vn-corexy - projekt wąskiej drukarki CoreXY

[majek]

jak widać można narysować samemu sensowną głowicę a wcale nie musi na to zejść setki godzin projektowania.

Tu nie byłbym taki pewien
Na całą drukarkę, to już zeszły setki godzin, na głowicę to już pewnie kilkadziesiąt. Repozytorium ma już prawie 100 commitów, często to są wyniki kilku godzin kombinacji gdzie i jak coś upchać, więc czasu na to zeszło już sporo.

Głowica na początku miała wyglądać tak, że za paskami miała być turbina 5015 (albo dwie), od przodu miał być zwykły silnik Nema17 32mm z BMG, V6 i tradycyjne chłodzenie z wentylatorem 40mm. Później zamiast BMG znalazłem te maleństwa (Orbiter, Sherpa) i silnik od tego miał być powyżej wózka od MGN, a za tym hotend wyżej, ale bliżej wózka.
Następnie nastąpił zwrot akcji: kupiłem fotel, musiałem podnieść biurko i nagle dostępna wysokość mi się zmniejszyła o 2-3cm, co może wydawać się niewiele, ale zrobiło się ciasno nie tylko na szerokości, ale i na wysokości. Czyli silnik Sherpy trzeba było zrzucić na dół, a turbina za karetką nagle zaczęła kolidować z taśmą FPC i też chłodzenie materiału musiało wylądować poniżej.
Przy przymiarkach do turbiny 5015 wyszło, że na szerokość jednak się nie zmieści o ile chcę zachować pole robocze i mieć po kilka milimetrów luzu między głowicą a ramą, więc największym wentylatorem może być 4cm, a właściwie cała głowica nie może być szersza niż te 4cm. Sherpa też tu odpadła, bo jest za szeroka, na szczęście znalazłem Sailfin-a.
Problem z chłodzeniem hotendu już opisywałem wcześniej.

Do tego należy dodać, że ostatnio projektowane elementy średnio wymagają 2-3 wydruków próbnych, żeby zobaczyć co nie pasuje, albo czasem zobaczyć, że pomysł jest świetny, ale np. nie ma jak śrubek przykręcić, bo coś je zasłania, albo że pomysł jest do bani i trzeba wymyśleć coś innego

O ile na początku główną pracą było rysowanie konkretnych rzeczy we właściwym miejscu, to teraz są to kombinacje jak to upchać na ograniczonej przestrzeni, żeby dało się to złożyć i rozebrać, przewidzieć ścieżki i uchwyty dla przewodów itp. A czas leci, teraz bardziej na myślenie niż na klepanie.

[majek]

Czas wrócić do roboty

Dzisiaj bajka o karetce, a w zasadzie jednej części mocowania do prowadnicy MGN9 i paskach.

Karetka wg. projektu (już nawet nie wiem, która to iteracja):

Jak widać, fioletowa część to coś w rodzaju C czy niepełnej rury kwadratowej. Otwarcie jest na tyle duże, że można to bez problemu założyć i zdjąć z rury osi X bez demontażu wszystkiego. Pod karetką są dwa wentylatory 'turbiny' 4020 do chłodzenia wydruku (kanały powietrzne to jeszcze przyszłość).
W karetce są otwory na paski takiego rozmiaru, żeby wszedł złożony na pół zębami do siebie. Idea była taka, żeby złożyć pasek na pół, wsadzić w załamanie np. kawałek filamentu i całość powinna stworzyć dobre mocowanie dla pasków.

Części potrzebne na dzisiaj:

Samo mocowanie karetki po wydruku (niezbyt ładne, bo jedna strona z podporami) i magiczny pin

Po zamocowaniu wentylatorów, end-stopu i wtopieniu insertów:

Otwór poziomy na górze po prawej stronie patrząc od tyłu ma być na górne przejście kabli od taśmy FFC do przodu głowicy.
Te dużo otworów poniżej end-stopu jest na trytytki do mocowania kabli.
Wypust poniżej mocowania pasków od tyłu ma też otwór na trytytkę, żeby kable z tyłu idące na dół przymocować.
Otwór widoczny między insertami jest od dolnego prowadzenia kabli od tyłu, nad wentylatorami w kierunku hotendu.
Generalnie na kable są dwie drogi: górna (do silnika, endstopu, czujnika poziomowania) i dolna (wentylatory, grzałka, termistor), ale jeszcze nie jest to na 100% finalna lista. Zobaczymy jak wyjdzie.

