Coxim para Motor de Passo

Bem no começo do projeto, eu resolvi que os motores ficariam melhor se montados com Coxim.
Isso se baseou principalmente em conselhos do Fábio Gilii, ele me alertou que como alinhamento perfeito não seria conseguido, algo tem que ser elástico para o conjunto não quebrar.

Mais tarde descobri que o ruído da impressora também estava sendo diminuído pelos coxins e isso foi muito bem vindo.

Como não existem Coxins em dimensões apropriadas, tinha que fazer com materiais disponíveis, vejam aqui:
Eliminando Vibração: Coxim

Três pequenos discos de borracha vulcanizada colados entre dois discos de metal. Isso funcionou muito bem nos eixos X e Z, mas no eixo Y ele não pode operar sob leve pressão, como deveria, e foram precisos reparos algumas vezes.

Vale lembrar que o eixo Y (chamado de X em posts muito antigos) foi feito como uma experiência que deu certo, enquanto que os eixos X e Z foram projetados cuidadosamente com o que eu apendi no primeiro!

A nova solução usa um coxim em forma de Carretel que é intrinsecamente muito mais resistente.

A fabricação foi simples e interessante, com o auxílio da própria impressora...

Também pode ser feito com quaisquer dimensões.

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a primeira etapa foi escolher um material. Borrachas de poliuretano são vendidas apenas em quantidade muito grande, por isso foram descartadas.

Este Silicone foi escolhido apenas por sua dureza um pouco maior que o silicone comum e não por resistir à temperatura. Além de ser razoavelmente fácil de encontrar e simples de manipular.

O suporte onde está fixado o Motor de Passo é de MDF porque resiste bem ao aquecimento do Motor.

O furo de fixação do Coxim foi aumentado de 4 para 8 mm.

Estas peças são o MOLDE  para o coxim. Foram impressas na própria impressora.

A primeira peça é fixada com os dois parafusos para garantir a centralização, veja os furos na foto anterior. A segunda peça é apenas um Guia para facilitar a montagem e é removida depois que os parafusos estão preparados. A terceira peça é o molde do lado oposto.

Agora basta desmontar a fixação dos moldes, passar vaselina como desmoldante nos moldes, encher cuidadosamente com o silicone, montar e manter pressionado até secar.

Os parafusos vão manter a primeira parte do molde na posição correta e o furo central vai manter o molde do lado oposto centralizado.

No dia seguinte...
Após desmontar cuidadosamente e limpar, os coxins estão prontos e "instalados".

Um tubo com parede de 0,5mm foi inserido sob pressão, ajudando a aumentar a rigidez e protegendo da rosca do parafuso. Esse tubo também foi feito na própria máquina!

O Coxim é mantido sob pressão por duas arruelas grandes, uma de cada lado. O tubinho central é um pouco mais curto para permitir o aperto.
A primeira porca controla a pré-carga do coxim e a segunda porca é quem fixa firmemente sobre o suporte.

A montagem fica muito compacta. Veja como o parafuso e toda a estrutura interna ao Coxim estão rigidamente fixadas ao suporte.

Com isso foi fácil substituir os Coxins sem nenhuma outra alteração do conjunto.

Esta é a visão do conjunto montado com o Novo Coxim.

Como agora o Coxim pode trabalhar com força axial em ambas as direções, a Barra Roscada foi monta sob leve tensão. Isso facilitou muito a calibração do conjunto.

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O Coxim foi mantido pré-tensionado, com isso a rigidez é bastante boa. O resultado foi acima das expectativas e acho que pode ser usado também em máquinas CNC.

Para os que quisem experimentar, aqui estão os arquivos .scad e .stl.

Anti-folga auto-ajustante - Porca cortada

Mais uma etapa na eliminação de folgas.

Nas etapas anteriores eu usei duas porcas, mantendo-as espaçadas para eliminar a folga. Veja os posts anteriores:
Dispositivo Anti-Folga - 3º round
Dispositivo Anti-Folga melhorado
Conjunto Trator da Mesa X

O Problema ainda não estava sendo resolvido, a barra roscada não tem diâmetro totalmente uniforme, então em algumas posições ainda existia folga.

