Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

[rf1k_mjh11]

Hallo R3D3,

Im Prinzip handelt es sich bei deiner Idee aus dem Beitrag um eine Oldham Kupplung.
Auch die Variante die ich zeichnete ist nichts anderes wie eine Oldham Kupplung.

Hier drei schöne Animationen von Oldham Kupplungsvarianten.
Variante 1: https://www.youtube.com/watch?v=VPVxy9uW45E Dieser Typ entspricht deinem Vorschlag.
Variante 2: http://www.youtube.com/watch?v=M2IlDz_27GY
Variante 3: http://www.youtube.com/watch?v=OqpvbqdHgHc Dieser Type ist der Variante in meinem Beitrag am ähnlichsten.

mjh11

[R3D3]

Hallo rf1k-mjh11,
Danke für die Videos. Variante 1 ist meiner Idee strukturell und kinematisch am ähnlichsten, aber auf Zug belastbar (wäre bei Variante 1 nur mit jeweils einem Schwalbenschwanzprofil oder weiteren Nuten oder Kugelrillen möglich), also ein bisschen wie Variante 3 - die Platte würde sozusagen an die Spindelmutter aufgehängt.

[R3D3]

Die im Entwurf oben vorgesehene Verschachtelung birgt auch Nachteile, da der Durchmesser des Entkopplers ziemlich groß wird (durch die verdickten Stellen in den Zylindern, wo die Befestigungsschrauben der Lamellen hinkommen sollen) und eine teilbare Konstruktion sehr schwierig wird. Etwas simpler aufgebaut wäre diese Ausführung, wobei sie natürlich steifer ist (was vielleicht nicht nur nachteilig ist), aber dafür konstruktiv viel einfacher und leichter teilbar ausgeführt werden kann:

Screenshot 2024-11-17 105145.png

Jede Lamelle (deren Länge noch angepasst werden kann) ist oben und unten mit je zwei M2-Schrauben zu befestigen (hier nicht dargestellt). Das obere und das untere rote Element ist diagonal geteilt und verschraubt, das mittlere ebenfalls geteilt und mittels Zapfen zusammen gesteckt (wird über die Lamellen und das obere und untere Teil zusammen gehalten).

Das obere Element ist bereits als Kragen ausgeführt, der auf der oberen Kante der Spindelmutter anliegen soll.
Das untere Element muss mit der Platte verbunden werden (hier noch nicht dargestellt), unter Umgehung jedweder Verbindung mit der Spindelmutter. Dazu denke ich momentan daran, die jeweilige Spindelmutter um 3 Gänge nach oben zu verdrehen (=15 mm, die Spindel gibt das oben her) und den freikommenden Platz sowie die Gewindelöcher für jeweils eine 10 mm starke Montageplatte, mit Umlenkung um dem Flansch der Spindelmutter, zu verwenden.

Tja, und dann braucht's noch eine Linearführung . Hatte ursprünglich diagonal zwei der Abstandhalter mit Linearwellen für Linearlager LM10UU oder ähnlichen ersetzen wollen (hinten rechts und vorne links), aber das erweist sich vorne links wegen der Kabelführung als sehr schwierig. Hinten links sind die X-und Z-Motoren im Weg. Daher denke ich momentan eher an oben und unten angebrachte LM10UU bzw. die Variante mit Flansch (LMK?) nur hinten rechts (die Montageplatte für den rechten Entkoppler wird dazu entsprechend nach hinten verlängert), und eine Verdrehsicherung mit an einer Welle geführten Kugellagern vorne rechts, das sollte reichen...

[rf1k_mjh11]

Hallo R3D3,

Ich gebe zu, beim ersten mal habe ich die Konstruktion nicht richtig verstanden. Deine zweite Iteration hat es zum Glück geschafft.

Dazu meine Frage: Hast du bedacht, dass durch jede Relativbewegung sich bei den zwei Konstruktionen das Z ändert? Diese Lamellen werden in Z kürzer, wenn sie sich S-förmig verbiegen. Zugegeben, es wird nur wenig sein.

Simulation

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Ich habe gerade nachgerechnet - eher in CAD 'nachsimuliert' - bei einem seitlichen Versatz von 0.2mm (ein sehr hoher Wert - in der Praxis vermutlich nie erreicht) kommt eine Kürzung von 0.001429mm zustande. Das Bett hebt sich um diesen Betrag. Käme ein Versatz um 0.2mm in X und Y gleichzeitig, verdoppelt sich der Betrag, da sich zwei Lamellen gleichzeitig biegen und kürzer werden.
Hinweis: Simuliert wurde keine Biegelinie sondern reine Geraden (die Lamelle also 'geknickt' gezeichnet). Ich habe mir noch keine Gedanken gemacht, ob es durch eine echte Biegelinie besser wird - mein erster Eindruck ist, dass es dann sogar schlechter wird, weil die entstehende Winkelabweichung größer wird.

