Elevatordesign – mekanik

21. september 2023 – tegning m.v.

Jeg har tegnet en ny mekanik, hvor jeg holder fast i, at elevatorstolene skal udbalancere hinanden ved at være forbundet med en tandrem i hver ende. Nu er der dog ikke længere et tandhjul til steppermotoren, men blot fire ‘idler’ hjul.

Stepmotoren er til gengæld koblet til en 10 mm spindel på hele 850 mm længde. Derfor de 10 mm i diameter, så den ikke slår sig. Den har 2 mm stigning pr. omdrejning. Den trækker på den ene elevatorstol i den ene ende og på den anden elevatorstol i den anden ende.

Jeg holder fast i, at elevatorstolene kører på V-slot skinner. Nu blot 20×80 mm frem for 20×60 mm for at få bedre plads til spindlen og til at fastgøre skinnen på elevator-rammen.

“Klumpen” øverst er stepper motoren. Den er (via dens aluminiumsbeslag) skruet fast på den 3D printede blå klods, som også holder et kugleleje, hvori skruen kører rundt. Den røde metalring, som er skruet fast på spindlen, holder kuglelejet på plads oppe i klodsen.

Møtrikken til spindlen – altså møtrikken med de 2 mm stigning – er skruet ind i den næste 3D printede klump (den grønne). Den på tegningen “frie” ende af den grønne klump skal skrues fast på den ene elevatorstol, som jo er fast forbundet til den anden elevatorstol via tandremmen. Dermed kontrollerer motoren begge elevatorstole i den ene ende.

Den ferskenfarvede 3D printede klods holder endnu et kugleleje for at styre den nederste ende af spindlen sideværts.

Den lilla 3D printede klods bærer spindlen vha. den røde metalring, som “står” på et trykleje, der passer ned i klodsen.

Desværre kan makersupplies.dk ikke levere 10 mm spindler. Så jeg må ty til AliExpress med deraf følgende ricisi for dårlig service, dårlig kvalitet og ultimativt spildte penge. Men det er billigt, hvis det går godt.

Mht. elevatorstolene tænker jeg på at 3D printe enderne af elevatorstolene. Og hullet gennem rammen. Det kan gøres meget præcist. Og det giver mulighed for at anbringe micro switches og/eller IR sensorer lige så præcist. Udfordringen er naturligvis at få det gjort stærkt nok; hver ende må nødvendigvis printes i mindst tre stykker. Og enderne skal gøres solidt fast i top, bund, sider og hylder, som alt sammen er MDF / spånplade.

6. oktober 2023

2 stk. spindler netop ankommet fra Kina. Det tog 17 dage. Den ene af dem er helt lige. Og den anden er fuldt brugbar, og kan måske rettes helt op. Det drejer sig om mindre end to millimeter, den “slår ud” i den ene ende. Så jeg vil sige, at jeg slap heldigt fra mit hidtil største og dyreste indkøb i Kina.

21. oktober 2023

Efter et par ugers software udvikling, genoptog jeg CAD tegneriet i dag:

Men jeg spekulerer lidt på, om monteringen af stepper motorerne måske er for svag? Måske skulle jeg anskaffe nogen vinklede beslag i aluminium eller stål? Men så kommer motorerne meget langt ind mod V-Slot profilerne.

22. oktober 2023 – nyt topbeslag

Som svar på ovenstående bekymring har jeg designet dette 3D printede beslag:

Det bliver rent plastik. Men jeg tror på, at den er en del stærkere end den første udgave.

25. oktober – end-stop switch m.v.

Jeg har fået anbragt en microswitch på det stykke, hvori V-slot profilen er gjort fast. Der er en micoswitch i hver side, der aktiveres, når yderste elevatorstol når i top-position. Et stykke 3D print (lilla på billedet, hvor V-slot profilen er fjernet, så man kan se switchen)) aktiverer switchen:

Og jeg har gentegnet hele elevatoren, hvor stykkerne til fastgørelse af mekanikken i rammen er ændret fra 19 mm MDF til 32 mm (dvs. 2×16 limet sammen) spånplade, og elevatorstolene er ændret fra variende tykkelser MDF til 16 mm spånplade. Dvs., at alt er i 16 mm spånplade, undtagen hylderne, som stadigvæk er 6 mm MDF.

