Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

[AtlonXP]

Ja, von Schmiererei habe ich nichts geschrieben.

Die Stahlfolie habe ich nur integriert weil eine Gleitfläche aus ALU im Maschinenbau eine Unart wäre.
Es besteht die Gefahr, dass da was frisst, auf jeden Fall ist es schwergängig.
Ein Tropfen Öl kann nicht schaden.

Wenn man meinen Vorschlag überdenkt, dann sollte man merken, dass die eigentliche Last in den Schraubenköpfen hängt!
Ich habe bei meinen RF1000 einen Rundungsfehler von 0,08 mm.
Ich gehe davon aus, dass das meiste dem Spindeltaumeln zu zuschreiben ist.

Weitergedacht, eine halbe Amplitude = 0,04 mm hin und her.
Das ist so wenig, man könnte sogar selber gedruckte Kunststoffschrauben zur Hutmutter Befestigung nehmen und die würden, falls die Hutmutter freigängig ist, dieselben Funktionen übernehmen.

Das mit den selbst gedruckten Schrauben ist kein Witz.
Mein Druckbett ist anstatt der PEEK Bolzen mit selbst gedruckten Bolzen aus PA12 befestigt
und es hat sich bewährt.

LG AtlonXP

[Ricardo1980]

Wenn ich einer der beiden Spindeln löse, kann ich mit bloßem Auge die Hutmutter wackeln sehen. denke also das es bei mir mehr als 0,08 ist, habe aber leider keine Möglichkeit es richtig zu messen.
Da es ja nicht mein einziger Drucker ist, werde ich mal einfach weiter zum experimentieren.

[rf1k_mjh11]

Im diesem Beitrag versuch ich es einmal auf der Kurz-und-bündig Art (hab' meine Zweifel, dass es klappt).

Basierend auf dem Video in diesem Beitrag habe ich das folgende in CAD erarbeitet:

Decoupler_Study_2ba2.22_cropped.jpg

Decoupler_Study_Assy_w_Cage_cropped.jpg

CAD-Dateien befinden sich im Download Bereich.

Vielen Dank an EvoMotors und MirageC für die Vorarbeit und der grundlegenden Idee der Wobble-X Isolators.

Viel Spaß,

mjh11

[AtlonXP]

Hallo rf1k_mjh11, super dass du dich diesem Thema annimmst.
Dein Download ist leider als beschädigt gemeldet.

Vielleicht kann ich dich noch etwas unterstützen.
Unser Freund der Dennis hatte auf seiner Seite, 3 dieser 4 Stangen in 8 mm,
gegen 10er Stangen ausgetauscht.
Diese 3 Stangen übernahmen somit die Seitenführung.

Ich empfehle jedoch die Stangen und die Linear-Kugellager auf einander abgestimmt zu kaufen.
Ich habe die Erfahrung schon gemacht, Chinese und Passung, passt nicht!
Darum sollte man das Abstimmen dem deutschen/ösy Händler überlassen.
Auch sollte dieser die Gewinde an den Stirnflächen zentrisch bohren.

Vorne links musste der Kabelschlepp vom Druckbett umgeändert werden.
Die Stange 8mm hinten Links blieb unverändert, da hier der Motor sowieso im Weg ist.
Als Führung wurden zwei Trägerteile gedruckt in denen LM10UU Längere Linear-Kugellager 10 x 19 x 55 mm eingepresst waren.
Eine Entkoppelung der Spindeln war mir dort nicht ersichtlich.
Laut Dennis soll das funzen, ich kann es jedoch nicht verifizieren…

LG AtlonXP

[rf1k_mjh11]

Hallo AtlonXP,

Ich konnte keinen Hinweis auf einen fehlerhaften Download finden. Ich habe die Datei in einen neuen Ordner herunter ‚gesogen‘, die Zip-Datei entpackt und dann mit einem anderen CAD-Programm die STEP-Dateien geöffnet. Alles ohne Fehler. Vielleicht liegt das Problem auf deiner Seite? (Intra-Schengen Grenzkontrollen und so?)
Da in deinem Beitrag bereits einige Punkte aufgekommen sind, die in meiner nicht-veröffentlichen langen Fassung des Beitrags abgehandelt worden wären, komme ich vermutlich nicht umhin, den langen Beitrag zu posten.

