I know what the correct 3D printer belt tension is! Let me explain what it is and how to set it!
Summary
TLDRこの動画スクリプトでは、3Dプリンターのベルトの張力調整について詳しく解説しています。ベルトの張力を適切に設定することが、プリンターの精度やモーターの寿命に大きな影響を与えることを実験を通して示しています。一般的な「ベルトをきつく締める」というアドバイスは誤解を招く可能性があり、代わりにステッピングモーターの公称ラジアル荷重に基づいて張力を調整することが推奨されています。ベルトの張力を適切に管理することで、プリントの品質向上だけでなく、ノイズや消費電力の低減にもつながるというメッセージが込められています。
Takeaways
- 😃 3Dプリンタのベルトテンションは、正しいテンションで張る必要があり、あまり気にしすぎる必要はありません。
- 😉 ベルトを過剰に締めすぎると、ステッピングモーターの負担が高くなり、ノイズや温度上昇、消費電力の増加などの問題が発生する可能性があります。
- 🤔 同期ベルトは、所定のテンション範囲内で正しく機能するように設計されており、ゲートスベルトなどの高品質なベルトを使用することが重要です。
- 😲 ステッピングモーターの公称ラジアル荷重は通常25~30ニュートンなので、ベルトのテンションはこの荷重を超えないようにする必要があります。
- 🧐 ベルトがゆるすぎると、方向転換時の遅れなどの問題が発生する可能性がありますが、適度なテンションであればそうした心配はありません。
- 😅 ベルトテンションの調整は、ゲージやはかりを使って正確に行うことが重要です。音程で判断するのは適切ではありません。
- 🤓 ベルトを過剰に締めすぎると、ステッピングモーターの寿命が短くなる可能性があります。公称値を超えるテンションは避けましょう。
- 😊 一部のユーザーは、公称値を少し超えるテンションでも品質が向上すると主張していますが、それはリスクを伴います。
- 😇 結論として、ステッピングモーターの公称ラジアル荷重に基づいてベルトテンションを設定することが賢明です。
- 🙏 ベルトテンションの設定には、はかりなどの適切な道具を使用することをお勧めします。
Q & A
3Dプリンターのベルトの張力はどのように設定すべきですか?
-ステッピングモーターの公称仕様に基づいて張力を設定することが推奨されています。公称仕様では、一般的に軸から2cmの位置で25~30ニュートンの放射荷重が許容されています。この仕様を超えるとモーターの寿命が短くなる可能性があります。
なぜベルトの張力が重要なのですか?
-ベルトの張力が緩すぎると、方向転換時に軸の動きが遅れる可能性があります。一方、張力が高すぎると、ステッピングモーターの負荷が高くなり、モーター温度の上昇、消費電力の増加、騒音の発生などの問題が生じる可能性があります。
ベルトの張力を適切に設定するにはどうすればよいですか?
-簡単な方法として、ベルト張力調整機構の端にスケールを取り付け、モーターの公称仕様に基づいた適切な力(重さ)を測定し、その値で張力を調整することができます。
モーターの仕様を超えてベルトを過剰に締めつけるとどうなりますか?
-モーターの寿命が短くなり、騒音が増加し、温度が上昇し、消費電力が増加する可能性があります。しかし、若干の過剰な張力でプリント品質が向上する場合もあり、トレードオフが必要です。
この動画ではどのようなプリンターが対象となっていますか?
-この動画では、ベッドスリンガースタイルのプリンターで、ベルトが部品の位置決めにのみ使用されている同期ベルト(タイミングベルト)について説明されています。デルタプリンターやコアXYプリンターについては対象外です。
ベルトを「ツーリングキーに合わせて調整する」というアドバイスは適切ですか?
-動画の中で、ベルトの張力をツーリングキーの音程に合わせるというアドバイスは理にかなっていないと指摘されています。むしろ、モーターの公称仕様に基づいて適切に調整することが推奨されています。
ベルトの種類によって注意点は変わりますか?
-はい、真のゲイツベルトを使用している場合は伸びにくいですが、他のブランドのベルトは時間とともに伸びる可能性があるため、そのような場合は張力を適宜調整する必要があります。
ベルトの張力が高すぎると、どのような影響がありますか?
-張力が高すぎると、ステッピングモーターの負荷が高くなり、モーター温度の上昇、消費電力の増加、騒音の発生などの問題が生じる可能性があります。また、ベアリングへの負荷も高くなります。
ベルトの張力調整にはどのようなツールが役立ちますか?