Mocowanie na prowadnicy:

Wstępnie jest to przykręcone na dwie śrubki wpuszczane. Idea jest taka, że mocowanie hotendu może być zamocowane tuż nad tym mocowaniem na dwie kolejne śruby do wózka, albo mogę wykręcić te wpuszczane i zastosować 4 śruby na przelot przez te dwa elementy - jeszcze nie zdecydowałem. Rozwiązanie z 2x2 ma tę zaletę, że po odkręceniu mocowania hotendu reszta karetki nadal trzyma się wózka.

Tu widać, że języczek end-stopu wpasował się idealnie wg. projektu i to za pierwszym razem

I nadchodzi wiekopomna chwila: zakładam paski na 'górę'.

Jak widać na razie wszystko zgodnie z planem: pasek zagięty, zablokowany kawałkiem filamentu.

I tu w poprzedniej iteracji teoria boleśnie spotkała się z praktyką: żeby drugi koniec paska w ten sam sposób zablokować trzeba idealnie odmierzyć pasek, zdjąć go z silnika (a najlepiej silnik zdemontować), założyć pasek i mieć nadzieję, że starczy regulacji na silniku i też pasek nie został przycięty za bardzo. Zdjęcia paska, to też popuszczenie silnika i jego demontaż, żeby uzyskać luz potrzebny do wyciągnięcia zagiętego paska z dziury. Generalnie nie podobał mi się ten pomysł.

Spostrzegawczy czytelnik pewnie zauważył już dwie rzeczy: magiczny pin z ząbkami na pierwszych zdjęciach wydruków i ząbki podobne do paska z tyłu karetki. Tak, to rozwiązanie problemu łatwego naciągu pasków

Co tu się stało:
- na zdjęciu z end-stopem widać ładnie dziurę od góry mocowania, dziura przechodzi w pionie i krzyżuje się z otworami na paski
- pin ma 'przetłoczenia' w pionie odwrotne do kształtu paska GT2
- po założeniu pasków naciąga się górny pasek i wkłada pin do połowy, pin blokuje pasek (ząbki pinu zazębiają się z paskiem)
- po naciągnięciu dolnego paska wpychamy pin do końca i mamy obydwa paski zablokowane
- żeby zdjąć paski wystarczy wyjąć pin blokujący (u góry ma otwór, żeby można było łatwo go np. śrubokrętem zaczepić)
- wytłoczenia na tyle karetki są na kawałek paska, który ucinamy dopiero za karetką
- dzięki wytłoczeniom pasek dodatkowo się blokuje i jednocześnie jest płaska powierzchnia na którą będzie przykręcona płytka ze złączem FPC
Mocowanie testowałem próbując wyrywać pasek z mocowania, ale mi się nie udało, więc jest duża szansa, że przeżyje

Reszta zdjęć po zamontowaniu pasków:

Przycięcie pasków i zamocowanie płytki FPC w następnym odcinku

W międzyczasie jeszcze dotarłem do rekomendowanych naciągów pasków i wyszło, że GT2 10mm trzeba prawie 2x mocniej naciągnąć niż 6mm. Oznacza to większe siły na wszelkich rolkach, większe opory itp, więc wymyśliłem sobie, że kupię większe silniki (i akurat promocja była ), czyli na X i Y wylądowały silniki 48mm zamiast 40mm, z prądem 2A. To oczywiście zrodziło potrzebę kupna lepszych stepstików, bo 2A to max co TMC2209 oferuje (i wtedy już przestaje cicho pracować), więc zamówiłem TMC5160. Na razie wymieniłem przy okazji silniki, a TMC2209 przy ustawionym prądzie na 1.5A grzeją się jak głupie (silniki lekko ciepłe)

