Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

[zero K]

Guten Abend mjh11

Die Verformung und Bauteilreaktion bei den hier auftretenden Lasten dieser Baugruppe darzustellen bedarf es Berechnungen nach FEM der "Finiten Elemente Methode". ANSYS, COMSOL oder ähnliche.
In Freecad gibt es ein Modul mit dem Spannungen im (k. A. ob nur einem?) Bauteil dargestellt werden können.
Wie gut es funktioniert kann ich nicht sagen - dort gibt es als Beispiel einen einseitig fest gelagerten Balken.
Da mir "Freecad" zu kompliziert ist und es unter dem rolling Release Tumbleweed nicht zuverlässig funktioniert gab ich es auf mich damit zu beschäftigen.
Vielleicht magst Du Dich damit beschäftigen.

Gruß, zero K

[mhier]

Da mir "Freecad" zu kompliziert ist und es unter dem rolling Release Tumbleweed nicht zuverlässig funktioniert

Für Linux-Nutzer empfehle ich, FreeCAD über Flatpak zu installieren. Da bekommt man unabhängig von der Distribution die neueste Version, die dann auch stabil funktioniert.


Zum eigentlichen Thema: Die Frage ist, in wie weit die Verbiegung überhaupt relevant ist. Die senkrechte Gewichtskraft ändert sich ja nicht groß, d.h. die Verbiegung ist immer gleich und damit egal. Relevant sind Kippmomente, die entstehen, wenn das Bett in den Extrempositionen ist, sowie dynamische Kräfte, wenn das Bett beschleunigt wird. Zumindest den Effekt der Kippmomente müste man messen können, wenn man eine Messuhr am Z-Tisch platziert und dann das Bett in verschiedene Positionen fährt (mehrere Messungen in verschiedenen Richtungen). Dynamische Effekte dürften sehr viel schwieriger zu messen sein, weil dabei vermutlich zu viele Vibrationen entstehen und man zusätzlich viel zu wenig Zeit zum Ablesen hat (Beschleunigung bis zur Maximalgeschwindigkeit dauert ja nur sehr kurz). Simulationen halte ich allerdings für zu aufwändig... Mit vernünfitgem Aufwand wird man da vermutlich eher keine belastbaren Ergebnisse bekommen (vor allem: woher weiß man, ob die gemachten Annahmen/Näherungen zulässig sind?).

[rf1k_mjh11]

Hallo,

Die Verformung und Bauteilreaktion bei den hier auftretenden Lasten dieser Baugruppe darzustellen bedarf es Berechnungen nach FEM der "Finiten Elemente Methode". ANSYS, COMSOL oder ähnliche.

Das ist mir völlig klar. Aber nachdem hier auch Maler(innen), Bäcker(innen), usw. mitlesen, wollte ich nicht zu sehr ins Detail gehen.
Meine Ausführungen sind ja schon ausführlich genug ....
Die Biegung wird trotzdem, pro 'Kugeltasche' (um es so zu nennen) ziemlich einer normalen Biegung entsprechen, da jeweils knapp daneben der Querschnitt deutlich größer wird (womit das Widerstandsmoment immens steigt). Die am stärksten belastete Stelle wird sich dort befinden, wo die Nadeln montiert sind, wo auch die größte Durchbiegung stattfinden wird.

Zu FreeCAD:
In der Firma hatten wir Catia, später NX, ich spielte mit AutoCAD (v 2.6) herum, dann kam TurboCAD, etwas später Rhino 4, jetzt arbeite ich mit Alibre. Zwischendurch machte ich einen Ausflug mit OnShape, wo ich immer noch gelegentlich arbeite. Wenn ich mich auch noch in FreeCAD einarbeiten müsste, müsste ich 200 Jahre alt werden. Sorry.

Die senkrechte Gewichtskraft ändert sich ja nicht groß, d.h. die Verbiegung ist immer gleich und damit egal.

Genau das war auch meine nicht geäußerte Meinung.
Die Gewichtskraft steigt geringfügig mit zunehmendem Z (je nach der Form des Druckobjekts), womit die Objekthöhe geringfügig unter Soll bleiben wird (meist weniger als die Slicer-Ungenauigkeit), je schwerer das Objekt, desto größer die Abweichung. Mit der steiferen, druckbaren Version wird sich die Abweichung im Hundertstel- oder Zehntelbereich befinden.

Relevant sind Kippmomente, die entstehen, wenn das Bett in den Extrempositionen ist, sowie dynamische Kräfte, wenn das Bett beschleunigt wird.

Die Aufgabe des Entkopplers ist es die Spindel von der Y-Platte zu entkoppeln. Das bedeutet auch, dass der Entkoppler nicht die Aufgabe hat, irgendwelche Kippmomente oder dynamische Kräfte aufzunehmen. Diese Kräfte müssen, bzw. werden von der Führung aufgenommen, sei dies eine Lösung mit Linearlager, Führungsschienen oder eine Kombination davon. Die Arbeit des Entkopplers mit der Y-Platte beläuft sich nur auf das Heben oder Senken der Platte, bzw. nimmt das geringe Drehmoment auf und leitet es an die Y-Platte weiter, dass von der Reibung zwischen Spindelmutter und Spindel entsteht.

Deswegen: kein Entkoppler OHNE Z-Führung!

mjh11

[mhier]

Das bedeutet auch, dass der Entkoppler nicht die Aufgabe hat, irgendwelche Kippmomente oder dynamische Kräfte aufzunehmen.

Stimmt, da hab ich eben was durcheinander gebracht. Wobei du bei ungünstiger Konstruktion da schon noch untergeordnete Effekte haben kannst, aber dann sollte man günstiger konstruieren Ideralerweise findet die Führung symmetrisch um den Gewindetrieb herum statt (dann braucht man aber eben zwei Führungsschienen pro Seite).

