Probleme mit der Z-Achse des Druckers

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Markus Burkhardt
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Markus Burkhardt » 25 Aug 2016, 13:33

MasterOfGizmo hat geschrieben:
Markus Burkhardt hat geschrieben:Ein Umkehrspiel in der z-Achse stört beim Drucken nicht, da sich die z-Achse monoton nach oben bewegt.
Würde das nicht bei der allerersten Lage stören? Da kommt die Z-Achse ja erst einmal von oben gefahren. Wenn dann Umkehrspiel vorhanden ist würde der Druckkopf nach dem Drucken der ersten Lage nicht weit genug angehoben.
Das ist ein guter Gedanke, aber wenn du den G-Code anschaust, dann siehst du, dass der Drucker direkt nach dem Homing die Z-Achse um 0.2 nach oben fährt (also noch bevor das erste Mal Filament gefördert wird). Das Umkehrspiel sollte sich durch eine gute Positionierung des Endtasters kompensieren lassen.

Viele Grüße
Markus

PS-Edit: Ich habe vergessen, dass du noch gar keinen Drucker hast. Bitte ersetzt "du" durch "man". :)

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Defiant
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Defiant » 26 Aug 2016, 07:13

Markus Burkhardt hat geschrieben: @Defiant: Benötigst du neue Kupplungen?
Momentan hält noch ein Gummiband die Zahnrad-Kupplung fest, aber langfristig: Ja.

canu
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von canu » 28 Aug 2016, 16:59

Hallo zusammen,

erst einmal Danke für die Hinweise an alle. Leider besteht das Problem mit der Z-Achse weiterhin.

Ich habe hier Fotos von den Schraubenmuttern, wobei ich beim zweiten Bild jeder Seite die Bausteine, die die Muttern verdecken, zur Seite geschoben habe.
http://ueruem.de/3D-Drucker/bild_9.jpg
http://ueruem.de/3D-Drucker/bild_10.jpg
http://ueruem.de/3D-Drucker/bild_11.jpg
http://ueruem.de/3D-Drucker/bild_12.jpg

@Markus Burghardt
Ohne Kette dreht sich der Motor immer in der gewünschten Weise.

Zur Demonstration habe ich es mit dem Handy gefilmt und im Netz hochgeladen. Der Drucker fährt zu Beginn die Grundstellung an. Dann wird 5x der Befehl zum Heben um 0.1mm gegeben. Man sieht, dass das Zahnrad nur ruckelt. Anschließend fährt der Drucker um 10mm nach oben und es wird erneut 5x der Befehl zum Heben um 0.1 gegeben. Nun führt dreht sich das Zahnrad.

http://ueruem.de/3D-Drucker/film.mp4 (74MB, besser mit Rechtsklick herunterladen, da die Filmdatei nur auf meinem Webspace liegt - ist ja wohl eher nichts für youtube o.ä.)

Ich hatte in meinem ersten Post gefragt, ob es ein Problem sei, dass die Kette nur aus 136 Einzelteilen besteht. Gibt es bei den anderen hierbei auch Abweichungen zur Bauanleitung?


Grüße
canu

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Defiant
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Defiant » 28 Aug 2016, 19:38

Kurz zur Info: Bei meinen Fehlerbild hatte die Kette eine größere Strecke zurückgelegt, bevor es in die Ausgangsposition zurückging.

Und wie viele Kettenglieder ich verbaut hab: Keine Ahnung, hab nie gelernt soweit zu zählen, aber 12 Kettenglieder blieben übrig. Habe so viele verbaut, dass die Kette ordentlich stramm sitzt.

canu
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von canu » 28 Aug 2016, 20:11

Hallo Defiant,

da Fischertechnik in der Anleitung die genaue Anzahl der Kettenglieder angibt, frage ich mich halt, ob das bei allen richtig aufgebauten Modellen genau diese Anzahl sein muss. Ansonsten hätte man in die Anleitung ja auch "ungefähr" schreiben können.

Grüße canu

Markus Burkhardt
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Markus Burkhardt » 29 Aug 2016, 10:42

Hallo Canu,

vielen Dank für das Video und die zusätzlichen Bilder. Die Schneckenmuttern sind richtig verbaut und können somit als Fehlerquelle ausgeschlossen werden. Nimmst du ein Losbrechmoment wahr, wenn du bei abmontierter Kette die Zahnräder per Hand drehst? Und ändert sich dieses Losbrechmoment in Abhängigkeit der Position der Achse? Normalerweise sollte kein Losbrechmoment spürbar sein. Falls doch, ist irgendwo im Modell zuviel Reibung.

