ExtruXY (coreXY remix của ExtruH)

Giới thiệu

Đây là bản chuyển đổi từ H-bot sang coreXY cho máy plotter ExtruH mà mình thiết kế hồi trước

• Có tốt hơn không? Không, nhưng nó khác
• Nhìn ngầu hơn không? Cũng có thể, tuỳ cảm nhận mỗi người
• Có nên in không? Chắc là không, bản H-bot làm tốt rồi, trừ khi máy của bạn thật sự rất lớn

Bo driver

Video này cho thấy đề xuất bo driver hiện tại của mình

Bối cảnh

Mình nghĩ sẽ hay nếu có một phiên bản coreXY của ExtruH. Từ khi dùng thiết kế cũ, mình để ý là các mức gia tốc cao trong extension AxiDraw của Inkscape đôi khi tạo ra đường hơi lượn sóng nhẹ. Cái này không dễ thấy nên không phải vấn đề lớn, và có thể xử lý đơn giản bằng cách chọn mức gia tốc thấp hơn. Tuy vậy mình nghĩ biết đâu có thể cải thiện bằng cách chuyển từ H-bot sang coreXY, vì hai dây đai có thể làm máy cứng hơn, đẩy các cộng hưởng lên tần số cao hơn (ít nhìn thấy hơn) hoặc chỉ xuất hiện ở gia tốc cao hơn.

Nói ngắn gọn: chuyện đó không xảy ra. Dù tần số cộng hưởng có vẻ khác đi, nhưng hành vi tổng thể cũng không tốt hơn bao nhiêu. Vì vậy mình không khuyến nghị thiết kế này thay cho bản H-bot cơ bản, trừ khi vì lý do nào đó bạn thật sự, thật sự, thật sự muốn một máy coreXY hoặc bạn muốn làm máy thật to. Điểm cuối này quan trọng: với H-bot, các cụm carriage chính giữ cho thanh pen rail vuông góc với các thanh rail chính, và dù chúng khá cứng thì vẫn chỉ là chi tiết in 3D nên độ cứng có giới hạn. Còn với coreXY, khi căng đúng thì chính dây đai sẽ giữ pen arm vuông, nên nếu dùng dây đai tốt thì một máy kích thước lớn có thể hợp với coreXY hơn.

Tóm lại, nếu xét theo tình huống của bạn:

• Mình chưa có plotter và đang tính làm một cái, nên in bản nào? ExtruH
• Nhưng mình rất muốn máy coreXY và bạn không được bảo mình làm gì. Có thể có những máy phù hợp mục tiêu đó hơn, bản này không tệ nhưng không thấy tốt hơn rõ rệt so với bản cơ bản
• Mình đang có ExtruH, có nên nâng cấp lên cái này không? Không, đây không hẳn là nâng cấp và bạn có thể phải mua thêm dây đai với pulley
• Mình muốn làm máy thật to — ExtruH có đủ cứng không? Có thể không, đây có thể là trường hợp thiết kế coreXY phát huy tác dụng

In ấn

Các phần trong model này chỉ là những phần khác với thiết kế ExtruH cơ bản; đây không phải một plotter hoàn chỉnh vì mình không muốn phải quản lý các phần dùng chung ở hai nơi. Bạn sẽ cần vào bản gốc để lấy các phần còn lại.

Những part được dùng lại từ plotter ExtruH cho máy này sẽ được đánh dấu “ALSO USED ON ExtruXY” trong danh sách part của ExtruH; tất cả các part không được đánh dấu như vậy là đã thay đổi và không cần ở đây. Hướng dẫn chung về phần nào đổi/phần nào giữ nguyên:

• Giá đỡ stepper giống nhau ở cả hai, nhưng cần các tấm chỉnh chiều cao (height adjustment plates) có trong bản remix này
• Chân (feet) của plotter giống nhau
• Cụm gá pulley & các support khác hoàn toàn vì phiên bản này có hai dây đai và đường đai khác
• Phần lower của pen rail bracket dùng chung, nhưng phần upper khác do thay đổi bố cục dây đai
• Pen carriage gần như thay đổi hoàn toàn, cũng do thay dây đai; phần này bao gồm cả các kẹp đai (belt clamps) nhỏ hơn vì giờ có 4 đầu dây đai cần kẹp trên carriage trong không gian khá hẹp

Các part lý tưởng nhất nên in bằng PLA để cứng vững; PETG có thể dùng được nhưng mình chưa test. Dùng ít nhất 3 perimeter cho kết cấu chính, nhiều hơn thì có lẽ tốt hơn, và làm top/bottom solid layers đủ dày.

