Spindelantrieb für Delta

Moin Zusammen,

aus dem Drang am Delta rumbasteln zu wollen, wollte ich mein Lieblings-Hass-Thema Riemen angehen.
Ich habe mir überlegt, da mal einen Spindeltrieb anzugucken.

Generelle Idee (siehe Skizze)

Motor stehend, darauf mittels Wellenkupplung die Gewindespindel.
Dann ein festlager, ans andere Ende auf ein Festlager.

In der Spindel selbst die Mutter, die mit dem Laufwagen für den Delta verbunden wird, und an der MGN12 Linearschiene entlang läuft. Die Linearschiene auf dem Profil festgeschraubt.

Jetzt kenne ich mich mit Mechanik gar nicht aus, das war bisher so meine Idee das ganze zu machen.

Meint ihr das geht so? Hab ich einen enormen Knoten im Hirn?

Generell noch ein bisschen was zur größe:
Spindellänge 850mm, nehmen wollte ich zB eine von Igus, 10mm Durchmesser, 25mm Steigung.

Freue mich auf Feedback, gerne auch negatives - will ja lernen!

25mm Steigung? Die ist nicht selbsthemmend, wenn die Motoren abschalten knallt dir das Hotend ins Druckbett.
Bei einer derartigen Steigung kannst du auch in Genauigkeitsprobleme reinrennen.

---

[www.bonkers.de]
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bei dem ganzen hin und her in der Delta-Kinematik denk ich, dass der Backlash auch reinfuchsen kann/wird

---

Sehen ist nicht nur Augensache
Drucker:
seefew's Jenny

Quote
Srek
25mm Steigung? Die ist nicht selbsthemmend, wenn die Motoren abschalten knallt dir das Hotend ins Druckbett.
Bei einer derartigen Steigung kannst du auch in Genauigkeitsprobleme reinrennen.

Okay - also wäre eine geringere Steigung vorzuziehen. Ich hatte jetzt einfach mal überlegt wie ein Riemenantrieb läuft (16 Zähne, GT2 scheint ja sowas wie 32 mm / Umdrehung zu sein wenn ich es nicht falsch verstanden habe?).


Thema Backlash - taugen die Anti Backlash muttern von Igus?


Danke für euer Feedback!

Quote
MGR
Moin Zusammen,

aus dem Drang am Delta rumbasteln zu wollen, wollte ich mein Lieblings-Hass-Thema Riemen angehen.
Ich habe mir überlegt, da mal einen Spindeltrieb anzugucken.

Generelle Idee (siehe Skizze)
[attachment 77492 spindeldelta.PNG]
Motor stehend, darauf mittels Wellenkupplung die Gewindespindel.
Dann ein festlager, ans andere Ende auf ein Festlager.

In der Spindel selbst die Mutter, die mit dem Laufwagen für den Delta verbunden wird, und an der MGN12 Linearschiene entlang läuft. Die Linearschiene auf dem Profil festgeschraubt.

Jetzt kenne ich mich mit Mechanik gar nicht aus, das war bisher so meine Idee das ganze zu machen.

Meint ihr das geht so? Hab ich einen enormen Knoten im Hirn?

Generell noch ein bisschen was zur größe:
Spindellänge 850mm, nehmen wollte ich zB eine von Igus, 10mm Durchmesser, 25mm Steigung.

Freue mich auf Feedback, gerne auch negatives - will ja lernen!

Hi,

falls Du die Achse so mit Nema 17 Motoren montieren möchtest wirst Du die Lagerböcke selbst machen müssen. Passende wirst Du da keine finden.

Gruß
Gerd

Selbsthemmung und Lagerbock ist ja nun nicht wirklich ein Problem. Selbsthemmung hast beim Riemen ja auch nicht. Genauso wenig ist die Auflösung ein Problem. Am ehesten noch Backlash. Wobei hier die Schwerkraft zugute kommen sollte. Ich würd das einfach mal so aufbauen und testen.

