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3D プリンタ　3号機 AF1

XYスライド機構の改造

2013年6月15日


X,Yスライド機構の改造について(次の研究テーマ)

下はUltimakerの3Dプリンタの動画です。
XYを動かす構造がとても面白いと思いました。

3号機の構造とまったく違います。
2本のシャフトが十字にクロスしています。
2本のシャフトはそれぞれが軸方向と直角の方向に動くようになっています。もちろん2本のシャフトを動かすためのガイドや駆動機構は別途必要です。

2本のシャフトのクロス付近を囲うようにノズルキャリーがあります。
ノズルキャリーにはX方向とY方向のリニアベアリングが内蔵されていてその中をシャフトが貫通しています。
ノズルキャリーは2本のシャフトのクロス点の移動に追随して動きます。
この構造、、「XYパラレルリンク機構」と言うんだそうです。
3号機のように可動部分にモーターが載る構造とは違います。
3号機はY方向の可動部分としてX方向のリニアシャフト2本と4個のリニアブッシュと1個のモーターがありました。
(プラスチックパーツを除きます)

XYパラレルリンク機構は特にY方向の可動部分が1本のリニアシャフトと3個のリニアブッシュだけになり大幅に軽量化されます。
可動部分の軽量化によって、より速い移動が可能になり印刷速度の向上が期待できます。

この構造を次のテーマ(自作課題)にしたいと思います。
材料にはアルミとプラスチック印刷パーツを使って作る予定です。
3Dプリンタにはいろいろな構造があってそれぞれ一長一短がありますよね。
いろいろな構造を作っては比較してみたいと思います。
3号機のキューブ型は多様なメカ構造を試すのに適しています。




　　　
XYキャリーを作りました。
左下にある長いネジは写真撮影用の足で実際には付きません。

このキャリーはX軸専用ではないのでXキャリーではなくXYキャリーということになります。
リニアブッシュはX方向駆動用に２個(上)とY方向駆動用に2個(下)の合計4個付いています。

X方向駆動用はY軸方向にスライドさせます。
Y方向駆動用はX軸方向にスライドさせます。

ちょっとややこしいですが完成後の動画を見れば分かります。
XYキャリーを本体に取り付けました。
XYキャリーの上のベアリングを貫通しているシャフトが今回新設したX方向駆動用シャフトです。
このシャフトはY軸と平行な向きについています。
右上にはそのシャフトをX方向に動かすためのガイドシャフトとベアリングサポートが見えます。
これも今回新設した部分です。
全体像です。
Y方向に駆動するシャフトは以前のX軸用ガイドシャフト1本を流用しました。
Y軸の駆動機構はそのまま使っています。

以前のXモータが残っていますがベルトは外してあります。
シャフトも1本しかありません。

タイミングベルトを取り付ける前にXYキャリーをスライドさせて見ました。
スムーズにスライドできました。
X軸駆動用モーター付近です。
X軸駆動用のタイミングベルトを付けました。
カップリングとシャフトとタイミングプーリーが見えます。
タイミングプーリーの内径がφ5なので゜シャフトはφ5の真鋳製丸棒を使いました。
たまたま持っていたので使ったのですが強度的に弱いです。
なぜならもう片方も一緒に回そうとしているからです。
φ10の丸棒に交換の予定です。
カップリングはリジットタイプです。
真鋳丸棒を削って作りました。
理由はベアリングを1個省略したかったからです。
ベアリングを付けるにはベアリングを固定する板も必要なので面倒くさいので無しにしました。
モーターに内蔵されたベアリングにがんばってもらいます。
モーターの反対側です。
Y軸のようにモーター2台で並行運転にせずに1本の通し軸で回す事にしてモーターは1台にしました。
トルクが足りるかどうか回してみないと分かりません。

ベアリングは605ZZを付けています。
ベアリングホルダーは608ZZのデータを縮小して印刷する事で605ZZ用を出力しました。
3Dプリンターってそんなこともできるのですね。
便利です。
写真左はThingiverse.comで見つけた608ZZ用のベアリングサポートです。
ファイル名・・・nema17to608_fixed.stl
フランジのサイズが42角のステッピングモーターに合っています。
出来上がりはベアリングの穴が小さくてベアリングが入りませんでした。

写真右は左のファイルをスライサーにかける時に68パーセントに縮小して印刷したベアリングサポートです。
サイズは605ZZ用です。
穴パチンとはまる感じでぴったりでした。

今回このベアリングサポートを使わせていただきました。
サイズが違っても縮小拡大で間に合う事があります。
3Dプリンターの便利な一面ですね。
駆動側と反対側のアイドラー側です。
軸はM8の長ネジです。
この軸にアイドラーが2個付いています。
ベアリングは608ZZです。

長ネジを使う事により軸の固定プレートから少し離れた位置にアイドラーを配置できます。
今回、Z軸のガイド機構と干渉しないためにアイドラーはプレートから離れた位置に取り付ける必要がありました。
通常のボルトで片側だけの固定ではプレートから離れた位置にアイドラを付けれません。
印刷させて見ました。
右側面の上から見ています。
X軸用のモーターは1台で足りているようです。
ということはY軸用も1台にできるということですね。
正面のやや右から見ています。
印刷終わりました。
うまく印刷できました。
この部品は今回利用しましたLM8UUのリニアベアリングサポートです。
ベアリングを結束バンドで固定するようになっています。
結束バンドでは固定が弱いので結束バンドを使わずに2個使ってベアリングをサンドイッチにして使いました。




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