Meu objetivo agora é ter um sistema Auto-Ajustável que não precise de manutenção e possa se adaptar ao longo da Barra Roscada e com o desgaste que venha a acontecer.

NOVO: precisei mudar o sistema de pressão para molas, veja abaixo.

O sistema é baseado numa porca de latão cortada ao meio.
O corte foi feito manualmente com uma Dremel usando disco de corte bem fino.

A porca encaixa exatamente no receptáculo, uma parte flexível permite flexibilidade apenas em uma direção. A outra parte permite uma fixação, distribuindo bem as forças.

As duas partes da porca ficam pressionadas uma contra a outra por meio de uma cinta de borracha vulcanizada (camara de pneu de bicicleta).

A largura da peça foi ajustada para obter-se a tensão necessária. O ajuste fino da pressão sendo feito variando a largura da cinta.

NOVO: Veja abaixo

Vista do detalhe da porca na montagem.

As partes da porca não encostam uma na outra, ficando sempre sob pressão.

Este é o conjunto completo da fixação que substitui completamente o anterior feito de MDF.

A porca foi mantida no mesmo lugar que no conjunto anterior. A barra roscada já havia sido amaciada com pasta abrasiva para diminuir o atrito, assim foi mantido o trabalho já feito.

Antes da montagem definitiva, é muito importante fixar a porca com Araldite!

A adesão do Araldite no ABS é duvidosa, mas a função disto é o preenchimento da folga mecânica, isto garante folga zero entre a porca e o conjunto.

 Cuidado com a posição das partes da porca, cole um lado e depois o outro, usando uma barra para posicionar tudo corretamente.

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NOVO: A alsa feita de câmara de bicicleta quebrou... achei que era uma peça velha, então consegui uma nova e quebrou novamente em pouco tempo. Então precisei mudar o sistema:

Agora passei a usar molas de aço, assim sei que não vão envelhecer...

Estando com a máquina desmontada, não podia re-imprimir a peça, então improvisei uma peça de alumínio para servir de intermediário. Quando puder refaço a peça com suportes laterais para usar uns parafusos de 2,2mm.

As molas precisei adaptar de uma compradas em sacos na Sta. Efigênia, cortando e dobrando um elo no comprimento ideal.

O funcionamento continuou idêntico ;-)

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Resultado

O desempenho foi melhor que o esperado! A folga realmente desapareceu e o atrito é muito baixo. Agora foi possível aumentar muito a velocidade do movimento.

Exite um limite de força axial que pode ser aplicado, isso é devido a limitações geométricas do angulo da rosca e força lateral aplicada na porca.
Com a ajuda de uma balança, estimei que a porca começa a abrir somente acima de 1,5kgf de força axial.
Isso é bem alto para a aplicação: o conjunto pesa menos que 2kg com uma aceleração de 0,500m/s² a força é de f=m*a=2*0.5=1N=0,1kgf, isso dá uma ampla margem de segurança.

Uso em CNC

Estimo que esta solução deve se aplicar muito bem em CNCs para usinagem leve, como caixas plásticas (da Patola), placas de circuito impresso e MDF de 3mm. Não seria adequada para trabalho com metais.

Pelo resultado obtido, a força aplicada sobre as porcas poderia ser aumentada significativamente, isso deve permitir maior força de usinagem.

Se alguém quiser experimentar, os arquivos .STL e .SCAD podem ser encontrados aqui.

Z-probe - Sensor de altura de impressão

Quase todas as vezes, ao imprimir uma peça, é preciso ajustar a altura da impressão. Na minha MesaXYZ é ainda pior que na Prusa porque a estrutura é de madeira (MDF) e dilata/contrai bastante.

Melhorou muito quando fiz este Botão de Ajuste. Isso tornou o ajuste simples, mas ainda precisava ser feito quase que a cada vez!

Acompanhando conversas na lista RepRapBR sobre alternativas para o Z-probe, foram comentadas a solução do nophead e a solução do Luís Andrade. As duas são fixadas no carro e ainda deixam algumas partes sensíveis a dilatação que não são compensadas. O Luís comentou que não está usando devido a problemas que não compreendi muito bem, a mim pareceu muito bom.

