terça-feira, 13 de setembro de 2011

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...

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

quarta-feira, 27 de julho de 2011

Fixação e Regulagem dos trilhos

Fixar os trilhos é uma operação delicada. Quanto mais atenção ao detalhes durante o processo, mais fácil será o ajuste no final.

As duas placas Y e Z aqui foram feitas de acrílico, doação de um amigo, para facilitar a visualização. Normalmente seriam de MDF também.

O desenho dos Trilhos Y e Z está aqui em pdf. Lembre-se que estes desenhos são do protótipo e podem sofrer alterações ao longo do caminho. Todos os furos são de 5mm e os parafusos são de 4mm para permitir ajuste posterior.

  • Furando e montando

Marcar cuidadosamente as posições de acordo com o desenho.

Veja o esquadro à esquerda para garantir alinhamento.
Marque os furos com cuidado, usando os próprios furos existentes como guia para evitar surpresas.

Para a placa Superior de cada eixo, use o mesmo método, mas com os trilhos encaixados e posicionados.

A placa inferior do Y é a que fica presa ao pórtico. A superior do Y á também a inferior do Z.

O recorte na foto é o encaixe do motor e acoplamento.
A placa Y é a superior do eixo Y, mas é também a inferior do eixo X. Para evitar interferências, os parafusos têm cabeça chata e os furos são escariados.

Cuidado ao fazer furos escariados em MDF, faça várias experiencias antes de pegar a peça definitiva.

  • Ajustando
Ajuste é uma arte, e exige sempre muita paciência. Melhora também com a experiencia, mas vou dar umas dicas que aprendi ao longo do caminho:

Esta sequencia leva rapidamente a um ajuste que funciona bem. Eu mesmo apliquei no Eixo X que desmontei para terminar a pintura e descobri que estava com o problema (4) abaixo, depois de corrigir (com calços) foi muito mais rápido que da primeira vez.


Situações que "podem" acontecer:
1) esse é o ideal
2) eixo deslocado mas continua paralelo, isso não afeta o funcionamento e é muito interessante para compensar diferenças
3) um eixo está para fora, o trilho que estiver fixado, vai forçar e o movimento vai ficar duro
4) uma das pontas está para baixo. Conforme a mesa se desloca, ela teria que torcer, o movimento vai ficar duro
5) eixos são paralelos entre sí, mas não paralelos ao movimento. Se isto acontecer no eixo X, por exemplo, com o movimento a mesa vai subir e descer, batendo na extrusora ou ferramenta
6) eixos para o lado. Se for no Y, pode também bater na mesa
5 e 6) também podem gerar peças deformadas...

Primeiro tem que garantir que o trilho está bem paralelo à mesa. Começar com a parte externa do trilho, que é fixada na parte móvel.

A altura medida direto no trilho deve ser ser a mesma em cada ponta. Ajuste como for necessário...
Esta é uma outra maneira de medir sem estar montado, usando o degrau que existe nas costas do paquímetro.

Pode ser mais prático em alguns casos.
Depois, com o trilho encaixado, tem que medir a distancia interna entre as placas. Deve ser 38mm, mais importante ainda que seja exatamente igual em cada ponta do trilho.

Estes dois últimos ajustes vão garantir que os trilhos estão perfeitamente paralelos às placas.
É importante garantir que os movimentos sejam perpendiculares, use um esquadro para prender um dos lados do trilho.

Depois prenda a outra placa, ela deve ficar paralela a esta.

Movimente os trilhos e prenda-os na posição em que eles se acomodam naturalmente.

O movimento tem que ficar totalmente livre, leve e solto.
O alinhamento do Eixo Y depende de paralelismo e não de esquadro!

Para medir a distancia do trilha até a lateral foi preciso um truque: o esquadro fica apoiado na base e encosta no trilho, o paquímetro mede então a distancia até a borda.


  • Finalmente...
Vista dos dois Eixos X e Y. Agora só falta colocar os motores
E finalmente o conjunto todo.

Aproveitando para mostrar o alinhamento que deve ser feito também do pórtico para qua o Eixo Z fique perpendicular à Base móvel do X.

A placa do Y não é muito visível porque as proteções do acrílico já foram removidas e ficou quase transparente...

(click para ampliar)

segunda-feira, 18 de julho de 2011

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.


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

sexta-feira, 15 de julho de 2011

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...

domingo, 29 de maio de 2011

Versão final do suporte do Motor + Rattler

Finalmente consegui mexer na minha mesa, estava com saudades...

Hoje foi o dia de "passar a limpo", eu refiz os suportes do motor que estavam inadequados desde que incorporei o coxim do motor... Também coloquei o Rattler definitivamente em uma posição bem mais adequada.

Também mudei o material, estou usando PVC em placas. O material é muito bom  de trabalhar, corta fácil, lima fácil e colando com "bonder preta" não solta nunca mais. Só tem uma coisa, CUIDADO: ao furar dá umas travadas que se não usar luva para segurar a peça pode se machucar...

A troca de material não compromete o projeto porque essas são todas peças que serão feitas de ABS em alguma RepRap (do amigo, claro...)


O suporte onde vai o motor continua de MDF para evitar problemas com um eventual aquecimento do motor, mas acho que isso não será problema. Agora o eixo do motor está alinhado com os coxins.

O acoplamento flexível agora está colado no eixo do motor e a braçadeira faz apenas uma leve pressão. Isso melhorou o alinhamento porque a braçadeira, por ser assimétrica, deformava muito a borracha. O outro lado continua normal, com a ponta da barra Roscada reduzida, mas a força de aperto da braçadeira é muito menor pois há muito mais atrito.

