Apresentação da Mesa XYZ

ATENÇÃO: o Blog começa no próximo post!!!

Esta é uma Mesa que resolvi criar para Estudar o sistema RepRap.

Quando comecei não havia ainda a Prusa, nem muitas das versões atuais. A ideia era resolver algumas das deficiências dos modelos já existentes e fazer com materiais facilmente disponíveis e usando apenas ferramentas domésticas.

A proposta foi criar uma máquina com o Projeto básico de uma CNC. Há um grande número de pessoas que já possuem uma CNC e gostariam de utilizá-la. Hoje posso fazer uma avaliação dos resultados:

Prós:

• A resolução é muito alta e a precisão e qualidade das peças são realmente elevadas
• A eletrônica usada é compatível com as existentes, mas foi aprimorada em muitos detalhes. Mais melhorias a caminho
• Estou resolvendo muitos problemas do FirmWare que afetam máquinas tipo CNC, com inércia grande
• Aprendi muito sobre diversas áreas, este é um empreendimento multi-disciplinar

Contra:

• A velocidade máxima possível com motores e drivers comuns é de aproximadamente 50mm/s
• Os trilhos usados não são adequados para pó, não sei se poderei usar para furar Placas de Circuito Impresso
• Foi necessário muito mais trabalho para a construção do que o esperado e ficou bastante pesado

Eletrônica:

Esta é toda não convencional. Algumas partes são realmente para estudo, afinal o objetivo é aprender

* Interface USB isolada

* Driver chines, oprando com 24V

* Leitura do termistor melhorada

* Joystick analógico para os 3 eixos

* Sensores de margem por hardware

Porém a conexão e pinagem é compatível com a RAMPS 1.4

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Esta é uma pequena amostra de impressão. É interessante observar como o avanço do Extrusor é controlado para compensar a aceleração/desaceleração do carro. Esta é uma característica tipicamente de CNC já que as RepRaps normalmente não trabalham com aceleração

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Não deixe de ver também mais detalhes no Blog do Grupo de Estudos, principalmente as partes sobre o Bico extrusor "Hot End" aqui e aqui.

Distositivo Anti-Folga - 3º round

Esse é um dos sub-sistemas realmente importante e complicado...

Esta é a continuação dos posta anteriores: Dispositivo Anti-Folga melhorado e Conjunto Trator da Mesa X
Novo: continua em Anti-folga auto-ajustante - Porca cortada

Depois de algum tempo de uso, voltou a ter folga, isso porque as porcas escorregaram.

Desmontando para analisar, ficou claro que o material não foi resistente o suficiente.

Essa era lixa d'água 1200, o papel não escorregou sobre a base, mas aos grãos não foram resistentes o suficiente para ficar no lugar e segurar as porcas pressionadas.

Na nova versão, estou usando "Lixa-ferro" 320, ela é bem mais grossa, mas ainda não dá para sentir os grãos individuais com os dedos.

Essa lixa também é feita com um tecido, isso deve torná-la muito mais resistente e evitar a deterioração da imagem acima.

Refazendo o ajuste pude perceber que ficou mais firme.

Primeiro que durante a montagem as porcas não escorregam nada e precisam ser acomodadas manualmente na posição correta.

Também, se colocar pressão entre as porcas, o atrito aumenta muito. É necessário muito cuidado para deixar livre e não gerar mais problemas.

O resultado parece muito bom, veremos o veredito dentro de alguns meses. a folga é imperceptível e está imprimindo bem.

Como comentei com o Jorge, acho que o estudo deste dispositivo vai muito além da impressora 3D mas pode ser muito interessante para diversas aplicações CNC.

Rolamento de Apoio - Eliminando Folgas

Problemas conhecidos... soluções conhecidas... versão nova!

A grande vantagem que deveria ter a minha impressora é a precisão, só que isso não estava acontecendo. A impressora ficou com folga!

