Régler définitivement le wobble de la Witbox 1 [Résolu]
Publié : dim. déc. 27, 2020 9:20 am
Ce sujet a débouché sur une solution dont la synthèse se trouve ici viewtopic.php?f=54&t=2296&p=15994#p15994
Le titre du sujet est évocateur sans pourtant en avoir à ce moment la solution.
Pourtant, rester sur un échec n'est pas dans ma nature mais faute d'imprimante, je n'ai eu que le loisir d'y penser sans pouvoir rien mettre en application.
Je connais bien cette imprimante qui a de nombreuses qualités mais un véritable défaut, le wobble qui n'arrive souvent qu'après quelques temps de fonctionnement.
BQ a cherché, j'ai cherché et personne n'a trouvé la solution définitive à ce problème.
On est certain maintenant qu'il s'agit d'un problème d'alignement moteur/vis Z qui cycliquement occasionne un dur qui enlève la précision que l'on attend d'un moteur pas à pas.
On reprend, le moteur pas à pas du Z, fait une révolution en 3200 pas ou plus justement 200 pas entiers. Je ne vais retenir que les pas entiers car ce sont eux qui sont précis, les µpas n'étant qu'une émulation électronique que l'effort mécanique peut contrer sans pour autant perdre un pas.
Une révolution Z étant égale à un déplacement de 2mm, 1 pas entier équivaut alors à 10µ. Dans ce contexte, et pour ne pas perdre un pas, son erreur ne doit pas dépasser plus de 50% de 10µ, soit 5µ, soit 2,5%. Un erreur de 2,5% d'une couche n'est pas suffisante pour que ca donne une imprécision nettement visible à l'impression.
On note alors que l'erreur constatée visuellement est bien plus importante que la précision native du moteur. Le problème n'est donc pas lié au moteur en lui-même, augmenter son couple ne résoudra rien.
La liaison plateau/vis Z ne comporte aucun jeu, de même que la vis Z qui est coincée dans le plateau. Le déplacement du plateau dans un sens comme dans l'autre suivra le chemin de la vis sans fin sans aucun jeu mécanique contrairement à une vis en métal ou le plateau ne porte que sur le filet haut de la vis Z, sa descente par son propre poids aurait alors une incidence sur la précision d'entrainement. On ne cherche alors pas de ce coté.
Pourtant, force est de constater que s'il n'y a aucun jeu nul part, que le moteur ne peut accepter plus de 2,5% d'erreur, il y à pourtant un wobble impressionnant qui doit se situer entre 10 et 20% d'erreur...
On retrouve d'ailleurs la démonstration ici viewtopic.php?f=13&t=1868&hilit=wobble+witbox#p13648 -34µ sur un mouvement de 200µ, moteur en charge soit 15% d'erreur.
Fort de ces constatations, le seul élément dans la chaine de déplacement qui puisse accepter une "élasticité" de cet ordre est le coupleur en forme de spirale. Cet élément est un fait un ressort qui tend à accepter un léger angle entre l'axe moteur et la vis Z. Il est nécessaire car il compense le désalignement inévitable moteur/vis.
Cependant, si dans l'idéal ce ressort reste précis, dans la pratique il peut accepter de se déformer de quelques degrés si la charge augmente.
C'est donc précisément sur ce coupleur que je vais me focaliser.
Ce coupleur est le seul élément susceptible par sa déformation mécanique de créer un wobble perceptible sur les impressions.
Ce "ressort" se déforme en fonction de la contrainte liée à la charge entre la vis Z et le moteur, mais aussi cycliquement suivant le désalignement moteur/vis en augmentant à chaque tour la charge suivant l'ange à compenser et donc son élasticité propre.
Les solutions, augmenter la rigidité du coupleur, aligner parfaitement le moteur et la vis Z ou baisser la charge globale de la vis Z
Rendre le coupleur plus "costaud" pour limiter sa déformation.
Sachant que la charge globale est déjà importante, le problème est qu'on n'aurait alors plus assez de couple moteur et nos risquerions alors de perdre des pas. Ce n'est donc pas une solution.
Aligner le moteur et la vis Z.
Cette solution radicale est celle utilisée sur la W2 ou l'axe moteur est aussi la vis Z.
Dans notre cas l'alignement mécanique reste complexe à résoudre puisqu'il faudrait agir sur la position du moteur en X et en Y plus son inclinaison dans les deux axes...
Limiter l'effort de la vis Z.
Je pense que c'est la solution viable.
Je reprends, l'effort sur le coupleur donne l'imprécision de couches par son élasticité qui est lié à l'effort global pour entrainer la vis Z.
Limiter l'effort, c'est baisser le travail d'une manière ou d'une autre.
Le travail c'est, la charge de ce que l'on veut déplacer plus la friction des éléments à mouvoir.
Si l'on commence par le poids du plateau on se rend compte que sans la vis il tombe de son propre poids, c'est donc une aide pour le moteur lors de l'impression, mauvaise direction donc.