Zuerst aber dein Kommentar bzgl. Linearführungen.
Die 10mm Stangen durch 8mm zu ersetzen ist eine Möglichkeit um ein klein wenig Platz zu gewinnen. Als ich vor Jahren mein Ceran-Bett bastelte, benutzte ich 2 Stück 8mm Stangen (geschliffen) mit entsprechenden Linearführungen. Die Stangenlänge war ca. 100-120mm mehr als die der 10mm Abstandshalter. Die 8mm Stangen sollten nur meine kleine Dremel, mit Diamant-Trennscheibe, führen, also kaum eine Last. Damals kam mir das Ganze recht labil vor und ich musste darauf achten, nie zu stark irgendwo anzudrücken. Daher hätte ich mit 8mm Stangen meine Bedenken. Auch für die 8mm Linearführung ist bei den beiden vorderen Abstandshalter kaum Platz. Laut CAD bleiben nur wenige Zehntelmillimeter zum Flansch der Spindelmutter (hier nur in rosa angedeutet):

Linearlager_8mm_x_17mm.jpg

Man bedenke, da ist nur das Linearlager gezeichnet. Der Teil, der letzten Endes das Lager halten muss, fehlt.

Unser Freund der Dennis hatte auf seiner Seite, 3 dieser 4 Stangen in 8 mm, gegen 10er Stangen ausgetauscht.

Platzbedarf hin oder her, ist der Einsatz von mehr als eine Linearführung theoretisch falsch, da das System überbestimmt wird. Zwei Stück ist schon eine zu viel, aber lasse ich mir vielleicht einreden. Drei Stück sind meiner Meinung nach eindeutig falsch. Das wird aber eh' in dem Thread diskutiert, auf das ich im nächsten Betrag verweise.

Näheres im folgenden Posting.

mjh11

[mhier]

Dein Download ist leider als beschädigt gemeldet.

Downloaden sollte dann doch trotzdem gehen? Das ist doch nur ein Hinweis. Ich habe die Markierung inzwischen entfernt, da hatte sich wohl nur was verschluckt. Generell sollten Downloads bitte nur dann als defekt markiert werden, wenn die heruntergeladene Datei sich z.B. nicht öffnen lässt. Die einzelne Datei kann eigentlich nie was dafür, wenn der Download an sich hakt. Das dürfte nahezu immer ein Problem der Internetverbindung o.ä. sein. Im übrigen wäre es schön, dann noch im Forum ein paar Takte dazu zu schreiben - ich weiß ja nicht, worauf ich den Download sonst prüfen soll. (Oder vielleicht sollte man die Möglichkeit, defekte Downloads zu melden, abschalten - ich habe noch nie einen tatsächlichen Defekt auf inzwischen schon recht zahlreiche Meldungen gefunden...)

[mhier]

Platzbedarf hin oder her, ist der Einsatz von mehr als eine Linearführung theoretisch falsch, da das System überbestimmt wird. Zwei Stück ist schon eine zu viel, aber lasse ich mir vielleicht einreden. Drei Stück sind meiner Meinung nach eindeutig falsch. Das wird aber eh' in dem Thread diskutiert, auf das ich im nächsten Betrag verweise.

Nach der Logik wäre nahezu jede CNC-Fräse falsch konstruiert Einzelne Linearführungen werden da eigentlich nie eingesetzt, das ist viel zu instabil. Wichtig ist, dass mehrere Linearführungen zueinander korrekt ausgerichtet sind. Das ist nicht unbedingt trivial, aber durchaus machbar und üblich. Idealerweise platziert man die Linearführungen dann auch so weit wie möglich voneinander entfernt, denn dann tragen sie am besten zur Stabilität bei. Ich würde in die 4 Ecken des Druckers je eine Linearführung platzieren und diese dann mit entsprechenden Verstrebungen mit dem Tisch verbinden (ist tatsächlich ein loser Plan von mir, der aber recht weit unten auf der Prioritätenliste steht). Aber den reinen 3D-Druckern kommt es natürlich nicht so auf Stabilität an, da genüngen ggf. weniger

[rf1k_mjh11]

Hinweis: Wegen der Anzahl der Bilder musste der Beitrag in zwei Teile gepostet werden. Bei Interesse bitte beide Beiträge lesen, bevor etwaige Kommentare, Antworten, usw. gepostet werden.