Các part được thiết kế cho layer 0.2mm và nên in được không cần support ở độ cao layer này. Nếu bạn dùng layer height khác, một số lỗ counter-bore khoan bậc theo kiểu úp ngược có thể không in ra đúng.

Khác biệt khi lắp ráp

Phần lớn việc lắp ráp bản coreXY khá giống plotter H-bot. Nếu bạn muốn kiểm tra cách lắp và hướng các part thì trong file OpenSCAD có sẵn. Trong file này có module assembly3() cho phép xem cách bố trí các part: lưu ý một số part là trái/phải (handed) chứ không phải chỉ mirror đơn giản.

Motor bracket đôi khi không thể bắt vít trực tiếp vào rail 2040 trên máy này. Motor kéo dây đai ở tầng cao hơn sẽ cần một hoặc có thể hai miếng kê chiều cao motor (motor height spacers); motor dây đai thấp hơn có thể chỉ cần một hoặc không cần. Cái này khó nói chính xác vì phụ thuộc kích thước trục motor và drive pulley của bạn. Điều quan trọng là đảm bảo dây đai không bị cạ/kẹt vào phía trên hoặc phía dưới của motor bracket.

Luồn một dây đai trước, rồi luồn dây còn lại một cách lỏng tay từ pen carriage và vòng qua các idler pulley theo hình chữ "P". Bạn cần đảm bảo dùng đúng part trái/phải; nếu không chắc thì xem trong assembly, nhưng khi làm xong bạn sẽ có một dây đai chạy qua đúng các pulley và idler. Khi luồn dây quanh motor, cẩn thận đừng quay drive pulley quá nhanh nếu nó đang nối với bo driver, vì điện áp tạo ra do stepper bị quay có thể hơi “gắt”.

Khi đã luồn dây qua toàn bộ idler và pulley và đã căng vừa vừa, cố định dây đai vào pen carriage ở cả hai đầu; mình sẽ chỉnh độ căng bằng motor bracket. Đảm bảo chừa đủ chiều dài dây trước khi cắt. Lưu ý là ở bước cố định tạm ban đầu (để dây còn lỏng), bạn nên đặt motor bracket ở vị trí cho phép tăng căng bằng cách kéo bracket ra ngoài, xa phần còn lại của plotter.

Lý tưởng là dùng smooth idler ở những chỗ mặt lưng (back side) của dây đai tiếp xúc với bề mặt idler, và dùng toothed idler ở những chỗ mặt răng (toothed side). Bạn sẽ cần 6 toothed và 2 smooth idler (số lượng khác ExtruH: ExtruH cần 2 toothed và 4 smooth). Tất cả idler nên là loại 20t cho dây GT2 6mm. Bạn có thể(?) dùng smooth idler cho mọi chỗ nếu muốn, nhưng với mình thì thấy hơi cấn

Với máy khổ A3, 5m dây đai có thể đủ. Cẩn thận đừng cắt dây cho tới khi bạn chắc chắn hai đoạn dây đai đều đủ chiều dài. Với coreXY, độ căng dây cần được chỉnh để giữ pen rail vuông với main rails.

Bắt cố định chân plotter lên baseboard trước khi căng dây để đảm bảo độ fit tốt giữa các con lăn (rollers) của main rail ở mỗi bên. Khi căng dây, lực kéo sẽ kéo chân vào trong và có thể làm con lăn ngoài bị mất tiếp xúc với rail, giảm độ cứng chống xoắn (torsional stiffness) — không phải vấn đề quá lớn nhưng có thể gây sai số nhẹ.

Nếu bạn chuyển đổi từ ExtruH, có thể bạn cần kiểm tra lại đấu nối motor vì chuyển động có thể không còn giống như bạn quen trước đây. Hãy cẩn thận với mọi chuyển động cho tới khi bạn hiểu rõ nó đang chạy ra sao.

Do phải chừa chỗ cho các pulley trên đỉnh của main carriage, máy này rộng hơn ExtruH khoảng vài cm nếu dùng cùng chiều dài nhôm định hình; tình cờ điều này làm nó vừa hơn trên tấm base cũ của mình, nhưng bạn cần tự kiểm tra.

Thay đổi phần mềm

Giống như ExtruH, máy này được thiết kế để chạy với Inkscape extensions cho AxiDraw — cũng có thể chạy với phần mềm NextDraw nhưng mình chưa test.

Phần mềm sẽ cần chỉnh một số thứ để dùng tiện hơn; đây là các thay đổi nhỏ bằng text editor và được hướng dẫn chi tiết ở trang ExtruH. Tóm tắt là bạn cần chỉnh kích thước máy và tính đến hướng “portrait” của nó.