-簡単な荷重スケール(旅行用の重量計など)を使うと、ベルト張力調整機構の端に取り付けて適切な力を測定し、張力を適切に設定することができます。
この動画で得られた主な教訓は何ですか?
-ベルトの張力については、ステッピングモーターの公称仕様に従うことが重要です。張力を仕様よりも高く設定すると、モーターの寿命を短くしたり、騒音や温度上昇などの問題が生じる可能性があります。適切な張力の設定が、プリンター性能とモーター寿命のバランスを保つ鍵となります。
Outlines
⚙️ベルトテンションの設定について
このパラグラフでは、3Dプリンターのベルトテンションを適切に設定することの重要性について説明しています。導入部分では、ベルトの張力が適切でないと、ベルト自体やプリンター内の部品に悪影響を及ぼすことを示唆しています。その後、ベルトテンションを特定の値に設定するために、荷物用スケールを使用する方法を紹介しています。また、ステッピングモーターの仕様書に記載されている「放射方向の力」の値を超えると、モーターの寿命が短くなる可能性があることを指摘しています。最後に、適切なベルトテンションを設定することで、ノイズの発生やステッピングモーターの温度上昇、消費電力の増加を抑えられることを強調しています。
🔩ベルトテンションに関する提言
このパラグラフでは、前半のパラグラフで説明した内容を踏まえて、適切なベルトテンションの設定方法についてアドバイスしています。まず、ステッピングモーターの仕様書に記載されている「放射方向の力」の値を超えないように、荷物用スケールを使ってベルトテンションを設定することを推奨しています。その上で、仕様値を超えてベルトテンションを高めた場合の品質向上の可能性については言及しつつも、モーターの早期摩耗のリスクもあることを指摘しています。最後に、ベルトテンションを適切に設定することで、ノイズの低減、温度上昇の抑制、消費電力の削減につながることを再度強調しながら、視聴者に対して自身の経験や意見を求めるよう促しています。
Mindmap
Keywords
💡3Dプリンターベルトの張力調整
💡同期ベルト
💡ベルトの緩み
💡ベルトテンショナー
💡ステッピングモーター
💡放射荷重
💡プリント品質
💡荷重計
💡ベルトの伸び
💡ディスコード コミュニティ
Highlights
The advice to "tighten belts" is misleading, and people think about belt tension far more than they ought to.
The video discusses belt tension specifically for synchronous belts on bed slinger style 3D printers, not delta or coreXY printers.
Synchronous belts are designed to grip the teeth and not stretch or slip until there is a lot of slack.
The real failure mode for loose belts is lagged movement on directional changes, but it doesn't take much tension to prevent this.
Using a luggage scale is an effective way to measure and set a specific belt tension.
Increasing belt tension too much can stress the bearings and increase friction, leading to higher stepper temperatures.
Tighter belts caused the steppers to make significantly more noise in the tests.
Modern belt tensioners make it hard to judge and control the applied tension.
Stepper motor spec sheets specify a radial force limit, usually around 25-30 newtons, which should dictate the belt tension.
Exceeding the stepper's radial force spec can shorten its life and increase noise, temperature, and power usage.
Tuning belt tension to a specific musical note doesn't make sense.
The advice is to use a luggage scale to tighten belts to the stepper motor's radial force specification.
Running steppers out of spec may provide better print quality for some, but it's a trade-off with potential downsides.
The video aims to prove that belt tension is over-thought and the "tighten them" advice is misleading.
The video explores increasing belt tension and its effects through practical tests and observations.
Transcripts
*plucks belt making high pitch twang*
What do you set your 3d printer belt tension to? A note? This note?
*another slightly lower*
This note?
Well, maybe you're wrong. Let's look into it....
Ok, so in this episode my aim was to really explore two main ideas, as I usually have some
expectations before I go in as to what the outcome will be, and what advice I can give you. First
up I wanted to really prove that people think about belt tension far more than they ought to,
and secondly, the advice to "tighten them" is misleading.
It's probably very worth noting that in this video I am very specifically talking about synchronous
belts on bed slinger style printers, where the belts are used for locating the parts only. I
am not talking about delta printers where the belts are used in a different way,
and I *REALLY* am not talking about coreXY because it's..well..I'm just not.
Also a trigger warning for any engineers, I will be misusing several engineering terms
in this video, and conflating weight and force a fair bit.
So anyway - these belts are called timing belts or synchronous belts. They are so named
because they are meant for exactly that. They have teeth, but the teeth are shaped to mesh
perfectly with the gear that drives them. They are designed specifically to not stretch and
to be able to cope with a range of tensions within which they will perform correctly. If
your printer has a genuine gates belt then you can expect that, but if it has a random brand, well,
don't assume it won't stretch over time. Most of my printers do have gates belts, which is good.
