Spindel-Stepper Kupplung: Schlauch vs. Metallkupplung

Als ich vor einigen Monaten gefragt habe, wie ich am Besten Z-Wobble bekämpfen kann, haben dankenswerter Weise einige nette Leute hier ihre Lösungen vorgestellt. Am Rande ist es dabei auch um die Kupplung zwischen dem Stepper Motor und der Spindel (auf der Z-Achse, trifft aber theoretisch auch auf andere Achsen zu) gegangen, wobei es zwei diskutierte Lösungen gibt:

1. "Klassische" Metall-Kupplung
2. Schlauch als Verbindungselement

Inzwischen hab ich alle notwendigen Teile für beide Lösungen daheim und frag mich, welche Variante besser ist, bzw. wo die Vor und Nachteile der jeweiligen Lösung sind.

Das hier fällt mir ein:

"Klassische" Metall-Kupplung


Vorteile:

• Einfach umzusetzen
• Man kann fast nichts falsch machen
• gute Kraftübertragung (relativ steif, wo es gebraucht wird)

Nachteile:

• Vorprogrammiertes Z-Wobble (minimal bis "ausgeprägt" - siehe Erklärung hier)
• Gewicht lastet auf Stepper, dadurch allenfalls ungenaue Layerhöhe

Schlauch als Verbindungselement


Vorteile:

• Spindel wird quasi zwangsweise hängend montiert, dadurch kein Gewicht auf dem Motor
• Spindel besser zentriert, kein vorprogrammiertes Z-Wobble
• viel "Bewegungsspielraum" der Spindel - hilft gegen Z-Wobble
• Aufwand hält sich in Grenzen

Nachteile:

• Schlauch (ich habe z.B. Silikonschlauch) lässt sich dehnen und verdrehen, dadurch schwammige Kraftübertragung vom Motor auf die Spindel
• Aufhängung der Spindel oben am Rahmen nicht ganz trivial und ggfs. auch nicht ganz gerade, dadurch ev. ungenaue Layerhöhen
• Spindel muss an 2 Punkten geführt werden (am Rahmen oben und am Motor) - bei stark eiernder Spindel begünstigt das Z-Wobble

Hab ich was vergessen?

Welche Variante ist besser und warum?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.11.19 10:29.

... für die "Schlauch-Kupplung" nehme ich Pneumatik-Schlauch -- deutlich steifer/zäher

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Viktor
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Spindoctor

[*] Spindel muss an 2 Punkten befestigt werden (am Rahmen oben und am Motor) - bei stark eiernder Spindel begünstigt das Z-Wobble

Spindel darf NICHT an zwei Punkten "befestigt" werden.
Du meinst vermutlicht "geführt" werden.

Mit richtigem/geeigntem Schlauch, Spindel eiern lassen.
Hat null Auswirkung auf horizontale Bewegung der X-Einheit, besonders, wenn die Spindel dünn ist (M5)

Ich werfe noch meinen Benzinschlauch ins Rennen
Ich nehme aber an, der Hydraulikschlauch ist gerader...

Gruß Michael

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ja, geführt werden - habs ausgebessert.

aber wie verhinderst Du, dass der Schlauch sowas macht, bevor er die Spindel dreht?


Man kann einen steiferen Schlauch nehmen, aber dann kann die Spindel widerum weniger eiern...

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Spindoctor
ja, geführt werden - habs ausgebessert.

aber wie verhinderst Du, dass der Schlauch sowas macht, bevor er die Spindel dreht?

Structure-of-Twisted-Tubes.jpg

Man kann einen steiferen Schlauch nehmen, aber dann kann die Spindel widerum weniger eiern...

Deswegen habe ja auch geschrieben "richtigen/geeigneten" Schlauch.
Vertraue mal auf Leute, die 8 Jahre - und Viktor noch länger - Erfahrung haben

Gruß Michael

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Und auch wesentlich weniger Abstand zwischen den Wellen als in dem Foto.

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Und damit der Benzinschlauch noch ausreichend flexibel ist, lasse ich 1 cm Abstand zwischen Spindel und Motorwelle.

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... so hatte ich das bei meinem Tripod gemacht:

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Viktor
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wersy
Deswegen habe ja auch geschrieben "richtigen/geeigneten" Schlauch.
Vertraue mal auf Leute, die 8 Jahre - und Viktor noch länger - Erfahrung haben

Klar vertrau ich Euch, sonst würde ich hier ja nicht fragen. Insofern auch danke für die Fotos

Aber Verstehen ist besser als Vertrauen.
Und ich verstehe noch nicht, was den richtigen Schlauch ausmacht. Dass er gerade so weich ist, um Z-Wobble auszugleichen und so fest, dass er trotzdem direkt die Kraft vom Motor zur Spindel überträgt?

