Andrucksystem auf Kniehebelbasis

[rf1k_mjh11]

Hallo Schmelz- (und Fräs)Kollegen,

Ich habe schon einmal eine Alternative zu dem Federvorspannsystem gebracht (siehe: Link). Es ist ein recht einfaches System dass mir einige Monate gute Dienste leistete.
Der Nachteil war derselbe wie in der Originalversion des Federspannsystems: man kommt nicht sehr gut zum Filament hinzu, falls das doofe Zeugs nicht und nicht in das Hotend hinein will. Meine vorhin erwähnte, einfache Lösung bot zwar schon 4-6mm Luft, da komme ich aber mit meinen Fingern noch immer nicht ans Ende des Filaments zur Führung.

Jetzt habe ich eine gänzlich andere Konstruktion entwickelt, bei dem die ganze sogennante Kugellagerhalterung wegklappt, damit man ein bockiges Filament den Weg weisen kann.
Ich habe es bei mir schon am Laufen. Es klappt für mich schon einmal gut genug. Natürlich sind bei so einer Neukonstruktion schon bein ersten Einbau einige verbesserungswürdige Punkte aufgekommen. Ich habe aber nicht vor in nächster Zeit daran 'herumzuverbessern' - ausser jemand anders möchte die Konstruktion auch einsetzen.
Ich habe eine animierte GIF-Datei vorbereitet. Hoffentlich klappt es hier damit. Da sollte man grob sehen wie es funktionieren soll.



Das System lässt sin mit einer Hand bedienen.
Zur Herstellung benötigt man nur ein paar Befestigungselemente (Schrauben, usw.) aus dem Baumarkt und die 6 gedruckten Teile. Zwei der 4 Originalfedern werden wiederverwendet (obwohl es evtl. sogar mit etwas steiferen Kugelschreiberfedern klappen könnte).

Meine jetztige Lösung benötigt 2 Stück M4 Ösenschrauben als Lager/Drehpunkt der neuen Kugellagerhalterung. Es funktioiert ja, wie gesagt, aber es ist der erste Punkt den ich verbessern würde, falls es Jemanden gäbe der an einer Weiterentwicklung interessiert ist.

mjh11

[R3D3]

Hallo rf1k_mjh11,

Das nenne ich mal eine praktische Konstruktion! (Hatte deine vorige bereits in Gebrauch, diese ist aber was die Bedienbarkeit angeht noch einmal besser.)

Fragen dazu:

• Ist das in Kunststoff (gar in PLA) auf Dauer stabil genug?
• Ich gehe vom GIF davon aus, dass die Federn im grünen Hebel stecken und die Schraube die diese mit dem braunen Hebel verbindet (läuft wohl in einem Schlitz) unter Spannung setzt?
• Wo hast du die Ösenschrauben befestigt?
• Könnte man alternativ für den unteren Drehpunkt eventuell auch eine Verlängerung der Motorschraube rechts unten verwenden (falls diese stabil genug ist)?
• Würdest du deine STLs zur Verfügung stellen?

Auf jeden Fall eine gute Idee!

[rf1k_mjh11]

R3D3,

Fragen dazu:

Ist das in Kunststoff (gar in PLA) auf Dauer stabil genug?
Das wird sich mit der Zeit erst herausstellen. Ich habe mich bemüht, die Teile beim ausdrucken so auszurichten, dass der Schwachpunkt 'Layer-Interface' möglichst nicht zum tragen kommt. Folglich sind manche Teile beim drucken etwas unkonventionell ausgerichtet.

Ich gehe vom GIF davon aus, dass die Federn im grünen Hebel stecken und die Schraube die diese mit dem braunen Hebel verbindet (läuft wohl in einem Schlitz) unter Spannung setzt?
Vollkommen richtig. Siehe erstes Foto. Ein verschiebbarer Block sitzt zudem in eine art Schwalbenschwanzführung, und führt die Federn, damit diese nicht 'ausknicken' können. Und die linke Schraube im braunen Hebel läuft in einem Schlitz im hellgrünen Hebel.

Wo hast du die Ösenschrauben befestigt? Die Ösenschrauben (2x) bilden den Drehpunkt für den Kugellagerhalter. Siehe zweites Foto. Nachteil: Durch die größe der Öse muß der Vorschubbasisteil (der L-förmige Block) demontiert werden um die hintere Ösenschraube zu montieren, da die Motorhalterung(splatte) so knapp dabei ist. Kein großes Problem, normalerweise einmal eingestellt und nie mehr verändert - aber trotzdem verbesserungswürdig.