  Ein bereits mehrfach diskutiertes Thema ist die Kugelgewindespindel mit ihren Unzulänglichkeiten, die sich als wiederkehrendes vertikales Muster entlang der Z-Achse bemerkbar macht. Es gibt bereits mehrere eigene Threads, sowie häufige Beiträge in Threads anderer Thematik. Durch die breite Streuung der Einzelbeiträge wird eine etwaige Suche erschwert. Genau so ein Betrag hat meine Aufmerksamkeit erregt. Genauer gesagt war es ein Link in einem Beitrag, der meinen Schaffensdrang entfacht hat. Zuerst einmal der Hintergrund:
  Die Spindel der Kugelgewindespindel ist gerollt, eine kostengünstiges Herstellungsverfahren, der so eine Spindel für einen Normalverbraucher erst erschwinglich macht. Im verlinkten Video in diesem Beitrag wird die Sachlage und die Fehlerursache recht gut erklärt. Das Video zeigt auch einen ersten Lösungsansatz für das Problem. Leider eine nicht sehr haltbare Lösung. In einem späteren Beitrag, in einem anderen Thread nun eine ausgereiftere Lösung um das Eiern der Spindel zu begegnen. Es war diese Lösung, die mich dazu brachte, die Situation in CAD zu betrachten.
  Vielen Dank an EvoMotors und MirageC für die Vorarbeit und der grundlegenden Idee der Wobble-X Isolators.

  Herausgekommen ist das:

Decoupler_Study_2ba2.22_cropped.jpg

Eine völlig entkoppelte Spindel für die RFx000-Klasse der Drucker.
  Auf den ersten Blick und bei genauer Betrachtung sehr ungewöhnlich. Aber das ist der RFx000 Drucker ja auch. Der offensichtlichste Unterschied ist, dass die Entkopplungseinheit oberhalb der Y-Platte angebracht ist. In den Videos, auf die oben hingewiesen wird, befindet sich die Einheit immer auf der Unterseite.
  Bei den RFx000 Druckern wird die Spindelmutter jedoch auf die Oberseite der Y-Platte montiert und hält diese von oben hoch. In den Videos ist die Mutter (zumindest der Flansch der Mutter) unter dem Bauteil, das hochgehalten wird.
  Wollte man das beim RFx000 analog machen, sähe es in etwa so aus:

Decoupler_Below.jpg

Damit verschenkt man jedoch an die 30mm Höhe an Bauraum, was jedenfalls beachtlich ist (-15%). Man kann um 30mm weniger weit nach unten fahren, weil die Mutter dann unten ansteht.
  Also musste das ganze Konstrukt Richtung Oberseite wandern. Das war die erste große Änderung gegenüber der Videolösung.
  Die zweite große Änderung betraf die eigentlichen Entkoppelungsteile. Die Teile, von denen netterweise die CAD-Daten bereitgestellt werden, sind schlicht zu groß für den Platz, der beim RFx000 zur Verfügung steht. In der Ausrichtung, wie sie im Video zu sehen ist, kollidieren alle 3 Teile mit dem ‚Abstandshalter Hauptrahmen‘ (einem der 10mm Rundstäbe). Sieht man im folgenden Bild, wo die Pfeile hindeuten. Des Weiteren kollidieren zumindest 2 der 3 Teile mit der Seitenwand. Im Bild sieht man einen Blick von unten (der Einfachheit halber), wo man gut die Kollision mit dem Abstandshalter sieht. Die Seitenwand ist nicht dargestellt, man kann sich jedoch die Seitenwand vorstellen. Diese ist nur ca. 2mm von der oben sichtbaren Kante der Y-Platte entfernt. Hier in etwa als strichlierte Linie dargestellt:

Interference_Rod.jpg

Auch ein Drehen um 45° genügt nicht, um die Seitenwand zu vermeiden, obwohl es beim dunkleren Teil für den Abstandshalter gerade noch reichen würde:

Interference_SidePanel.jpg

Es wurde also notwendig, die Entkoppelungselemente neu zu konstruieren um diese kleiner zu machen.

