Automatización Elevador de tijera

Objetivo

El proyecto que vamos a presentar es un elevador de tijera echo con arduino y una impresora 3D, a continuación vamos a ver los pasos que hemos seguido, y la evolución que ha tenido este proyecto.

1 Proceso

Diseño.

En primer lugar hemos diseñado la parte mecánica en el programa de diseño 3D ´´Solid edge`` de Siemens, empezando por las partes mas fáciles que en este caso es la tijera

El primer problema que nos hemos encontrado es que el diseño pensado era demasiado grande para imprimirlo de una sola vez, para ello la solución que hemos escogido es dividir las piezas para luego ensamblarlas a través de unos encajes cuadrados.

Viga 1 tijera

En esta imagen se puede ver una de las partes que componen la tijera del elevador donde se ve el encaje de la pieza.

Viga 2 tijera

Otro de los encajes que hemos creado para el ensamblaje de la tijera.y el soporte exterior cilíndrico con varias maneras de cierre, con un agujero en el final para pasar un eje y cerrarlo, y un recorte alrededor del cilindro para poner un circlip como el de la siguiente foto

Circlip

Para el anclaje del motor en primer lugar hemos diseñado un bastidor central en la tijera, que transmitiría el movimiento del motor al elevador a través de un sistema de dos poleas y una correa que imprimiríamos con filamento flexible.

En esta fase del proyecto hemos tenido varios contratiempos.

Fallos

• Fallo de la impresora con el bastidor del motor 
• Fallo en la transmisión de energía al eje
• Poca potencia con un  solo motor

En el primero de todos se nos hacia imposible anclar el motor al elevador, para ello hemos decidido hacer otro bastidor y acoplarlo al que no se termino de hacer encajando dentro del anterior.

En el segundo fallo no eramos capaces que hacer que el elevador cerrara ni abriera, probando con una polea y una goma haciendo de correa, esto es así por tres motivos.

1. la goma es muy flexible y no es capaz de transmitir la energía al eje 
2. las poleas no tienen una buena relación de transmisión 
3. el eje tiene mucha fricción con la tijera del elevador

Algunas de estas causas hemos intentado corregirlas.

Soluciones

• Para la goma flexible hemos intentado imprimir una correa con un filamento flexible.
• Para las poleas hemos diseñado dos poleas de diferentes tamaños para mejorar la relación de transmisión 
• Para el eje lo que hemos pensado es en la lubricación el mismo para reducir la fricción.

Después de todo ello hemos visto que aun así no tenia fuerza el motor , lo que nos ha hecho pensar que un motor solo no va a poder mover la maquina por falta de potencia, por esto hemos decidido cambiar de estrategia para transmitir la fuerza de los motores a la tijera, con unas ruedas dentadas que mueven a las del propio elevador.

Para guiar la tijera del elevador hemos creado una cremallera por la que correrá la rueda dentada,  por ultimo hemos diseñado un bastidor donde se apoyara la tijera  una bandeja para colocar las piezas y un bastidor para colocar la placa de control.

Ensamble del primer diseño del elevador de tijera.

2 Parte eléctrica

Los elementos utilizados son los siguientes:

1. Dos finales de carrera NC/NO
2. Dos motores paso a paso 5V
3. Dos placas controladoras para los motores paso a paso
4. Placa ranurada 
5. Cuatro resistencias de 10K
6. Cable rígido
7. Dos pulsadores
8. Cables de conexión tipo pin
9. Arduino uno
10. fuente de alimentación 9V

Placa de control

Hemos creado una pequeña placa de control parara reducir cableado del elevador, en esta placa hemos incluido entradas, salidas (pulsadores y activación externa de 5v) y alimentación. 

Lo primero que hemos hecho es diseñar la placa en Tinkercad para ver como ahorrar espacio tener una guía para cuando soldemos los componentes a la placa.

hay que tener en cuenta que las entradas de arduino no se pueden conectar directamente a traves de del pulsador si no que hay que poner una resistencia de descarga par a evitar rebotes.

Ejemplo diseño Tinkercad

3 Programación

Para la programación hemos utilizado arduino uno  que es una placa electrónica con un micro controlador con un lenguaje de programación basado en C++, nosotros hemos optado por coger un programa ya diseñado de Internet y modificarlo para que  hiciera lo que nosotros quisiéramos. 

Lo primero que tenemos que hacer es definir las variables, definiremos los pines que le dan las señales a las bobinas de los motores, los pulsadores, los finales de carrera. las marcas de velocidad , de los pasos y de los paso de una vuelta entera.

Definición de variables

A continuación damos la secuencia de los pasos que queremos dar, en nuestro caso hemos seguido una secuencia de medios pasos por que el motor con esta secuencia da mas par debido a que en ciertos pasos tiene dos bobinas activas a la vez.

Definición de secuencia de pasos

Después empezaremos con la programación en si, cuando este pulsado cada unos de los botones se activara un giro u otro y cuando toque un final o el otro se parara dicho movimiento.

Programación giros.

Por ultimo definiremos lo que es girar a la derecha y girar a la izquierda y mandaremos al arduino dar las salidas correspondientes.

Salidas

4 Montaje

1. Ensamblaremos las vigas de la tijera teniendo en cuenta de engrasar en el eje para que no haya fricción en la propia tijera.
2. encajamos las cremalleras en la base del elevador 
3. Con un eje de varilla roscada montamos las ruedas dentadas en la tijera
4. montamos los bastidores de los motores en la tijera
5. encajamos los piñones en los motores
6. montamos los motores en los bastidores
7. con unas bridas montamos los finales de carrera, el arduino y los drivers de los motores en la tijera 
8. cablearemos la placa de control y la encajaremos en su bastidor 
9. con otra varilla roscada y con ayuda de un alambre colocamos la base del elevador+