A resolução é até alta demais, o motor trabalha com 1/2 passo correspondendo a 1,27mm/400, ou seja 3 microns! Mas o resultado está longe disso, claro que eu nunca esperei tanto, mas existia um erro de 0,3mm. Depois de muita pesquisa cheguei à certeza que o problema a folga longitudinal na Barra Roscada. Devido ao atrito e inércia, a barra se move e a ida fica diferente da volta, ou seja: folga.

Esse problema é comum no mundo de CNC e existe uma solução também comum. Esta é a minha implementação, com enfoque em fazer com peças que eu mesmo possa imprimir.

O conceito é bastante simples: na ponta da barra roscada são fixados dois rolamentos.

Entre esses dois rolamentos existe um calço muito fino, ao apertar as porcas um rolamento faz pressão lateral contra o outro.

Devido à pressão, não é mais possível movimento axial e a folga dos rolamentos fica eliminada.

 O calço deve ser cuidadosamente selecionado para produzir a pressão correta.

Na prática isso é muito simples.

Imprimi o calço em papel e recortei, a espessura já ficou boa.

As porcas ficam travadas, percebe-se um pequeno atrito extra de rolamento, mas é pequeno. Os rolamentos de ótima qualidade são baratos aqui.

Os rolamentos ficam presos por fora, sob pressão.
Três parafusos M3 bem próximos à parte externa dos rolamentos distribuem bem essa pressão.

A placa maior tem uma superfície plana com um furo de fixação. Será fixada sobre outra superfície plana.

O Conjunto todo é fixado à base por dois Apoios para a Placa que contém os Rolamentos.
A linha vermelha apenas ressalta a separação das peças (foto de peças pretas é muito complicado...)

As peças são o mais grossas possível e estão presas na base Por dois parafusos cada, a intenção é conseguir a maior rigidez possível.

Os parafusos que seguram os Apoios na Placa permitem movimento lateral, é isso que permite a regulagem do alinhamento do suporte com o carro.

As peças plásticas foram impressas na própria impressora com camada de 0,4mm e 100% de enchimento.

As peças foram desenhadas no OpenSCAD, essa é uma imagem das peças na tela.

A criação ainda não fiz em 3D, desenhei primeiro em 2D cada vista e as interferências dessas e outra peças entre si.

Resultado:

Agora ficou bom, a folga ficou menor que eu consigo medir com um paquímetro digital.

Estas duas peças foram feitas "Antes e Depois" ficou bem visível a ovalização que existia e desapareceu...

Esta é uma peça de testes múltiplos que encontrei aqui no thingiverse.

Duas principais postagens anteriores sobre o conjunto de acionamento:
Dispositivo Anti-Folga melhorado
Rolamento de Apoio - Eliminando Folgas

Conjunto no Pórtico

Depois de algum tempo sem mostrar nada, aqui está a montagem do conjunto do pórtico.

Ganhei alguns pedaços de acrílico, isso ajuda a visualizar os detalhes. Se bem que me pergunto se não mostra em excesso e torna mais confuso.

Uma placa intermediária se movimenta na horizontal, movida pelo motor à direita.

A placa do Eixo Z se movimenta com o motor de cima. A intenção era de que se movesse apenas para baixo mas ficou muito ruim. Segundo a orientação de Sir Jorge, o movimento fica bem melhor subindo e descendo 5cm do centro...

(Click para ampliar)

Esta é a vista lateral do conjunto. Dá para ver o suporte do pórtico à esquerda e a placa para suporte do Extrusor à direita.

Esta é a visão frontal, a sobreposição dos eixos torna a visão mais complexa do realmente é. Coloquei explicações sobre cada detalhe apenas do eixo Z. O Damper ainda não estava pronto, então tem apenas uma marca no local.

Para aqueles que quiserem dar uma olhada em mais detalhes, aqui estão os desenhos. Acho que sem ver o original não deve ser muito compreensível mas está tudo aí...

