TR – Z-Axis – EN

Tantillus Reborn

Kapitel 2 – Z-Achse

The Z-axis is equipped with a belt drive to avoid having to deal with Z-wobbles in the first place.

Z-axes must be able to move very precisely and finely resolved. Minimal errors or layer height fluctuations are immediately visible in the print image. The forums are full of pictures of printed parts that clearly show Z artifacts.

To get the resolution to the maximum possible, a pulley system and a 0.9° stepper are used.

Microsteps can be held only conditionally position-faithful, therefore the usual data of commercial products and their attainable dissolution are to be classified rather always range marketing lies/wish thinking.
The following calculation therefore only refers to the full steps of the stepper motor and therefore actually represents achievable values.

Pulley GT2 – 20T = 20 teeth with 2mm distance each = effective circumference 40mm
One turn of the pulley corresponds to a travel of 40 mm.

Stepper motor NEMA 17 0.9° = 400 full steps
The stepper motor has a safe resolution of 400 steps per revolution.

This results in: effective circumference of the pulley / full steps of the stepper motor
40mm / 400 full steps = 0.1mm/full step

The pulley system has a reduction ratio of 2:1.
0,1mm/full step / 2 = 0,05mm/full step

The safe resolution of the Z-axis is 0.05mm per full step.

If you now control the axis with 1/16 microstep, you get a resolution of 0.003125mm <— Attention, marketing lie!

TMC stepper drivers do their job surprisingly well and the very light Z-axis can also be moved in very small increments. Here’s the video evidence:

In order to stay in full-step grid in real printing applications, however, it makes sense to select layer heights that can be divided by 0.05 mm.

A Hall sensor is used as the end-stop. These sensors are very sensitive to magnetic fields and have a very high switching accuracy. The type used (A3144 data sheet) does not require any further evaluation electronics, but has a quite high switching hysteresis. However, the switching hysteresis is not a problem and can be „extended“ with the appropriate firmware setting.

mounting instruction:

Schritt 1 – untere Linearwellenaufnahme montieren:

– Lager MR105 einpressen
– Mutter in Taschen einsetzen
– Stepper mit Pulley anschrauben
– Linearwellen einstecken

Vor der Montage die Länge der Linearwellen prüfen. Diese dürfen maximal 1mm Übermaß bzw. 2mm Untermaß haben.
Die Z-Achse ist mit LM8UU Kugelumlaufbuchsen ausgestattet, daher müssen unbedingt gehärtete Präzisionswellen (Cf53 / 1.1213) verwendet werden. Wellen aus „Silberstahl“ (1.2210) sind zu weich und laufen aufgrund ihrer geringeren Härte zwangsläufig irgendwann ein.

Schritt 2 – Z-Schlitten montieren:

– LM8UU Lager einsetzen
– Muttern in Taschen einsetzen
– Lager einsetzen und mit Zylinderstiften montieren
– Schlitten mit der richtigen Richtung auf die Linearwellen stecken

Die Maße von Zylinderstift und Lagerinnenring ergeben eine sehr enge Passung, die sich nur mit Kraft montieren und nicht mehr demontieren lässt. Es ist daher nötig die Zylinderstifte etwas mit Hilfe eines Akkuschraubers und Schleifpapier runterzuschleifen.
So lange schleifen bis die Zylinderstifte sich ohne Kraft durch die Innenringe der Lager stecken lassen. Das ist unbedingt vor der Montage der Teile zu prüfen.

 

Schritt 3 – obere Linearwellenaufnahme montieren

– Supportmaterial aus den Aufnahmen für die Wellen ausbrechen
– Muttern in die Taschen in den Wellenaufnahmen einsetzen
– Muttern in die anderen Taschen einsetzen
– obere Linearwellenaufnahme auf die Wellen stecken
– Endstop Einstellschraube mit Feder und Unterlegscheibe montieren
– Entlastungsschrauben lose eindrehen

Die Entlastungschrauben werden erst angezogen nachdem die Z-Einheit im Gehäuse montiert und ausgerichtet ist. Die Schrauben leiten die Riemenspannungkräfte in die Linearwellen und entlasten die Gehäusekonstruktion. Biegemomente auf die Wellen werden so vermieden.

 

Schritt 4 – Riemen montieren

Schritt 5 – Z- Achse in das Gehäuse montieren

Schritt 6 – Endstop vorbereiten / -Z-Tisch montieren

Pins des Hall Sensor entsprechend dem Bild biegen.

Kabel anlöten und mit Sekundenkleber in den Endstophalter einkleben.

am besten an dieses Farbschema halten:
rot = +
schwarz = –
blau = Schaltsignal

Die vorverdrahtete Endstopeinheit kann nun in den Z-Tisch eingesetzt werden. Durch das verschrauben der gelaserten Teile wird die Einheit festgeklemmt.

 

Schritt 7 – Riemen spannen

Die Riemenspannung auf ca. XXXHz einstellen. Mit diesem Wert können reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Für eine einheitliche Frequenzmessung den Drucktisch ganz runterlassen und am rechten/äusseren Strang messen.

Die Frequenz lässt sich gut mit diversen Apps fürs Smartphone messen. Sucht mal nach Gitarrentuner Apss, etc.
Ein Empfehlung für eine gute Gratis-App können wir momentan leider nicht geben, da es sich bei nahezu allen Apps hauptsächlich um Container für Werbebanner handelt und die eigenliche Funktion, Frequenzmessung, meist eher nebensächlich gepflegt wird.
Falls jemand uns eine gute App empfehlen kann, freuen wir uns über einen entsprechenden Hinweis.

EDIT: Tension2Go von Contitech macht einen guten Eindruck und ist für Android und iOS gratis verfügbar. Es handelt sich scheinbar auch nicht um Adware, daher einen Versuch wert.