Könnte man alternativ für den unteren Drehpunkt eventuell auch eine Verlängerung der Motorschraube rechts unten verwenden (falls diese stabil genug ist)?
Man muss bedenken, dass auf die Schraube eine Kraft wirkt, die zwei der gespannten Federn entspricht. Und die Motorbefestigungsschrauben sind mickrige M3 Dinger. Aber ganz ohne ist die Idee nicht. Man müsste aber eine Sonderschraube machen - quasi einen Abstandsbolzen von 4 oder 5mm Durchm., mit einem M3 Gewindezapfen für den Motor.

Würdest du deine STLs zur Verfügung stellen?
Kein Problem - kann ich jetzt schon anhängen, (den Stand den ich gerade verwende). Der ist aber schon überholt. In der GIF-Animation sieht man z.B. beim Kugellagerhalter eine Nase unterhalb des Kugellagers. Das sollte eigentlich das Filament zur Öffnung im Hotend führen. Und im Foto mit den Ösenschrauben sieh man die Nase nicht mehr - schon abgebrochen, da viel zu filigran. Ausserdem habe ich gesehen, dass die Nase evtl. mit dem obersten Teil des V2 Hotends kollidiert (ich verwende noch V0.

Inzwischen (vor 2 Stunden) habe ich den Kugellagerhalter modifiziert, Nase verstärkt und insgesamt den Halter leicht nach oben hin verlängert. (Grund: Auf dem Ösenbild sieht man auch einen orangen Pfeil in der rechten oberen Ecke. Mein RF1k ist noch in der ersten Version - da ist die Motorhalteplatte in die Ecke ganz nach oben gezogen. Dadurch wurde es mit der rechten Schraube im braunen Hebel sehr knapp. Durch die 'Verlängerung' des Kugellagerhalters habe ich mehr Freiraum geschaffen, und die Schraube kann oben am Motorhalter vorbei.

Noch einen Hinweis bzgl. der verwendeten Schrauben: Alle Schrauben, die irgendeiner Relativbeweging ausgesetzt sind (z.B. der im Schlitz) wurden aus gekürzten längeren Schrauben gemacht, damit der glatte Schaft als Lager dienen konnte. (war das verständlich?).
So, ich hänge die NICHT-Letztstand STLs auch mit an - falls die Nase nicht wichtig ist, und eine neuere Motorhalteplatte verwendet wird, sollte es kein Problem darstellen, und du kannst dann auch den Kugellagerhalter verwenden. (Dann brauchst du M4 Ösenschrauben und eine Achse mit 5mm Durchmesser.)
Ach ja, den Grünen Hebel, wo der Verschiebeblock und die Federn laufen, ist einteilig gezeichnet. Mein erster Druckversuch (mit dem unbedingt notwendigem Support) war nicht so toll. Jetzt drucke ich es in zwei Teilen (ich verwende Slic3rs "View/Cut" Funktionalität - geht gut & Ergebnis ist besser als Einteilig). Es sind 2 identische Hebel in der STL. Man schneidet bei halber Bauteilhöhe (19 / 2 = 9.5) und sagt nur unteren Teil behalten und nicht drehen ("Keep Lower part" & Häkchen weg von "Rotate lower part"). dann erhält man beide Hälften des Teils in einem Aufwaschen.










Falls du die neuere Version vom Lagerhalter brauchst lass mich es wissen, bzw. falls du eine bessere Lösung für den unteren Drehpunkt findest, kann ich es einarbeiten.
Gedruckt habe ich in PLA, mit 4 Perimeter, 35 % Füllung, 0.4mm Düse, 0.3mm Layerhöhe, 3 volle Layer unten, 4 oben. Support war beim Lagerhalter und beim Stationären Lager (was auf dem L-Block geschraubt wird) notwendig. Alle Bohrungen musste ich leicht nacharbeiten (ein Nachteil von Slic3r - Skeinforge hätte es besser hinbekommen).

Ich könnte auch die CAD Daten zur Verfügung stellen (IGES, STEP, AD_PRT, AD_ASM).