Die Anzahl der Kettenglieder kann in der Tat ein wenig schwanken. Die Kette sollte so viele Glieder haben, dass sie stramm sitzt.

Viele Grüße
Markus

HansWw
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von HansWw » 29 Aug 2016, 21:52

Hallo,

Das Problem mit der Z-Achse ist gelöst, der Drucker funktioniert nun korrekt.

Ich habe folgende Schritte unternommen, es zu lösen:

1. Für die Z-Achsen habe ich für jede Achse 2 Kugellager eingebaut.
Das Resultat war ein wenig besser, aber immer noch nicht gut genug war.
Bild

2. Ich habe eine Art Maßstab unter der Kette gebaut.
Ich habe dann die Z-Achse mit Schritten von 1 mm hin und her gehen lassen (insgesamt 10 mm), und Streifen bei jeder mm auf dem Lineal.
Bild
Danach habe ich die Z-Achse mit 0,1 mm-Schritten hin und her gehen lassen und ich habe die Abstände verglichen mit den zuvor setzen Streifen.
Hiermit trat eine Abweichung auf wenn der Z-Achse nach oben geht, die Z-Achse ging 0,3 mm weniger weit nach oben.
Weitere Analyse ergab, dass zwischen 2 und 3 mm die größte Abweichung aufgetreten.

Ich laufe dann die Kette "lose". Ich benutze die Naben der TST, die mit einer Schraube auf der Welle sind geklemt.
Und so auch nach Lösen der Schraube einfach freilaufen. Hiermit lief die Kette problemlos und die zurückgelegte Strecke war sogar etwas größer.
Hin und her mit zufälligen 10, 1 und 0,1 mm gab ein perfektes Resultat.
Folgerung: der Schrittmotor macht seinen Job und die Software ist auch nicht das Problem.

Die allgemeine Schlussfolgerung: Reibung tritt auf in einem oder beiden z-Achsen, vorwiegend an der oberen Umzug und vor allem zwischen 2 und 3 mm.

3. Ich habe die Z-Achsen (wieder) ausgebaut und mit Hand angetrieben. Dies zeigte, dass an manchen Stellen in der Schneckenräder zusätzliche Reibung auftritt.
Nach einigen vertauschen von Schneckenteilen und Ersatz aus meinem Lager habe ich die Reibung beseitigt.
Das Resultat war wieder etwas besser, aber immer noch nicht gut genug.

4. Weitere Analyse zeigte, dass die Z-Achse noch ärgerlicherweise viel Reibung begegnet auf der rechten vertikale Metall Achse.
Um dieses Problem zu lösen habe ich die beiden 'Baustein 15 mit Bohrung' dass die x-Achse mit der rechten vertikale Metall Achse verbinden, bis 4,5 mm aufgebohrt.

Nun ist das Problem endlich gelöst und der Drucker funktioniert einwandfrei.
Bild

Vielen Dank für Ihre Anmerkungen und Tipps.
Gruß Hans

Kilian
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Kilian » 30 Aug 2016, 09:55

Der Hammer gefällt mir. Eine kleine Werkzeug-Serie passend zu den FT-Männchen fände ich sowieso super.

- Hammer
- Akkuschrauber
- Funkgerät
- Schraubenschlüssel (passend zu den S-Riegeln)
- Säge
- ...

Wären auch tolle Give-aways auf einer Messe oder so.
Beste Grüße
Kilian

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MasterOfGizmo
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von MasterOfGizmo » 30 Aug 2016, 17:04

Könnt ihr mal Fotos der Kugellager posten? Vielleicht kann man sich ja nette Aufnahmen dafür drucken. Ggf. auch was wo man Metallhülsen zum Gleiten auf der vertikalen Metallachsen einsetzen kann.

3D-Drucker, die ihre eigenen Erweiterungen drucken, sind ja nichts neues.
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HansWw
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von HansWw » 01 Sep 2016, 09:03


Markus Burkhardt
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von Markus Burkhardt » 02 Sep 2016, 16:00