Det har fået den samlede vægt fra 27,7 kg ned på 20,8 kg. Hver elevatorstol ned fra 5,9 kg til 4,7 kg. Til gengæld er dybden af elevatoren vokset et par centimeter.

Jeg har også tegnet alle stykkerne ud på hele plader. Jeg får brug for to hele 16 mm spånplader og lidt over en halv 6 mm MDF plade.

Desuden har jeg regnet på hvor lange og hvor mange skruer, jeg skal bruge. Så jeg er næsten klar til at bestille resten af mekanikken hos MakerSupplies.

28. oktober 2023

Jeg har fået tegnet kontakter og beslag til kontakter til overførsel af skinnestrøm:

Og her ses, hvordan jeg har placeret dem i elevatoren (set fra oven):

Derved har jeg friholdt pladsen mellem stolene og rammen til at anbringe IR sensorer til sikring af, at der ikke kommer et tog i klemme.

29. oktober – IR sensorer

Portaler med IR sensorer kom til at se sådan her ud:

Og anbragt i elevatoren sådan:

Nu er designet i princippet færdigt. Men jeg venter lige lidt med at købe og save spånpladerne. Og at få 3D printet diverse beslag og portaler. Man ved aldrig, hvad jeg finder på.

Måske skal portalerne ændres, så de skrues udefra. Jeg tror, at det vil gøre dem stærkere omkring IR modtageren. Og nemmere at montere.

17. november – Portaler og skinner

Portaler omdesignet, så de skrues udefra.

Et prøveprint afslører, at der ikke var plads til IR senderen. Så også dette er ændret.

Desuden afslørede det, at der ikke er plads til Märklin C-skinner i portalen. Lige i midten er portalerne 65 mm. Men pga. den buede top aftager højden ret hurtigt ud mod siderne.

NEM fritrumsprofilet siger, at man uden køreledninger (som jeg ikke skal have) skal have en højde på 59 mm over skinnerne. Märklin C skinner er 10,3 mm høje. Men bunden er kun plastik, så de kan sikkert slibes ned til det halve. K skinner er 5,2 mm. Og Piko A skinner, som jeg tidligere har brugt med god succes, har jeg målt til 4,3 mm. Dvs., at jeg har brug for en portalhøjde over et lidt bredere stykke på hhv. 69,3, 64,2 og 63,3 mm.

En 94 cm lang Piko flex-skinne koster små 50 kr. En 90 cm lang Märklin K flexskinne koster ca. 150 kr. C skinner har jeg allerede. Prisen er i øvrigt cirka som for K skinner. Men de findes ikke som flex skinner. Og udenfor elevatoren får jeg under alle omstændigheder brug for flex skinner for at få det hele til at gå op. Så det taler for ikke at bruge C skinner inde i elevatoren. Der er 12 hylder a 120 cm i elevatoren. Og 3 – 4 buer udenfor. Dvs., at der skal bruges 16 stykker flex skinne inde i elevatoren og 2 – 4 stykker udenfor. Så prisforskellen på 20 x 100 kroner siger mig, at jeg vælger Piko skinnerne. Jeg har i øvrigt allerede to, som jeg dog har klippet lidt i. De skal helst monteres samtidig med at jeg samler elevatoren. Det er noget med nærmest at flette dem ind i underlaget vha. den tråd, der skal udgøre midterlederen. Og dermed skal der bores huller i hylderne til tråden. Så jeg må hellere se at få dem bestilt. Og ligeledes noget forsølvet kobbertråd som midterleder.

Det er i øvrigt en tanke værd, om jeg skulle 3D printe en “holder” til midterlederen, så det kunne se lidt pænt ud. Ved at måle på hhv. en Märklin C skinne og en Piko flex skinne ser det ud til, at midterlederen må være op til 1,3 mm høj. Dvs., at der er plads til 0,5 mm under den forsølvede kobbertråd, som er 0,8 mm i diameter. Det skulle vel nok kunne lade sig gøre?

5. december – 3D printning

I dag fik jeg 3D printet det første af de øverste beslag. Dvs. dem, der holder motor og det øverste kugleleje. Det tog lige under 13 timer. Og kun udkravningen til motoren er for lille: 37,7 mm i diameter i stedet for de 38, som jeg tegnede i FreeCAD. Dvs., at der skal slibes 0,15 mm af hele vejen rundt. Det må kunne lade sig gøre. Men jeg må nok hellere ændre lidt i tegningen, før jeg printer det sidste beslag.