  In dem im Video dargestellten Teil (für eine 16mm Spindel, wie beim RFx000) werden Nadellagernadeln mit 3.1mm Durchmesser eingesetzt. Die Kugeln haben einen Durchmesser von 6mm. Dort wollte ich als erstes ansetzen, um die Gesamtgröße zu reduzieren. Ich fand Nadeln mit 2.5mm (7.8mm lang) und Kugeln mit 3/16 Zoll (=4.7625mm). Solche Kugeln werden (oder wurden?) häufig in Fahrrädern verwendet, zum Beispiel im Vorderradlager, Lenkkopflager, Hinterrad und Tretlager, oder auch in meiner Sachs Pentasport 5-Gang Nabe. Für jene, die Bedenken wegen der kleineren Größe haben, möchte ich nur sagen, dass in den meisten Vorderräder nur 9 oder 10 Kugeln, in genau der Größe, pro Seite eingebaut sind (siehe dazu dieses Video bei 2:14, oder dieses schon im Anfangsbild). Unter voller Belastung stehen immer nur gleichzeitig 3-4 Kugeln pro Seite (also 6-8 insgesamt), andererseits lastet bis zu 40 Kilogramm auf das Vorderrad (ohne Rücksicht auf Schläge durch Schlaglöcher, usw.), beim Bremsen sogar mehr. Wenn diese 6 Kugeln bis zu 40kg tragen können, schaffen die 4 Kugeln im Entkoppler locker das Gesamtgewicht der Y-Platte, des Heizbetts und des Druckobjekts. Wobei das Druckobjekt theoretisch fast 14kg wiegen könnte, falls einer einmal den vollen Bauraum mit 100% Füllgrad drucken möchte. Also, die Kugeln sollten meiner Meinung nach reichen, auch wenn diese kleiner sind. Fast gleich sehe ich es mit den Nadeln. Die kleineren und kürzeren Nadeln erzeugen allerdings unter Last eine höhere Flächenpressung auf die Teile, in denen die Nadeln eingepresst sind. Das könnte bei selbstgedruckten Teilen von Bedeutung sein (dazu später mehr).

  Ebenso hatte ich vor, die Ausrichtung der Kugeln um 45° zu verdrehen, um mehr Platz zu schaffen. Nachdem der Entkoppler neu konstruiert werden musste, konnte ich gleich meine Idee einbringen, die 4 Kugeln in einer Ebene unter zu bringen. Im Teil aus dem Video sind nämlich die Kugeln jeweils paarweise auf eigene Ebenen untergebracht. Ich konnte in der Bauhöhe des Entkopplers dadurch auch einige Millimeter sparen, obwohl wir dort nicht extrem eingeschränkt sind.
  Jedenfalls sehen die Teile so aus:
Das obere und untere Adapter-Teil (ohne Nadeln oder Kugeln):

Decoupler_Study_Bottom.2_cropped.jpg

Das Teil wäre recht einfach zu drucken. Eine kleine, schwierige Stelle ist dort, wo die Bohrungen für die Nadeln mit der Kugeltasche zusammenstoßen. Dort würde die Raupe in der Luft hängen (Hängebrücke).

  Dann das Mittelstück (teilweise mit Nadeln und Kugeln):

Decoupler_Study_Middle_pins,Balls_Cropped.jpg

Das Drucken von diesem Teil geht nur ordentlich mit Support oder sonstigen Tricks. Außerdem ist das Teil auf Biegung beansprucht, in zwei Richtungen. Bei einem Drucker mit beheiztem Bauraum hätte ich ärgste Bedenken, was die Lebensdauer eines gedruckten Teils betrifft.

Auffallen sollte auch, dass in den neuen Teilen keine Magnete eingesetzt werden. Zum Teil ist das dem Platzmangel zuzuschreiben, zum anderen meiner Meinung, dass diese nicht nötig wären. Ich vertraue auf der Schwerkraft, dem Bett daran zu hindern, fort zu schweben, so wie ich darauf vertraue, dass die Barockfliese, bzw. das Ceranbett auf den 4 Bolzen liegen bleibt.
Eine der Funktionen der Magnete scheint auch zu sein, die Kugeln (in etwa) in der Mitte zu halten. Herausfallen können die Kugeln im Normalfall nicht (Normalfall heißt, Bett liegt auf), da die Kugeln physisch in einer Tasche gefangen sind. Und möchte man trotzdem die Position der Kugeln genauer bestimmen, kann man einen Käfig dazu hernehmen. Kugelkäfige werden in den meisten Kugel-, Rollen-, Kegelrollen- und Nadellager eingesetzt. Eine bewährte Technologie also. Andererseits zweifele ich an der Notwendigkeit eines Kugelkäfigs. Meiner Meinung nach werden die 4 Kugeln nach sehr kurzer Zeit ihren vorgesehenen Platz finden und werden um diesen oszillieren. Ich selbst würde Anfangs keinen Käfig einsetzen.
  Die Entkopplungsteile, mitsamt Käfig, würden in etwa so aussehen (Ansicht entlang einer Nadelachse, 45° zu X, bzw. Y):