• GavetaBase01.pdf parte inferior com a gaveta para a eletrônica
• SuportePortico01.pdf suporte da parte vertical com o pórtico
• ConjuntoZ05.pdf vista conjunta dos dois eixos e dos trilhos
• Trilhos01.pdf Furação e detalhes dos trilhos
• SuporteMotor03.pdf suporte em MDF do motor
• SuportePorca06.pdf porca, eliminador de folga e conexão com a mesa
• SuporteEixo04.pdf apoio para a ponta do eixo
• outros detalhes estão explicados em posts anteriores.

Para mais esclarecimentos e troca de idéias, por favor usem a lista do RepRapBR onde podemos trocar emails comunitariamente.

Trilhos com os Suportes

Os trilhos são usados a 45° e em oposição uma ao outro para fornecer rigidez. Se fossem montados na Vertical ou na Horizontal o conjunto ficaria muito flexível, então os trilhos são montados sobre os blocos descritos aqui.

Por enquanto os suportes são de MDF, mas foram projetados para serem feitos em uma RepRap (a do amigo). Quando as peças já forem fabricadas com todos os detalhes a montagem ficará muito fácil, mas por enquanto tenho que preparar, furar e usar gabaritos...

Os parafusos são Autoatarrachantes 3,5x16 mm fenda cabeça chata ou panela conforme o caso. Para não danificar os suportes é necessário fazer um pré-furo de 2,5mm antes de inserir os parafusos. Os detalhes estão no desenho do Blog anterior e o pdf aqui.

Um dos suportes fica exatamente onde é o Motor de Passo do Eixo Z, então ele é mais largo para se apoiar de cada lado.

Como já estavam cortados, usei 2 suportes colados e com um reforço colado e aparafusado.

Primeiro precisa fixar o trilho externo nos Blocos menores. Recortando o desenho (imprimi em escala 1:1 em várias páginas e colei com cuidado) fica mais fácil ver as dimensões.
Cuidado para não errar! o desenho é visto por cima e o conjunto está de cabeça-para-baixo na foto, e também um conjunto é invertido do outro...
O trilho tem que ficar muito bem paralelo à base, utilizei dois blocos de apoio de 6mm para que todos fiquem iguais. Tem que marcar e furar com muito cuidado porque a cabeça do parafuso encaixa e é muito difícil fazer ajustes.

Detalho dos Parafusos: a cabeça do parafuso encaixa no furo com diâmetro grande para ficar apenas um pouco saliente, duas arruelas M4 servem de calço para evitar pressão na região central do trilho. Também está aí o parafuso que serve só de fim de curso para as bolinhas.

Ficando assim...

O fim de curso na ponta do Z fica assim. é um parafuso M3 cabeça cilíndrica com duas arruelas para alcançar a altura necessária.

E este é o parafuso que serve de fixação do trilho externo e fim de curso ao mesmo tempo. Duas arruelas levantam a cabeça o suficiente para segurar o guia intermediário, outras duas evitam a pressão no centro do trilho.

O Suporte do trilho interno é mais simples de fixar, o parafuso entra com folga e a cabeça fica para fora. Não deve ser apertado ainda, é aqui que é feito o ajuste.

Esse ajusta da altura deve ser feito dentro de uma canaleta com distancia interna de 38mm. Tanto para marcar o furo como para fazer o ajuste final.

Cada conjunto de blocos deve ser medido e conferido para que estejam todos com 38mm. Pode ser preciso reajustar.

A furação deve ser feita no final com o mesmo Gabarito, isso corrige os desalinhamentos que vão acontecendo no processo.

Foi necessário marcar a furação em mais de uma posição para garantir que os trilhos estejam bem posicionados.

Pronto, estes são os trilhos Y e Z. Só falta montar nas placas correspondentes.

