5 Axis robot Prototype I - Modularity

GetriebeGearbox
Die Antriebe zu den Achsen 1, 2, 3 und 5 soll nicht direkt durch Stepper, sondern über ein Getriebe erfolgen. Um die beste Lösung zu testen, wird ein Getriebe als Black Box gebaut. Intern werden verschiedene Stepper und Getriebeverhältnisse verwendet, alternativ auch ein Encoder. Nach außen wird lediglich eine Welle geführt, die das letzte Zahnrad für den letzten Getriebeschritt darstellt. Es gibt eine Version mit Welle zu einer Seite hin und eine Welle, die nach links und rechts herausgeführt wird. Die Blackbox wird nach außen 3D gedruckt verschönert und hat definierte Befestigungslöcher und/oder -laschen. Die Gearbox ist möglichst flach. The drives to axes 1, 2, 3 and 5 should not be driven directly by steppers, but via a gear unit. In order to test the best solution, a gearbox is built as a black box. Internally, different stepper and gear ratios are used, alternatively an encoder. To the outside only a shaft is used, which is the last gear for the last gear step. There is a version with a shaft to one side and a shaft that is led out to the left and right. The black box is 3D printed on the outside and has defined mounting holes and/or tabs. The gear box is as flat as possible.
Achsen 1 Black BoxAxis 1 Black Box
Der Antrieb und Unterbau für Axis 1 besteht aus einem Getriebe wie oben beschrieben, sowie zwei Aktuatoren zur Korrektur der Wellenachse in x und y Richtung. Damit kann die Achse parallel zum Druckbett ausgerichtet werden. Eine Korrektur der Achse wird dann arretiert, von den Steppern entkoppelt und bleibt in dieser Position auch bei ausschalten des Druckers. Die Achsen 1 Blackbox ist möglichst flach, aber kleiner als der Achsen 1 Teller. The drive and base for Axis 1 consists of a gear as described above, as well as two actuators for correcting the shaft axis in x and y direction. This allows the axis to be aligned parallel to the printing bed. A correction of the axis is then locked, decoupled from the steppers and remains in this position even when the printer is switched off. The axis 1 black box is as flat as possible, but smaller than the axis 1 plate.
Achsen 2 und 3 Black BoxAxis 2 and 3 Black Box
Die Black Box für Achse 2 kann auf dem Axis 1 Teller angebracht werden, die Axis 3 Blackbox an der Oberseite des zweiten Arms. Beide Blackboxen führen die Welle beidseitig heraus und treiben die Achsen an zwei Seiten an, um einen Verzug der Arme zu verringern. The black box for axis 2 can be mounted on the Axis 1 plate, and the Axis 3 black box on the top of the second arm. Both black boxes lead out the shaft on both sides and drive the axes on two sides to reduce distortion of the arms.
ArmstrebenArm Struts
Jeder Arm hat 4 Armstreben, die jeweils zwei 16mm Löcher gleichen Abstands besitzen. In den Löchern sitzen je zwei F688 Kugellager, die 8mm Wellen aufnehmen. Die linke obere Welle ist die Antriebswelle für den Arm. Der Arm ist mit der Welle über einen Wellenhalter verbunden und wird über das Getriebe über ein Zahnrad angetrieben. Die jeweils zwei oberen und unteren Armstreben sind fest miteinander verbunden, zunächst über starres Holz (später CNC gefertigte starre Querstreben aus Aluminium). Each arm has 4 arm struts, each with two 16mm holes of equal distance. In each hole are two F688 ball bearings, which take 8mm waves. The upper left shaft is the drive shaft for the arm. The arm is connected to the shaft by a shaft holder and is driven by the gear via a cogwheel. The two upper and two lower arm struts are firmly connected to each other, at first by rigid wood (later CNC-manufactured rigid cross struts made of aluminium).
parallele Armverbinderparallel arm connectors
Um die Arme gegen Verdrehung zu sichern und zur Kontrolle der Parallelität werden drei gleiche Element installiert, die oben und unten Wellen über 16mm Löcher mit F688 Kugellager aufnehmen. Die Elemente sind an der Achse 2, Achse 3 und Achse 4. Die Element sind innen hohl, um eine Durchführung von Kabeln und Filament zu ermöglichen. To secure the arms against rotation and to check the parallelism, three identical elements are installed, which hold shafts at the top and bottom through 16mm holes with F688 ball bearings. The elements are on axis 2, axis 3 and axis 4 and are hollow inside to allow the passage of cables and filament.