Hallo zusammen,

wir haben bei uns ein paar Tests durchgeführt und absichtlich einen schlechten Drucker gebaut. Dabei haben wir folgende Punkte als kritisch identifiziert:
  • Wenn die Zangenmuttern nicht fest genug angezogen sind, tritt Schlupf an den Achsen auf -> gedruckte Bauteil werden zu klein und die Düse "graviert" das Bauteil
  • Achse ist verspannt -> zu hohe Reibung und manche kleine Bewegungen werden nicht ausgeführt
  • Schmierung ist unzureichend, vor allem an der Unterlegscheibe zwischen der Zangenmutter und dem Baustein mit Bohrung -> zu hohe Reibung
  • Silikon ist zwischen Zangenmutter und Metallachse -> Schlupf
  • Metallachse mit Schneckenantrieb ist zu weit durchgesteckt und die Stirnseite der Achse schleift auf der Bauplatte -> zu hohe Reibung
  • Zahnrad Z20 ist nach unten verschoben und dadurch schleift die Hülse 15 am Baustein 15 mit Bohrung -> zu hohe Reibung
Bei der Montage der Z-Achse muss unbedingt darauf geachtet werden, dass kein Losbrechmoment und kein Spiel wahrgenommen werden kann. Sollte ein Spiel oder ein Losbrechmoment wahrgenommen werden, sollten die oben genannten Punkte überprüft werden. Das Druckbild des normalen, korrekt gebauten 3D-Druckers ist deutlich besser als das von HansWw gezeigte Druckbild, obwohl er Kugellager verwendet hat. Folgender Beispieldruck zeigt einen Chip und zwei Bausteine 15. Der rechte Baustein wurde mit dem schlechten Drucker gedruckt, die beiden Objekte links davon mit dem korrekt aufgebauten Drucker.

Viele Grüße
Markus

PS: Ich wollte HansWw nicht zu nahe treten, ich glaube nur, dass sein Drucker noch besser sein kann.

canu
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von canu » 03 Sep 2016, 20:25

Hallo zuasmmen,

ich habe die Schneckenteile und Muttern der Z-Achse durch entsprechende Teile aus einem fast neuen Automation Robots Kasten getauscht, alle oben genannten Hinweise beachtet und nun komme ich zu ordentlichen Druckergebnissen. Einzeln betrachtet, fällt mir bei den Schneckenteile nichts besonderes auf, auf der Achse montiert, war jedoch eine stärkere Reibung als üblich spürbar. Ob das Problem der Z-Achse von Anfang an mit den Schneckenteilen zusammenhing oder ich sie mir selbst durch einen Montagefehler verhunzt habe, kann ich nicht sagen.
Vielen Dank noch einmal an alle, die mir hier wertvolle Tipps gegeben haben. Insbesondere die Zusammenstellung von Markus Burghardt war sehr hilfreich und sollte auf der Fischertechnik Homepage ergänzt werden.

Grüße
canu

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MasterOfGizmo
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von MasterOfGizmo » 06 Sep 2016, 12:30

Wir haben keine Probleme mit einer nach Anleitung und nur aus mitgelieferten Teilen aufgebauten Z-Achse. Weil wir die Berichte hier kannten haben wir die ganze Zeit kontrolliert, dass alles schön gerade sitzt und leichtgängi ist. Vielleicht hilft es schon, wenn man beim Zusammebau weiss, wo die anderen am Ende die Probleme hatten.
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mario
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von mario » 16 Sep 2016, 15:23

Hello mr Burkhardt,

Building the 3D printer (according to the assembling instructions) was an easy and a nice job.
However the so-called ”easy rotating of the Z-axis” gives me lot of headache, because the causes of the problem were not clear.

With your recommendations (pleae refer to your advice) and widening up to 4.5 mm of the 4 mm holes in Baustein 15 mit Bohrung there is still a difference in the movement of the Z-axis up and Z-axis down.
(1 x step”10” ) up is equal to (20 x step”0.1”+ 8 x steps”1”) down.
but
(20 x step”0.1”+ 8 x steps”1”) up is not equal to (but snaller than)(1 x step”10” ) down . The difference is about (2 steps “0.1”).

Remark : without the MX stepper motor there is mo difference in the movement of the Z-axis up and Z-axis down.

I do not know if the above given figures are reason to look futher for an ultimate correction ?
if yes.... I will do .

PS
Due to lack of a second end stop on the stepper motors the parts 159577 and 160549 will be ( in case of inattention) hardly loaded and as a consequence can not be used any more. When these parts can be bought ?

Kind regards
Rien van Harmelen

chehr
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von chehr » 18 Sep 2016, 18:01

Hello Markus and all,
Using Stepper Motors is a simple method to get a required position with high accuracy (assumed low play in the gear). The reason is that this method don´t need any sensor and therefore no closed loop control -> simple motor control electronic.
However some peculiarity needs to be considered for successful operation:
The power consumption of a stepper motor is usually defined by the provided current and not according to the torque demand.
Step loss will occur if the torque demand is too high or the provided current too low.
Therefore adequate torque margin should be defined, implemented and verified after assembly of the printer as part of the printer initialization.