Na koniec muszę napisać, że ten tani pasek GT2 10mm jest bardzo sztywny, ciężko się zgina i generalnie do CoreXY to słaby pomysł. Silniki na razie dają radę, ale żeby poruszyć karetkę ręką, to trzeba jednak trochę siły włożyć. W drodze już oryginalny Gates. Pasek pewnie by się sprawdził w zastosowaniu do którego go pierwotnie kupiłem - do dużej (1m wysokości) delty.
Filmu z ruchów osi na razie nie będzie, bo ruszałem tylko z menu (powoli), a pełnej funkcjonalności jeszcze nie ma, bo end-stop X jeszcze nie jest podłączony i nie można pełnego 'home' zrobić.

BOM:
- 2x 1.9m paska GT2 10mm
- 2x wentylator 'turbina' 4020 na 24V
- end-stop optyczny
- ok. 20g PET-G
- 2x insert M3 4mm (zmieści się też głębszy na 5mm)
- 2x śruba M3x35 z łbem walcowym
- 2x śruba M3x8 z łbem walcowym
- 2x nakrętka M3
- 2x śruba M3x6 z łbem stożkowym
- kawałek filamentu do zablokowania paska
(płytka FPC w następnym odcinku)

[panWiadr0]

Wyrobisz się do końca roku ?

[Rozarh]

Jak to C jest z PET-G i posadzisz na tym jeszcze "ciężką" głowicę z ekstruderem to może się ona kiwać przód tył przy szybkich wydrukach.
Ja bym zmienił materiał albo zamknął to C do O...
... albo upchnął silnik ekstrudera nad wózek
Ta krańcówka osi X na wózku też zwiększa jego wagę - nie da się jej przełożyć na belkę a na wózku dać języczek?

[majek]

Wyrobisz się do końca roku ?

Jasne (*)

* ale którego?

Jak to C jest z PET-G i posadzisz na tym jeszcze "ciężką" głowicę z ekstruderem to może się ona kiwać przód tył przy szybkich wydrukach.
Ja bym zmienił materiał albo zamknął to C do O...

C będzie zamknięte do O przez mocowanie hotendu. Po to są właśnie te inserty od przodu. Czyli z jednej strony da się to poskładać bez problemów, z drugiej jednak obejmie całość na około.
Co do materiału, to czekają rolki PA+CF i zamierzam później z tego przedrukować karetkę.

... albo upchnął silnik ekstrudera nad wózek

Był taki pomysł, ale wysokość drukarki też się zrobiła ograniczona. Poza tym ułożenie wentylatorów i tak wymusza przesunięcie hotendu do przodu a za tym ekstrudera.

Ta krańcówka osi X na wózku też zwiększa jego wagę - nie da się jej przełożyć na belkę a na wózku dać języczek?

Bez jaj, krańcówka z kablem waży 7g, niech będzie nawet 10g ze śrubami. Za to odpada prowadzenie dodatkowego kabla na belkę tylko do krańcówki, którego nie za bardzo jest jak tam poprowadzić. Poza tym na karetce są 3 wentylatory, hotend i silnik, te 10g nie ma tu większego znaczenia, a przynajmniej nie jest to element na którym można coś realnie zaoszczędzić (w osi Y i tak musisz nią poruszać niezależnie gdzie jest zamocowana).

Realne oszczędności na wadze w stosunku do pierwszego pomysłu (jeżeli chodzi tylko o samą karetkę), to:
- zastąpienie BMG przez Sailfin-a/MRF/Moli (~130g różnicy)
- zastąpienie MGN12 przez MGN9 (sam wózek waży 26g mniej)

[majek]

W poprzednim odcinku: kupiłem nowe silniki i drivery na TMC5160

QHV5160 od FYSETC i BTT SKR 1.3

Takie coś kupiłem, żeby na spokojnie móc podać 2A na nowe silniki. Dla starych 2209 1.5A, które ustawiłem na początek, to już na tyle dużo, że można na nich wodę gotować, a 2A to już nawet nie sprawdzałem.

