HandMade32.ru - сделай своими руками

Дельта-плоттер своими руками

Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер – именно так назвал свое устройство мастер-самодельщик. Дельта – от 4 буквы греческого алфавита Δ, δ (дельта, греч. δέλτα), на которую и похоже устройство. Ну а что такое плоттер, наверное, знают все.

Особенности этого устройства:
-трехмерное рабочее пространство
-область печати 100 x 100 мм
-разрешение 0,2 мм (прибл.)
-высокая скорость
-работа с g-кодом

Инструменты и материалы:
-Ножовка;
-Молоток;
-Отвертка;
-Шуруповерт;
-Шаговые двигатели NEMA17 -3 шт;
-Монтажные кронштейны NEMA17 – 3 шт;
-Зубчатый шкив GT2 20 – 3 шт;
-Плата драйвера шагового двигателя – 3 шт;
-Один набор диагональных толкателей, L200 Rods Arms Kit + магнитный шаровой шарнир + стальной шар для 3D-принтера Kossel;
-USB-кабель Arduino UNO R3 +;
– Макетная плата;
-Соединительные кабели;
-Диод 1N5404;
-Переключатель SPST
-Винтовая клемма;
-Алюминиевый профиль 20 мм х 3 мм;
-Металлические проставки M3 x 25 мм – 3 шт;
-Крепеж;
-Шариковая ручка;
-Провод;
-Алюминиевая пластина;
-Магниты;
Шаг первый: дизайн
Дизайн представляет собой вариант «робота Delta», который был изобретен в начале 1980-х годов профессором Реймондом Клавелем из политехнической школы Швейцарии.

На фото 1 показан один из трех двигателей и положение рычага для каждого, когда ручка расположена в координате XYZ (0,0,0). Угол между каждым двигателем составляет 120 градусов.

К каждому мотору прикреплен рычаг «А» и два толкателя «В». Каждый набор толкателей прикреплен к концевому эффектору (платформе) радиуса «Re». Эта платформа удерживает перо.

Толкатели имеют стальные шаровые опоры на каждом конце, что означает, что они могут поворачиваться во всех направлениях. Магниты удерживают каждый толкатель на месте.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиАбсолютное положение пера определяется путем изменения угла каждого мотора:
ручка поднимается, если все руки движутся наружу
ручка на фото 1 сместится вправо, если одновременно переместить руку «А» наружу и две оставшиеся руки внутрь.
Другие направления возможны, если сдвинуть две руки наружу / внутрь и переместить оставшуюся руку внутрь / наружу
Уравнения для расчета «угла1» показаны на фото 3.
Также требуется три набора координат XYZ … по одному для каждого двигателя. Эти координаты получены с использованием следующих формул
x1 = x * cos (угол) + y * sin (угол)
y1 = y * cos (угол) – x * sin (угол)
Где «угол» – это угол плоскости XY для этого двигателя относительно фактической оси X.
Каждый угол «каркаса» составляет 90 градусов.

Шаг второй: схема
Монтаж будет производится по схеме, приведенной ниже.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг третий: держатель ручки
Держатель для ручки был изготовлен из двух шайб M6 x 32 мм, трех металлических проставок с резьбой M3 x 25 мм, муфты с винтом и пружины из шариковой ручки.

Просверлите три равномерно расположенных 3 мм отверстия в каждой шайбе. Прикрепите проставки с резьбой M3 x 25 мм. Расточите центральное отверстие каждой шайбы круглой напильником. Нужно чтобы карандаш свободно скользил, не шатаясь.
Так же нужно рассверлить латунную муфту. Затем все собрать.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг четвертый: эффектор
Держатель для ручки прикреплен к двум дискам, один пластиковый второй металлический. Магниты удерживаются на месте притяжением к стальной пластине Отверстия диаметром 12 мм в пластиковом диске предотвращают скольжение магнитов.
Наклейте клейкую ленту на обе стороны пластика. Это предотвратит раскалывание пластика при сверлении.
Нарисуйте две окружности, диаметром 32 мм и 64 мм. Просверлите отверстие 4 мм по центру. Вырежьте круг.
Просверлите большие (12 мм) и меленькие (3 мм) отверстия.