So we'll get to my first set of tests. Synchronous belts are designed to essentially grip to their
teeth, if you want to think of them as rubber chains, the analogy is pretty good,
they don't slip at all until you have a LOT of slack.
Of course, this isn't the whole story, belts this loose, just as chains, will have enough slack to
effectively dampen any directional change, in fact thats where your real failure mode ought to be,
logically, if your belt is too loose. The first thing you will get, in theory, is lagged movement
of the axis on change of direction. But, it really doesn't take much tension to stop that happening.
Anyway. Next demonstration. I needed a way to tension the belts to a very specific...tension,
and after trying a fair few things, I discovered a very obvious solution
to this. Rather than plucking, using displacement, or various other options,
I discovered that I can hook up a cheap luggage scale to the end of the belt tension mechanism
and see the load applied, and this is actually a pretty direct way of tensioning the belts.
My theory here is that increasing the tension on the belts too much will stress not only the belt,
but the belt can probably largely handle it, what will suffer though, is
the bearings. However, it's hard to test an affect on bearings in a short space of time
and I don't want to ruin the printer, so I thought it would be worth considering the
temperature of the stepper. When you increase the tension of the belts, you're increasing friction,
and this has to manifest as heat, which is probably observable in the stepper.
And this turned out to be true. In a 30 minute test of different tensions, I observed a
measurable increase in the stepper temperature when loading the belt with 12kg of force,
as opposed to 1kg. Around 2 degrees C difference. But what I also observed, that I didn't expect,
was a huge increase in noise, which I can't easily convey over the video. The
tighter belts caused the steppers to really scream, I guess due to the increased load.
So I'm really not convinced that "tighter is better" when it comes to belt tensioning.
The problem is, that while it's hard, ish, to achieve these tensions with the old style ender
3 tensioners, what has become popular in recent years is these tensioners like on Steve. You are
totally decoupled from the tensioning process here, you can't get by with pulling fairly hard
while you tighten, it becomes both really hard to judge the tension, and also impossible to feel it.
All this is very well though, but at the end of the day - the system is only as good as
its weakest link. While there's an assumption that the weakest link is the belt, as evidenced
by at least some accounts of broken belts, there's actually a part of the system that has a spec
sheet, well, not the creality ones obviously but you can find generic spec sheets for the
steppers. And they specify exactly this force that we are applying to them - it's called "radial
force", and it's usually in the range of 25 to 30 newtons at 2cm away from the body of the motor,
ie 2cm down the shaft, which is usually where the gear sits give or take. 25 newtons
represents around 2.5kg on our scale, and the assumption is that when there's no other forces
acting on the system and the screws are loose on the tensioner, a force...weight...whatever
of 2.5kg on this end of the belt will impart a force of 25 newtons radially on the motor.
So assuming you want to drive the steppers in spec, literally nothing else matters, that's
what dictates your tension. Why? Because I'll show you what 25 newtons looks like in practice.
I feel like there is a counter argument that could claim that tightening beyond the on paper spec of
the stepper motors will give you better quality so I did try that too. Personally I'm not seeing it
but there are a lot of factors at play, weight, speed, and bearing in mind this is a direct
drive with a huge stepper on it that would really exhibit a lot more loss in quality on the x axis
but I'm not seeing it. If you choose to run your steppers out of spec if it gets you better
quality then that's up to you, they're not that expensive I guess, and you might get away with it,
in fact it seems like most people do, certainly within reasonable loads. If you find you get
better results at 30 newtons than 20 Newtons then I think that's a very reasonable tradeoff.
I guess if you want me to sum this up with advice, well, the spec sheet for the stepper motor speaks
for itself. Tightening the belts to more than 25 newtons may not wear the stepper immediately,
but it will wear the stepper motor and shorten its life. I've also found that it can increase noise,
and increase temperature, and logically increase power usage. If you're one of the people who tunes
the belts to a middle C you might however want to look into that. It doesn't make a lot of sense.
So that's my advice. Get a cheap luggage scale, and tighten to the stepper spec.
What do you think? Too loose for you? Am I wrong?
Will you change how you tension the belts? Did you have them right anyway?
Let me know in the comments, and as always check the description for any corrections,
come join us on discord - 150 members now so hi to anyone who joined from the last video!
Otherwise, see you next time!
5.0 / 5 (0 votes)