NOVO: Tenho uma nova solução usando um micro-switch e um micro-servo. Vejam o funcionamento neste video no Youtube, não uso mais a escovinha, apenas a lamina de limpeza que é o suficiente pois o bico não é mais o sensor.

A solução ideal seria usar o próprio bico para medir a distância!

Qualquer sujeira no bico prejudicaria a medida...
MAS eu já tenho o dispositivo limpador! Então ficou muito fácil implementar só com um micro-switch

O micro-switch fica fixado na própria mesa.

A posição está ajustada para ser acionado com uma altura de 2mm acima da mesa. O Gcode inicial já faz essa correção (sempre a mesma).

Observe os dois parafusos laterais pressionados por baixo por uma mola.

O ajuste fino pode ser feito direto nos parafusos muito mais rápido que alterar os arquivos .gcode já gerados.

Da esquerda para a direita:
1) Lamina de silicone para limpeza, retirada de um cartucho de toner
2) Escovinha de limpeza, cortado de um capacho de cerdas naturais (para não derreterem)
3) Z-probe
4) indicador/monitor das resistências de aquecimento da mesa

Veja a operação do sensor logo após a limpeza:

As pausas no processo de limpeza diminuem a saída de plástico que costuma ocorrer mesmo após o Retract. É muito importante que não sobre nenhum resíduo de filamento.

NÃO FOI FEITA NENHUMA ALTERAÇÃO DE FIRMWARE. Está tudo contido no Gcode de inicialização. Verifique o gcode aqui.

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Resultado

Agora ficou muito mais agradável imprimir, só tenho que dar uma rápida olhada na primeira camada para confirmar se tudo foi bem.

Mas não ficou perfeito, às vezes dá uma pequena diferença de +/- 0.1, o suficiente para a primeira camada não aderir como deveria. Mas isso ocorre raramente...

Ainda pretendo pesquisar outras soluções mas já estou publicando isto para facilitar a interação com outras pessoas que possam dar idéias ou evoluir a partir daqui.

Damper - Rattler: Completamente silencioso

Mais uma idéia surgiu e foi um sucesso:

Rattler de Areia

Histórias da Masmorra: a areia já foi usada pelo Jorge em máquinas CNC para eliminar vibração em máquinas CNC...

A idéia foi usar a areia para absorver a vibração da mesma maneira. A dúvida existia se seria o suficiente!

O corpo já foi impresso com as cavidades fechadas para facilitar.

Usei 3 cavidades cheias com 90% de areia comum. Foi a conta.

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Resultado: Silencio TOTAL do Rattler, só se ouvem agora os demais barulhos da impressora.

Levei a impressora assim no encontro de Arujá, na casa do Anderson, dia 9/março/2013, os que conheciam a versão anterior apreciaram a diferença.

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A evolução do Rattler

O diâmetro é sempre 42mm, mesmo dos motores Nema17 usados.

1) o primeiro tentei fazer de MDF, como o material começou a desmanchar eu enchi de resina epoxi e usei para testar como volante de inércia comum.

2) fiz o segundo à mão, só com uma furadeira, e, PoliEtileno de 10mm. Funcionou muito bem, primeiro com 8 esferas de 9.5mm, depois reduzi para 4 e depois reduzi para 2 esferas e continuou funcionando. Esse estava no eixo Y

3) já imprimi um para o eixo X, operou por um tempo e quebrou por causa das paredes muito finas.

4) quando o anterior já estava quebrado, imprimi mais um com menos furos para aumentar a resistência. Pela falta do que estava quebrado a impressão não foi até o fim, mas tive que usar assim mesmo com um pouco de improvisação.

5) esse já foi impresso com a máquina bem regulada, e com Manta de borracha para redução de ruído. ficou muito bom.

6) esse é o mesmo do anterior já fechado.

7) FINALMENTE o de areia. O resultado foi surpreendente, usei 3 cavidades para compensar a massa menor da areia e já ficou bom. As demais cavidades estavam disponíveis para o caso de serem necessárias.

Recomendo para CNCs ou em qualquer motor de passo que tenha problemas de vibração.

