Version vom 12. August 2020, 10:16 Uhr

Diese Seite beschreibt ein Ergänzungs-Set des Universal Prototyping Kit. Es enthält Komponenten die es ermöglichen zusammen mit dem Basis-Set einen Lineartrieb herzustellen.

Ein Lineartrieb kann mit Zahnriemen oder mit Gewindestange angetrieben werden. Zahnriemen erlaubt schnellere Bewegungen (z.B. 3D-Drucker), Gewindestange ist dagegen langsamer, kann aber mehr Kraft aufbringen (z.B. CNC-Fräse).

Bei beiden Antrieben kann die Führung entweder durch ein Gleitlager ("Slider") oder durch ein Kugellager (z.B. Linearkugellager vom Typ "lm8uu") auf einer Achse (z.B. Rundstab mit 8mm Durchmesser) ermöglicht werden.

Gewinde-Antrieb LeadScrew

Bei der Spindel-Achse sind die wesentlichen funktionalen Kernelemente eine Motorbefestigungsplatte welche auch gleichzeitig als Festlager funktiert, sowie eine Endplatte als Loslager und eine Kreuzplatte für den Schlitten. Dazu gubt es noch als Mitnehmer einen Spindelmutterblock.

Die Platten, aber auch weitere Elemente wie SC8UU-Linearkugellager-gehäuse können entweder aus Alu gefertigt sein oder auch wahlweise 3d-gedruckt werden.

Spindelantrieb mit LeadScrew
Gewinde-Antrieb mit Trapezgewindespindel 8mm

Spindelmutterblock

Spindelmutterblock als Mitnehmer
Gehäuseblock mit Trapezgewindemutter. Diese wird noch zusätzlich mit 4 M3x20 Zylinderkopfschrauben gesichert.
Abmessungen des Gehäuseblocks
Abmessungen des Gehäuseblocks
Gehäuseblock transparent
Gehäuseblock transparent und teilassembliert
Endversion mit gerundeten Kanten

Schlittenkreuzplatte

Kreuzplatte für den Schlitten
Kreuzplatte
Löcher für SC8UU
Löcher für Spindelmutterblock
Senkungen für SC8UU-Befestigungs-Schrauben
externe Befestigungslöcher

Motorplatte

Die Motorplatte enthält u.a. die Befestigungslöcher für den Steppermotor und dient auch als Festlager.

Motorplatte
Motorplatte
Abmessungen der Befestigungslöcher

Endplatte

Die Endplatte enthält ein zz806-Kugellager als Loslager.

Endplatte
Endplatte
Abmessungen der Befestigungslöcher

Zahnriemen-Antrieb Triboslider

TriboSlider Achsen
Triboslider-Achsen
Triboslider als Baugruppe in FreeCAD
Triboslider als Baugruppe in FreeCAD

Gleitlager-Führung

Das Gleitlager wird hier mittels eines Slider-Elements realisiert, welches in den Nuten eines T-Slot-Profils als Führung läuft, d.h., das Profil kann hier als tragendes Rahmen-Element und gleichzeitig auch als Führungsschiene verwendet werden.

Besonders elegant bei dieser Lösung ist, dass der Zahnriemen ebenfalls innerhalb der Profil-Nute läuft und somit einerseits geschützt ist und andererseits dem Lineartrieb ein sehr kompaktes Design verleiht.

Ein Video, welches den Lineartrieb in Bewegung und angesteuert durch eine RAMPS-Steuerung vom 3D-Drucker zeigt, gibt es auf YouTube:

(Hier noch gehts zu der im Video gezeigten alten Version V.0x ==> triboslider_0x (deprecated !) die aber inzwischen zugunsten des neuen Tribosliders obsolet geworden ist.)

BOM / Montage

Hier die vollständige Materialliste / BOM: BOM Triboslider

Bei der Monatge ist es sinnvoll zunächst die Untereinheiten / Teil-Baugruppen zu assemblieren und diese dann hinterher zur gesamten Achse zusammenzusetzen.