Puściłem druk bohaterów kolejnego odcinka i stwierdziłem, że mając 2h wolnego wsadzę w tym czasie nowe drivery. W końcu zmiana driverów w Marlinie z A4988 na TMC2209, to były dwie linijki dla X i Y, i chwila na rekompilację, więc zmiana na TMC5160 nie powinna być bardziej skomplikowana? Prawda?
No to podmiana w kodzie, kompilacja leci, wsadzam na próbę pierwszego stepsticka i... okazuje się, że bez wyjęcia sąsiedniego się nie mieści i można zapomnieć o wsadzeniu Y obok X:

Jest problem, bo driver jest dłuższy niż podstawka i zasłania kawałek kolejnej podstawki.
Po chwili główkowania wpadłem na pomysł, że Y przeniosę na sam koniec płytki do slotu na drugi ekstruder (E1), stracę obecny na Y, ale w zasadzie potrzebuję tylko 4 drivery/silniki, więc damy radę.
W Marlinie nie da się nadpisać/przeciążyć definicji pinów dla SKR normalnie w plikach z konfiguracją (tak byłoby najładniej), więc do zamiany miejscami Y z E1 musiałem zmiany wprowadzić bezpośrednio w definicji pinów dla płytki
Zamienione, skompilowane, 5160 wsadzone w X i E1, po wgraniu firmware na wyświetlaczu 'TMC communication error' i XY się nie rusza
Pewnie coś zwaliłem przy zamianie driverów, to szybka podmiana na 2209 ale już w zamienionych slotach i działa. Czyli to raczej nie zamiana miejsc.
Sprawdzanie schematów, zworek, dokumentacji, w końcu trafiam na film na youtube, gdzie okazuje się, trzeba odkomentować jeszcze jedną opcję w konfiguracji:

Kod: Zaznacz cały

#define TMC_USE_SW_SPI

Rekompilacja, wgranie, uruchomienie drukarki, a tam znowu 'TMC communication error'. ALE XY mimo to się porusza!
Czyli komunikacja częściowo działa, bo udaje się zainicjować TMC, żeby coś się ruszało. Jeszcze kilka razy rekompilacja, przestawianie opcji, upgrade bibliotek, ale brak zmian.

Czas przyjrzeć się głębiej dokumentacji.
Wyprowadzenia drivera wyglądają tak:

A tak kawałek płyty SKR 1.3 do której się go wsadza:

Ze schematu SKR wygląda, że na płytce zwarte są piny SDO_CFG0 i ENCN_DCO_CFG6. Ten pierwszy jest wykorzystany jako MISO (wyjście z drivera) do komunikacji SPI, a drugi do czego?

Drugi w konfiguracji z SPI (SD_MODE i SPI_MODE mają domyślnie 1 na tej płytce) jest wyjściem 'DcStep ready'. Płytka więc zwiera dwa wyjścia i to drugie psuje to co pierwsze próbuje wysyłać do procesora.
Szybki test - odgięcie pina i wsadzenie drivera - działa!
No to już na porządnie - po prostu wylutowałem ten pin, bo to najłatwiejsza i najprościej odwracalna operacja (chociaż wątpię czy ten pin będzie do czegokolwiek potrzebny w przyszłości):

Działa
Po wsadzeniu obydwóch płytka wygląda mniej więcej tak (okablowanie jeszcze nie jest docelowe i brak stepsticka od ekstrudera):

Ale teraz nowe 5160:
- mniej się grzeją przy tym samym prądzie niż 2209 (w końcu mniejsze Rdson na tranzystorach i większy radiator)
- w trybie 'głośnym' na spreadCycle są cichsze od 2209 na postoju, w ruchu bez różnicy
- w trybie cichym nie widzę różnicy

Co pomogło: Open Source czyli dostępne schematy tak SKR 1.3 jak i QHV5160.
Oczywiście z międzyczasie też wpadłem na pomysł, żeby wywalić tego SKR-a i wstawić Monster-a, albo kupić 5160 od BTT, bo się mieszczą, ale wtedy nie byłoby zabawy

Czyli prosta operacja na 10 minut rozrosła się do ~15 kompilacji firmware i kilku godzin wymyślania dlaczego to nie działa.

