Réglage des axes sur RepRap Prism

Bonsoir à tous les lecteurs,

Paoparts m’a proposé une petite place sur son blog afin que je vous présente cette méthodologie pour calibrer les orientations respectives des axes X, Y, Z sur la Prism. J’ai fait la manip sur une Prism Paoparts.

D’abord, le matériel utilisé : 

  • un comparateur à cadran, le mien a un diamètre de tube de 8 mm, et un diamètre de boitier d’environ 52 mm (voir photos plus bas).
  • une grosse équerre métallique (équerre de mécanicien, dite aussi « équerre à chapeau ») que l’on pourra poser soit à plat, soit debout.
  • un support de comparateur créé spécifiquement pour la Prism.
  • mais aussi quelques cales d’épaisseurs pour faciliter le réglage,
  • et des pinces pour maintenir l’équerre sur la table pendant certaines opérations.

 

Ci-dessus à droite, un jeu de cales d’épaisseurs, et à gauche les lames que j’ai utilisées en ce post (j’avais perdu mon jeu de cales 🙁 ). Elles ont été récupérées d’un vieux transformateur électrique, et ont chacune une épaisseur de 0,4mm. Bien entendu d’autres matériaux conviendront aussi pour ces cales dont nous verrons l’utilisation plus loin.

Pinces pour maintenir l'équerre
Pinces pour maintenir l’équerre
 Équerre à chapeau
Allure de l’équerre à chapeau (cliquer pour agrandir) (source img http://www.quincaillerie.pro)

Vous pouvez télécharger le STL du support de comparateur ici :support_comparateur_prism_3pos

Pour mettre en place le support de comparateur, vous devez ôter le support de l’extrudeur  (ce qui est très facile grâce au système de montage rapide de l’extrudeur sur la Prism PaoParts). Le support de comparateur se place alors en dessous du chariot d’axe X, clippé entre les quatre douilles à billes de la glissière X.

Les photos suivantes montrent le support et le comparateur monté dans les 3 orientations X, Y, et Z.

Support et comparateur placé dans la direction X
Support et comparateur placé dans la direction X
Support et comparateur placé dans la direction Y
Support et comparateur placé dans la direction Y
Support clippé dans le chariot, et comparateur placé dans la direction Z
Support clippé dans le chariot, et comparateur placé dans la direction Z

Remarquez sur la première photo, j’ai surligné en rouge la forme particulière du support sur 2 des pattes. Cette forme constitue une butée qui s’appuie sur l’extrémité de 2 des douilles à billes. Veillez donc à bien placer cette forme contre les douilles de ce côté, les 2 autres pattes se coincent simplement entre les 2 autres douilles sans positionnement axial.

Passons maintenant à la manipulation…

Je suppose que vous avez monté « correctement » votre imprimante, que les profilés alu sont à peu près perpendiculaires ou parallèles les uns aux autres, et que l’imprimante est bien posée sur une table plane (je vous dis cela car mon bureau est un peu affaissé en son milieu et j’ai dû caler d’environ 5mm une des pattes pour que la structure de la RepRap ne soit pas déformée !).

Vous pouvez alors en premier lieu vérifier au comparateur le « niveau » de votre table de RepRap, en fait, vérifier qu’elle est pour l’instant parallèle au plan X,Y de la machine. Pour ceci, montez le comparateur vertical, faites déplacer le chariot sur l’ensemble du plateau, et réglez la hauteur des fixations du plateau (soit par les vis, soit par les molettes si vous en avez, voir photo) jusqu’à ce que l’indication du comparateur ne change « presque plus » d’un bout à l’autre de la table. On découvre parfois à cette occasion que notre plateau alu est légèrement bombé… on cherche alors le réglage qui minimise ou répartit les défauts 🙁 et on se dit qu’on passera bientôt à un plateau en verre bien épais et bien plan 😉

réglage_niveau_plateau
Mise à niveau du plateau

L’étape suivante sera de placer une branche de l’équerre parallèle à la glissière Y.