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Esta montagem seria mais lógica fazendo os 3 eixos simultaneamente, mas como estou aprendendo enquanto faço, um dos eixos já está pronto. Aliás vai precisar ser refeito... mas isto será um novo capítulo

Preparação dos Trilhos

Estou começando a montagem dos Eixos Y e Z. A preparação dos trilhos é simples mas é importante e não deve mudar mais significativamente, então estou fazendo já um roteiro mais detalhado. Futuramente incluirei aqui o Eixo X.

Antes de mais nada, planejamento... Depois de muitas versões de desenhos, finalmente a solução simples.

Antes de começar, faça um impressão em escala e certifique-se de todos os detalhes.
Veja o original em pdf aqui, está em escala 1:1, formato A3.

O trilho é comum, encontrado em lojas de ferragens para marcenaria. Z=25cm Y=35cm X=45cm (gaveta=40cm), o custo é ridículo: o Z custou R$3,99 o par... (tem aqui).

• Preparação dos trilhos

Remova e guarde cuidadosamente as bolinhas da parte interna. Ao longo de todo o trabalho vai ser fácil perde-las.

Como eu matei uma peça e precisei comprar outro trilho e sobraram bolinhas para repor as que eu perdi...

A parte externa do trilho e suas bolinhas podem ser descartadas.

Na ponta do trilho interno tem uma abinha (coberta por um plástico), precisa ser removida para o trilho correr para ambos os lados.

Eu estiquei com alicate grande e cortei com tesoura de chapa, mas pode ser cortada com uma serra também.

Tem também umas abas de retenção internas no trilho intermediário (para nós é o externo).

Basta bater com a ponta de uma chave maior, mas é importante ter um bom apoio para não amassar o trilho.

• Furar, escariar e cortar

Marcar e furar, é muito importante bater com um punção na posição para que o furo esteja na posição correta.

Eu preferi usar uma broca velha afiada no esmeril do que um punção, porque oferece maior visibilidade para encontrar a posição exata.

Furos com Ø de 3, 4.5 e 5.5 mm conforme detalhado no desenho.

Nos furos de 5.5mm, veja como a cabeça parafuso tem que ficar quase rente com a chapa. Se ele ficar para fora pode colidir com o guia das bolinhas.

O parafuso é: "Autoatarrachante 3,5x16mm cabeça chata fenda".

Cortar, limar, limpar as rebarbas e tirar os cantos vivos que podem machucar...

Nada disso é novidade, hehe!

• Remontando tudo

É muito importante lavar toda a graxa, eu usei Agua Raz, trocando uma segunda vez para eliminar todos os resíduos.

Limpe também as bolinhas! tudo tem que rodar perfeitamente livre e a seco para evitar que grude pó que iria emperrar tudo.

Agora é só montar de novo os trilhos.

A maneira que eu achei mais prática é: colocar de um lado, segurar com o dedo, virar para colocar do outro e encaixar no trilho...

Esta operação é muito controversa. O Jorge recomenda não fazer, mas eu fiz mesmo assim...

Os trilhos vêm com muita folga, apertando um pouco na morsa, dá para diminuir um pouco. Mas tem que continuar folgado, senão vai travar. Experimente aos poucos, se passar abra de novo...

Ou deixe como está!

Na ponta do trilho vai um parafuso de fim de curso: M3x6mm com duas arruelas.

A cabeça fica alta o suficiente para segurar o guia das bolinhas e não deixar cair. (o outro lado é na fixação do bloco)

• Trilhos Montados

Agora é só montar os trilhos. tudo pronto!

cuidado com a direção conforme o desenho, isso é importanto para a montagem nos suportes na Mesa.

Próxima etapa: montar os trilhos nos blocos de suporte...

Mesa móvel - Eixo X

No sábado passado finalmente comecei a parte que realmente é mais interessante, os trilhos do eixo X.