Decoupler_Study_Assy_w_Cage_cropped.jpg

Der Käfig ließe sich drucken (mit Support), fast einfacher wäre jedoch eines aus 0.5 oder 1.0mm Alu-Blech. Grob vorbiegen könnte man das Blech mit den Entkopplerteilen, die als quasi Ober- und Untergesenk dienen würden, oder einfach ein eigenes zweiteiliges Biegegesenk drucken. Ich könnte auch eine schöne Abwicklung des Blechteils anbieten, falls Interesse besteht. Da der Käfig allseitig gefangen ist, reicht es, wenn der Käfig einfach auf dem darunterliegenden Teil liegt, anstatt sich an der Kugel ‚festzuhalten‘, wie es meist gemacht wird.
  Recht eng wurde es wegen der Schmiernippel der Spindelmutter. Die innen liegenden ‚Steher‘ für die obere Platte mussten weiter nach innen versetzt werden, um die Schmiernippel auszuweichen. Auch wurde der Sechskant Abstandshalter durch einen kleineren, runden ersetzt. In dieser Vorderansicht wird es besser ersichtlich:

Clearance_Zerk_fitting.jpg

Oder so, schön gerendert:

Decoupler_Study_Assy_w_Cage_Zerk_cropped.jpg

Auch so wird es dort für den Zugang zum Nippel eng werden. Man könnte den Abstandshalter noch ein oder zwei mm weiter nach innen versetzen, oder den einen Abstandshalter beim Abschmieren jeweils kurz demontieren. Für mich kein Problem, ich habe meine Spindeln bisher noch nie geschmiert, es glänzt alles noch wie neu.
  Übrigens ist im ersten Bild das Bett in der obersten Position dargestellt. Dafür ist der Endschalter nicht dargestellt. Da ist aber Platz, keine Sorge.
  Auf der gegenüberliegenden Seite wird es ebenfalls recht eng, besonders beim Endglied des Kabelschlepps. Hier bleiben bloß 0.5mm laut CAD Daten! Wem das zu eng ist, könnte den Halter für das Endglied des Kabelschlepps neu ausdrucken, in etwa so:

Alt_CableEnd.jpg

Mit dem linken Teil (cyan-grau) schafft man sich schon 2mm mehr Luft (also statt 0.5mm insges. 2.5mm).

Weiter geht es im nächsten Beitrag.

mjh11

[rf1k_mjh11]

Hier der zweite Teil zum vorhergehenden Beitrag.

Montage (Keine Zusammenbauanleitung, bloß eine Erklärung, wie die Teile miteinander befestigt werden!):

  Das Adapter-Teil für oben wird mit M2.5mm Schrauben an die obere Trägerplatte befestigt. Auch M2 Schrauben würden langen, mehr dazu beim Adapter-Teil für unten. Der Adapter-Teil muss nur in Position gehalten werden. Belastung sollte keine auf die Schrauben wirken. Die CAD Daten sehen ein M2.5 Gewinde vor.

  Das Mittelstück schwimmt und findet selbst seinen Platz.