Andererseits drucken einige (auch ich gelegentlich) mit einer Layerhöhe von nur 0.05mm. Da macht auch ein geringer Betrag schon was aus. In diesem Fall sind 0.001429mm beinahe 3% der Layerhöhe. Diese treten dann im unterschiedlichen Maß und meist nicht zur selben Zeit bei der rechten und linken Spindel auf - was sich bei höheren Bauteilen wieder stärker bemerkbar macht (im schlimmsten Fall kippt das Bett periodisch ein klein wenig nach allen Seiten).

Auch sehe ich bei Iteration #2 mögliche Platzprobleme. Den Bauteil in der Einbausituation darstellen würde helfen und vieles klären.

Das obere Element ist bereits als Kragen ausgeführt, der auf der oberen Kante der Spindelmutter anliegen soll.

Es wird auf beiden Seiten zum Abstandshalter (10mm Durchm.) und zur Seitenwand recht eng.

R3D3_SpaceConsiderations.jpg

mjh11

[R3D3]

Hallo rf1k-mjh11,

Die erste Iteration war zugegeben etwas unklar gezeichnet, aber funktioniert kinematisch wie die zweite. Bei beiden ist beabsichtigt, das obere Element an der oberen Kante des zylindrischen oberen Teils der Spindelmutter zu klemmen, wodurch der Rest runterhängt, um dem besagten zylindrischen Oberen Teil herum. Die Konstruktion der zweiten Iteration ist 25 mm hoch und 36 mm lang/breit, plus Lamellen und low-profile M2-Schraubenköpfe, geht also nicht über die Flanschbreite der Spindelmutter hinaus. Muss das sowieso mal (nach Einarbeitung) in Onshape nachzeichnen, dann auch in Einbaulage, dann poste ich einen Link.

Das mit dem Z-Versatz beim Auslenken hatte ich auf dem Radar, schätze aber, dass der Wobble sich eher im Bereich von max. 0,1 mm bewegt, sollte also nur bei minimalen Layerdicken ins Gewicht fallen, und dann erst ab einer gewissen Bauhöhe. Der Z-Versatz ließe sich bei der 1. Iteration kräftig verringern, aber ich befürchte, dass dann um dem zylindrischen Teil der Spindelmutter in der Tat nicht genug Platz übrig sein wird.

Danke fürs Mitdenken!

[R3D3]

Mal grob schematisch in Einbaulage skizziert:

Screenshot 2024-11-18 095204.png

Screenshot 2024-11-18 100528.png

Screenshot 2024-11-18 102409.png

Tinkercad-Datei: https://www.tinkercad.com/things/d1bhf3 ... Io31w7-umw

Legende:
Gelb = Entkoppler - das oberste Element ist auf die Oberseite der Spindelmutter aufgesetzt und festgeklemmt.
Grau = Spindelmutter. Dieser würde vor Montage des Entkopplers etc. um 3 Gänge (15 mm) nach oben gedreht. Der Flansch ist nicht mehr verbunden. Seitlich um dem Zylinderteil ist 1mm Platz für Bewegungen.
Diverse Blauschattierungen zeigen schematisch die Montageplatten, wovon die unterste (dunkelste) auf die bestehende Platte kommt und (hauptsächlich) mittels der nun leeren Schraublöcher für die Spindelmutter fixiert wird (sowie für die längere Version, hier, noch mit sekundären Verbindungen). Habe diese unterste Platte nach hinten durchgezogen; dies ist noch nicht mit dem verfügbaren Platz abgestimmt und dient lediglich als Symbolik für die künftige Anbringung der Lager für die Linearführung. Auch muss hier noch die Verdrehsicherung drauf - also wird sie noch zum Zuschauer hin erweitert (mit Ausschnitten und Montageplatz für die 2. Linearführung durch 2 gegenüber einander liegenden Kugellager).

Dies ist für die rechte Seite. Für die linke Seite (Spiegelbild) wird die dunkelblaue Platte so klein wie möglich.

[R3D3]

Die letzten 3 Wochen (mit arbeitsbedingten Pausen ) habe ich mich ein bisschen mit der praktischen Umsetzung befasst. Ist noch 'work in progress', aber hier sieht man bereits die Hauptbestandteile:

https://cad.onshape.com/documents/909ac ... 0ed9c97c99

Aus den Namen der Teile sollte man einiges über die Zusammenstellung folgern können - muss mich noch mal tiefergehend mit dem Assembly mode von Onshape auseinandersetzten. Viel Spaß beim Stöbern.