Alles OHNE GEWÄHR

mjh11

[R3D3]

Vielen dank für die Erläuterungen! Als Drehachse schwebte mir in Gedanken eine M3-Sechskantverlängerung vor, die über eine gewisse Länge abgedreht ist und mit einer Schraube mit Unterlegscheibe die Kugellageraufnahme sichert. Dies statt Motorschraube rechts unten. Ausgeführt habe ich es jedoch noch nicht und man braucht eine feine Drehbank (vorhanden). Aber die Ösenschrauben funktionieren natürlich auch prima. Sonst bin ich generell von Schnappverschlüssen angetan. Ich überlege auch ob es möglich wäre die original-Kugellagerhalterung irgendwie zu integrieren...

[firefighter62]

Ich habe meine Erweiterungen auch in PLA gedruckt.
Das hat funktioniert solange der Drucker offen war.
Nach dem meine Einhausung fertig war ist die Temperatur auf bis 50° im Druckraum angestiegen
und die PLA-Teile haben sich alle verzogen und verabschiedet.
Die gleichen Teile nochmals in Nylon nachgedruckt und es funktioniert.

[rf1k_mjh11]

Einhausung:
Da hat firefighter62 natürlich recht. Bei einem eingehausten Drucker, mit Temperaturen über 45°, wird das PLA langsam den Geist aufgeben. Ich vermute dass sich die zwei braunen Hebel als erstes verziehen würden, da sie im Betrieb dauernd auf Zug sind, und doppelt gekröpft noch dazu.

Drehachse:
Ich glaube fast, dass man so eine M3 Sechskantverlängerung gar nicht abdrehen müsste. Zentrisch geführt wäre es ja recht gut, durch die 6 Kanten. Und es wären immer mindestens 2 oder 3 Kanten (über die gesamte Breite), die die Last tragen. Schließlich gibt es ja keine Dauerbewegung, sondern nur beim Öffnen/Schließen (dazwischen nur Mikrobewegungen). Da glaube ich, dass sich der Verschleiß in Grenzen halten würde.
Aber trotzdem mache ich mir Sorgen wegen der Belastung. Eine M3 Schraube hat eine Schlüsselweite von 5.5mm. Die Breite des Kugellagerhalters ist ca. 25mm. Das ergibt eine Hebelübersetzung von ca. 10 : 1 (=25/(5.5/2)). Wirkt eine Kraft von nur 2kg auf das äussere Ende des Halters, sind es 20kg Zug auf das Gewinde. Und das Gewinde ist recht kurz in das Aluminium des Motors.

Integration des Originalteils (Kugellagerhalters):
Da habe ich mich auch länger damit beschäftigt, als ich die Konstruktion entwarf. Ich hätte es gerne geschafft. Ich sah einfach keinen Weg die unteren 2 Duchgangslöcher als Drehpunkt umzufunktionieren (ohne Werkzeugmaschinen). Die zwei Löcher sind nun einmal genau in einer Linie mit den zwei für mich brauchbaren Befestigungspunkten (die Gewindelöcher im Basisteil). Aber falls jemand eine brauchbare Lösung findet, toll!

Verkabelung:
Das M3 Gewinde, oben am Basisteil (L-Block), wird zur Befestigung des gesamten Systems verwendet. Da bleibt wahscheinlich zuwenig Platz für die Leitungen vom Lüfter/Hotend. Außerdem wären die Kabel dort schlecht aufgehoben - da bewegt sich dauernd was! Ich habe das ganze Kabelbündel links unter dem Basisteil geführt, dann hinten hoch. In Position gehalten wird es mit der Originalkunststofföse am unteren der 2 Basisteil-Halteschrauben. Ich habe eine um 5mm längere Schraube verwendet. Am hervorstehendem Gewinde kommt die Öse, Beilagscheibe und eine Mutter. Bei Bedarf kann ich ein Foto liefern.

Noch ein Nachtrag bzgl. des Kniehebelsystems:
Es besteht keine konstruktive Möglichkeit die Vorspannung zu ändern. Der Schlitz hat eine vorbestimmte Länge, das Kniehebelsystem einen vorbestimmten Weg. Bei der Konstruktion habe ich einfach die Federvorspannung hineinkonstruiert, den ich seit einigen Monaten schon am Drucker verwende (ca. um 8mm gekürzt). Einen gewissen Spielraum bzgl. Vorspannung kann man sich aber immer noch schaffen, indem man
a) die Ösenschrauben hinein- oder herausschraubt (benötigt Demontage)
b) in die Sacklöcher des Verschiebeblocks (Federhalters) kleine Abstandshalter, z.B M2 Beilagscheiben einlegt (benötigt Demontage)
c) zwischen Schraube und Verschiebeblock (Federhalter) einen Abstandshalter einbringt (ohne Demontage)
d) den Durchmesser der Schraube, welche den Kugellagerhalter belastet, vergrössert, z.B. durch einige Lagen Klebebands (ohne Demontage)