[rf1k_mjh11]

Hallo,

Eben habe ich beide Versionen des Entkopplers in OnShape hinein gespielt. Ist so gesehen nichts anderes als die Dateien aus dem Download Bereich. In OnShape sind die Teile zumindest halbherzig miteinander verknüpft. (Da habe ich sicher nicht optimal gearbeitet, meine fehlende OnShape-Übung wird hier offensichtlich.)

Man sollte nach

Assy - RFx000 Z-Axis Decoupler

suchen.

Es fehlen eine Menge Teile. Dargestellt sind zur Zeit nur die Spindel, die Muttern, X-Platte, Y-Platte Abstandshalter (die originalen 'Rundstangen sowie die für den Entkoppler) und die Entkoppler selbst. Die Fräsversion ist 'eingebaut', die Druckversion schwebt daneben im Raum.
So:

OnShape_File_Status.jpg

Einige weitere Dateien befinden sich dort (z.B. die längeren Abstandshalter die für die Druckversion benötigt werden).

Vielleicht kann einer was damit anfangen.

Frohe Feiertage,

mjh11

[R3D3]

Meine Güte, da hat sich richtig was getan seit ich meine 3D-Pause angefangen habe. rf1k_mjh11 hat sich da richtig ins Zeug gelegt, alle Achtung!

Hat jemand dies bereits implementiert?

Habe ebenso darüber sinniert, und vielleicht eine Idee, wie eine alternative, einbaufreundlichere - wenn auch nicht so saubere - Entkopplung aussehen könnte. Näheres wenn ich was gezeichnet habe.

[PatrickB]

Tritt das Problem oben und unten unterschiedlich stark auf? Ich habe mir einen höheren Druck genauer angeschaut und bei mir wird der Z-Wobble nach oben hin (also Bett nach unten) immer schlimmer.
Kann da einfach nur ein Montagefehler vorliegen? Ich kenne die Geschichte meines Druckers nicht, ich weiß nur, dass der Vorbesitzer schon hier und da etwas geändert hat. Den zweiten Drucker habe ich als fertiges Gerät direkt von Conrad bekommen, der druckt gerade. Es kann natürlich auch beides nur Zufall sein und der eine hat gute Spindeln erwischt, der andere schlechte.

[R3D3]

Eine alternative Idee (noch sehr unausgegoren) zur Entkopplung ginge nach folgendem Prinzip, also eigentlich eine kinematische Umkehr des obigen Wobble-X-Prinzips:

Screenshot 2024-11-15 151548.png

Screenshot 2024-11-15 153514.png

Screenshot 2024-11-15 153525.png

Screenshot 2024-11-15 153545.png

In Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/9QSa3b ... ubpWd7PZsw

Der hier blaue Kragen wird am oberen Rand der Spindelmutter festgeklemmt. Von daraus gehen an gegenüber liegenden Seiten zwei hier rote Lamellen (denk an Federstahl?) mit genügend Spielraum nach unten, die das hier gelbe Zwischenstück unten tragen. Am oberen Ende des Zwischenstücks sind zwei weitere Lamellen befestigt, die unten an einer hier grob schematischen grünen Basiskonstruktion festsitzen, die irgendwie mit der Z-Verfahr-Platte verbunden werden müsste, also an Stelle der Verbindung zwischen der Spindelmutter und besagter Platte. Zur Platzbeschaffung kann die Spindelmutter ruhig ein Gang oder zwei nach oben wandern. Eine entsprechende Bohrung im Inneren nimmt Spindelmutter und Flansch auf.

Hatte die Maße nicht so schnell parat, deswegen nur sehr schematisch. Zur Erleichterung der Montage könnten die Hohlteile eventuell alle zweiteilig ausgeführt werden zum Zusammenbau um die Spindel herum, und die äußeren Lamellen extern befestigt werden.

Seitliche Kräfte werden von der Biegung entsprechender Lamellen aufgefangen, aber in Tangentialrichtung entsprechend Drehrichtung kommen in den Lamellen nur Scherkräfte zu tragen, und die Lamellen sind ebenfalls steif genug, dass in Z-Richtung (auch bei geringfügigem Ausschwenken in X und Y) wohl kaum eine Höhenänderung auftritt.

[R3D3]

Tritt das Problem oben und unten unterschiedlich stark auf? Ich habe mir einen höheren Druck genauer angeschaut und bei mir wird der Z-Wobble nach oben hin (also Bett nach unten) immer schlimmer.
Kann da einfach nur ein Montagefehler vorliegen? Ich kenne die Geschichte meines Druckers nicht, ich weiß nur, dass der Vorbesitzer schon hier und da etwas geändert hat. Den zweiten Drucker habe ich als fertiges Gerät direkt von Conrad bekommen, der druckt gerade. Es kann natürlich auch beides nur Zufall sein und der eine hat gute Spindeln erwischt, der andere schlechte.

In der Spindelmitte ist der Effekt (wenn vorhanden, dies variiert je nach Exemplar) üblicherweise am schlimmsten. Dabei können sich die 2 Spindel im Ergebnis verstärken (bei paralleler Abweichung) oder einen Fehler in der Verwindung des Druckobjekts verursachen (bei antiparalleler Abweichung) oder jede erdenkliche Zwischenform...

[PatrickB]

Stimmt, ich hatte nicht bedacht dass auch hohe Drucke bei mir nicht die volle Höhe ausnutzen und damit größte Abweichung setze in der Mitte der Spindel ist.
Ich werde wohl eher einen radikalen Umbau in Richtung Voron Switchwire vornehmen, das sollte mit dem Gehäuse und den verbauten Komponenten gut passen und gibt mehr Flexibilität beim Druckkopf.