NOVO: Interessante esta mensagem no ClubeCncBrasil.

NOTA: Depois de alguns testes, preenchi as 6 cavidades (com 90%) do eixo Y. Foi apenas por suspeita de problema mas está funcionando muito bem,. No eixo X continua usando 3 cavidades.

NOVO: Anos depois, fiz uma reforma completa e estou revivendo muitas coisas. Fiz uma modificação no Dumper que pode ser importante: No meio da areia eu coloquei uma esfera pequena de aço, também diminui um pouco a o enchimento total das cavidades.
A teoria diz que a movimentação do conteúdo deve ser um pouco menos que o correspondente a um passo usado (½ passo no meu caso) e agora o movimento deve ser maior.
A avaliação é um pouco subjetiva, funcionava antes e continua funcionando... mas acho que ficou mais silencioso e eficaz :)

Damper - Rattler: silencioso

A última coisa que podemos querer é uma Cascavel (Rattler em inglês) que não faça barulho...
Mas para uma impressora é o oposto!

Já fiz duas postagens sobre esse assunto aqui e aqui.

A primeira versão eu fiz manualmente com furadeira e uma placa de polietileno.

Funcionou perfeitamente. Sem ele os motores ficavam loucos e chegavam até a andar para trás, vejam aqui: video sem rattler e video com rattler.

Depois eu descobri que também funciona bem com menos esferas!!!

Experimentei com quatro e depois com duas esferas. Funcionou muito bem e diminuiu a inércia, deu para aumentar a aceleração do motor com considerável aumento na velocidade média de impressão.

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Mas ainda tinha o problema do BARULHO...

Consegui manta de borracha de 1mm e revesti internamente os furos, mantendo a mesma folga das esferas.

As peças agora foram impressas já com um lábio para segurar as esferas e tampa com fixação do conjunto centralizado.

Este é o conjunto montado no lugar (eixo Y).

A peça ficou lisa com parafusos de cabeça chata e a porca do outro lado tem um encaixe sextavado para facilitar a fixação no lugar...

Fiz o suporte com 6 cavidades para ter a opção de montar com 3 esferas mas não foi necessário.

Resultado: SILÊNCIO, agora posso imprimir à noite sem incomodar os vizinhos!

Eu usei um aplicativo do Android para medir o nível de ruído. Não deve ser muito preciso, mas acredito que medidas relativas funcionem. O resultado foi uma redução de 12dB.

Eu acho que a frexão da borracha aumentou a absorção de energia, isso é uma técnica já usada em outras áreas.

Agora quando a impressora funciona, ela faz um leve ruído de impactos na borracha. Parece ser um comportamento razoável neste caso.
Também agora ouvem-se vários outros ruídos de outras origens e não há mais uma fonte principal única de ruído.

Suporte do Carretel

Perdi muitas impressões por causa do filamento ficar preso em algum lugar... então precisava de uma solução para esse problema.

Pelo porte da impressora, o melhor lugar para prender um suporte é logicamente atrás do pórtico. Eu já tinha conseguido algumas amostras de carretel com o Paulo e com o Anderson para fazer algo que seja mais útil.

Consegui comprar uma Flange de ferro e um cano de água também de ferro, isso foi uma maneira bem prática de conseguir um suporte firme e com pequeno diâmetro.

Há uma tampa rosqueada na ponta para evitar a queda do carretel.

O cano de água precisou de uma rosca para encaixar na Flange, a própria loja da materiais de construção pôde fazer isso (e cobrar extra, claro)

A peça da direita é apenas um calço que impede o carretel de entrar por baixo da aba superior e ficar enroscado. Na ponta do cano eu inseri uma "rolha" presa com dois pequenos parafusos e uma porca encaixada no centro. A peça da esquerda tem o parafuso bem fixado e se prende na porca dentro da "rolha". Ficou bastante prático de colocar e retirar para trocar o carretel.

Este é um Carretel Grande montado.

Ganhei o carretel e re-enrolei com 5lbs de filamento da 3dink.

Este é um Carretel chinês que comprei do Paulo Fernandes, é o mais largo de todos que encontrei.