---

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Hallo MGR,

auch ich bin in der Planung, habe auch den Riemen verworfen, und möchte mit folgenden IGUS-Teilen an den Start gehen:

Spindel DST-LS-10x25-R-ES,
Mutter DST-JFRM-ZB-0001-DS10X25
Wagen Drylin-T (einstellbares Spiel)15mm
(kostet mit einer 800 mm Schiene im Set ca. 61 € je Turm)

Mein Testkauf von Drylin-T-Schlitten (Automatik und Einstellbar) hat mit gezeigt das ein wirklich smoother und spielfreier Lauf mit dem einstellbaren Schlitten super läuft.
Der Automatik-Schlitten war für meinen Geschmack viiiiiel zu stramm.
Ich möchte ein leises System aufbauen (selbst ein Händereiben ist lauter als das Laufgeräusch des Drylin-T-Schlittens) und da ist mir das Gerödel der Kugeln im Linearschlitten viel zu laut und ich brauche auch nicht schmieren (was ich als besonders lästig empfinden würde).

...von daher... Go on....

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Die Dummheit ist rund. Niemand weiß, wo sie anfängt und wo sie aufhört.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(Wood) CTC - i3Clone a.D.
(Yellow) i3-Steel Eigenbau ( Ramps 1.4 )
(Green) Prusa i3-MK3
(Red) DICE von Skimmy
(Blue) Anycubic Chiron
(Grey) Qidi-Tech X-MAX

Luclass

Quote
nargos

Hi,

falls Du die Achse so mit Nema 17 Motoren montieren möchtest wirst Du die Lagerböcke selbst machen müssen. Passende wirst Du da keine finden.

Gruß
Gerd

Moin Gerd,

Ja wollte ich auf Nema 17 Montieren.

Thema Lagerböcke: meine Idee war es, die Wellen abdrehen zu lassen (7mm jede Seite), so dass ich
a) Wellenkupplung von der Stange kaufen kann

b) einen Lagerblock drucke, und da dann ein Kugellager mit passendem ID einsetze.

- jetzt müsste ich nur noch jemanden kennen der mir das für einen Preis abdreht, der nicht mehr ist als die Welle

Igus hat mir gesagt sie drehen es mir gerne ab, aber beidseitige Zappfen kosten 200% aufschlag auf die Welle..

Hi,

falls Du die Achse so mit Nema 17 Motoren montieren möchtest wirst Du die Lagerböcke selbst machen müssen. Passende wirst Du da keine finden.

Gruß
Gerd

mit zweien von diesen ist es zwar nicht besonders schön, aber durchaus machbar.....
und die Stabilität ist auch OK... wird meine Lösung sein bis ich mir dann Motorhalterungen selbst drucken kann.
(kann aber auch sein das dieses "Provisorium" eine permanente Einrichtung bleiben wird... denn nichts ist haltbarer als ein Provisorium !! grins)

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Luclass

... ach und noch der hier...
da spare ich mir gerne das abdrehen lassen weil diese Dienstleistung wirklich nicht preiswert zu haben ist.

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Luclass

Moin,

vergiss nicht, daß du die Drehrichtung deiner Spindeln doch recht oft ändern musst. Da gibt es noch sowas wie Massenträgheit.... Nicht das du nachher in Zeitlupe drucken musst

Grüße

Sascha

---

3Tripple 290x300x280mm, Raspi3+DUE+RADDS mit TMC2100, micron3dp Doppelextruder, Big Booster, Filaprint, Z-Riemenantrieb

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Und die Torsion noch garnich mit gerechnet...gell...

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Power is nothing.....without control!

Hallo,
meine Igus-Steilgewindespindeln mit Backlash-Muttern funktionieren völlig spielfrei und sind auch schnell.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass sie bei einem Delta von selbst nach unten rutschen.
Ich werde dein Projekt interessiert verfolgen

Gruß
Walter

---

1.: Sparkcube xl 1.1 mit 2 Z-Achsen über Riemen / RADDS1.5 mit Thb7128 / Repetier / E3dV6 Hotend / RADDS-LCD/Simplify 3D
2.: Eigenbau-Drucker mit 300x300x400 Bauraum, 2 Z-Achsen über Riemen, Hiwin Linearschienen, Igus Steilgewindespindeln 10x25 für X und Y, RADDS 1.5, THB 7128, M542
3.: MKC MK2 Mini mit 100x100x130 Bauraum, mit 2 Z-Achsen über Riemen, RADDS 1.5 mit RAPS128,
4.: Wanhao Duplicator 8
5.: Eigenbau DLP

Die Aussage:

Moin,

vergiss nicht, daß du die Drehrichtung deiner Spindeln doch recht oft ändern musst. Da gibt es noch sowas wie Massenträgheit.... 
Nicht das du nachher in Zeitlupe drucken musst

Grüße

Sascha

zaubert mir ja nun mal wirklich ein Lächeln ins Gesicht und es kommt mir die Frage hoch:

Mit einem Riemenantrieb hat man das "Problem" der Massenträgheit nicht ??
Ich lass mich gerne belehren.