Ensuite l'axe Z comporte des roulements à billes qui dans un premier temps font leur job, l'axe est libre pour quelques temps au moins. C'est un point qui mérite pourtant une attention en remplaçant celui du bas par un roulement spécifique pour charge dans son axe (charge verticale).
Reste alors plus que la friction de l'accouplement vis/plateau. L'écrou Igus chargé de transmettre le mouvement n'offre aucun jeu, ce qui est parfait pour un mouvement efficace entre tirer/pousser qui donne l'effet "patte d'éléphant" sur certaines imprimantes. Le jeu entre la vis Z et l'écrou d'entrainement occasionne entre la monté et la descente une erreur qui occasionne, sur une Prusa par exemple, un positionnement de la buse vers le bas pour la première couche et ensuite une montée pour la couche suivante. Nécessairement, le moindre jeu dans la vis/écrou va correspondre à des premières couches non uniformes, le temps de compenser ce fameux jeu entre le mouvement descente/monté. Ce défaut est compensé par le poids de l'axe X dur la vis Z et plus particulièrement avec une extrusion directe, plus lourde encore qui va se reposer de lui même toujours sur le filet haut de la vis Z.
Comme sur la Prusa, si l'on utilise que le poids propre du plateau pour descendre, on pourrait accepter de ne porter que sur la partie haute de la vis. Dans notre cas, le plateau est lourd, c'est donc un avantage que l'on n'exploite pas.
Pire encore, l'accouplement n'autorise pas le moindre voile de la vis Z, en effet, le coupleur Igus est coincé contre l'équerre du plateau. S'il a un voile, il va forcer et "pousser" le plateau vers l'extérieur et donc augmenter le couple nécessaire.
Je résume :
- changer le type de roulement bas du Z pour un fonctionnement régulier à plus long terme.
- changer la vis Igus pour une vis en laiton
- changer l'accouplement pour laisser libre un éventuel voile de la vis Z
L'autre solution réside dans la suppression pure et simple de l'accouplement flexible en le remplaçant par un entrainement à courroie crantée. Relativement facile à faire, on pourrait alors augmenter le couple (rapport 20/40 dents) mais je crains que l'élasticité même minime de la courroie pose alors le même problème que le coupleur.
Dans un premier temps, je vais me contenter de remplacer la vis Igus par une vis trapézoïdale en laiton et effacer l'éventuel voile de l'axe Z avec un accouplement plateau de type "fourchette" laissant libre un éventuel mouvement Y entre le plateau et la vis. Pour autant, je devrais veiller à ne laisser aucun jeu latéral, je veux dire entre la vis Z et le plateau en X
Le titre du sujet est évocateur sans pourtant en avoir à ce moment la solution.
Pourtant, rester sur un échec n'est pas dans ma nature mais faute d'imprimante, je n'ai eu que le loisir d'y penser sans pouvoir rien mettre en application.
Je connais bien cette imprimante qui a de nombreuses qualités mais un véritable défaut, le wobble qui n'arrive souvent qu'après quelques temps de fonctionnement.
BQ a cherché, j'ai cherché et personne n'a trouvé la solution définitive à ce problème.
On est certain maintenant qu'il s'agit d'un problème d'alignement moteur/vis Z qui cycliquement occasionne un dur qui enlève la précision que l'on attend d'un moteur pas à pas.
On reprend, le moteur pas à pas du Z, fait une révolution en 3200 pas ou plus justement 200 pas entiers. Je ne vais retenir que les pas entiers car ce sont eux qui sont précis, les µpas n'étant qu'une émulation électronique que l'effort mécanique peut contrer sans pour autant perdre un pas.
Une révolution Z étant égale à un déplacement de 2mm, 1 pas entier équivaut alors à 10µ. Dans ce contexte, et pour ne pas perdre un pas, son erreur ne doit pas dépasser plus de 50% de 10µ, soit 5µ, soit 2,5%. Un erreur de 2,5% d'une couche n'est pas suffisante pour que ca donne une imprécision nettement visible à l'impression.
On note alors que l'erreur constatée visuellement est bien plus importante que la précision native du moteur. Le problème n'est donc pas lié au moteur en lui-même, augmenter son couple ne résoudra rien.
La liaison plateau/vis Z ne comporte aucun jeu, de même que la vis Z qui est coincée dans le plateau. Le déplacement du plateau dans un sens comme dans l'autre suivra le chemin de la vis sans fin sans aucun jeu mécanique contrairement à une vis en métal ou le plateau ne porte que sur le filet haut de la vis Z, sa descente par son propre poids aurait alors une incidence sur la précision d'entrainement. On ne cherche alors pas de ce coté.
Pourtant, force est de constater que s'il n'y a aucun jeu nul part, que le moteur ne peut accepter plus de 2,5% d'erreur, il y à pourtant un wobble impressionnant qui doit se situer entre 10 et 20% d'erreur...