Detalhe do Suporte, foi redimensionado, os parafusos foram reposicionados para que o ajuste fique mais fácil pois há mais espaço para a ferramenta.
O Rattler é uma invenção fantástica. As esferas têm uma folga transversal correspondente a ½ passo, isso cria uma vibração randômica que elimina a ressonância de rotação muito baixa. Em rotações mais altas as esferas não se mexem mais.

O Rattler está bem perto do motor para diminuir as vibrações.

Interessante notar que não aumenta muito o ruído! apenas em rotação muito baixa que dá para ouvi-las.

Novo: Links aqui e aqui.


Agora o funcionamento do conjunto está bom!
está macio e inspira uma sensação de confiança. Era isso que estava faltando!

Então posso passar para a montagem dos eixos Z e Y. Serão aproximadamente as mesmas peças, mas é um grande quebra cabeça ter uma placa que ao mesmo tempo é parte do X e do Y...

terça-feira, 10 de maio de 2011

Nem tudo dá certo: Acoplamento rígido

Apesar dos Mestres (Jorge e Fábio) não recomendarem, eu tinha que experimentar. Não por acaso, não funcionou... Mas achei interessante postar a experiência para que outros aprendam com os meus erros.

O problema que eu procurava resolver é o desalinhamento transversal da barra roscada. Isso gera vibração em velocidade alta. O problema parece ser causado pelo acoplamento com tubo de borracha, não é possível manter o alinhamento, parece que ao apertar as abraçadeiras os eixos desalinham.

A solução seria um tubo de latão, e agora que já tenho os coxins, deveria ser possível implementar isso.

Ficou muito elegante, o alinhamento transversal ficou muito bom, mas existe um pequeno ângulo entre os dois eixos.

Eu reduzi o diâmetro da barra roscada para 5mm, igual ao eixo do motor, com a intenção de facilitar e melhorar o alinhamento. Veja no final deste post.

Com os parafusos que seguram o motor, soltos fica bom, mas se apertar, trava tudo! Ou seja, fica duro e não se conseguem rotações razoáveis.


Consegui fazer um mini vídeo interessante que mostra como é essa vibração, veja bem o movimento no coxim que está solto:




Agora basta voltar ao acoplamento elástico anterior, mas ainda existem alguns truques a experimentar...

quarta-feira, 4 de maio de 2011

Eliminando Vibrações: Damper

No encontro no Galpão do Medino, encontrei com muitos mestres de CNC. Lógico que aproveitei para meu pequeno projeto desta Mesa XYZ. Uma das coisas que pedi ajuda foi o problema de vibração de baixa frequência.

Uma idéia que me deixou intrigado foi uma dica do Denilson de usar um Damper feito com esferas em cavidades com folga. Encontrei poucas referencias na web, principalmente esta. Ainda não encontrei a que ele usou!

Depois de algumas tentativas frustrantes, consegui fazer um:

Um disco com o mesmo diâmetro do motor, o maior número possível de esferas. São esferas de rolamento de roda que peguei na oficina mais próxima.

Quando o motor vira, a folga da esfera têm que corresponder a 1/2 passo. Então cada furo foi calibrado para folga de 0,2mm.

O disco é fixado na barra roscada, e vira junto com o motor.
Discos de folha fina de PVC seguram as esferas no lugar mas permite que elas se movimentem livremente.

Como as esferas têm 9,5mm e a chapa tem algo parecido, o centro das esferas fica solto para garantir o movimento.

Esta peça seria fácil de fazer numa RepRap!
Somente para testes, fixei na ponta da barra roscada. Não ficou muito alinhado mas o importante é eliminar a vibração em rotação baixa, então tudubem...

(esta era uma versão anterior de montagem).


Mas... vamos aos resultados. Gravei um vídeo tipo "Antes e Depois" para mostrar:

    Antes

    Depois

As falhas desapareceram!

As explicações para isso não são consistentes, na verdade não achei nada a respeito. Segundo especulações minhas e de alguns amigos, parece que a vibração é transferida para as esferas de maneira aleatória e isso quebra a frequência de ressonância. As esferas podem estar dissipando a energia, mas não existe nenhum material viscoso, o plástico é PoliEtileno e não acredito que absorva muita coisa.

A dica da folga foi do Denilson, na nossa conversa lá no Medino, ele lembra de ter lido isso em alguma referencia. Eu acho que a se a folga fôsse maior que um passo poderia atrapalhar o motor, mas com 1/2 passo ficou bom.

Há poucas referências na internet, apenas estas tratam do assunto:
http://bbs.homeshopmachinist.net/showthread.php?t=24319,
http://www.solsylva.com/cnc/dampers.shtml,
http://www.cnczone.com/forums/stepper_motors_drives/32284-my_take_stepper_damper-17.html.


Novo: O Jorge enviou uma referência de uma patente interessante: http://www.freepatentsonline.com/5295411.pdf, porém estudando esse paper eu acho que não se aplica. Esse damper tem esferas (ou cilindros) que oscilam nas cavidades e ficam apoiados para fora pela força centrípeta, também se aplicar a fórmula dele no meu damper produz N=8 eventos por revolução quando na verdade são 200. (o Pedro também concorda que não se aplica, o Jorge ainda não se manifestou em definitivo)

Novo: Absorção de energia: fiz uma experiencia com uma esfera pulando na mesma placa de PoliEtileno que eu usei, pula mais que no vidro! Então a absorção de energia é pequena se comparada a sistemas viscosos como neste exemplo, "acho" que este não é o fator primordial deste damper. Como não tenho um damper viscoso para fazer comparações, fico aguardando uma oportunidade, se alguém tiver me avise...


E agora?

É... agora danou-se...
Para colocar o Damper fixado corretamente vou ter que refazer bastante coisa. O maior problema é que faltam 25mm no comprimento! Mas vai ser interessante.