Montage von Teil-Baugruppen
Idler subassembly
Idler-m8-axis, Achse für die Umlenkrolle

Motorhalterung

Halterung für seitliche Aufhängung eines Nema17 Steppermotors, zum Antrieb eines Zahnriemens. Dieser verläuft in der 6er Nute eines 20x20 Tslot-Profils. Die Halterung besteht aus zwei Platten und einem Zwischenstück welche verschraubt werden. Das ist zwar etwas umständlich aber dadurch lässt sich bei 3D-gedruckten Teilen ein günstigerer Faserverlauf erreichen, der eine wesentlich bessere Stabilität bietet.

Motormount für Zahnriemenantrieb
Seitenwand mit Befestigungsmöglichkeiten für Nema17 Stepper
Zwischenstück

Idler

Die Umlenkrolle besteht ebenfalls aus zwei Platten und einem Zwischenstück. Das Zwischenstück hat Befestigungslöcher nach unten und zur Seite, die später eine Montage des gesamten Lineartriebes am Maschinenrahmen ermöglichen.

Umlenkrolle für Zahnriemenantrieb
Seitenplatte für Umlenkrollen-Halterung
Zwischenstück mit Befestigungslöchern

Schlitten

Slider-Elemet, 3d-druckbar, entweder aus ABS oder auch aus speziellem "tribo-Filament" (fa. Igus).

Slider-Element
Gleitelement frontal
Abmessungen
Gleitelement hochkant

Vierkant-Gehäuse

Das Slider-Element befindet sich passgenau in einem Vierkant-Gehäuse mit Gewinden an allen vier Längsseiten. Davon sind jeweils 4 Montagegewinde auf der Ober- und Unter-Seite, welche zur externen Befestigung anderer Teile mit dem Schlitten dienen und jeweils seitlich zwei, welche das Gehäuse mit dem Sliderelement als "Mitnehmer" verbinden.

squaretube
Vierkantrohr mit M6-Gewinden
Abmessungen top-Gewinde
Abmessungen Seiten-Gewinde

Zahnriemenantrieb mit Kugellager-Führung Universal-Axis

Die hier beschriebene Variante einer universellen Achse wurde 2016 von Michel Dhoore für OpenSourceEcology-US entwickelt und ist näher beschrieben im OSE-US-Wiki: opensourceecology.org

Eine interaktive animierte Explosions-Ansicht des Modells ist zu finden unter: 3dcontent.be

Universal-Achse für lm8uu-Kugellager und Zahnriemen
Universelle 8mm-Achse mit Kugellagern
Explosionsansicht

Die Endstücke können 3D-gedruckt werden und bestehen aus jeweils 2 Teilen, welche durch Schrauben und Muttern zusammengehalten werden.

End-Stücke für Motor-Befestigung und Umlenkrolle
Motor-Seite
Idler-Seite

Der Transport-Schlitten wird am Zahnriemen "klemm-schlüssig" befestigt.

Transport-Schlitten
Schlitten
Zahnriemen-Stöpsel

Ein Endstop-Halter, wie er auch bei 3D-Druckern gebräuchlich ist, kann auf der 8mm-Achse festgeklemmt werden.

EndStop-Halter
EndStop-Halter

Hier gibts die Teile im freeCad-Format und als .stl-files zum 3D-drucken:

Download Universal8mmaxis.zip

Und hier ist ein Link auf ein sehr schönes und detailliertes Tutorial zum Zusmamenbau der Achse: [1]

Konstruktionsbeispiele

Proof of Concept Slider

Erster Test-Entwurf eines LinearDrives mit PTFE-Slider-Elementen
PTFE-Slider

Uniscope

UniScope
CNC-gesteuertes USB-Mikroskop, vorgestellt auf der Makerfaire2016 in Hanover

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-triboslider2.jpg|Bild 1: Triboslider-Achsen
+triboslider2.jpg|Triboslider-Achsen
+tribo_idler_ass2.png| Triboslider als Baugruppe in FreeCAD
+tribo_slider_timing_belt.png| Triboslider als Baugruppe in FreeCAD
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Ergänzungs-Set Lineartrieb: Unterschied zwischen den Versionen