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.

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

Eliminando Vibração: Coxim

A vibração estava parecendo excessiva, além de produzir um barulho desagradável. Conversando com o Mestre Fábio Gilii, ele disse que para melhorar o acoplamento entre o Motor e a Rosca usando algo rígido, seria necessário ter flexibilidade em outro lugar...

Então, fui dormir com isso na cabeça e encontrei uma maneira simples de fazer um Coxim. Na primeira tentativa ficou duro, então diminuí a quantidade de borracha, vejam:

Começando com uma arruela de 3/16" que tem um diâmetro externo conveniente, fiz um escariado até que a cabeça do parafuso (M4x12) ficasse no mesmo plano que a superfície.

A borracha que eu usei foi câmera de pneu de caminhão. Consegue-se de graça mas tive que ir até o Ceasa para conseguir.

Controlando o diâmetro e a quantidade de rodelinhas, dá para controlar a dureza do coxim. Na primeira tentativa usei uma rodela inteira e ficou rígido demais...

Colei o parafuso à arruela apenas por conveniência, deu até bastante trabalho porque a rebarba da fenda do parafuso estava atrapalhando.

Usei 3 rodelinhas de borracha coladas e uniformemente distribuídas e pela periferia, depois é só colar as duas partes. Cuidado com o alinhamento dos parafusos!

E pronto! um pequeno Coxim com apenas 4mm de espessura.

A parte cônica da cabeça do parafuso pode atrapalhar, mas é só escariar o furo de fixação para resolver.

O alinhamento manual é suficiente, normalmente ao ser fixado, o parafuso descola da arruela e se auto-ajusta. O furo de fixação do Motor deve ser grande para permitir ajuste de alinhamento geral.

A montagem não mudou muito. Mas vou ter que refazer as peças porque agora é importante que os dois coxins fiquem alinhados com o centro do motor.

Ficou extremamente silencioso, comparando com o que era antes. Agora vou esperar a opinião dos mais experiente para saber se ficou mole demais, mas já sei como controlar esse parâmetro.

OBS: eu usei uma cola Loctite preta 5181, mas deve ser fácil fazer/possível com superBonter.

Ah... se algum CSI estiver por aí, não vai precisar pedir amostras de DNA, tem bastante pedaços de pele grudados neles!