Jeg har nu 4 ud af i alt 6 beslag:

11. december 2023 – mere print

Sidste beslag til nederste kugleleje og første beslag til spindel-møtrikkerne (det røde beslag på tegningen fra 21. oktober ovenfor) printet. Førstnævnte gik godt. Sidstnævnte knap så godt: Alle skruehuller var for store og godset så tykt (30 mm), at M3x30 mm skruer ikke er lange nok. Derfor har jeg rettet tegningen til samt tegnet en version, der skal skrues fast fra indersiden af elevatorstolen. Den skal bruges til forreste elevatorstol. Men jeg venter med at printe til jeg får samlet så meget, at jeg kan måle den præcise virkelige afstand mellem spindel og elevatorstol.

Januar/februar 2024

  • 9/1: Første beslag til spindel møtrik printet.
  • 14/1 (dagen hvor Hendes Majestæt Dronning Margrethe II abdicerede og Hans Majestæt Kong Frederik X blev udråbt): Var i T.Hansen for at købe skruer, fordi de på deres hjemmeside har et OK udvalg i M4 og M5 maskinskruer. Modsat Bauhaus, som har en ganske forfærdelig dårlig hjemmeside. Det var noget rod. Men jeg købte dog noget. Kunne imidlertid ikke få M3 hos T.Hansen, så var alligevel i Bauhaus, hvor jeg mageligt havde kunnet købe det hele – både i løsvægt og i kasser. Har desuden set lidt på at skrue mekanikken sammen. Fik slebet lidt i møtrikkerne på “vognene”, som elevatorstolene skal køre på. Der manglede en mm plads for at vognene kunne komme forbi de 3D-printede beslag. Desuden har jeg klippet halvdelen af de dobbelte gevindstykker over i to. De skal bruges til de plader, som skal fastholde medløberhjulene til tandremmene. Men hulafstanden passer ikke. I det hele taget skal der files lidt alle vegne.
  • 22/1: Jeg fik fjernet en hylde, så der kan blive plads til elevatoren på mit arbejdsbord. Først skal jeg dog have monteret V-slot profilerne i rammen. Derudover fik jeg designet og printet de fleste af de beslag, der skal bruges for at fastgøre tandremmene bag på elevatorstolene. Den nye bredere tandrem er 2,5 mm pr. tand. Den første smallere tandrem er kun 2,0 mm. Og til den havde jeg købt nogen beslag af aluminium. Men de kan ikke bruges.
  • 24/1-2024: Jeg fik printet resten af de beslag m.v, der skal bruges bag på elevatorstolene. Og den sidste portal. Nu handler det om holdere til midterlederen på skinnerne inde i elevatoren. Og måske noget, der kan centrere selve skinnerne. Og her viser det sig, at det største problem hidtil har været, at jeg har forsøgt at printe noget med et 0,6 mm hul, som kun var 2 mm langt. Det kan ikke lade sig gøre med en “almindelig” 3D printer. Men hvis jeg gør holderne 6 mm lange, så ser det ud til at fungere.
  • 10/2: Jeg har printet en lille prototype med tre “fødder”, der passer mellem svellerne. Men skinnerne skal jo også centreres ret nøjagtigt i elevatorstolene. Så derfor ville det være smart, hvis disse fødder gik helt ud til kanten af hylderne. Det betyder så igen, at selve midterlederholderen og fødderne skal printes hver for sig og samles rundt om skinnerne. Derfor er næste forsøg nogle svagt koniske huller i fødderne og lige så koniske dutter under selve holderen, så de to dele kan klikkes sammen. Efter et par forsøg fandt jeg frem til, at det passer med radius 1,4 og 1,5 mm på dutterne og 1,5 og 1,6 på hullerne. En FDM 3D printer er meget præcis, men det ser ud til, at PETG bulner 0,5 mm ud på den printer, jeg anvender.