  Das Adapter-Teil für unten muss leider etwas gefinkelt (oder verpfuscht) mit der Spindelmutter befestigt werden. Durch die Ausrichtung der 4 Kugeln (unter 45°), befindet sich der sinnvollste Platz für ein Befestigungsewinde genau dort, wo das Durchgangsloch zur Befestigung der Spindelmutter ist. Nun könnte man das Loch für eine Schraube nutzen, jedoch muss Platz für den Schraubenkopf vorhanden sein:
  a) entweder die Spindelmutter insgesamt um Schraubenkopf + 1mm Sicherheit von der Y-Platte anbringen (womit die Bauhöhe über der Platte um die Schraubenkopfhöhe steigt), oder
  b) die Befestigungsschrauben in den Flansch der Spindelmutter versenken. Bei Zylinderkopfschrauben wären bis zu M4-M5 möglich, da der Flansch 10mm dick ist und die Bohrung 5.5mm hat. Bei Senkkopfschrauben wären ebenso M4-M5 denkbar. Ich finde (besonders bei selbstgedruckten Teilen) das aber ein wenig übertrieben. Das Adapter-Teil muss nur in Position gehalten, und am Verdrehen gehindert werden, mehr nicht. Daher die Pfuschlösung:
  c) Eine M2.5 Schraube hat einen Kopfdurchmesser von max. 4.68mm, was locker in der 5.5mm Durchgangsbohrung passt. Leider mit Spiel. Eine M3 Schraube darf einen Kopfdurchmesser bis zu 5.68 haben, was in einer 5.5mm Bohrung nicht passen würde! Egal ob ich die Durchgangsbohrung aufbohre oder den Kopfdurchmesser etwas reduziere, ohne etwas Spiel wird es nicht gehen (bzw. praktikabel bleiben). Und hier kommt der eigentliche Pfusch: Auf der M2.5mm Schraube wird ein kleines Stück Gummischlauch (evtl. selbstgedruckt), mit einem Außendurchmesser von 5.2-5.4mm, aufgeschoben und von der Schraube in Montageposition gequetscht. Damit ist das Spiel weg und halten tut es auch ausreichend. Sorgen mache ich mir keine, denn die Schwerkraft sorgt sowieso dafür, dass das Adapter-Teil auf die Spindelmutter gedrückt wird. Der Gummischlauch mit der Schraube wird wie ein Dübel in der Durchgangsbohrung halten und sorgt für eine spielfreie Verbindung. Und auftragen tut der Schraubenkopf nicht, denn er ist völlig in der Durchgangsbohrung versenkt.

  Wie in den Bildern ersichtlich, sitzt die Trägerplatte auf 4 Abstandshaltern (35mm lang). Im CAD wurden M5 Schrauben eingesetzt, aber M4 würden vermutlich auch langen. Auf der rechten Druckerseite (bei X=max.) konnte ich zwei Sechskant Abstandshalter unterbringen. Diese haben schon ein M5 Gewinde. Damit werden diese Abstandshalter von unten durch Durchgangslöcher in der Y-Platte befestigt. Das Durchgangsloch wäre noch zu bohren (evtl. ein M5 Gewinde). Auf der linken Druckerseite (bei X=0) konnte aus Platzgründen nur ein Sechskant Abstandshalter untergebracht werden. Ich rate dazu, diese 3 Sechskant Abstandshalter einzusetzen (oder was ähnliches), damit die Trägerplatte halbwegs starr montiert werden kann. An allen anderen Positionen war nur mehr Platz für ein Abstandsrohr mit 8mm Außendurchmesser. Gewinde hat da kaum noch Platz. Dafür kann man mit einer langen Schraube direkt in ein M5 Gewinde in die Y-Platte schrauben, oder falls ein Durchgangsloch verwendet wird, unter der Y-Platte mit Mutter festziehen. Alle Durchgangslöcher bzw. M5 Gewinde müssten in der Y-Platte erst eingebracht werden.

Teile drucken (diverse Hinweise, Tips):

  Das obere und der untere Teil des Entkopplers sind identisch. Das Teil müsste sich relativ problemlos drucken lassen, sogar ohne Support. Der einzige schwierige Bereich ist, wo die Bohrungen für die Nadeln mit den Kugeltaschen zusammenlaufen. Hier könnte man gegebenenfalls das Teil geringfügig abändern. Ich rate keinesfalls PLA für das Teil zu verwenden. Die Temperaturen wären ohne beheizten Bauraum vielleicht erträglich, aber bei beheiztem Bauraum keinesfalls! Beide Teile sollten in der Einbaulage des unteren Teils gedruckt werden. Damit wird die optimale Ausrichtung der Nadeln gewährleistet. Teile beim Slicen möglichst so ausrichten, dass die Achsen der Nadeln exakt in X oder Y ausgerichtet sind.

