Продовжуючи модернізацію свого Graber i3, я поступово дістався до механіки принтера.
Спочатку масштабних змін не планувалося. Мені лише потрібно було розробити нормальне кріплення для індукційного датчика столу, який я встановив під час попередніх доробок.
Однак, як це часто буває із саморобними конструкціями, вирішення одного завдання поступово призвело до виявлення інших проблем.
У результаті довелося трохи переробити каретку X, змінити кріплення хотенда та перескласти деякі вузли осі Z.
Найцікавіше, що в процесі виявилися помилки, допущені ще під час початкового складання принтера близько п’яти років тому.
З чого все почалося
Перші випробування індукційного датчика я проводив без постійного кріплення. Сам датчик уже був, але відповідного кронштейна для нього не існувало.
Тому наступним кроком стала розробка кріплення, яке дозволило б надійно зафіксувати датчик відносно хотенда.
На перший погляд завдання досить просте.
Але конструкція мого Graber i3 має свої особливості. Значна частина механічних деталей виготовлена з фанери, зокрема елементи каретки X.
Саме тут виявилася перша проблема.
Через особливості з’єднання фанерних деталей каретку не вдавалося зібрати достатньо жорстко. У конструкції залишалися люфти, які негативно впливали на стабільність положення хотенда.
Оскільки все одно потрібно було розробляти нову деталь, я вирішив заодно усунути цей недолік.
Перше кріплення датчика виявилося незручним
Перш ніж перейти до нової конструкції, я спробував простіший варіант.
За аналогією з багатьма саморобними 3D-принтерами закріпив індукційний датчик безпосередньо на системі охолодження хотенда.
Такий спосіб дозволяв встановити датчик поруч із соплом без серйозних змін каретки.
Але досить швидко виявився недолік цього рішення.
Коли виникала потреба зняти хотенд для чищення або заміни сопла, кріплення датчика починало заважати розбиранню.
Виходило, що заради встановлення одного додаткового компонента я ускладнив обслуговування іншого.
Мені такий варіант не сподобався.
Хотілося зробити конструкцію, у якій датчик мав би власне кріплення й не заважав роботі з хотендом.
Старе кріплення хотенда теж мало недолік
Тут варто окремо розповісти про початкове кріплення хотенда.
Для його встановлення я використовував алюмінієвий кронштейн, призначений для кріплення 16-міліметрових лінійних валів.
За своїми розмірами та конструкцією він дуже добре підходив для цього завдання.
Хотенд вдавалося досить надійно зафіксувати, і тривалий час таке рішення мене цілком влаштовувало.
Але була одна особливість.
Якщо хотенд доводилося знімати, наприклад для обслуговування або заміни сопла, під час повторного встановлення практично неможливо було повернути його точно на попередню висоту.
Доводилося знову контролювати положення сопла відносно столу та за потреби коригувати налаштування.
Для принтера, на якому регулярно щось змінюється та доробляється, це досить незручно.
Тому під час розробки нової каретки я вирішив одночасно змінити й спосіб кріплення хотенда.
Нова каретка X — фанера та 3D-друк
Повністю відмовлятися від початкової конструкції я не збирався.
Натомість вирішив зробити комбіновану каретку.
Одна її частина залишилася фанерною, а другу я виготовив за допомогою 3D-друку на цьому ж Graber i3.
За основу друкованої деталі взяв геометрію наявної фанерної моделі та додав до неї необхідні елементи кріплення.
У результаті на одній деталі вдалося розмістити:
- кронштейн для встановлення хотенда;
- кріплення кінцевого вимикача осі X.
Останній раніше розташовувався на каретці Z, але після переробки конструкції я переніс його на каретку X.
Таким чином, нова деталь об’єднала одразу кілька функцій.
При цьому вдалося зберегти значну частину початкової механіки принтера.
Жорсткіша конструкція та зручне обслуговування
Головна перевага нової каретки виявилася навіть не в наявності кріплення для індукційного датчика.
Після переробки з’єднань вдалося зібрати весь вузол значно жорсткіше.
Люфти, які були в початковій фанерній конструкції, вдалося усунути.
Тепер положення хотенда відносно каретки стало значно стабільнішим.
Крім того, новий кронштейн хотенда є частиною друкованої деталі та залишається на каретці під час демонтажу хотенда.
Завдяки цьому хотенд можна зняти для обслуговування, а потім встановити практично на попередню висоту.
Звісно, після втручання в хотенд положення сопла все одно бажано перевірити, особливо якщо змінювалося саме сопло.
Але тепер для звичайного зняття та повторного встановлення не доводиться заново шукати правильне положення всього вузла.
Індукційний датчик отримав окреме кріплення, прикручене зі зворотного боку фанерної частини каретки. Тепер він не заважає зняттю та обслуговуванню хотенда.
Саме такого результату я й хотів досягти.
Заразом вирішив перескласти вісь Z
Поки принтер був частково розібраний, я вирішив приділити увагу й механіці осі Z.
Тут теж були невеликі люфти, які хотілося усунути.
При цьому кардинально змінювати конструкцію не планувалося.
Я обмежився мінімальними доробками наявних деталей, зокрема ущільнив посадкові місця лінійних підшипників та валів.
