старого доброго велика? Электровелики и те были изобретены еще в позапрошлом веке кажется.

12.07.2019 в 22:39
1

Пожалуйте, велосипед
[IMG]https://strida.ru/upload/149038741071big.jpg[/IMG]
Ещё один
[IMG]https://www.dateks.lv/images/pic/2400/2400/029/377.jpg[/IMG]
Проще - наберите в Яндексе.

А палка... Это смотря какая палка, да ещё смотря какая коробка...

13.07.2019 в 01:01
1

Сдаюсь - полезная разработка :) На самом деле, мы здесь почти все изобретатели велосипедов :) Да и не важно это, главное, чтобы самому весело и интересно было. :)

15.07.2019 в 00:56
0

На Стриде я лет 6 уже езжу. Помниться мне некоторые не верили про ремень вместо цепи. :)

12.07.2019 в 17:16
0

Поддерживаю мысль первого оратора. Когда катушка разгоняется, после выдергивания натянутого пластика, получаются большие провисания петель. 4-6 часов печати и у вас половина мотка выглядит, как новая катушка. Трение является хорошей палочкой выручалочкой. Можно, конечно, напечатать с thinginverse держатель катушки с натяжением пластика. Это больше для гурманов и любителей MMU.

12.07.2019 в 17:50
0

Автор предусмотрел этот момент - барашек сдавливает подшипники создавая торможение. Другой вопрос, зачем ставить подшипники, чтобы их потом растормаживать? В теории ход катушки можно более плавный получить, а на практике, если пережать, то так же рывки будут, а недожать - борода. К тому же плавность хода ни на что не влияет, кроме эстетики...

12.07.2019 в 19:33
1

Тут есть несколько проблем.
- Шпилька М8 меньше внутреннего диаметра подшипника. Иногда полезно читать спецификации на резьбы. Диаметр болта М8 обязан быть меньше 8 мм, в противном случае, он не войдет в гайку М8.
- Для каждого стандарта катушки свой. ведет к перерасходу подшипника. Функциональней что-то, типа этого, https://www.thingiverse.com/thing:545954 

Пример системы натяжения: https://www.thingiverse.com/thing:3200204

12.07.2019 в 20:09
0

Ну вот пусть автор и осветит ньюансы. Разговор о том, что польза от всего этого сомнительная...

12.07.2019 в 21:46
0

Уважаемый Alexey-s, подшипник не запрессовывается на вал/шпильку, поэтому прочтя СПЕЦИФИКАЦИЮ на резьбу М8, я её и использовал. Подшипники запрессованы в пластиковые втулки, которые свободно снимаются при замене катушки. Возможно вы не сразу поняли конструктив.

Причем тут болт я не понял совсем. В конструкции нет болта. 
Перерасход подшипника.... Возможно вы про болид Формулы 1? Или предполагается печать в 4 МАХА?

Пожалуйста, объясните аргументировано чем 'функциональнее' рекомендованная вами конструкция? 
Первое, что я там вижу - очень сомнительное решение в дизайне кронштейна крепления оси к корпусу принтера. Второе - торчащие острые углы фиксаторов катушки, с  неадекватным углом самоцентрующего конуса. Третье - я не вижу места куда вешать гаечный ключ. Четвертое - размер шайбы, которая норовит заблокировать подшипник  зажав внешнее его кольцо. Пятое - неудобный процесс замены катушки - её нужно придерживать пока гайку не затянете и всё время подправлять центр. Шестое - 'хлипкость', сиречь ненадёжность всей конструкции.

А система натяжения похожа на перетягивание 'каната' между пружиной и экструдером. Кто быстрее сломается... :))))

12.07.2019 в 22:49
0

Винт и шпилька, не важно. Резьба одна и та же.