[Rozarh]

Są też płyty ze stepami w poprzek a nie wzdłuż np. SKR Pro w obu wersjach

[czasnagli]

to tak przy okazji, bo mało się o tym mówi. Przy takim prądzie to użyj dobrych kabli o odpowiednim przekroju i zadbaj o porządne zakucie konektorów kabli do silników.

Od jakiegoś czasu testuje kartezjana z dwoma silnikami na osi X i dwoma na Y. Z racji, że to już n-ta modyfikacja poszedłem na skróty i dwa silniki Y oraz dwa silniki X połączyłem równolegle (a Monster8 leży i czeka...) i dałem ognia przez TMC5160. Finalnie ustawiłem 2A w RMS (max ustawiałem 2.5A), przedrukowałem z pół szpuli. Wczoraj odpalam wydruk i Klipper wyrzuca open load error...

Po oględzinach: przedłużki na konektorach dupont nadtopione, w konektorze JST osi Y dwa przewody przepalone przy samych konektorach....

[majek]

Wymyśliłem sobie, że do karetki cała elektryka będzie doprowadzona taśmą FFC.
Wcześniej brałem również pod uwagę taśmy IDC, czy pojedyncze przewody w osłonie 'łańcucha', ale w miarę materializowania się drukarki okazało się, że nie ma na to miejsca.
Skończyłem się na taśmie FFC 30 pin, 80cm z rastrem 1mm.

Dlaczego akurat tak i czego się nauczyłem przy tym?
1. 1mm raster taśmy to w miarę oczywista rzecz: obciążalność do 1A na żyłę (w porządnych nawet do 1.5A) podczas, gdy 0.5mm ma tylko 0.5A.
2. Złącza do rastra 1mm są dwóch rodzajów: z obciążalnością 1A (mało popularne) i 0.5A (w zasadzie to prawie te same złącza co do taśm 0.5mm, ale z połową pinów - do dostania wszędzie). Jak się okazało same złącza 1A dosyć ciężko kupić (ale się da), nawet w TME mieli tylko 0.5A.
3. Na szczęście chińczyki na płytkach 'przejściówkach' montują te lepsze, więc problem złącz 1A sam się rozwiązał.
4. 30 pinów wydawało się, że wystarczy Jednocześnie jest już na tyle szerokie, że zapewnia pewną sztywność jak taśma ustawiona jest w pionie.
5. Okazało się, że są taśmy z różnej grubości przewodnikiem, od 0.035mm do 0.1mm. Ze względu na prądy i rezystancję lepiej byłoby zastosować te 0.1mm, ALE te taśmy występują tylko teoretycznie. W PL nie znalazłem nigdzie grubszych niż 35um. Chińczycy, nawet ci to mają podane parametry w aukcjach i mają tam podane różne grubości, to i tak nie sprzedają innych niż wszyscy, czyli tych najcieńszych. Pisałem nawet do firmy produkującej taśmy FFC, ale mnie zlali
6. W związku z niemożnością dostania taśmy z grubszą miedzią, to trzeba z tym żyć. Ale trzeba mieć świadomość, że nawet taśma w rastrze 1mm ma rezystancje żyły w okolicach 1 Om/100cm.

