2014年8月15日 星期五

3D印表機 DIY 之二 機器結構設計


有很多現成的3DP機器結構設計的都不錯,也有現成的套件可買,同好也大多選擇現成的來用,不過,我就是喜歡自己搞,亂搞一通,因為樣才能完全的發揮出DIY的精神。

以前玩雕刻機也是自己設計,所以大概都知道一些設計上要注意的地方,不過由於3D印表機運行中幾乎不會有任何的阻力,所以動負載可以完全不用考慮進去,諸多的連接件都可以用壓克力來代替,鋁合金板、鋼板、標準的直線運動機構零件都不以不用了,可以省好多的錢。

再,3D印表機列印中,目前沒有看到有加速度度完整設定,所以只要避開低速震動區,結構設計上完全不用去考慮共震的問題了,不用再用軟體測哪裡要挖空哪裡要增厚了。

以上這兩個最頭痛的問題都沒有了,結構上設計起來真的變得非常的容易了。

分別畫了目前最常看到的 固定式龍門結構 和 delta robot 結構,delta  畫了之後,發現有很多潛在的問題,簡單的說就是想不出怎麼用最省料的方式設計出結構,主要的六爪零件機構部分,很難去控制他的精度,這個還要再查資料看看工業用途的設計方式,所以暫時先略過這種結構的設計,還是回到自己比較有把握的設計方式。




其實左邊的這種設計,有著非常多的問題存在,但因為是3D印表機,所以影響可以幾乎無視,如果是雕刻機,這種結構下第一刀就會出問題了。

整體上來說,這種結構設計在3D印表機上是沒問題的,只是機台歸零校正會很吃力,而且定期歸零時間會越來越短,短到每次印前都要校正一次的地步時就會另人完全抓狂。







這種結構,玩CNC雕刻機時有看老外設計過,不過最後因為剛性不足而以失敗收場(最後成功的人用偷吃步,六軸,不過也只能算半成功,因為不能高速運行及重切削),到了瘋3D印表機時期,又有人把這種設計拿出來用了。

這種 delta robot 型式的結構,說真的我實在沒有深入去研究過,數學不好的我看到一堆微積分和三角涵數我頭痛死了,不過這都有現成的涵式庫可套用,如果不自己寫程式的話是無所謂,只要改參數就可以用了。


要改圓弧補差,加速度,平面校正,就要去研究那些頭痛的數學式了,不過,還是有現成的東西可以參考的。



所以我還選擇了我有把握的東西來設計。

固定龍門結構部分做了點修改,改成箱式結構,Z軸帶動托盤上下移動,XY軸在上方的設計。

結構的零件,支撐的主體用的是 3030擠鋁, 10mm壓克力板 來做各個零件的連結,直線運動機構部分會用,12mm光桿 配上 箱式滑塊,1204滾珠螺桿 是目前採用的方式,看預算來決定是不要換成T型螺桿。

零件的設計部分,全部采用模組化的設計,其一是方便機台的歸零校正,其二是為了防止悲劇的發生,其三是方便耗損高的零件可以很方便的更換掉。

設計到此,大方向都已經確定了,就等第一批的零件到後再開始設計細部。

目前最擔心的就是 42步進 不夠力和 12mm光桿 ,只要其中一個發生,我頭就大了,所以設計時會預留更換這兩東西的空間。




固定式龍門,最早的設計,設計到這,就已經發現不對勁了,用料太傷了,一顆低價的 42步進電機 絕對推不動兩個軸,一定要再多買一組直線運動機構才行。

如果省料,機器結構會不穩,一整個問題多多,馬上停手。

但是,如果照現成的DIY機種下去設計,是絕對沒問題的,可是,這又和我的DIY精神衝突到,所以不幹。






一時興起,畫畫看,發現這種結構的學問可大了,不如想像中的簡單。

要畫那六支爪時,我投降了,因為找不到適合的 關節軸承 的公式套入,這個部分要慢慢的研究才行。

不過我後來發現,工業機器上不採用這種設計其實也是有原因的。

為了方便以後研究機器手臂,我會往下圖這種結構方向去研究。






這是目前採用的方式,大致上都沒有什麼問題了,就等第一批零件到手,量得確切的尺寸後就可以再進行下一步的圖面設計了。

3D印表機 DIY 之三 淘寶採購

目前機械結構設計上遇到一個很嚴重的問題,就是不知道零件的實際尺寸,雖然網路上都有尺寸可查,但是根據經驗法則,最後拿到手上的東西,只要差個1mm,很多東西就要重新拉尺寸,真可謂牽一髮動全身,一整個會煩死,為此,有些零件就必需先行夠買。

其實還有一批東西先HOLD住了,因為價格有點高,所以先買些便宜東西試試。

台灣的東西,說實在,有些真的貴得不像話,所以,我決定到對岸去買寶貝,現在有淘寶,而且官方控管的比幾年前更嚴格了,所以不需要太擔心了,不過真的還是要看仔細。(想當年,沒用淘寶,還是在CNC DIY討論區找到賣家,用QQ聯絡,很冒險的請大陸工作的台灣朋友匯款再寄回台灣的)

不是我不愛用國貨,是因為台灣貨貴的沒天理。
日本規格價格整個都透明化,台灣不知道在隱藏什麼,打電話去問還叫我把設計圖先拿來才報價,連個公挸價格表都沒有......設計圖畫好寄出報價回來,嚇死我了,我頭殼壞掉才跟你買,我寧願請日本代買公司買THK或NSK的。

為了省麻煩,找了台灣的代購公司來購買淘寶的東西,沒用過,就試看看,效率還不錯,匯款完不到半小時,就在淘寶下單了。


















目前先買的就這四樣東西,42步進電機3個,控製板一套,進料擠出機構一套,箱式滑塊12個(其實只要10個,多買了兩個)。

這些東西台灣都買得到,雖然對岸滿買一定的風險,但是價格實在太漂亮了,對我這種窮人吸引力實在太大了,值得冒險一買。

雖然說是冒險,但我還是有仔細的過慮一番,讓風險可以隆低一點,這些東西,在淘寶非常多人在賣,我挑選的方式:

台灣代買公司的集貨倉在東莞,所以賣家一定都挑選在廣東的,東莞、廣州、深圳、佛山或是廣東全境,因為寄送到集貨倉的時程可以縮短。

接著就是看賣出的數量及評價的回應內容,出現太多抱怨或沒有可以參考的就不考慮了,有一點很重要,回應裡會提到包裝方式,這個一定要注意看,寄到台灣的東西,一定會東倒西歪的,所以包裝很重要。日期也一定要注意,超過半年以上的回應基本上已經沒有參考價值了。

不只要買的東西要看,能夠全部商品購買後的回應都看是最好的。

再來就是看主力商品,如果主力商品和我要買的東西沒有關聯,那也不考慮了。

另外要注意的是參考的圖片,拍的醜醜的九成九都是實物照,拍得美美的八成都是盜圖,有浮水印的圖不見的不是盜來的,所以要配合回應的內容來參考。

代買的公司有規定,只能代購信用等級在1鑽以上的賣家,我都是先找皇冠的(比鑽的等級更高),沒有才開始找鑽的,紅心的當然是直接略過。

最後才是看價錢,差個1~2塊人民幣,已經沒有太大的關係了。

目前第一階段的費用已經付了,再來就看貨有沒發到集貨倉。
到集貨倉要發回台灣,還有大陸的清關費、國際運費、台灣關稅、代買費及台灣貨運的費用,到最後再來看看划不划算,以後是不是要再繼續用這間代買公司。






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