Перерасход подшипников. Вы сменили производителя пластика. Диаметр дырки катушки изменился. Нужны новые втулки. В новую втулку нужно ставить новый подшипник.
Я пользовался такой моделью https://www.thingiverse.com/thing:2459115 . Ставим катушку и завинчиваем фиксатор. У меня не было проблем крепления к корпусу 'дрыгостола', так как там корпуса нет.
Проблема подшипника, это раскручивание пластика. Нужно притормаживать катушку, разгоняется. Не спасают маленькие скорости принтера, в 40-60 мм/с. На скоростях 90-150 мм/c удачное решение 'Держатель катушки' в группе ZAV,Подборка модификаций и улучшений. Да, не встраиваемое решение. Когда думал, какой держатель нужно под собираемый кубик, обращал внимание на фотографии фабричных принтеров. Не замечал, что бы производители ставили на подшипниках.

Что у вас за экструдер такой, что пластиковая пружина на гладкой шпильке чинит препятствие? Прутик в катушке часто под натяжением заходит в глубину, руками с трудом выдернуть, а экструдеру хоть бы хны, даже не щелкает.

14.07.2019 в 01:54
0

1. При изменении внутреннего диаметра катушки в сторону увеличения предусмотрены утолщения у внешнего ограничивающего ребра. Шириной и высотой 3-4 мм под  углом 45гр. Хотя это больше компенсаторы погрешностей производителей катушек. Скажу Вам, что если разница диметров внутреннего отверстия больше сантиметра, то по любому нужно другой типоразмер втулок делать. В противном случае либо будут 'большие уди' торчать, либо катушку сильно стягивать придётся, чтобы она не проседала на скосах.  
2. О ещё одном предложенном Вами варианте. Во-первых, не понятно крепится ли она куда-либо, а если 'да' то каким образом? Во-вторых, ребра катушки, при сильном завинчивании упрутся в скосы и её будет клинить. Если не затягивать - то дыру протрёт через год активной печати, наверное. 

У меня не было проблем крепления к корпусу 'дрыгостола', так как там корпуса нет.
Тут совсем без комментариев.
3. Вы не читали внимательно материал. Подшипники крутятся, а барашек ребром притормаживает.  В этой версии цепляясь за защиту подшипника, В новой будет цепляться за поверхность втулки. 

4. Экструдер MK9. Настроенный, доделанный. Тянет по трубе без проблем. Мотор не более 30гр за 48 часов - дольше пока не печатал.

14.07.2019 в 07:43
2

Я немного удивлен вашим ответом. На странице thinginverse, слева, внизу есть раздел 'Makes'. Есть фотографии распечатанных изделий. По бокам ставится 2 подшипника. Подшипники надевают на ось, трубу или шпильку диаметром 8 мм. Ваша модель сложнее. Надо попасть катушкой в дальнюю втулку, потом, помочь войти ближней втулке. Придерживая рукой последнюю втулку, накрутить стопорный барашек.
В обсуждаемой модели, https://www.thingiverse.com/thing:2459115 , катушка одевается до упора. Накручиваем фигурную стопорную гайку. Катушка на конусах центрируется. Сильно затягивать нет ни какого смысла. Плавное вращение идет за счет подшипников.
Стопорным барашком вы пытаетесь тормозить подшипник. Но это, естественно, плохо получается, о чем вы пишите ниже

важно, чтобы нить с катушки сходила легко, но, в то же время, не разматывалась излишне
Плавно переходим к тому, что мы не в состоянии избавится от уже провисшего витка пластика на катушке. При активных откатах пластика получаем очень много провисших витков. Самое простое решение - отказаться от подшипников. Нет скольжения, нет эффекта размотки. Хочется иметь подшипник, нужна не шибко сильная пружина сматывающая пластик на катушку. Возвращаемся к примеру системы натяжения https://www.thingiverse.com/thing:3200204

12.07.2019 в 21:22
1

Не совсем верно, но в правильном направлении. Подшипники не сдавливаются, ребро на барашке трется о защиту подшипника. Регулируемо. Однако место соприкосновения возможно придётся перенести на пластик центральной вставки. Потестирую ещё. Пока печати много. Спасибо за понимание.