Te 30 żył podzieliłem tak:
- 5+5 - grzałka
- 2 - termistor
- 2x4 - silnik ekstrudera
- 2 - chłodzenie radiatora
- 2 - chłodzenie detalu
- 3 - czujnik poziomowania
- 3 - endstop
Czyli na styk. Taśmy i płytki kupiłem zanim się dowiedziałem tego co w pkt. 6, teraz wziąłbym pewnie więcej żył.
Dla silnika dałem podwójne żyły, bo przy 80cm taśmy jedna żyła ma realnie ok. 0.9 Om. Jak to zestawimy z tym, że silnik ma ok. 2 Om rezystancji uzwojeń, to wychodzi, że taśma na pojedynczych żyłach dodaje drugie tyle co silnik. Dałem po dwie żyły, dałbym więcej, ale okazało się, że te 30 w całej taśmie, to jednak nie jest dużo.

Druga rzecz: dlaczego taka długa?
Taśma jest w środku drukarki na tym samym poziomie co paski, więc nie może wychodzić poza obrys, który tworzy rura osi X, boki i tył. Pierwsze próby z taśmą 60cm były obiecujące oprócz jednego newralgicznego punktu: [0,300] - taśma musi nawrócić przed bokiem i coś musi naciągać nadmiar taśmy, idealnie w przestrzeń między silnikami. W sumie wymyśliłem już nawet jakieś warianty napinacza, ale mi się to nie podobało.

Idealnie jakby były dwie taśmy - jedna pracowała w X, a druga w Y.
Kolejny pomysł, bo było dać rzeczywiście dwie taśmy i dwie płytki ze złączami FPC do połączenia, ale to zajmuje miejsce, waży, trzeba to jakoś zamocować i zwiększa się liczba połączeń elektrycznych czyli dodatkowa rezystancja.
I stąd narodził się pomysł taśmy 80cm, która jest zawinięta i zamocowana przy prawym łączniku osi X i robi jak dwie niezależne taśmy.

Czas na zdjęcia, które powiedzą pewnie więcej

Na początek 'nawrotka' dla taśmy, która jest zintegrowana z łącznikiem prawego wózka Y, umownie będę to nazywał 'płetwą'.

Wydruk (płetwa ma płaski otwór na taśmę w środku):

Zamontowana:

Przejściówka FPC zamontowana na karetce:

Tak wygląda po zamontowaniu taśmy, widać, że część Y taśmy zwisa do tyłu, bo jest za wiotka (część Y jest dłuższa).

Ciasno:

Karetka w innych miejscach:

A tu rozwiązanie problemu zwisającej taśmy - część Y została podklejona folią reklamową i zostały od tyłu dodane stopery:

Płytka FPC przymocowana do podstawy silnika (pod endstopem jest dziura na kable):

I spojrzenie na wszystko od przodu drukarki:

Produkcyjnie, to końce taśmy jeszcze będą przyklejone do płytki od spodu, żeby zmniejszyć siły zginające i wyrywające ze złącza. Taśma też będzie przyklejona do płetwy.
Prowadzenie kabli do płytek, to osobny temat i parę rzeczy muszę przerobić, żeby to się pomieściło i nie haczyło.

BOM:
- taśma FFC 80cm, raster 1mm, 30 żył
- 2x płytka z wlutowanym gniazdem FPC
- 4x M3x8 do mocowania płytek
- ok. 10g PET-G na ponowny druk łącznika, ale z płetwą
- folia reklamowa do usztywnienia części taśmy (~3x50cm)

[ppiszc]

Te 30 żył podzieliłem tak:
- 5+5 - grzałka
- 2 - termistor
- 2x4 - silnik ekstrudera
- 2 - chłodzenie radiatora
- 2 - chłodzenie detalu
- 3 - czujnik poziomowania
- 3 - endstop

- chlodzenie radiatora i chlodzenie detalu maja wspoly +
- czujnik poziomowania i endstop maja wspolny + i -
czyli pozna zaoszczedzic 3 polaczenia na cos extra

Tasme zamiast przyklejac to lepiej wydrukowac taka dluzsza pletwe przykrecona do pcb i na niej zrobic przykrecona klamerke ktora przyciska tasme do tej pletwy - mozna wtedy tasme bezproblemowo demontowac.