  Jetzt komme ich, wie versprochen, kurz zurück zu den Nadeln. Die hier eingesetzten Nadeln mit Durchmesser 2.5mm kämen in mehrere zwei Längen, darunter 9.8 und 7.8mm. Eine Zeitlang spielte ich mit dem Gedanken, die längeren zu nehmen und diese zu halbieren. Dadurch hätte man Nadeln mit ca. 4mm Länge. Nehmen wir an, dass die Spindelmutter max. 1mm eiern wird, (wobei das eigentlich schon extrem wäre, aber ein wenig Sicherheit sollte man schon einplanen). Bei 1mm Versatz zwischen den Teilen bewegen sich die Kugeln maximal genau die Hälfte, also 0.5mm. Da liegt der Gedanke nahe, wozu denn eine Nadel einsetzen, die so viel länger als der erwartete Weg der Kugel ist? Eine Nadel mit 4mm Länge würde schon locker reichen. Und das würde sie auch, wenn diese in einem Alu- oder Stahlkörper untergebracht wäre. Nachdem die Möglichkeit jedoch besteht, dass der eine oder andere sich die Teile selbst drucken möchte, dürften die Nadeln nicht zu kurz und nicht zu dünn werden. Damit wird die Flächenpressung nicht zu groß für das Trägermaterial, in dem die Nadeln montiert sind.
  Trotzdem würde ich mir nicht trauen, den Mittelteil zu drucken. Allerdings habe ich keine Erfahrungen mit Carbon-Materialien. (Keinesfalls PLA verwenden, wegen der auftretenden Temperaturen!). Auch würde ich den Mittelteil geringfügig umkonstruieren (nur für die bessere Druckbarkeit), womit es nicht mehr symmetrisch wäre. Der Bereich der kopfüber ist, bekäme etwas Opfer-Material, dass als Support dienen würde, ebenso würden sich der ‚Boden‘ der invertierten Kugeltasche nicht rund, sondern gerade werden (Brücken statt Überhang!). Auch dieser Teil sollte in Einbaulage gedruckt werden, damit alle vier Nadelsätze möglichst genau ausgerichtet sind. Sollte jemand die Möglichkeit haben, das Stück fräsen zu können, sollten alle 8 Nadelbohrungen in einem Aufspannen frühzeitig gebohrt werden. Das Entfernen des restlichen Materials (Kugeltasche, usw.) sollte erst nach dem Bohren durchgeführt werden.
  Als letztes sollten alle Nadelbohrungen so modifiziert werden, dass 45° (oder so) als max. Überhangwinkel vorhanden sind. In etwa so (rechts die 'originale' Bohrung, links die Modifizierung zur besseren Druckbarkeit):

Modified_Needle_Bores.jpg

Ebenso kann man bei einem Radius des Mittelteils vorgehen, der sonst beim invertierten Drucken problematisch werden könnte:

Modified_Needle_Bores_&_radii.jpg

Die Abstandshalter könnten auch gedruckt werden (Temperatur beachten!). Ich würde diese so groß wie möglich auslegen damit die Trägerplatte auch seitlich gestützt wird.

  Eine sehr, sehr wichtige Sache fehlt noch. Eine zusätzliche Z-Führung! Denn die Y-Platte schwimmt jetzt auf den Entkoppelungseinheiten und kann sich mehr als einen Millimeter in X und Y bewegen. Das Thema einer zusätzlichen Z-Führung ist alt und schon sehr oft durchgekaut worden, auch von mir. Im verlinkten Beitrag sieht man meine bevorzugte Lösung (nie eingesetzt, aber die Teile liegen bei mir, bzw. sind teilweise eingebaut). Der ganze Thread befasst sich mit dem Thema. Häufig wird ein Lösungsansatz mit Linearkugellager, zusammen mit den 10mm Abstandshaltern des Rahmens, ins Auge gefasst. Diese Lösung wird sich mit dem hier vorgestellten Entkoppler nicht verwirklichen lassen, da beide vorderen Abstandshalter keinen Platz mehr für Linearlager bieten. Auch der Abstandshalter hinten links, bietet durch die Nähe des X-Motors zu wenig Platz. Damit bleibt nur mehr der Abstandshalter hinten rechts. Und ein Abstandshalter ist zu wenig, da sich die Einheit dann um den Abstandshalter drehen könnte.
  Alle Lösungen für eine zusätzliche Z-Führung verlangten eine Entkoppelung der bestehenden Spindeln. Meist wurde dazu einfach das obere Flanschlager der Spindeln entfernt. Die Entkoppelung in diesem Beitrag hier erledigt dasselbe auf eine saubere, und technisch einwandfreie Art. (Übrigens habe ich eben bemerkt, dass ich in CAD die oberen Flanschlager falsch herum 'montiert' hatte. Das wurde eben korrigiert – nur mache ich die ganzen Bilder kein zweites Mal.)

