Kiedy tylko zobaczyłem artykuł zapowiadający nowe zadania w konkursie #zróbtolepiejchallenge pomyślałem od razu: “O, coś dla mnie”! Porządny stojak na szpule chodził za mną od dawna i prosił “zrób mnie”, mechanizm blokujący cofanie filamentu (a właściwie regulujący w jakiś sposób jego odwijanie ze szpuli) też by się przydał… zabrałem się więc za projektowanie.
Od razu zauważyłem, że zadanie składa się z dwóch odrębnych, choć powiązanych ze sobą podzadań. Czyli: stojak (tu w obliczu wielości projektów na thingiversie raczej nie ma szans aby wymyślić coś całkiem nowego) oraz ów “zawór”, który podobno niespecjalnie dobrze działał a miło by było aby działał dobrze :)
Na pierwszy ogień poszedł więc mechanizm blokady. Założyłem, że stojak to tak proste urządzenie że nie ma szans aby coś nie wyszło, natomiast mój pomysł na “zawór” mógł wypalić albo nie – okazać się to miało dopiero po wydrukowaniu próbnej wersji.
Konstrukcja owego zaworu nieprzypadkowo kojarzyć się może z mechanizmem rolki dociskowej w magnetofonie: przez wiele lat pracowałem właśnie na magnetofonach, znam zasady działania ich mechanizmów i z lekką nostalgią zaprojektowałem coś, co z wyglądu miało właśnie przypominać mechanizm mojego ukochanego Mechlabora.
Postanowiłem zaprojektować to jako moduł do różnych zastosowań, bez konieczności modyfikacji samej konstrukcji. Dlatego też wyposażyłem go w komplet otworów służących zarówno do mocowania samego modułu, jak i współpracujących elementów toru prowadzenia filamentu. Jako przykład miał posłużyć zestaw montowany do Anet A8 (choćby z tego powodu, że nie bardzo miałem szansę wypróbować coś innego).
Na początku oceniłem różnice między moją Anetką a Prusą Łukasza. Zasadniczą różnicą była liczba kolorów – w moim przypadku zaledwie o cztery mniejsza (znaczy się, jakby się komuś nie chciało liczyć to jeden). Moja Anetka wyposażona jest poza tym w klasyczny ekstruder, co eliminuje zastosowanie wszelakich rurek służących do ćwiczenia zręczności w celowaniu filamentem do dziurki (pomijam tu równie ciekawą zabawę polegającą na wtykaniu końcówki filamentu w gardziel). Stąd sam cel zastosowania zaworu jest zupełnie inny – ma on zapobiegać cofaniu filamentu przy ruchach karetki ekstrudera oraz ucieczce końcówki po jej przecięciu przy zmianie filamentu. Dlatego też nie miałem potrzeby stosowania zaworu przy każdej szpuli, wystarczy jeden na ekstruder.
Zacząłem od oceny tego, co miałem w szufladach w warsztacie. Oprócz niezbędnego zestawu różnej maści śrubek i nakrętek znalazłem:
- 4 łożyska 3mm z kołnierzem pozostałe po modyfikacji Anetki i wstawieniu w ich miejsce uczciwych zębatek naciągowych;
- 4 łożyska 8x22x7 kupione kiedyś właśnie z myślą o zrobieniu stojaka;
- pręt gwintowany 8mm (jeden metrowy kawałek i parę po ok. 15 cm);
- ok. pół metra rurki kanalizacyjnej PCW 32 mm;
- i oczywiście różne rodzaje filamentów.
