Eje corredera

OBJETIVO

El objetivo será diseñar con solid edge un sistema de movimiento y ensamblar físicamente el mecanismo ya que disponemos de impresora 3D.

El mecanismo que se diseñara es un eje corredera, tratando de transformar un movimiento rotatorio de un motor paso a paso en un movimiento lineal realizado con una cremallera, y a su vez un movimiento de eje corredera con curvas mediante un raíl, que guiara el eje a través del recorrido.

El diseño propuesto sera el mecanismo en si, en el que se colocara un final de carrera  para evitar que se salga del raíl, y una botonera controlada mediante arduino.

Fig.1 Diseño ensamblado

Como se puede ver en la imagen, el diseño se puede ensamblar en solid edge y comprobar que el diseño es bueno.

DISEÑO 

Base

El diseño se comenzó por la base, creando un raíl para el eje, un raíl en forma  de Y para apoyar la cremallera, y otro pequeño raíl para la rueda.

Se escogió el diseño del soporte en Y por ser mas fiable que los demás diseños propuestos, dándonos una buena estabilidad para el raíl superior.

Fig.2 Base

En el fondo de la imagen como se puede ver también se realiza el cuadradillo donde se colocara el soporte para el motor paso a paso utilizado en esta practica.

Soporte del motor y motor

Para el diseño del soporte se ha realizado una representación del propio motor, de manera que en el programa podamos ensamblarlo y asegurarnos de que encajara.

Fig.3 Soporte motor

Fig.3 Motor paso a paso

Fig.5 Motor paso a paso real

El soporte se atornillara en la base, el motor ira atornillado al soporte y lo siguiente sera diseñar la cremallera que deslizara sobre la raíl en Y y el piñón que moverá este motor.

Cremallera

Solid edge tiene una función muy buena, donde dándole los parámetros de medidas de la cremallera, radio del piñón, numero de dientes... , nos genera la cremallera y el piñón adecuados.                           

Fig.6 Cremallera

En la cremallera gracias a esta función lo único que hubo que re diseñar fue el hueco para acoplar el raíl superior.

Fig.7 Piñón

En el piñón solo se tuvo que realizar el acople al eje del motor.

Raíl superior

El raíl tiene varias características, en la parte que encaja en la cremallera se realizo un agujero que lo atravesara internamente para introducirle una varilla roscada y asegurar la sujeción.

Fig.8 Raíl superior

En el final del raíl superior sale una pequeña columna hacia abajo donde se colocara la rueda con la finalidad de evitar el cabeceo de la pieza.

Eje

Por último se diseñará el eje que recorrerá los raíles diseñados, El raíl superior al desplazarse solidario con la cremallera empujara el eje de manera que recorrerá el raíl de la base con sus curvas sin problemas.

Fig.9 Eje 

Al eje se le ha diseñado una barriga para evitar que se quedara atascado, así se mantendrá siempre recto en el raíl.

Ensamble

Como solid edge nos permite ensamblar nuestra pieza, procedemos a ello y podremos comprobar la pieza.

Fig.10 Comprobación

como vemos en la imagen la pieza parece encajar bien, parece tener buena pinta el diseño y en principio funcionaria.

PROGRAMACIÓN

La programación se realizara mediante arduino, para nuestro proyecto utilizaremos un final de carrera, dos pulsadores, un potenciometro y un motor paso a paso.

La botonera se encargara de dirigir el sentido de giro del motor y con el potenciometro, regularemos la velocidad del motor.

Programa de arduino

El programa realizado sera el control de un motor paso a paso, con dos botoneras, uno para cada sentido de giro, en un sentido el motor se detendrá cuando toque el final de carrera, en el otro sentido, cuando halla contado los pasos indicado en el programa.

Con un potenciometro regularemos la velocidad de avance del eje corredera, la programacion era la siguiente a través del IDE de arduino.

Primero definimos los pines que utilizaremos en arduino las variables y el tipo de paso del motor

Fig.11 Definicion de pines y variables

Declaramos los pines de entrada o salida

Fig.12 Declaración pines de entrada y salida

Hemos realizado dos posibles programas uno manual 

Fig.12 Programa manual

Y un programa cíclico

Fig.13 Programa cíclico

Y por ultimo las funciones de l giro del motor

Fig.14 Funciones

Conexión
En este apartado se mostrara el esquema de conexión de la placa de control del eje corredera.

Fig.15 Esquema de conexión

Aunque en la imagen aparece un driver que no es el utilizado, pero en tinkercad no aparece el driver utilizado, las conexiones realizadas son para el ULN-2003 y en el driver conectaremos el motor.

PUESTA EN MARCHA
Creación de una placa de control

Para facilitar y mejorar el sistema se a creado una placa soldad de control con la botonera el potenciometro y el driver del motor. 

De esta forma facilitamos y aseguramos el control y mejoramos la presentación.

Fig.16 Placa de control

Fallos de impresión

En este apartado se mostrara los siguientes fallos producido por la impresora.

Fig.17 Fallo termal error 

Fig.18 Fallo termal error 

Fig.19 Fallo termal error 

Ensamble completo

A continuación se mostrara la pieza impresa y montada preprarda para el funcionamiento.

Fig.20 Eje corredera

Vídeo de demostración manual

Vídeo de demostración cíclico

Vídeo de demostración variación de velocidad