  Auch meine Lösung, wie im verlinkten Beitrag, lässt sich nicht mehr 1:1 einsetzen. Die zwei kleinen Kugellager, die sich an dem rechten vorderen Abstandshalter abstützen, haben dort keinen Platz und müssen woanders hin. Mein Vorschlag wäre der linke hintere Abstandshalter. Die zwei Kugellager beanspruchen sehr viel weniger Platz als ein Linearlager und dort ist locker genug Platz. Alternativ ließe sich die Kugellagereinheit rechts oberhalb, auf der Trägerplatte, unterbringen, eventuell sogar in einer gedruckten Version der Trägerplatte gleich zu integrieren.

  Also: Erst eine Lösung für eine Z-Führung entwickeln und vorbereiten, dann erst eine Entkoppelung der Spindeln vorsehen.

  Das Ganze, der Beitrag und die CAD Dateien, dient nur als Anreiz für Interessierte. Zusammen mit den CAD Daten kann sich ein jeder, der will, damit beschäftigen und Verbesserungen einarbeiten. Die CAD-Dateien befinden sich im Download Bereich. Von der Entkopplungseinheit wurde von mir noch nichts umgesetzt und wird auch vermutlich nicht. Nadeln und Kugeln habe ich jedoch bestellt und werde mir Anschauungsteile drucken.

  Ein allerletzter Hinweis bezüglich der Entkoppelung der Z-Achse:

  Einmal im Drucker umgesetzt, wird mit dem Fräsen Schluss sein müssen. OK, Platinenfräsen (ist eher wie gravieren) und seichtes Gravieren wird noch gehen. Aber tiefere Schnitte könnten problematisch werden, da je nach Drall des Fräsers eine Kraft entstehen kann, die das Werkstück samt Bett hoch zu heben versucht. Das könnte schlimm ausgehen.

Frohe Feiertage,
mjh11

[rf1k_mjh11]

Hallo mhier,

Nach der Logik wäre nahezu jede CNC-Fräse falsch konstruiert Einzelne Linearführungen werden da eigentlich nie eingesetzt, das ist viel zu instabil. Wichtig ist, dass mehrere Linearführungen zueinander korrekt ausgerichtet sind. Das ist nicht unbedingt trivial, aber durchaus machbar und üblich. Idealerweise platziert man die Linearführungen dann auch so weit wie möglich voneinander entfernt, denn dann tragen sie am besten zur Stabilität bei.

Diesen Einwand hatte ich kommen sehen.

Natürlich hast du recht. Die meisten CNC Maschinen sind auch 'falsch' konstruiert, dem Schulbuchwissen nach. Dazu gehört auch der RFx000 Drucker, falls man in der X- oder Y-Achse eine zweite Schiene/Führung einbaut. Denn mit zwei Schienen ist es theoretisch überbestimmt. Der Riesenunterschied gegenüber der Nutzung der Abstandshalter ist aber: die Nuten der zwei Schienen sind jeweils in einem Aufspannen gefräst worden, wodurch die Parallelität schon sehr gut gewährleistet wird. Dabei ist es auch wichtig zu sagen: es handelt sich dabei um die Parallelität in zwei Ebenen. Jene in der entsprechenden X/Y Ebene und auch in der Z Ebene! Die Abstandshalter, einmal gelockert, 'schwimmen in X und Y. Diese ordentlich auszurichten wird nicht einfach.

Gedankenbeispiel: Montiere ich 4 Schienen senkrecht mit einer quadratischen Ausrichtung (Abstand 200mm, beispielsweise), und die oberen 4 Schienenendpunkte sind ebenfalls exakt 200mm im Quadrat, kann das obere Quadrat trotzdem um mehrere Zehntelgrad verdreht sein, ebenso um mehrere Hundertstel versetzt sein, ohne dass es beim Fahren (eines befestigten Tisches) merklich klemmt.

Ich sage nicht, dass man es nicht hinbekommt, aber wenn man sich an dem Loslager/Festlager-Prinzip festhält, gehe ich (zumindest) weniger in die Irre.

mjh11

(Edit: 'überdefiniert' auf 'überbestimmt' korrigiert)