Postanowiłem użyć łożysk z kołnierzem do zamocowania rolek (dociskowej i hamującej). Równie dobrze można jednak użyć zwykłych popularnych łożysk 3x10x4 (dołączam odpowiednie modyfikacje). Ogumienie rolek postanowiłem wydrukować z filamentu Print-Me Flex 20D. Trochę co prawda nie pasowała mi kolorystyka posiadanych filamentów (czerwony i zielony), ale nie chciało mi się zamawiać szarego koloru tylko dla dwóch gumek. Na szczęście przypomniałem sobie, że w którymś z widzianych kiedyś magnetofonów guma na rolkach była czerwona, co uznałem za wystarczający powód do zastosowania właśnie czerwonego filamentu. Cały mechanizm składa się z następujących części:
- rolki dociskowej wraz z ogumieniem
- rolki hamującej wraz z ogumieniem stanowiącej całość z kołem zapadkowym
- ramienia mocującego rolkę dociskową
- podstawy z przeróżnymi otworami do zamocowania ramienia, rolki hamującej, sprężyny zapadki i różnych innych elementów (które miałem zaprojektować później).
Rolki zamocowane są na osiach ze śrub M3x28, stanowiących jednocześnie zaczepy do zamocowania gumki dociskającej rolkę (zwykłą gumka recepturka, złożona kilkukrotnie tak, aby za mocno nie ściskać filamentu, a jednocześnie aby nie dopuścić do ślizgania się go po powierzchi rolek). Wydrukowałem nawet odpowiednio wyprofilowane nakrętki na owe śruby – później jednak znalazłem nakrętki które w zamyśle miały służyć do poziomowania stołu, lecz okazały się absolutną porażką. Samo ramię zamocowane jest tylko z jednej strony, właśnie po to, by nie trzeba było przetykać filamentu przez jakieś tajemnicze otwory (co jest szczególnie denerwujące jeśli wprowadziliśmy już filament do ekstrudera i zapomnieliśmy go założyć do zaworu). Wystarczy więc tylko lekko unieść rolkę dociskową i filament włożyć bokiem.
W pierwotnej, próbnej wersji sprężynka zapadki była wycięta z kawałka jakiegoś plastiku (konkretniej z wieczka po śledziach), ale okazała się zbyt wiotka. Dlatego wydrukowałem ją z Print-Me PET-G Rubin Red. Co prawda tu już mi absolutnie kolor nie pasował, ale tylko taki miałem, a znów dla jednej sprężynki nie będę rolki filamentu zamawiać, pomijając już fakt, że praktycznie żaden z kolorów oferowanych przez Print-Me tu nie pasuje. Miałem co prawda PET-G innej firmy, ale znów ani biały, ani tym bardziej zielony za nic się z mechanizmem magnetofonu nie kojarzy :( Cóż – o ile pamiętam, tłoczki w amortyzatorach w moim STM 230 były chyba czerwone (w każdym razie coś tam czerwonego po zdjęciu obudowy można było zobaczyć)… czyli przy dobrych chęciach można ów (bardzo ładny zresztą) kolorek uznać za pasujący :)
Po złożeniu próbnej wersji okazało się, że działa perfekcyjnie: stawia bardzo niewielki opór przy ruchu filamentu do przodu, całkowicie blokując jego ruch do tyłu większy niż kilka milimetrów (czyli tylko do momentu, kiedy sprężynka zapadki oprze się o czoło zęba koła). Postanowiłem kwestią mocowania zająć sę później, przyszła więc kolej na stojak.
Niestety – dopiero teraz zacząłem zazdrościć Łukaszowi. Nie – nie drukującej w pięciu kolorach super wypasionej Prusy. Po prostu zacząłem zazdrościć mu miejsca – bo aby taką konstrukcję jak jego stojak spróbować umieścić na mojej szafce musiałbym ją powiększyć przynajmniej trzykrotnie! No – ale w końcu nie mam stojaka zrobić po Łukaszowemu ale po swojemu!
Przede wszystkim sprawdziłem, jaka powinna być minimalna szerokość rolki. Okazało się, że przy 9 cm mieszczą się wszystkie posiadane przeze mnie szpule z wyjątkiem jednej (i tak pękniętej). Postanowiłem więc, że taka właśnie będzie szerokość rolek. Zresztą wcale nie miałem zamiaru pozbywania się oryginalnego stojaka od Anety, czyli wszelkie mniej typowe szpule będą bez problemu mogły spoczywać właśnie na nim.
Same rolki postanowiłem zrobić właśnie z rury PCW. Odcięte w miarę równo odcinki osadziłem na dwóch obręczach, stanowiących jednocześnie krawędź rolki zapobiegającą zsuwaniu się szpuli oraz osadę łożyska. Po wydrukowaniu dwóch prowizorycznych łączników mogłem już złożyć pierwszą wersję na razie pojedynczego stojaka i go wypróbować. Jak można się było spodziewać – wszystko grało.
Postanowiłem więc, że stojak będzie się składał po prostu z dwóch elementów, na każdym po dwie rolki, ustawionych jeden za drugim. W ten sposób omijałem zarówno problem zajętości miejsca, jak i zbyt dużego (na moje oko) kąta podawania filamentu ze skrajnych szpul. Przy okazji wyszło, że ów metrowy kawałek pręta po pocięciu na cztery równe części akurat pasuje długością do stojaka na dwie szpule. Dodatkowo okazało się, że nie jest potrzebny wewnętrzny łącznik, zaprojektowałem więc tylko podkładki dystansowe między rolkami. A jakaś szeroka szpula mogłaby po prostu zająć dwa miejsca – jakoś nie kojarzę szpul szerszych niż 19 cm :)
Dodatkowe otwory o średnicy 4 mm w łącznikach nie są jedynie dekoracją – służą do przymocowania kolejnych elementów (np. w przypadku, kiedy tak jak u Łukasza potrzebne będzie zamocowanie zaworu właśnie do stojaka zamiast do drukarki). W takim przypadku można po prostu użyć pręta gwintowanego 4mm, metrowy odcinek akurat będzie wystarczył na obie części stojaka i te właśnie pręty mogą posłużyć do zamocowania zaworu. Zresztą – możliwości jest wiele, można tam po prostu włożyć śrubę M4 z nakrętką, to wszystko zależy od indywidualnego zastosowania. Otwory są rozmieszczone w odległości 10 mm, kąt nachylenia prostej łączącej środki otworów to 32 stopnie.
Ostatnią rzeczą było zaprojektowanie praktycznego zastosowania zaworu. W czasie prób stwierdziłem, że potrzebne jest jakieś prowadzenie filamentu zarówno przed, jak i za rolkami. Stąd dwie pary otworów po obu stronach zaworu, przystosowanych do wkręcania śruby M2 i służących do zamocowania elementów prowadzących. Sam zawór postanowiłem umieścić po lewej stronie na górze ramy – w ten sposób po przejściu przez zawór filament bardzo ładnie układa się między ramą a osłoną kabli osi X, a jednocześnie podawany filament jest odsunięty od osłony kabli osi Z. Jako element prowadzący na wejściu filamentu spróbowałem wydrukować najprostsze widełki, na wyjściu postanowiłem połączyć go z czyścikiem. Dlatego wydrukowany jest w dwóch połówkach, w które wciśnięte są odpowiednio przycięte kawałki gąbki. W tej sytuacji ostatnim elementem pozostała podstawka łącząca zawór z ramą i stanowiąca jednocześnie blokadę pręta osi Z (którą trzeba było usunąć aby umieścić tam zawór).
Oczywiście – jak to w życiu, parę rzeczy mi nie wyszło. Widelec za mocno ocierał o filament, podstawka do ramy była do kitu, zapomniałęm o jednym otworze w łącznikach stojaka… Postanowiłem jednak nie robić następnych prób, a wydrukować wszystko “na czysto” po otrzymaniu zamówionego PLA od Print-Me. Pozostało więc tylko zamówienie brakujących łożysk, wyskoczenie do sklepu z materiałami budowlanymi po następny kawałek rurki kanalizacyjnej i czekanie na jakiś odzew od Print-Me…
…No i się doczekałem. Co prawda zamiast Steel otrzymałem Ecoline PLA Light Grey (taką zresztą możliwość zaznaczyłem w formularzu, żeby więc nikt nie podejrzewał że chłopaki z Print-Me coś schrzanili) – ale Mechlabory były lakierowane na dwa odcienie szarości, ten jaśniejszy pasował więc idealnie.
Pozostało mi więc tylko drukowanie. Tu niespecjalnie jest się o czym rozpisywać, praktycznie wszystko drukowane bez supportów, z wypełnieniem 20% (należy zastosować jakieś wypełnienie odporne we wszystkich kierunkach, ja wybrałem gyroid dostępny w Cura od wersji 3.6.0). Wyjątki to:
- opona.stl – dwie sztuki, druk z TPU z wypełnieniem 100%
- zapadka.stl – druk z PET-G, z wypełnieniem 100%
- lozysko.stl – osiem sztuk, konieczny support
Dodatkowo – przy drukowaniu elementu halfcleaner.stl należy wydrukować go raz normalnie, drugi raz w odbiciu lustrzanym.
Jeśli chodzi o postprinting, należy:
- rozwiercić do właściwej średnicy otwory 3mm – czyli:
– oba otwory osi ramienia
– otwór rolki dociskowej od strony łba śruby
– otwór rolki hamującej od strony łba śruby
– ew. dwa otwory w anetholder.stl (jeśli się rozwierci omyłkowo trzeci – co ja nieopatrznie zrobiłem – nie będzie problemu, po prostu zamiast wkręcić jedną ze śrub mocujący w plastik trzeba będzie zastosować nakrętkę). - wyrównać pilniczkiem skos w korpusie (może się to okazać zbędne, należy najpierw sprawdzić czy zapadka jest prawidłowo dociśnięta do koła)
Jak wspominałem – zawór zaprojektowany jest jako uniwersalny, ale niezależnie od zastosowania musi posiadać jakiś element prowadzący filament na wejściu i wyjściu – inaczej po chwili wylezie spomiędzy rolek i na tym działalność owego mechanizmu się skończy. Jako przykład służą tylne widełki oraz przedni czyścik filamentu w wersji dla Anet A8. Jeśli ktoś będzie chciał dokładniej wniknąć w załączony plik źródłowy, znajdzie tam przykład rolki prowadzącej osadzonej na dwóch zwykłych łożyskach 3x10x4 (niestety, do Anetki się nie nadaje z uwagi na kolizję z mechanizmem osi Z).
W dołączonym do artykułu pliku zip znajdują się wszystkie stl-e użyte przeze mnie do realizacji projektu oraz dwa pliki źródłowe OpenSCADa. Wszystko na licencji MIT (odpowiednik CC BY).
I to już praktycznie wszystko – poniżej zdjęcia ukazujące bliżej całą konstrukcję.
Zestaw elementów dla zaworu. Na pierwszym planie elementy dla wersji Anet. Zastosowane śruby to:
- 3 x M3x28 (zawór)
- 1 x M2x10 (zawór) lub
- 5 x M2x10 (zawór + Anet)
- 1 x M3x18 (Anet)
Zmontowany mechanizm zaworu w wersji podstawowej
Zmontowany mechanizm zaworu w wersji Anet – widać mocowanie czyścika filamentu, widełek prowadzących oraz płytki mocującej mechanizm do ramy
Mechanizm zamontowany na ramie – widoczny również organizer do kart
Części potrzebne do zmontowania jednej sekcji stojaka. Zastosowałem tu po dwie nakrętki M8 na każdy koniec pręta, lepiej jednak zastosować samokontrujące z przodu (akurat nie było w sklepie a do drugiego nie chciało mi się iść).
Zmontowana sekcja stojaka
Stojak z założonymi szpulami. Po prawej wersja próbna, po lewej docelowa. Widoczny brak jednego otworu 4mm w wersji próbnej.
Dodatkowo na zdjęciu tytułowym: żółty filament jest na chwilę wyjęty, pomarańczowy (ze zwoju) włożony aby pilnie wydrukować jeden mały element. Widać, że nie muszę przejmować się zapinaniem filamentu na szpuli jeśli za chwilę będzie on użyty ponownie.
Niestety – jakość zdjęć nienajlepsza, ale (jak już wspominałem) nie mam aparatu, a wybierając komórkę wolałem kupić taką z której się dobrze rozmawia niż taką, co dobrze robi zdjęcia :)