Je place le comparateur en position //X dans le support. Je pose l’équerre à plat sur la table, en la calant puisqu’elle n’est pas d’épaisseur constante (ceci permet aussi qu’elle soit à une distance suffisante de la table pour permettre au comparateur de bien glisser le long de l’équerre sans toucher la table), et je la maintiens avec les pinces.

Le comparateur est amené au contact de la tranche de l’équerre (par déplacement du chariot selon X), on déplace la table dans la direction Y et on corrige la position de l’équerre pour que l’indication du comparateur soit stable dans ce mouvement.

Orientation initiale de l'équerre
Orientation initiale de l’équerre selon Y

 Nous allons ensuite mesurer le défaut de perpendicularité de la glissière d’axeX par rapport à Y (ou Y par rapport à X). Pour cela, en prenant garde de ne plus bouger l’équerre, nous orientons le comparateur dans la direction Y, et nous l’amenons en contact avec la deuxième branche de l’équerre. Un déplacement du chariot selon X d’une distance suffisante (par exemple 100 mm si l’équerre est assez longue) permet de mesurer le défaut d’orientation de cet axe. J’obtiens par exemple 0,45 mm sur un déplacement de 100 mm.

Mesure et correction perpendicularité X/Y
Mesure et correction de la perpendicularité X/Y

Correction de l’orientation de l’axe Y :

La correction qu’il va falloir effectuer correspond alors à ce que nous venons de mesurer, 0,45 mm pour 100 mm. Nous allons modifier l’orientation de l’axe Y, qui supporte le plateau. Donc l’équerre va se réorienter en même temps, et sa deuxième branche devra être au final parallèle à l’axe X selon lequel se déplace notre comparateur. Quelle est la distance entre les points de fixation de la glissière Y ? Je mesure sur ma Prism une distance entre appuis : 400 mm. Je dois donc, à l’une des extrémités de l’axe Y, déplacer les rails (et la poulie de renvoi de la courroie) de 400 x 0,45/100 = 1,8 mm. Pour d’autres valeurs, je peux calculer le déplacement à effectuer par :

correction = distanceEntreAppuis x défautMesuré / déplacementLorsDeLaMesure

Afin d’effectuer ce réglage précisément et rapidement, je vais placer une autre pince (si besoin un peu plus grosse) à proximité de la pièce de fixation de la glissière Y sur l’avant de ma RepRap (la pièce jaune sur la photo ci-dessous) mais en y intercalant des cales de l’épaisseur qui vient d’être calculée, soit 1,8 mm dans mon exemple. Ayant égaré mon jeu de cales, j’utilise 4 de mes lames de transfo qui font 1,6 mm, et j’y ajoute 2 épaisseurs de papier « 80g » (0,1 mm par feuille) pour faire bonne mesure 😉 . Ceci me permet de bien positionner la pince à 1,8mm de la pièce jaune. Attention : le défaut que j’avais mesuré se corrigeait en déplaçant la pièce jaune vers la droite, il se peut que dans votre cas ce soit vers la gauche ! réfléchissez… et si vous vous trompez vous n’aurez qu’à recommencer dans l’autre sens 😮

cales pour réglage Y
cales pour réglage de la glissière Y

Une fois la pince bien en place, j’ôte les cales, je desserre les vis de fixation de la pièce jaune support d’axe Y (ainsi que le support de poulie), je déplace ces pièces pour venir en contact avec la pince, et je resserre les vis. Il ne reste plus qu’à vérifier la perpendicularité X/Y en redéplaçant le chariot selon X, et si besoin refaire encore une petite correction sur le même principe pour minimiser l’erreur.

Perpendicularité Z/X :

Poursuivons donc avec l’axe Z, et son orientation par rapport à la glissière X. Posons l’équerre « debout », la base parallèle à X, et commandons le déplacement vertical du chariot, sur environ 100 mm si possible.

Mesure perpendicularité de Z / X
Mesure perpendicularité de Z / X

Comme précédemment, le mouvement du comparateur nous donne le défaut à corriger (dans mon cas 0,62mm), fonction du déplacement (pour moi 100 mm) que l’on a effectué. Notez que le mouvement Z est donné par 2 chariots commandés chacun par un moteur pas-à-pas, et que ces 2 chariots supportent chacun une extrémité de la glissière d’axe X. Nous allons donc corriger cette perpendicularité en déplaçant l’un de ces 2 chariots verticalement.