12.07.2019 в 23:25
2

Мне больше всего нравится вот такой конструктив. На крепление к принтеру можно не смотреть оно любым может быть. А вот сам держатель работает отлично. Не дает сопротивления вращению и, как ни странно, не дает самораскручиваться нити. И при этом не надо ничего раскручивать и закручивать для замены катушки. 

14.07.2019 в 02:00
0

Сделано красиво. Согласен. Только вот не решена проблема излишне свободного, не побоюсь даже слова фривольного, поведения катушки в работе. Она не только разматывается, но при даже небольших 'запутанностях' наверняка начинает раскачиваться, причем порой рывками. Но сделано неплохо.

14.07.2019 в 08:20
1

Я пользуюсь обычной трубкой без всяких подшипников и, жестко закрепленной уже два года. Пробовал кучу разных вариантов до этого. В том числе и подобные вашему. Единственный негативный момент который я заметил, периодический стук катушки при проворачивании когда она полная. Только из-за этого решил все таки поискать что то с плавным ходом. Опять же перепробовал еще кучу вариантов, появившихся за эти два года. Этот вариант меня почти устроил. 
Вчера закончил проектировать свой, более удачный на мой взгляд.

В торцах центрального вала подшипники. Катушка самоцентрируется за счет формы вала. Да присутствует небольшое раскачивание в случае использования ее с директ экструдером. С боуденом никакого раскачивания нет вообще. Катушка висит ровно. При этом она и не разматывается сама за счет собственного веса. Максимум ослабляется пара витков, что я считаю наоборот плюсом, перехлест ослабится сам. Возможно именно благодаря не жесткому креплению катушки я ни разу не сталкивался с перехлестом витков на катушках.

14.07.2019 в 11:33
0

Вчера закончил проектировать свой, более удачный на мой взгляд.
Гляньте вот этот мод базового дизайна, и Вы сможете обойтись лишь одним конусом половинной ширины длины вала:

https://www.thingiverse.com/thing:3554583

Используемая по ссылке несущая трубка OD=22мм, металлическая или сантех-pvc.
ID - неважен, так как при любом раскладе будет больше OD оси вращения шарикоподшипников.

ski
14.07.2019 в 11:37
1

Трубку где то надо искать нужного диаметра. Проще напечатать. Да подшипники внутри уменьшают общий вылет.

14.07.2019 в 17:39
0

Каждый приспосабливается как может. Закон эволюции...

14.07.2019 в 12:03
1

Трубку где то надо искать нужного диаметра
Мне увиделось, что трубка смахивает на полипропиленовую 25 трубу.

14.07.2019 в 12:30
0

Идея может и хорошая, но покупать. Это можно нарисовать в солиде максимум за пол часа.

14.07.2019 в 17:38
0

можно нарисовать в солиде максимум за пол часа
Проведите такой эксперимент без чертежа и под камеру, а мы поржом.  

А знаете, мне пишут - сделай/продай модель, а то я в CAD не очень....  Солид пока в школе не преподают.

15.07.2019 в 00:51
0

Около года пользовался подобным способом крепления катушки. Все норм было, но просто лень победила и я упростил. Теперь часть конуса как винт, и отдельно что-то закручивать не нужно. И пока ничего не распутывалось, уже как пару месяцев печатаю. Тоже на подшипниках.
 

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Урок Солидворкс для начинающих или как начать моделировать в SolidWorks

Печать пластины из ABS пластика

КОМПАС-3D v18 Home. Основы 3D-проектирования. Часть 16.2 Создание игрушечного паровоза. Отбойник паровоза

Не все китайцы одинаково китайцы

Обзор настольного 3D-принтера 3DGence Double P255

Как выбрать 3D принтер: советы от Сергея Ирбиса