Це дозволило зменшити небажані переміщення деталей одна відносно одної.
Але під час перескладання виявився ще один цікавий момент.
Дві Т-гайки — не завжди краще за одну
Під час початкового складання Graber i3 я встановив по дві Т-гайки на кожен бік осі Z.
Тоді мені здавалося, що таке рішення має забезпечити жорсткішу та стабільнішу конструкцію.
І протягом приблизно п’яти років я навіть не сумнівався в правильності цього вибору.
Однак під час перескладання з’ясувалося, що додаткові гайки створюють зайвий опір обертанню ходових гвинтів.
Замість очікуваного покращення я отримав додаткове навантаження на механізм переміщення.
Цілком можливо, що причиною була невелика неспіввісність гайок, через яку гвинтам доводилося долати додаткове тертя.
Тому зайві Т-гайки я прибрав, залишивши по одній на кожен бік.
Після цього переміщення стало вільнішим.
Тут важливо уточнити, що саме по собі встановлення двох гайок не обов’язково є помилкою.
Існують конструкції, у яких додаткові гайки цілком успішно використовуються, наприклад для зменшення осьового люфту.
Але в моєму випадку таке рішення виявилося невдалим.
Іноді спроба зробити механізм жорсткішим призводить зовсім не до того результату, на який очікуєш.
Після усунення люфтів з’явилася нова проблема
Найцікавіше почалося вже після перескладання.
Коли я ущільнив посадкові місця підшипників і валів, усунув люфти та почав заново налаштовувати механіку, виявилося підклинювання однієї з кареток Z.
Причому раніше такої поведінки я не помічав.
Спочатку це виглядало досить дивно.
До розбирання принтер працював, а після усунення люфтів одна з кареток почала рухатися із заїданнями.
Довелося уважно оглянути весь вузол.
І причина виявилася несподівано простою.
Помилка з болтом, допущена п’ять років тому
На каретці Z розташоване кріплення ролика ременя осі X.
Віссю цього ролика слугує кріпильний елемент, який проходить через відповідну частину конструкції.
Під час початкового складання тут слід було використати гвинт із плоскою головкою.
Але тоді я встановив звичайний болт.
Його виступаюча частина зачіпала корпус каретки.
Найдивовижніше, що раніше це практично не проявлялося.
Поки конструкція мала люфти, деталі могли трохи зміщуватися одна відносно одної, і контакт не спричиняв помітного підклинювання.
Але після перескладання все змінилося.
Коли посадкові місця стали щільнішими, а каретка — жорсткішою, колишньої свободи для небажаних переміщень уже не залишилося.
У результаті виступаючий болт почав заважати нормальному руху механізму.
Вийшло, що усунення однієї проблеми виявило іншу, яка існувала від самого першого складання принтера.
Рішення виявилося елементарним
Відповідного гвинта з плоскою головкою під рукою не було.
Тому замість пошуку нового кріплення я просто розвернув наявний болт.
Тепер його виступаюча частина більше не зачіпала корпус.
При цьому кріплення ролика залишилося достатньо жорстким.
Після такої невеликої доробки підклинювання зникло.
У результаті вдалося отримати саме те, чого я прагнув від самого початку: жорстку конструкцію без помітних люфтів, яка водночас вільно переміщується напрямними.
Жорсткість не повинна заважати руху
Уся ця історія нагадала мені одну важливу річ.
Під час складання механіки 3D-принтера недостатньо просто максимально жорстко закріпити всі деталі.
Потрібно досягти правильного поєднання жорсткості та свободи переміщення.
Каретка не повинна хитатися на напрямних, але водночас має рухатися плавно, без заїдань і зайвого опору.
У моєму випадку початкові люфти навіть маскували помилку складання.
Поки деталі могли трохи зміщуватися, виступаючий болт практично не заважав роботі.
Але щойно конструкція стала жорсткішою, проблема одразу проявилася.
І лише після усунення причини тертя вдалося отримати нормальну роботу механізму.
Підсумки модернізації
Спочатку я збирався лише виготовити кріплення для індукційного датчика.
Але в результаті вдалося вирішити одразу кілька завдань.
Нова комбінована каретка X дозволила зібрати конструкцію жорсткіше та позбутися попередніх люфтів.
Окреме кріплення індукційного датчика більше не заважає обслуговуванню хотенда.
Новий кронштейн дозволяє знімати та встановлювати хотенд практично без зміни його положення за висотою.
Кінцевий вимикач осі X тепер закріплений безпосередньо на новій друкованій частині каретки.
Крім того, під час перескладання осі Z я ущільнив посадкові місця лінійних підшипників і напрямних валів, прибрав зайві Т-гайки та усунув підклинювання, спричинене неправильно встановленим болтом.
У підсумку механіка стала одночасно жорсткішою та вільнішою в русі.
Особливо приємно, що для цього не довелося повністю переробляти принтер.
Значну частину початкової конструкції вдалося зберегти, обмежившись зміною окремих деталей і виправленням старих помилок.
Для мене саме в цьому й полягає сенс поступової модернізації Graber i3: не будувати щоразу новий принтер, а послідовно покращувати наявний, усуваючи недоліки, які виявляються під час роботи.