My recommendation to fischer is following:
1. Torque margin should be about a factor of 2. A higher margin factor leading to higher power consumption and heat dissipation at the stepper motor and electronic. Lower factor leading to higher risk of step loss because of friction based on many parameters like temperature, alignment, dust, debris, lubrication, moisture etc.
2. The torque margin should be verified by reducing the motor current to the limit without step loss. Step loss can be detected by an additional sensor or with the end switch (-> go back to end switch and account the same amount of steps).
3. The motor current should the defined accordingly (i.e. adjust motor current to get factor 2 of torque wrt the measured threshold current); thereby a low friction torque is always the preferred method instead of increasing the motor current.
4. The verified torque margin should confirm finally that the friction torque is acceptable and therefore an indication of the correct printer assembly.

This torque margin verification procedure could be easily implemented by additional software code, preferred at supplier level.
What do you think about this proposal?

Regards
Christian

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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von MasterOfGizmo » 21 Sep 2016, 16:37

I don't think the torque is any problem here. Have you ever tried to stop one of the motors manually? You'd rather hurt yourself than stopping the motor. They have massive extra torque.
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 21 Sep 2016, 16:44

It is definitely not too low torque of the stepper motors. It is related to the play of the chain when load changes drastically. So the torque of the worm shafts needs to be as low and especially as constant as possible.

Es ist definitv nicht zu geringes Drehmoment der Schrittmotoren. Es liegt am Spiel der Kette wenn die Last variiert. Deswegen muß das Drehmoment der Schneckenwellen so niedrig und speziell so konstant wie möglich sein.

Grüße
H.A.R.R.Y.
[42] SURVIVE - or die trying

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MasterOfGizmo
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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von MasterOfGizmo » 22 Sep 2016, 15:13

Das hier scheint die Motorenfamilie zu sein:
http://www.moonsindustries.eu/index.php ... s-1-8.html
, auch wenn der konkrete Motor in der Liste nicht auftaucht.

Wie bekommt man denn heraus, welche maximale Beschleunigung die Dinger können? Wenn man sie mit Rechteck bzw. Sinus ansteuert und man den Strom kennt, dann müsste man doch m.E. rausbekommen können, mit wie viel Schritten/s² man maximal beschleunigen darf. Aber wie kommt man auf die entsprechenden Werte? Die mitgedrehten Massen sind ja beim FT-Drucker recht gering und sehr nah am Drehpunkt. Die dürften also kaum Einfluss auf die Beschleunigung haben.

Der Motor hat laut Datenblatt 200 Schritte pro Umdrehung und die FT-Schnecken 4,5mm/U. Also haben wir 44,44 ganze Schtitte pro mm auf den X- und Y-Achsen. Die Treiber auf dem PrintrBoard werden wohl mit 1/16 microsteps betrieben. Das ergibt 710 Microsteps/U.

Im repetierhost sind max 37mm/s Geschwindigkeit eingestellt und 500mm/s² Beschleunigung in der Firmware im EEPROM. Für einen Richtungswechsel muss er also die Geschwindigkeit um 74mm/s ändern, was knappe 150ms dauert. Kann der Motor das? Kommt mir recht flott vor ...

Mit den o.g. Rechnungen komme ich auf 22200 Schritte/s². Wo finde ich den Wert denn nun im Datenblatt des Motors?
ftDuino, der Arduino für fischertechnik: http://ftduino.de

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Re: Probleme mit der Z-Achse des Druckers

Beitrag von chehr » 24 Sep 2016, 11:05

Hi MoG,
mit den gemachten Angaben vermute ich mal das der Schrittmotor ein Stromlimit von 0,5A hat, und 55 mm lang ist. Die Masse sollte ca 0,24 kg haben - kann das sein?
Mit welcher Spannung wird der Motor versorgt?

Mit 44 Schritte / mm und max definierter repetierhost Geschwindigkeit von 37mm/s müsste die max gepulste Drehzahl 1628 Schritte / s sein. Laut Datenblatt und meine Annahmen (wie oben beschrieben) wäre das das Limit bei 12V Versorgungsspannung. Bei dieser Geschwindigkeit beträgt das Drehmoment 0,05 Nm (statt ca 0,25 Nm) und der Strom muß größer als 0,35 Arms sein. Allerdings ist da keine Reibung vom Drucker reingerechnet. Mit Reibung, was ja der Fall ist würde das limit bei 12 V überschritten und bei 24 V je nach Reibung und Massenträgheit im System.

Welcher Wicklungswiderstand hat eine Phase, sind es 30 Ohm oder weniger?
Versuche doch mal den Strom zu halbieren, und prüfe ob er Schritte verliert.

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