Moin,

freut mich, daß ich für Unterhaltung sorge .
Aber überlege doch mal selbst:
850mm Spindel x 10mm wiegen? sagen wir mal 1kg.
Bei z.B. 250mm/s gibt das 10 Umdrehungen/sek. Wie schnell kann man diese Masse mit einem Nema 17 abbremsen und in Gegenrichtung beschleunigen?
Bei einem Riemenantrieb habe ich da nur die Masse der Pulleys und des Riemens (die zu bewegenden Teile mal weggelassen).
Ist jetzt nur meine Schätzung, aber hier gibt es ja einige Mathematiker die das sicherlich genau berechnen können.

Grüße

Sascha

Quote
luclass
Die Aussage:

Moin,

vergiss nicht, daß du die Drehrichtung deiner Spindeln doch recht oft ändern musst. Da gibt es noch sowas wie Massenträgheit.... 
Nicht das du nachher in Zeitlupe drucken musst

Grüße

Sascha

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Mit einem Riemenantrieb hat man das "Problem" der Massenträgheit nicht ??
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Hallo Sascha,

ich habe schon lange einen Drucker mit diesen Spindeln und den Backslash-Muttern von IGUS im Einsatz und die sind so lang. Ich habe keinerlei Probleme mit den Beschleunigungen und dem Abbremsen, im Gegenteil. Ebenso haben wir schon lange genau aus meinen Erfahrungen mit diesen Spindeln einen Delta in Planung der aber momentan auf das Ende eines anderen Projetks wartet, weil es eben so gut funktioniert. Ausserdem git es schon einen anderen solchen Delta im Betrieb. Der ist auch hier irgendwo im Forum mal vorgestellt worden.

Was man aber beachten muß ist, daß es nicht mehr mit Ramps oder Ähnlichen Sinn macht und man mindestens mit 24V arbeiten muß. Nema17 sind aber nach wie vor vollkommen ausreichend, nur eben die 2,5A-Variante.

Gruß Edwin

Massenträgheit ist hier ja wohl eher ein Integral über den Querschnitt, d.h. man kann hier nicht direkt sagen das z.B. 1kg bewegt werden muss, weil ja die Kernnahe Masse weniger Einfluss auf die Trägheit hat als die äußere. Das kompensiert sich dann natürlich auch wieder ein bisschen. Wirklich leicht über "Bauchgefühl" ist die Sache aber nicht zu beurteilen.

Aber das ist ja genau weshalb ich hier das ganze aufmache. Es wird (IMO) ja oft dargestellt das der Spindelantrieb das non-plus-ultra ist. Ich muss sagen, ich brauche keine wahnwitzigen Geschwindigkeiten (aka DICE), da in meinen Augen ab 150mm/s andere Probleme im System auftauchen. Mir geht es um präzision bei moderaten Geschwindigkeiten - sprich wenn das Ding ohne Artefakte bei 100/120 mm/s druckt, bin ich total zufrieden.

Du hast aber vollkommen recht - an Massenträgheit habe ich null gedacht, beschäftigt mich gerade auch etwas. tendenziell könnte man natürlich viel größere Motoren reinhauen - jetzt stell ich mir die Frage, bringt ein NEMA23 an RAPS128 einen zugewinn an drehmoment? Man ist ja über den Treiber im Strom limitiert.

Quote
saschaho
Moin,

freut mich, daß ich für Unterhaltung sorge .
Aber überlege doch mal selbst:
850mm Spindel x 10mm wiegen? sagen wir mal 1kg.
Bei z.B. 250mm/s gibt das 10 Umdrehungen/sek. Wie schnell kann man diese Masse mit einem Nema 17 abbremsen und in Gegenrichtung beschleunigen?
Bei einem Riemenantrieb habe ich da nur die Masse der Pulleys und des Riemens (die zu bewegenden Teile mal weggelassen).
Ist jetzt nur meine Schätzung, aber hier gibt es ja einige Mathematiker die das sicherlich genau berechnen können.

Grüße

Sascha

Quote
luclass
Die Aussage:

Moin,

vergiss nicht, daß du die Drehrichtung deiner Spindeln doch recht oft ändern musst. Da gibt es noch sowas wie Massenträgheit.... 
Nicht das du nachher in Zeitlupe drucken musst

Grüße

Sascha

zaubert mir ja nun mal wirklich ein Lächeln ins Gesicht und es kommt mir die Frage hoch:

Mit einem Riemenantrieb hat man das "Problem" der Massenträgheit nicht ??
Ich lass mich gerne belehren.

Quote
Stud54
Und die Torsion noch garnich mit gerechnet...gell...

Torsiert eine 10mm Edelstahlstange bei den niedrigen Lasten die wir im 3D Drucker haben? BZW: Ist die Torsion stärker ausgeprägt als die Dehnung von einem GT2-Stahlkern Riemen?

Am besten mal empirisch ermitteln.
Baue doch mal einen Schlitten so auf und teste ihn im Trockenlauf.
Die Linearschiene kannst du ja zur Not weiter verwenden.
Meine Erfahrungen mit Gewindespindeln waren jedenfalls eher negativ wobei das mit Sicherheit auch an meinen Fähigkeiten lag die Antriebe entsprechend exakt zu bauen/auszurichten.

Grüße

Sascha

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Das hat nicht wirklich was mit Last zu tun. Eine Stange tordiert schon allein wegen der Massenträgheit. Kommt immer auf Beschleunigung, Länge und Dicke des Materials an.

Sollte man nicht vernachlässigen.

Aus dem Bauch heraus, ohne was zu rechnen, bin ich mir sicher, das eine KGS 1204 ausreicht. Die benötigte Geschwindigkeit beim Delta ist jetzt nicht sooo hoch. Und sinnlose Druckgesch über 120mm machen doch eh keinen Sinn.

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Nema17 TR8*8 500mm geht auch.

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Quote
saschaho
Moin,

freut mich, daß ich für Unterhaltung sorge .
Aber überlege doch mal selbst:
850mm Spindel x 10mm wiegen? sagen wir mal 1kg.
Bei z.B. 250mm/s gibt das 10 Umdrehungen/sek. Wie schnell kann man diese Masse mit einem Nema 17 abbremsen und in Gegenrichtung beschleunigen?
Bei einem Riemenantrieb habe ich da nur die Masse der Pulleys und des Riemens (die zu bewegenden Teile mal weggelassen).
Ist jetzt nur meine Schätzung, aber hier gibt es ja einige Mathematiker die das sicherlich genau berechnen können.

Grüße

Sascha

Mathematiker anwesend

Drehmoment

Eine Spindel mit 10 mm Durchmesser und 850 mm Länge aus Stahl wiegt ca 0,5kg (Gewicht eines Rundstabes, Gewindeprofil nicht abgezogen).
Die Massenträgheit dieser Spindel um die Rotationsachse beträgt damit 6,25 x 10^-6 kgm² (0,00000625kgm²).
Zur Info: Ein Standard-Nema17 Schrittmotor hat mit 8,2 x 10^-6 kgm² ein höheres Trägheitsmoment.
Angenommen, die lineare Beschleunigung der Achse liegt bei 2 m/s², das entspricht dann bei 25er Gewindesteigung 80 U/s² = 502 Rad/s² (Winkelbeschleunigung im Bogenmaß).
Das Notwendige Drehmoment zum Beschleunigen der Spindel ist = Massensträgheit x Winkelbeschleunigung, also => 6,25 x 10^-6kgm² x 502 Rad/s² = 0,00313 Nm = 0,313 Ncm.

Damit wäre ein durchschnittlicher Nema17-Schrittmotor mit 40 Ncm gerade mal zu 0,8 % ausgelastet.

Da die Steigung der Spindel dazu noch kleiner ist als der Umfang einer üblichen Zahnriemenscheibe, ist die Kraft und auch die Auflösung bei Spindeln höher als bei einem Zahnriemenantrieb.