Este é o Guia para o filamento no topo da impressora. Ele fica um pouco mais alto que a máxima posição do eixo Z.

A parte superior é um encaixe para o tubo de PTFE que guia o filamento até o Extruder.

Está posicionado para facilitar a saída do filamento do carretel.

O tubo de PTFE está preso no suporte superior e alivia o esforço no filamento para o Extruder.

Isto é importante porque se o filamento estiver um pouco mais duro, não pode haver esforço nos movimentos X e Y. Caso isto ocorra haverá uma deformação da peça.

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O resultado ainda não é perfeito, o guia de PTFE cria um angulo na ponta encostada no Extruder que me incomoda. Estou pensando em fazer um acessório para o Extruder AJGW que permita o encaixe do do tubo.

MAS AGORA as impressões estão saindo bem mais uniformes.
:)

Novas Fontes de Alimentação

Andei trabalhando bastante na minha MesaXYZ ultimamente. Resolvi interromper por pouco tempo o que estava fazendo na nova Tantillus para poder ter uma máquina confiável para usar.

Minha máquina andou travando, uma das vezes eu pude ver que a fonte desligou e religou rapidamente, claro que estragando a impressão. Ficou claro que o problema era sobrecarga e isso não é tão difícil de resolver.

Comprei uma fonte extra, servindo apenas para alimentar o bico aquecido e o motor do Extruder. Com isto a fonte que já existia fica menos carregada e não travou mais.

Como não havia mais espaço na gaveta, coloquei na parte traseira do pórtico. quando instalei e levei ao encontro na casa do Anderson, a instalação estava com mau contato, mas depois ganhei um flat cable do Alexandre Souza e consegui melhorar a instalação.

Mas os meus motores dos X,Y e Z não trabalham com 12V...
No começo do projeto eu estava usando apenas 24V, depois descobri que podia usar 36V com resultados bem melhores.

Essa fonte foi encontrada no eBay, mas ela não aquentou os capacitores de 3x3.300uF que existem no Driver Chinês que estou usando. Na foto dá para ver um protoboard com um circuito de "soft-start" que precisei implementar, fora isso precisei alterar a alimentação de "start-up" e gastei muito tempo nisso, felizmente agora está funcionando bem.

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Apenas como curiosidade, aqui está uma foto da minha bacada quando terminei de arrumar a fonte de 36 Volts.

Estarei melhor instalado em breve na Masmorra

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NOVO: Já que o Jorge ficou curioso sobre a alteração que eu fiz na fonte, resolvi acrescentar aqui mesmo a explicação, pode ser útil para mais alguém.

A fonte usa o chip UC3842A (muito bom para fontes de 50W) e eu implementei exatamente o circuito se soft-start que está no Manual da OnSEMI, o que funcionou como esperado.
Porém essa fonte é do tipo que carrega um capacitor que vai alimentar o chip durante a partida da fonte, depois tem um enrolamento que alimenta o chip.

O tempo de carga dos capacitores de saída era maior que a duração da carga desse capacitor, então ela desligava antes de conseguir atingir a tensão na saída e portanto também no enrolamento auxiliar começar a alimentar o chip.

Eu aumentei o capacitor de Startup de 47uF para 220uF e funcionou, mas aí tive que diminuir o resistor de carga de 100k 2w para 3x12k 2W em série para ter um tempo de partida mais razoável, se bem que ainda longo (acima de 3 segundos)

AJGW - Extruder Aprimorado

Quando montei o Extruder fiz muitas reclamações, vejam aqui: Greg's Extruder.

Reclamar é bom mas não resolve, então fiz todas as
alterações que achei necessárias. Afinal esse é o verdadeiro espírito do OpenSource.

O nome é AJGW para Alain Jonas Greg Wade porque apenas aprimorei o que os predecessores já haviam feito e este é apenas mais um passo na evolução deste extruder

O projeto está publicado no Thingiverse em http://www.thingiverse.com/thing:40642

Básicamente eu incorporei todas os upgrades usuais, melhorei todos os pontos de falha e quebra e resolvi todos os problemas de montagem que precisavam de ajustes.

Agradeço aos amigos da RepRapBR que colaboraram com críticas e sugestões...