Depois da montagem fiquei muito frustrado porque o movimento estava duro, mas no dia seguinte houve o encontro na Masmorra e de repente as coisas se alinharam (não sei o que aconteceu, acho que foi um impacto). Com uma ajuda extra de Sir Jorge ficou ótimo, desliza fácilmente e ficou bastante firme...

Os trilhos são mais compridos que a mesa, na verdade a base foi dimensionada por eles.

 Os trilhos inclinados a 45° proporcionam maior rigidez, já que não foram originalmente projetados para esforço transversal. O lado fechado por cima diminui (um pouco) o acúmulo de pó.

Os trilhos são presos com pequenos Blocos. Esses blocos foram feitos provisóriamente em MDF, mas a idéia é que eles sejam substituídos por blocos de ABS "RepRapeados" mais tarde.

O método de montagem dos trilhos com gabarito e furação dos blocos não foi muito bem sucedido, então quando fizer o próximo eu espero melhorar e então vou tirar fotos.

O Bloco Inferior (na base) é fácil de fixar, essa parte do trilho é a que originalmente destina-se a ser fixada na gaveta e existe espaço para o parafuso.

Para melhor posição do bloco, foi feito um novo furo.

O Bloco Superior (na Mesa) é um pouco mais complicado. Esta parte do trilho não foi feita para ser fixada, então não existe espaço para a cabeça do parafuso.

O Fim de Curso serve para limitar o carro com as esferas. Não só para não cair, mas para garantir que fique sempre na região central.

Aqui dá para ver o furo escariado e como o carrinho das esferas passa bem próximo.

A montagem Bloco Superior precisa de espaçadores (2x arruelas M4), senão quando der aperto no parafuso o trilho fecha sobre as esferas.

Os furos de fixação dos blocos com a base são maiores que os parafusos, é assim que é feito o alinhamento horizontal dos trilhos (paralelismo). O alinhamento vertical (altura uniforme) foi difícil e seria necessário melhorar.

Bom... agora vem a parte do motor, está ficando cada vez mais interessante

Base da Mesa - Gaveta da Eletrônica

O Isopor está se transformando em MDF... finalmente tive um tempo durante o Carnaval para adiantar a construção da Mesa XYZ.

Por enquanto não é muita coisa, só a base dentro da qual ficará alojada eletrônica. É uma grande gaveta com 9cm de espessura e suas laterais servem de estrutura para a base do mecanismo todo. Como disse o Jorge, tem que começar a construir de baixo para cima.

Não mostrei o detalhe da fabricação das peças de madeira, isso é ofício de marceneiro e não se aprende com algumas fotos, desculpem. Quando as peças forem feitas na Laser elas também já virao cortadas, então esta montagem se assemelha bastante ao que será um caso real.

Depois de tudo pronto, desmontei e pintei. Quando estiver cheia de eletrônica será mais difícil pintar...

As laterais com seus assessórios internos:

Os trilhos da gaveta e no fundo os coolers e conector para cabo de força/interruptor/fuzível e chave 110/220V.

A frente da Gaveta tem o filtro de ar e um mini painel. O painel só tem um Led mas no futuro vai servir para o SD-CARD para os arquivos de impressão.

Rapidamente se forma uma gaveta...

Dá para ver os suportes para guiar os cabos em ambos os lados.

Graças aos trilhos telescópicos todo o interior ficou bem acessível.

Tem amplo espaço para os drivers e eletrônica da RepRap.

Detalhe dos guias para os cabos. Feito com uma tira de PVC de 0,5mm e duas chapinhas de metal.

A previsão é que serão muitos cabos, mesmo usando flats...

Esta é uma visão mais global.

No fundo, os coolers têm um corte baixo para não prejudicar a estrutura da base,

Na frente, o filtro fica preso com uma estrutura de arame. Acho que será muito necessário para não encher a eletrônica de pó...

Agora posso me dedicar à parte mais interessante, fazer a mesa e o eixo X.

Espero que na hora em que juntar tudo não dê alguma zebra...