  • 11/2: Jeg grubler en del over, hvordan skinnerne skal centreres og fastgøres. En hel Piko flex-skinne er 940 mm lang. Jeg har talt, at der er 128 sveller. Og de er hver 3 mm brede. Mellemrummene er 4,3 mm. Det passer med, at 128*3+127*4,3=930,1. Og selve skinnerne stritter ganske rigtigt ca. 5 mm uden for yderste svelle i hver ende. Samme skinne kan glide hen gennem svellerne. Så de skal fikseres. Jeg tror, at epoxy lim vil være det rigtige til det formål. Jeg har købt de 10 mm lange Piko skruer til at fastgøre skinner og underlag. Det vil kræve, at jeg sætter skinnerne fast, før jeg samler elevatorstolene. Ellers kan jeg ikke få en skruetrækker på. To problemer: De vil stikke 2 mm ud på undersiden af hylderne, og hullerne til dem kommer til at sidde under midterlederen. Løsning; Skær de to mm af med Proxxon maskinen, og bor nye huller i et zigzag mønster på hver side af midterlederen. Midterlederen skal også gøres fast. Det kan gøres ved at (nogen af) fødderne på midterlederholderne fortsætter ud under skinnerne.
  • Mht. centrering af skinner, så kunne jeg godt tilføje et eller andet, der tvinger skinnen inde i elevatorstolen og skinnen i portalen til at være 100% ud for hinanden. Men lad os se, om det bliver nødvendigt. Det kan tilføjes, hvis problemet er der.
  • 16/2: Jeg har designet et endestop og centreringsstykke til enderne af skinnerne i elevatorstolene. Se billede. Hermed slipper jeg for at lime og centreringen burde også være sikret.
  • 18/2: De to V-slot profiler, der skal udgøre kernen i mekanikken, afkortet. Huller boret, og jeg begyndte at montere den ene af dem. Men det duer ikke. Rammen og de to massive klumper spånplade, som skulle være monteringsstykker til V-slot profilerne, er meget skæve. Jeg tror, at jeg bliver nødt til at 3D printe nogen monteringsstykker og at sætte nogen kiler bag ved dem, så det hele kan tilpasses. Jeg har målt rammens total-bredde til 1288 mm (som stemmer med min tegning) i hullerne til de yderste portaler, men 1291 mm i hullerne til de inderste portaler.
  • 20/2: Tankespind. Jeg sparer 7 kg ved at fjerne de to spånplade-monteringsstykker. Og de 3D-printede bliver maksimalt 1 kg. Det er jo fint. Men hvordan får jeg de to V-slot profiler til at sidde lige i en skæv ramme? Jeg tænker for det første at printe de nye monteringsstykker i to dele. En del på 9 cm, som udgør hoveddelen og et stykke på ca. 1 cm, der skal udligne skævheden. Og så ellers en 140 mm gennemgående M6 bolt til at holde det hele sammen. For at tage mål til tilpasningsstykkerne tænker jeg at spænde de to V-slot profiler sammen med fire kosteskafte, som jeg skærer til i den præcise længde svarende til den ønskede afstand og boltet fast på V-slot profilerne vha. de beslag, der skal holde medløberhjulene til tandremmene. Derved kan jeg ganske enkelt stille de to V-slot profiler på bunden af rammen på en lille stabel MDF, tage målene, printe et beslag af gangen og bolte det fast. Hullerne i rammen til boltene kan jeg måle præcist ud og bore i forvejen.
  • 24/2: De to spånplade klumper fjernet og hullerne delvis udspartlede. Nye 3D-printede og to-delte monteringsklumper designet.
  • 25/2: Første to klumper printet. Desuden indkøbt gevindjern, kosteskafte m.v. til monteringen. De værste skævheder “skjult” ved at slibe med korn 40 på en excentersliber, så spånpladen blev en millimeter tyndere i hjørnerne. Alle kanter på rammen spartlet. Og nye huller til fastgørelse af V-slot profilerne boret.
  • 1/3: I løbet af den seneste uge er alle de 10 store stykker af 3D printede monteringsstykker printet.
  • 2/3: Hullerne i rammen boret op til 9 mm, så det passer med de “bolte”, jeg også har lavet i dag ud af et par meter gevindjern og nogen møbelmøtrikker. Desuden er de fire kosteskafte kortet af til 1056 mm, forsynet med gevindbøsninger og skruet imellem de to V-slot profiler. Endelig er hele konstruktionen sat ind i rammen, og jeg har målt ud til og printet det første af de +/- 2 cm tykke stykker af monteringsklodserne. Jeg overvejer, om ikke der skal blive ved med at sidde kosteskafte helt for oven og helt forneden. Det vil sikre, at de to V-slot profiler forbliver parallelle.

14/1:

24/1:

11/2-24:

16/2:

25/2:

1/3:

2/3: