Кинематика для одной плоскости

[Domus]

Добрый день, уважаемые формучане!

У меня вопрос, который не совсем относится к тематике форума, но лучшего место не нашел.

Необходимо разработать кинематику перемещения каретки в горизонтальной плоскости XY.

Цель: добиться минимальной высоты конструкции(не более 70 мм).
В проекте используются шаговые двигатели Nema 17.

Брал coreXY по этой ссылке (https://www.thingiverse.com/thing:730199/apps), убирал 3-ю, оставлял только верхнюю часть. Удалось добиться высоты 80мм. Это много.


Помогите пожалуйста советов. Наверняка кто-то сталкивался с реализациями, в которых для перемещения в одной плоскости была небольшая высота конструкции.

[AKDZG]

Кинематика Ultimaker с прямым приводом осей. То есть убираются короткие кольцевые ремни и двигатели крепятся к валам через муфты.

[Чиффа]

Domus, Ну тут с какой стороны посмотреть))
Вот если взять моторы высотой 40 мм - это одно, а если взять тонкий "блинчик" типа 17HS2408 мотора, то прям много пространства для творчества высвобождается
Вот чисто по прикидке: 40 мм (высота мотора) + 6 мм (фанера) + 2х8 мм (шпули и ролики) + зазор 1 мм + головки винтов 3 мм = 66 мм, остается место под всякие шайбы и зазорчики дополнительные.
Все упирается в нежелание сесть за компьютер и пририсовать эскизик за пару вечеров, как я понимаю.

[Alex Post]

Берешь H-bot типа Спринтера на рельсах и искомые 70мм со свистом : 40мм мотор + 6мм фанера + 4мм рельса с кареткой (10мм сама рельса, но установлена в "углублении" на высоту фанеры - 6мм) + 2мм уголок-балка + 8мм ролик + 2мм шайбочки под ролик + 3мм головки винтов = 65мм. Т.е. даже особо не ужимаясь влезаем в указанные 70мм. А если ужаться, например, рельсы расположить снизу рамки, да взять моторы 34мм высотой, да рамку из дюраля 3-4мм фрезернуть сразу с резьбами под крепеж, чтоб гайки не торчали, то и в 50мм можно уложиться : 34+4+1+8+3 = 50мм это типа теоретический предел Шкивы вот только стандартные вряд ли подойдут, слишком высокие... Хотя если обточить до предела - может и влезут.

[3D-SPrinter]

Шкивы вот только стандартные вряд ли подойдут, слишком высокие...

Привод можно сделать тросом (плетёной кевларовой леской). Рельсы бывают меньше и тоньше MGN9. Было бы желание, можно и до 20-30 мм высоту ужать (не считая моторов).

[Alex Post]

Было бы желание

"Золотые слова, Юрий Венедиктович" (с) Наша Раша

[Lenivo]

Ну так тут не сказали про скорости перемещения. Ведь нужен не принтер. Взять кинематику Н-бот - двигатели поставить на торец - и червячную передачу, ну или угловые шестерни, если скорость нужна - ну и всё влезет в размер двигателя. Про мелкие рельсы тут уже сказали. - То есть, реально никаких проблем не вижу.

Можно без редукторов
Ну или двигатели поставить на торец -схема как на станке для передачи крутящего момента в суппорт- то есть направляющая крутится, а по ней ездит вдоль муфта, которая спокойно перемещается по У ,а по Х передает вращение на ремень - например шестигранный пруток крутится, а в шестерне-шпуле для ремня шестигранный вырез. А по У движение можно организовать через винт- трапецию, ну или просто шпильку с резьбой поставить.

Вариантов сходу -много рисуется. Что надо - точность, скорость, легкость? Какие задачи стоят то? Можно вообще привод сделать как в копировальном станке - через перекрещивающиеся тяги, образующие ромб, и т.д. т.д.

Самое простое -сделать как в фрезере -если скорость не нужна - пускай по одной из осей движок ездит вместе с предметным столиком - только нужен подвижный кабель канал.

[Domus]

Несильно надеялся на то, что получу поддержку. Большое спасибо!

Вдохновился шахматным компьютером 91-го года Phantom 6126. Под игральным полем находится механизм, который передвигает в XY каретку с электромагнитом. В основании каждой шахматной фигуры находится ферромагнетик.

Решил сделать подобное. И сделал, но высота (двигателя + механизма) получилась больше 80мм. Из-за этого конструкция выглядит грубо, поэтому хочется уменьшить высоту механизма.

Про двигатель совсем забыл. У меня используется Nema 17hs4401, у него высота 38мм, если заменить на Nema 17HS2408, то сразу выигрываем 10 мм. Здорово! Nema 17HS2408 ведь должен справится с поставленной задачей?

Примитивно умею моделировать в 3Ds Max и Autodesk Inventor. Моего уровня, наверное, будет достаточно, чтобы сделать все детали. Проблема в том, что инженерного мышления и опыта в разработке кинематики нет, поэтому сложно продумать всю схему самостоятельно. Если брать H-BOT, то не будет ли он слишком сильно стягивать стенки?

Желательно добиться минимального уровня шума(в основном, это ведь от двигателя зависит?) и долговечности конструкции. В моей реализации(coreXY) по бокам 55мм неиспользуемого пространства, т.е. до него не дотягивается каретка.