On retrouve d'ailleurs la démonstration ici viewtopic.php?f=13&t=1868&hilit=wobble+witbox#p13648 -34µ sur un mouvement de 200µ, moteur en charge soit 15% d'erreur.
Fort de ces constatations, le seul élément dans la chaine de déplacement qui puisse accepter une "élasticité" de cet ordre est le coupleur en forme de spirale. Cet élément est un fait un ressort qui tend à accepter un léger angle entre l'axe moteur et la vis Z. Il est nécessaire car il compense le désalignement inévitable moteur/vis.
Cependant, si dans l'idéal ce ressort reste précis, dans la pratique il peut accepter de se déformer de quelques degrés si la charge augmente.
C'est donc précisément sur ce coupleur que je vais me focaliser.
Ce coupleur est le seul élément susceptible par sa déformation mécanique de créer un wobble perceptible sur les impressions.
Ce "ressort" se déforme en fonction de la contrainte liée à la charge entre la vis Z et le moteur, mais aussi cycliquement suivant le désalignement moteur/vis en augmentant à chaque tour la charge suivant l'ange à compenser et donc son élasticité propre.
Les solutions, augmenter la rigidité du coupleur, aligner parfaitement le moteur et la vis Z ou baisser la charge globale de la vis Z
Rendre le coupleur plus "costaud" pour limiter sa déformation.
Sachant que la charge globale est déjà importante, le problème est qu'on n'aurait alors plus assez de couple moteur et nos risquerions alors de perdre des pas. Ce n'est donc pas une solution.
Aligner le moteur et la vis Z.
Cette solution radicale est celle utilisée sur la W2 ou l'axe moteur est aussi la vis Z.
Dans notre cas l'alignement mécanique reste complexe à résoudre puisqu'il faudrait agir sur la position du moteur en X et en Y plus son inclinaison dans les deux axes...
Limiter l'effort de la vis Z.
Je pense que c'est la solution viable.
Je reprends, l'effort sur le coupleur donne l'imprécision de couches par son élasticité qui est lié à l'effort global pour entrainer la vis Z.
Limiter l'effort, c'est baisser le travail d'une manière ou d'une autre.
Le travail c'est, la charge de ce que l'on veut déplacer plus la friction des éléments à mouvoir.
Si l'on commence par le poids du plateau on se rend compte que sans la vis il tombe de son propre poids, c'est donc une aide pour le moteur lors de l'impression, mauvaise direction donc.
Ensuite l'axe Z comporte des roulements à billes qui dans un premier temps font leur job, l'axe est libre pour quelques temps au moins. C'est un point qui mérite pourtant une attention en remplaçant celui du bas par un roulement spécifique pour charge dans son axe (charge verticale).
Reste alors plus que la friction de l'accouplement vis/plateau. L'écrou Igus chargé de transmettre le mouvement n'offre aucun jeu, ce qui est parfait pour un mouvement efficace entre tirer/pousser qui donne l'effet "patte d'éléphant" sur certaines imprimantes. Le jeu entre la vis Z et l'écrou d'entrainement occasionne entre la monté et la descente une erreur qui occasionne, sur une Prusa par exemple, un positionnement de la buse vers le bas pour la première couche et ensuite une montée pour la couche suivante. Nécessairement, le moindre jeu dans la vis/écrou va correspondre à des premières couches non uniformes, le temps de compenser ce fameux jeu entre le mouvement descente/monté. Ce défaut est compensé par le poids de l'axe X dur la vis Z et plus particulièrement avec une extrusion directe, plus lourde encore qui va se reposer de lui même toujours sur le filet haut de la vis Z.
Comme sur la Prusa, si l'on utilise que le poids propre du plateau pour descendre, on pourrait accepter de ne porter que sur la partie haute de la vis. Dans notre cas, le plateau est lourd, c'est donc un avantage que l'on n'exploite pas.
Pire encore, l'accouplement n'autorise pas le moindre voile de la vis Z, en effet, le coupleur Igus est coincé contre l'équerre du plateau. S'il a un voile, il va forcer et "pousser" le plateau vers l'extérieur et donc augmenter le couple nécessaire.
Je résume :
- changer le type de roulement bas du Z pour un fonctionnement régulier à plus long terme.
- changer la vis Igus pour une vis en laiton
- changer l'accouplement pour laisser libre un éventuel voile de la vis Z
L'autre solution réside dans la suppression pure et simple de l'accouplement flexible en le remplaçant par un entrainement à courroie crantée. Relativement facile à faire, on pourrait alors augmenter le couple (rapport 20/40 dents) mais je crains que l'élasticité même minime de la courroie pose alors le même problème que le coupleur.
Dans un premier temps, je vais me contenter de remplacer la vis Igus par une vis trapézoïdale en laiton et effacer l'éventuel voile de l'axe Z avec un accouplement plateau de type "fourchette" laissant libre un éventuel mouvement Y entre le plateau et la vis. Pour autant, je devrais veiller à ne laisser aucun jeu latéral, je veux dire entre la vis Z et le plateau en X