Torsion

Bei einer 850 mm langen 10mm starken Stahlwelle beträgt der Torsionswinkel bei 0,4 Nm 0,248° = 0,000689 Umdrehungen = 0,017 mm Translation bei 25 mm Steigung (Berechnung der Torsion hier ).
Zum Vergleich: Ein Schrittmotor verdreht sich bei Vollast, also vollem Drehmoment, um einen Vollschritt = 1,8° (Quelle: Hier )

Also würde ich basierend darauf behaupten, dass man sich beim Einsatz einer Spindel bei so einem niedrigen Lastbereich wie beim 3d-Druck nicht wirklich Gedanken um Torsion und Massenträgheit machen muss.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 05.05.16 04:58.

Hi Leutz...

Ich danke Legion 2.3 ausdrücklich für die Berechnungen, welche mein Bauchgefühl nun mathematisch bestätigen.

Der Thread hier kam mir bis dahin so vor, als ob hier aus Mücken eine Herde Elefanten gestrickt werden sollte.

Massenträgheit und Torsion mögen zwar tatsächlich vorhanden sein, aber diese Aspekte sind weder bei Delta´s noch bei den Kartesischen Druckern hier im Forum als Problem besonders auffällig geworden (und wenn doch...such ich den Thread noch).

Bei Kartesischen Druckern werden, je nach Konzept, doch durchaus höhere Massen mit Nema17´ern bewegt und das auch mal mit Spindel und mal mit Riemen.

Kritsch hinterfragt (und das sei mal erlaubt):
Was war die Motivation für die Bemerkungen ?? Ehrliche Sorge oder (Sorry) einfach nur mal was negatives in den Raum werfen ?
Stud54 hat die Torsion mit einem Augenzwinken eingebracht..... (hab´ich so verstanden...) und dieser Ball ist dankbar aufgenommen worden.

Augenzwinker-Modus ein:
"Boah eyh.... und ich hab´doch befürchtet das meine Planung wegen der Masse und der Torsion nicht mehr realisierbar ist"
Augenzwinker-Modus aus:

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(Green) Prusa i3-MK3
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Luclass

War ja auch mehr ein Einwurf....was man alles zu beachten hat, bei der Auslegung von Spindeltrieben.

Zieh dein Ding durch und gut.

Gruß

P.s. Meine Welle für Y, die über nen zentralen Nema23 laufen wird, musste 10mm haben. 8 waren nicht ausreichend. Nur so nebenbei...

---

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Moin,

@Stud54

Wenn ich das durchrechne kommt da der 10fache Wert raus, bin aber auch kein Mathematiker.
Ausserdem schrieb ich von Richtungsänderungen, nochmal ne andere Hausnummer.



Grüße

Sascha

---

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Ohne jetzt zu rechnen sage ich einfach mal so in den Raum dass sich eine verdrehende Spindel nicht viel anders verhält als ein sich dehnender Riemen. Oder hat das wer mal berechnet?!?

---

Triffid Hunter's Calibration Guide

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Quote
saschaho
Moin,

@Stud54

Wenn ich das durchrechne kommt da der 10fache Wert raus, bin aber auch kein Mathematiker.
Ausserdem schrieb ich von Richtungsänderungen, nochmal ne andere Hausnummer.



Grüße

Sascha

Wo hast du das 10-Fache raus?
Es kann natürlich auch sein, dass ich mich irgendwo verrechnet habe, ich bin auch nicht perfekt.

Bei Richtungsänderungen kommt maximal Faktor 2 zum Wirken, womit die Werte immer noch sehr gering wären.

Quote
Legion 2.3

Quote
saschaho
Moin,

@Stud54

Wenn ich das durchrechne kommt da der 10fache Wert raus, bin aber auch kein Mathematiker.
Ausserdem schrieb ich von Richtungsänderungen, nochmal ne andere Hausnummer.



Grüße

Sascha

Wo hast du das 10-Fache raus?
Es kann natürlich auch sein, dass ich mich irgendwo verrechnet habe, ich bin auch nicht perfekt.

Bei Richtungsänderungen kommt maximal Faktor 2 zum Wirken, womit die Werte immer noch sehr gering wären.

Unbelastet....ich muss aber 2kg Y Achse abbremen und beschleunigen.

Ist aber ja kein Delta....

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Ich gebe ernsthaft zu bedenken, daß die Torsion durch Reibung hier noch überhaupt nicht berücksichtigt wurde!

Herzl. Grüße

Moin moin aus HU. Am besten ausprobieren. Das ganze Rumraten hat so keinen Zweck.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 06.05.16 06:31.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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