All diese Maßnahmen können nur begrenzt eingesetzt werden, da der Gesamtweg des Systems nur 5mm beträgt. Und 1-2mm gehen allein für das Kniehebelprinzip auf (man muß quasi 'über die Kuppe kommen' können).
Bei der Konstruktion sagte ich mir damals, dass der verbleibende Weg 'eh nur' 3mm sein muss, da das Filament nur 3mm im Durchmessser hat. Beginnt das Rändelrad einmal Filament zu fräsen an, ist sowieso nach 3mm Schluß und das Kugellager steht am Rändelrad an. Außerden würde, auch in der Conrad-Originalversion, der Kugellagerhalter am Vorschubbasisteil (L-Block) anstehen.

mjh11

[georg-AW]

Hi

Ich verfolge nun schon eine geraume Zeit das Thema und möchte nun euch meine Lösung des Problems zeigen.
Das Andruckkugellager ( 16mm ) wird mit einem Flachspanner und Andruckfeder aufs Filament gepresst.
Die gedruckte PLA - Gabel mit dem Kugellager ist durch die Stellschraube geführt welche wiederum in einer Ms Büchse läuft.
Der Freiraum fürs Handling des Filaments ist weitaus grösser wie alle bisherigen gleichartigen Systeme.
Das Ganze kann mit einer Hand bedient werden. Die genaue Andruckposition kann jederzeit verstellt werden. Druck u. Position.
Das System muss hierfür nicht ausgebaut werden. Der Andruck ist konstant.
Die Version mit hellblauer Gabelhalterung ist schon Monate fehlerfrei im Einsatz. Nun habe ich es durch eine Version mit eingebauter Filamentsüberwachung ergänzt ( dunkelblau ) . Dieses System überwacht die Bewegungen des Filamentes. Bei Verstopfung, Raspeln des Ritzels und Bruch bzw. Ende des Filamentes stoppt der Druck und ein akustischer u. optischer Alarm wird ausgelöst. Die Auflösung ist zur Zeit noch bei 6.28mm ( nicht gedrucktes Filament ) d.h. wenn soviel Filament fehlt, wird der Alarm ausgelöst. Es bleibt dann immer noch genügend Filament im Extruder damit es zu keinem Unterbruch kommt.
Derzeit bin ich dran, das auf 3.14mm zu reduzieren. Dann können auch noch sehr geringe Filamentsbewegungen detektiert werden..
Die Elektronik ist in einem eigenen kleine Gehäuse untergebracht welches rechts oben seitlich am Blech befestigt ist.
Ich habe vom Bedienfeld die nötigen Kontakte nach oben geführt wo sie an der Kontrollelektronik des Filawatches angeschlossen werden. Über die Erfahrungen mit dem System werde ich berichten.

ciao Georg

[R3D3]

Hi georg-AW,

Mit diesem System habe ich nach Erscheinen des früheren entsprechenden Posts auch geliebäugelt. Es kombiniert bereits in der Basisform einfache Bedienung mit guter Erreichbarkeit des Filaments, und erlaubt den Einbau der Überwachung.

Habe es nur deswegen nicht "kopiert" , da der Aufbau aufwendiger, und die gute seitliche Erreichbarkeit nur bei einem Extruder gegeben ist - persönlich habe ich vor, bald auf einem 2. Extruder aufzurüsten, wodurch dies weniger ins Gewicht fällt da die Extruder sich dann gegenseitig im Weg sind . Bleibt aber eine elegante Konstruktion.

[rf1k_mjh11]

Hallo Georg,

So ein kleiner Kniehebel ist schon eine tolle Lösung. Ich hatte die Dinger füher sehr oft eingesetzt, im Sondermaschinenbau und Automationstechnik.

Hier ist ein Link zu einer Idee von mir bezüglich FilamentÜberwachung. Habe ich eben ins Forum gestellt.

Damit sollte sich eine Auflösung unter 1mm erreichen lassen.

mjh11

[georg-AW]

Hi

Hier noch ein Bild des gesamten Systems. Die Elektronik kann mit SMD Komponenten auf ca. 1/3 des jetzigen Volumens geschrumpft werden. Die Bedienungselemente sollten aber nicht zu klein werden. Die Finger schrumpfen leider nicht.
Die Anfertigung einer Platine würde sich aber erst bei einer Kleinserie lohnen.

ciao Georg