Wenn es das wirklich sein sollte, wäre das doch ein wenig beliebig - je nachdem wie schwer der zu bewegende Teil und je nach Steigung der Spindel würden da ja andere Erfordernisse für den Schlauch rauskommen...

Oder ist die Toleranz so groß, dass es egal ist?
Oder verhält sich der Schlauch "linear", das heißt, sobald er mal eingedreht ist, spielt es keine Rolle mehr (das würde bedeuten, dass nur bei Richtungsänderungen was verlorengeht)?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.11.19 17:30.

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Spindoctor
aber wie verhinderst Du, dass der Schlauch sowas macht, bevor er die Spindel dreht?

Gerade die Schläuche wie Hydraulikschlauch oder Benzinschlauch sind oft mit Uber die Diagonalen mit Gewebe verstärkt. Das Wirkt einer Verdrehung entgegen.
Außerdem brauchen die Motoren gar nicht die Kraft, um solche Schläuche auf die Strecke von 10-20 mm zu verdrehen.

Um noch mal auf die Metallkupplungen zu kommen es gibt es gibt da gute sowie schlechte.
Ich hatte z.B. mal Starre, wo die Feststellschrauben sich gegenüber lagen (absolut Grausam einzustellen).
Flexible habe ich in meinem P3 Steel TE MK2 drin, und dort funktionieren sie trotz nicht verbautem anti Wobble absolut unauffällig.

Bei meinem CTC Holzklasse Drucker habe ich solche ähnlichen aber rausgeschmissen und wieder Schläuche als Anti Wobble verbaut. Seit dem hat er auch wieder einen ansehnlichen Druck.

@wersy Hi Michael, das ist ja mal ein genial minimalistischer Drucker. Rahmen ist praktisch nur ein dickes 4 Kantrohr und ein paar dickere Linearwellen. Respect

Gruß Micha

Hallo Micha,

du hast so ziemlich die gleichen Erfahrungen gemacht wie ich, und auch das Wesentliche einer Schlauchkupplung plausibel erklärt.

Übrigens, die schrottigen Alu-Kupplungen, die in meinem JGAurora sitzen, eiern nicht nur bedenklich. Sie haben auch eine vielfach höhere Torsion als die dicken Benzinschläuche. Die sind so weich, die lassen sich schon mit wenig Druck nach unten drücken.
Außerdem schlackert die linke Spindel ganz ordentlich beim Runterfahren, immer kurz bevor die Nullposition erreicht ist.
Wenn das nicht so ein großer Aufwand wäre, hätte ich die Kupplungen längst ausgetauscht - gegen Schläuche
Druckqualität ist aber gut.

Quote
Michael K.

@wersy Hi Michael, das ist ja mal ein genial minimalistischer Drucker. Rahmen ist praktisch nur ein dickes 4 Kantrohr und ein paar dickere Linearwellen. Respect

Gruß Micha

Danke

Nach 7 Jahren habe ich mal meinen minimalistischen Drucker saniert.
Der war noch viel primitiver. Die Z-Motoren hingen einseitig an gedruckten Lagerböcken.
Damit habe ich bei Veranstaltungen auch im Freien gedruckt, umgekippt ist er auch des Öfteren. Exakt rechtwinklig drucken, war zum Schluss nicht mehr.

Das Vierkantrohr haben wir bei einem Freund gefräst. Seine Industriefräse (mit hydraulische Bremse) arbeitet auf drei Stellen hinter dem Komma. Rechtwinkliger geht es nicht mehr.

- Die Y-Wellen sind weiterhin 8 mm, aber die Lager sind jetzt aus Messing gedrehte Gleitlager.

- Die Z-Wellen haben nun 12 mm Durchmesser, und wurden auf 0,015 und 0,02 mm Mittenschlag gerichtet.

- Statt der LM8UU stecken in den X-Ends nun 12/15 mm Sinterlager. Die passen genau in die 15 mm Löcher, so dass ich die gedruckten X-Ends weiter verwenden kann.

Und ja, trotz leicht eiernder Z-Spindeln bekomme ich glatte Wände wie nie zuvor

Gruß Michael

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... wenn ihr eine "weiche" aber torsionssteife Kupplung sucht, dann schaut mal nach dem Typ "Faltenbalg" (bzw. Metallbalgkupplung):

[www.ringfeder.com]


Hab' mal vor vielen, vielen Jahren bei der Firma Gerwah eine Mikrotech-Abteilung und interne F&E-Entwicklung aufgebaut (bevor sie an Ringfeder verkauft wurden) -- die hatten alle Typen von Kupplungen und Spannsätzen im Programm

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 29.11.19 05:24.

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Viktor
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Die Preise für Metallbalgkupplungen sind mit >€30 aber auch eher professionell

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[www.bonkers.de]
[merlin-hotend.de]
[www.hackerspace-ffm.de]

... sowas (nicht in Metall, aber voll funktional) ließe sich aktuell mit den DLP-UV-Resin-Druckern mit "tough" Resin aber auch für ein paar 10Cent Materialpreis selber drucken

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Viktor
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Hi Spindoctor,

hat deine Kamera ein Knick in der Optik, oder ist der Motor so schief angebaut.
Dann mal viel Spass beim endwobbeln, Lösungen haste ja genug.

Gruss
Peppi

Danke für die Antworten!

Ganz kenn ich mich noch immer nicht aus, aber es waren bereits jetzt einige interessante Denkanstöße dabei...

@Peppi:

Das Foto ist nicht von mir sondern von Prusa:
[manual.prusa3d.com]

Quote
LundM
Hi Spindoctor,
hat deine Kamera ein Knick in der Optik, oder ist der Motor so schief angebaut.
Dann mal viel Spass beim endwobbeln, Lösungen haste ja genug.
Gruss
Peppi

Hallo Peppi,

beim Prusa wird garantiert nichts entwobbelt.
Das Bild zeigte nur eine Phase des Montageablaufes.

So geht es weiter:



Anschließend kommt noch ein Schrumpfschlauch drüber:




@Spindoctor
Auch beim Prusa wird die Spindel nicht geführt:

Quote
Spindoctor
Ganz kenn ich mich noch immer nicht aus, aber es waren bereits jetzt einige interessante Denkanstöße dabei...

Was ist jetzt noch unklar?

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Hi,

Quote
wersy
Was ist jetzt noch unklar?

Nichts, alles ok.

Gruss
Peppi

Quote
LundM
Hi,

Quote
wersy
Was ist jetzt noch unklar?

Nichts, alles ok.

Gruss
Peppi

Dich meinte ich nicht

Die Frage war an "Spindoctor" gerichtet...

Gruß Michael

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Sorry für die späte Antwort!

Also ich habe gelernt

• Metallbalgkupplungen sind die beste Lösung (aber ziemlich teuer)
• Unter den Schläuchen genießen (jdfs. hier im Forum) Benzin- und Pneumatikschläuche besonders hohes Ansehen
• Klassische Metallkupplungen bringen unterschiedliche Ergebnisse - manchmal sind die Ergebnisse gut, obwohl ein Wobbling sichtbar ist

Viktor fasst es ja perfekt zusammen: die Kupplung soll weich sein aber torsionssteif.

Bei allen diskutierten Schläuchen scheint mir das aber ein Tradeoff zu sein: torsionssteif auf Kosten von weich (oder umgekehrt). Benzin- und Pneumatikschläuche erwischen hier scheinbar eine ganz brauchbare Mischung und sind nicht zu teuer. Stimmt das so?

... frei nach Radio Eriwan: "im Prinzip Ja!"

Was noch als mögliche Alternative zu den Metallbalg-Kupplungen gehen sollte -- schau mal im Baumarkt oder beim Elektroinstallateur, was du als dünnsten" Wellschlauch" findest - das ist praktish das Gleiche, wie ein Metallbalg-Schlauch, nur aus Kunststoff ... daraus dann ein kurzes Stückchen als Faltenbalgkupplung soltle auch gut gehen ...

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Viktor
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Interessant!

In welcher Abteilung würdest Du den suchen?

Meinst Du sowas?
[www.aliexpress.com]

... "Unterputz-Kabel-Installation".

Das sind "geriffelte" (bzw. "gewellte") Kunststoffschläuche, die in verschidenen Durchmessern zu haben sind - die dünnsten, die ich gesehen hatte (für "Kabel-Schlepp-Ketten") dürften um die 6mm Außendurchmesser gehabt haben ... Innen-Durchmesser etwa 3mm -- nicht die "geschlitzten" nehmen! - da ist durch den Schlitz die Torsionssteifigkeit wieder dahin ...

Als dünsten "Metall-Faltenbalg" habe ich was mit 0.7mm Außendurchmesser - das dürfte aber noch viel teurer sein, als die normalen

---

Viktor
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so dünn hab ich sie auf der Website des heimischen Baumarkts nicht gefunden. Aber wenn man einen weiten Transportweg (China) in Kauf nimmt, scheint es passendes zu geben...

Werd ich womöglich mal probieren... Danke!