Nous mesurons la distance entre les vis de pilotage des glissières verticales (environ 440 mm, peut-être un peu plus ou moins selon la manière dont votre RepRap est montée). La correction à effectuer se calcul comme précédemment par une « règle de 3 » :

correction = distanceEntreVis x défautMesuré / déplacementLorsDeLaMesure

Dans mon exemple 440 x 0,62/100 = 2.73 mm. Attention ici encore au sens du mouvement à effectuer. Regardez bien dans quel sens est le défaut, et dans quelle direction vous devez incliner les rails d’axe X, pour en déduire si vous devez monter ou descendre le chariot vertical choisi. Attention aussi à ne pas trop descendre un chariot qui risquerait d’arriver en butée lors de la prochaine opération de « Home ».

Mais comment déplacer un chariot verticalement ? En tournant sa vis de commande qui est dans l’axe de son moteur (photo suivante). De combien de tours faut-il tourner cette vis ? C’est directement lié au pas de cette vis. Sur ma RepRap, il s’agit d’une vis « M8 », qui a donc un pas (donc un déplacement pour chaque tour effectué) de 1,25 mm. Si je dois déplacer le chariot de 2,73 mm, je dois tourner la vis de 2,73/1,25 = 2,18 tours. Je peux alors faire un peu plus de 2 tour, « à l’œil », ou pour plus de précision, je peux aussi compter le nombre de pas (crans sensibles lors de la rotation) du moteur. J’ai un moteur de 200 pas par tour, je dois donc tourner la vis de 436 pas !!

Correction X/Z par rotation d'un des axes verticaux
Correction X/Z par rotation d’un des axes verticaux

Correction de niveau de la table

Ayant modifié l’orientation de la glissière X, le premier réglage que j’avais effectué n’est plus tout à fait valable. Je peux le corriger en remettant temporairement le comparateur en position verticale, et en jouant à nouveau sur les vis de hauteur du plateau, en prenant soin de ne modifier l’inclinaison que dans la direction X.

 

Correction du niveau du plateau selon X
Correction du niveau du plateau selon X

 

Perpendicularité Z/Y :

Il nous reste à régler la dernière perpendicularité, entre Z et Y. Plaçons l’équerre debout dans la direction Y, et mesurons le défaut entre Z et Y par un déplacement vertical du chariot.
Mesure perpendicularité de Z / Y
Mesure perpendicularité de Z / Y
La procédure de mesure est similaire à la précédente, mais cette fois la correction du défaut va se faire en déplaçant la base des glissières verticales.
Compte tenu de la distance entre ces glissières (environ 400 mm),  on calcule le déplacement nécessaire des 2 embases de l’axe Z, et on utilise le même principe que pour notre premier réglage (orientation de l’axe Y) avec une pince et des cales.
  • placer les cales et la pince sur le profilé alu,
  • ne plus bouger la pince, ôter les cales,
  • desserrer les vis de fixation de l’embase avec une clé alène,
  • déplacer l’embase jusqu’au contact de la pince,
  • resserrer les vis,
  • effectuer la même opération pour l’autre embase.
  • re-vérifier la perpendicularité par un mouvement vertical du comparateur le long de l’équerre, et ajuster le réglage si besoin.
Correction perpendicularité de Z / Y
Correction perpendicularité de Z / Y
 Et voili !
 Espérant que ce « tuto » sera utile à certains… après l’assemblage initial de leur RepRap.
Notez que selon la précision  et la rectitude de vos glissières (les stubs de guidage ne sont pas toujours parfaitement rectilignes) ou selon la planéité de votre plateau (plateau alu parfois bombé de quelques dixièmes de mm) vous ne pourrez pas obtenir un réglage parfait, mais vous devriez bien améliorer le réglage issu de l’assemblage initial pendant lequel il est difficile de vérifier ces diverses orientations relatives. Et ceci vous permettra de fabriquer des pièces plus faciles à assembler les unes avec les autres, ou à assembler avec d’autres pièces.
Philippe
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