Вырежьте диск диаметром 64 мм из металла (мастер использовал дно старой банки с краской).
Используйте пластиковый магнитный держатель в качестве шаблона для сверления отверстий.
Соберите эффектор.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг пятый: двигатели
Рычаги двигателя изготовлены из алюминиевого профиля 20 мм x 3 мм. Шкивы GT2-20 используются для крепления каждого рычага к валу двигателя.

Отрежьте три алюминиевых профиля длиной 120 мм. Просверлите отверстие 3 мм на расстоянии 10 мм от каждого конца (расстояние между отверстиями составляет 100 мм).

Срежьте круглые “шайбы” с трех шкивов GT2-20. Рассверлите одно из отверстий в алюминиевом профиле, пока шкив не станет в него плотно. Мастер запрессовывал шкивы с помощью тисков.

Затем нужно установить шкивы на валы двигателей и зафиксировать винтом.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг шестой: крепления для толкателей
Каждое моторное плечо требует специального крепления для соединения толкателей. Это крепление состоит из трех частей:
L-образная пластина.

Металлическая пластина из луженой стали размером 20 мм x 40 мм, расположенная между алюминиевой L-образной секцией и пластмассовым магнитным держателем. Пластина из луженой стали удерживает магниты на месте и была вырезана из нижней части старой банки с краской.
Пластиковый магнитодержатель 20 х 40 мм из пластика.

На фото 1 показан базовый шаблон для сверления пластикового магнитодержателя. В собранном виде толкатели должны образовывать параллелограмм. Чтобы добиться этого, расстояние между центрами отверстий для держателя магнита должно совпадать с расстоянием между отверстиями на конце эффектора. В данном случае это ровно 24 мм.

Фото 2 показывает каждую из трех деталей перед сборкой.
На фото 3 показано, как крепление соединено с кронштейном двигателя. Обратите внимание, что L-образный кронштейн проходит над рычагом.
Фото 4 показывает обратную сторону мотора.

На фото 5 показано, как рычаг двигателя «А» соединен с концевым эффектором с помощью толкателей «В». Обратите внимание, как толкатели образуют параллелограмм.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг седьмой: основание
Основание изготовлено из композиционной доски размером 500 x 500 x 6 мм.
Двигатели крепятся, как показано на фото 1, каждый магнитодержатель центрируется по линиям.
Конструктивные линии для каждого двигателя идентичны, за исключением того, что каждый смежный двигатель повернут на 120 градусов.
Дельта-плоттер своими рукамиШаг восьмой: толкатели
Толкатели «В» и магнитные подшипники были куплены на aliexpress и не требуют модификации. Эти толкатели являются комплектующими для принтера другого типа, но хорошо работают и здесь.

Каждый толкатель состоит из пяти частей:
– стальные шарики с резьбовыми отверстиями M4 – 2 шт.
-винты M4 – 2 шт.
-трубка из углеродного волокна 200 мм.

Закрутите установочный винт M4 в каждый стальной шарик. Нанесите эпоксидную смолу на открытые концы установочных винтов M4 и протолкните их в открытые концы трубок из углеродного волокна. Зафиксируйте узел пока не застынет эпоксидная смола. При приклеивании важно, чтобы шарики не приклеились к резьбе. Откручивая и закручивая шарики можно регулировать длину толкателей.

Отрегулируйте длину рычагов пока карандаш не встанет строго вертикально. Используйте эпоксидную смолу или горячий клей, чтобы закрепить шарики на месте.
Дельта-плоттер своими рукамиДельта-плоттер своими рукамиШаг девятый: программное обеспечение
Загрузите код в Arduino. Запустите «Serial Monitor» и установите скорость передачи 115200. Дальше должно появиться меню. Если меню не появляется, введите «menu».

Подайте питание 12 В на двигатели и наберите «t1», ручка должна подняться. Наберите «t2», и ручка опустится. «t3» нарисует квадрат с диагоналями.

Рисунок можно нарисовать другой. Пример ввода данных ниже:
delta_plotter.inoG00 X0 Y50 переместит ручку на 50 мм вверх

G00 X50 переместит перо в сторону от координаты (0,50) к координате (50,50).

administrator

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.