[Alex Post]

Поскольку точность и скорость для такой задачи не особо важна (ну т.е. десятки ловить не надо, +-1мм вполне достаточно), то можно прямо ничего не изменяя перейти на кинематику Н-бот и уже за счет этого уменьшить слегка высоту (миллиметров на 8-10). Моторчики можно вообще поставить "блинчики" 22мм высотой типа таких: https://ru.aliexpress.com/item/1-Titan- ... 18282.html и выиграть за счет этого еще 16мм. Главное эти моторчики резко не дергать, чтоб шаги не срывало. Но, я думаю, тут резко и не получится, т.к. фигура наверху будет тоже "срываться"
Если очень нужно максимально приблизиться к краям, то первое что лезет в голову - использовать рельсы, прикрутить их на боковые стенки вертикально, а непосредственно к их кареткам - балку с третьей рельсой. Это, конечно, не бюджетно, но очень компактно.
Если и дальше с валами воевать - то нарисованная конструкция выглядит вполне работоспособной. Единственное что можно предложить - сблизить валы на балке. В принтере их разносят, чтобы увеличить жесткость, а в данной задаче жесткость не настолько важна, чтоб из-за нее пространства столько терять. Поэтому в каретки Y поставить "длинные" LM_LUU подшипники и валы расположить в пределах их габарита, не более. С кареткой Х такой же подход, достаточно и обычных LM_UU будет, мне кажется. И каретку соответственно как можно компактнее рисовать.
Кстати, для управления всей этой "бородой" вполне можно применить "3д принтерные" технологии , оснастить доску собственными "мозгами" в виде меги+рампс (хоть это и избыточно, зато копейки стОит), прошить Марлином как лазерный резак (есть такая опция) и управлять G-кодами в абсолютных координатах. Если пойти по этому пути - можно воткнуть "тихие" TMС2208 драйвера, и будет слышно только как шарики в подшипниках шуршат

[Alex Post]

Совсем кардинально другая кинематика - от CNC станков: боковые направляющие заменить на ходовые винты. Хорошо бы на многозаходные с шагом от 4мм, но если что - можно и обычные строительные шпильки М10, например. Винты эти проще всего крутить двумя шаговиками в синхрон, но можно и одним через ремень. Поперечную балку реализовать либо по такому же принципу, либо "катать" на каретке моторчик Х, чтобы он перемещал и себя и каретку. Принцип типа как в этой китайской поделке: https://ru.aliexpress.com/item/New-Alum ... 54953.html если у нее выкинуть стол и положить на "спину", чтобы ось Z стала осью Y.
Минус - медленное перемещение (если винты "обычные" а не многозаходные). Плюс - очень недорого получится и достаточно точно.

[Domus]

Alex Post, большое спасибо за развернутый ответ!

1. Если использовать рельсы mgn7, то получается ~3 тыс./комплект - вполне приемлемо.
2. Что означает ""тихие" TMС2208 драйвера"? Бесшумно крутят шаговик? Насколько они надежные, в сравнении, например, с А4988? Этот вопрос хотел задать, но не успел
3. Я правильно понимаю, что ходовые винты более долговечные, чем ремень? Учитывая специфику проекта, сточиться быстро они не должны..

[3D-SPrinter]

ходовые винты более долговечные, чем ремень?

В вашем проекте всё долговечно лет на сто. Любой принтер / станок за час сделает больше перемещений, чем вы передвинете шахмат за год.
Винты хороши своей простотой и дешевизной. Можно вообще без дополнительных направляющих всё сделать - винты Т8х8 будут выполнять функции направляющих. Головку с электромагнитом можно сделать плоской и прижать к нижней плоскости шахматной доски, чтобы она на винте не вращалась. Один из моторов Y-оси можно заменить ремнём со шкивом (так синхронизация будет даже лучше, чем с двумя моторами).

[Alex Post]

Что означает ""тихие" TMС2208 драйвера"? Бесшумно крутят шаговик? Насколько они надежные, в сравнении, например, с А4988?

Именно это и означает. За счёт дробления микрошага они реально тихо крутят шаговики. Но стоят гораздо дороже тех же А4988. По надежности - как уже сказал Андрей

В вашем проекте всё долговечно лет на сто. Любой принтер / станок за час сделает больше перемещений, чем вы передвинете шахмат за год.

У меня пара 2208-х уже где то сутки в общей сложности отработали - значит на пару десятилетий шахматы таскать хватит

[Domus]

Спасибо за помощь!
Вчера вечером не стал задавать вопросы, чтобы ночью в голове "переварить" полученную информацию.

Если делать на винтах, то придёться с собой таскать двигатель для перемещения каретки. Он тоже будет занимать место, существенно ограничивающее площадь возможного местонахождения каретки.
Понравилась идея с вертикальными рельсами. А что, если вертикально установить не только боковые рельсы, но и перпендикулярный к ним? Использовать кинематику H-BOT. Взять двигатели 22.6мм, тогда вроде бы вообще без особых проблем можно уложиться в 30мм и будет большая зона покрытия. Или я что-то упускаю )))

[Чиффа]

Domus, рад, что вы видите как решить свою проблему!)
У меня вопрос следующего характера: а как при плоском перемещении фигур по доске будет перемещаться конь или, скажем, слон? В обычных наборах они между других фигур не пройдут. Если только клетки будут раза в 2-3 шире фигур.