Mecanismo de transformación de movimiento

Objetivo:

El proyecto realizado consta de una transformación de un movimiento horizontal en un movimiento vertical. 

Este proyecto se ha programado mediante arduino, y su construcción física se ha diseñado mediante el programa de diseño "Solid edge", e impreso con una impresora "Lion3D" y codificado con el programa "Ultimaker Cura". A continuación se mostrará el proceso de realización paso a paso del proyecto y los errores que se han ido encontrando por el camino.

Realización:

Lo primero a realizar fue el diseño mecánico del prototipo y después la programación.

La base en la que se van a desplazar las piezas fue lo primero a diseñar, haciendo una forma de "L" hueca en su interior para que las piezas móviles pudiesen desplazarse, y después las dos piezas móviles.

El primer problema que se encontró fue que el hueco de la base al ser rectangular la impresora solo podría imprimirlo creando soportes por dentro del hueco, siendo así complicados de quitar de las partes mas internas pero si no se le ponían soportes la parte superior del hueco se podría caer. Por lo tanto se decidió cambiar el diseño del hueco y por consiguiente de las piezas móviles a una forma de media luna haciendo que las capas de la parte superior se sujetasen en las anteriores.
Más tarde, se vio que había que añadirle unas patillas por los lados del eje X para poder acoplar un motor paso a paso, concretamente el "28BYJ-48", y por el otro lado otras patillas para añadir un rodamiento para que la tanza que une la pieza del eje X con la unión del motor pueda moverse bien. 

A las piezas móviles se les añadió dos abrazaderas por los lados para poder pasar por ahí la tanza que lo desplaza, y dos patillas por arriba para poder atornillar la tira de unión entre las dos piezas móviles.
Los problemas encontrados con esta realización de estas piezas además de la ya nombrada antes de la caída de las paredes de la base, también hubo que redondear las esquinas que rozaban con la base ya que se iba parando por el roce de las dos piezas. Y también hubo que modificar las patillas de la parte superior de la pieza, ya que quedaba muy débil siendo más estrecho y hubo que ensancharlo y para que fuese más fuerte se le redondearon las esquinas. 

Tras tener las partes principales del proyecto, se procedió a realizar la tira de unión de las dos piezas móviles. Esta pieza no presentó problemas mayores a la longitud de la misma, la cual probando dentro del programa "Solid edge" creando un "conjunto" se pueden unir varias piezas para asegurarse de que encajarían unas con otras. 

Después se realizó el diseño del rodamiento que se une al motor. Consta de un cilindro cerrado por un lado con un tope mas ancho, y por el otro un hueco con la forma de la parte móvil del motor. El problema encontrado al intentar introducir el motor en el rodamiento tras imprimirlo fue que la parte móvil del motor no conseguía entrar del todo en el rodamiento, por lo que hubo que rediseñar el rodamiento dándole mayor diámetro al hueco. 

Y tras esto se realizó el diseño del otro rodamiento, este más pequeño y hueco entero para simplemente unirlo a la base. 

Montaje:

Teniendo ya todas las piezas impresas se procedió a montarlas físicamente. La primera idea para poder mover las piezas móviles con el movimiento del motor fue atar a las abrazaderas de la pieza móvil del eje X una tanza que diese la vuelta por los huecos hechos e la parte de abajo de la base y pasándola por los rodamientos. Pero al ser tan fina y de un material tan resbaladizo al comenzar a girar el motor la pieza no se movía, por lo que se abandonó la idea de hacerlo con tanza. Se decidió hacer con una goma elástica, que es mas ancha y tiene mas agarre. El primer problema encontrado con esto fue atarlo a las abrazaderas de la pieza móvil, ya que siendo tan ancha la goma se hacia demasiado grande y atascaba la pieza al moverse, lo cual se solucionó grapando la goma en lugar de hacerle un nudo. 

Después se procedió a unir las piezas móviles por la tira de unión a través de dos tornillos, uno en cada una de las piezas móviles. 

Programación:

Viendo que el prototipo ya estaba montado se procedió a realizar la programación del movimiento. Consta de un motor que gira hacia un lado hasta que toca un final de carrera e invierte su sentido de giro hasta que vuelve a tocar otro final de carrera que hace que vuelva a cambiar de sentido, y así sucesivamente.

Lo primero a realizar es la declaración de las variables, los pines del motor, los finales de carrera y la dirección con la que debe iniciar el movimiento. Tras esto se debe poner si estas variables son entradas o salidas del arduino. También se debe añadir la secuencia del motor, que en nuestro caso es de 1 fase, la velocidad del motor, el numero de pasos para que dé una vuelta completa, y el contador de los pasos. 

Tras la definición de pins, variables y la secuencia del motor, comienza la programación del proceso que queremos realizar. 

Empezamos programando el movimiento del motor dependiendo de la combinación. Si se activa el final de carrera 1 la dirección del motor girará hacia la derecha. Si por el contrario el final de carrera que se activa es el 2 el motor girará hacia la izquierda. 

Para poder probar la programación hubo que realizar el cableado con la tarjeta de arduino, una tabla protoboard y dos finales de carrera, los cuales se cablearon y se cargó el programa en la tarjeta de arduino. El primer problema que se encontró fue la falta de una resistencia a mayores, ya que una sola no era suficiente. Tras modificar el cableado se volvió a cargar el programa y seguía sin funcionar, por lo que se comprobaron los componentes y se descubrió que la controladora del motor paso a paso no funcionaba, se cambió la controladora y se volvió a probar, y en este caso si se movía el motor, pero no respondía a las señales que le mandaban los finales de carrera. Por lo tanto se revisó el código y se vio que el problema es que los finales de carrera solo los leía una vez, por lo que se le añadieron comandos de lectura de los finales de carrera a las entradas y salidas de los bucles, haciendo así funcionar la programación. 

Pruebas:

Tras tener la programación lista se procedió a conectar el motor, y se inició la primera prueba. Se vio que un solo motor no tenía la suficiente fuerza como para poder mover las piezas móviles, y ademas la goma se rompió, por lo que además de buscar otro material para unir los rodamientos con la pieza móvil del eje X hubo que pensar como añadir otro motor a mayores. Se decidió utilizar una cuerda como unión ya que esta era mas fina para poder agarrarla bien a la pieza móvil. Y la solución aportada para añadir otro motor fue la creación de otra pieza con la impresora con los agujeros necesarios para añadir otro motor y pegarla en el otro extremo de la base de la "L" sustituyendo el rodamiento pequeño y cortando la parte que lo sujetaba. También era necesario imprimir otro rodamiento como el del otro motor pero mas largo ya que esta pieza que se va a imprimir quedará por fuera de la "L". Estas piezas fueron impresas en una impresora distinta a la habitual ya que estaba estropeada. Este problema es uno de los mas ocasionales por los que muchas impresiones se han retrasado o se han tenido que repetir, ralentizando el proceso de montaje.

                                

Tras tener estas piezas impresas y la unión mediante la cuerda se volvió a poner en macha y se vio que la cuerda tiene que estar tensa para que se mueva, por lo que se marcó donde se debía pegar la pieza nueva para que se mueva. 

Tras tenerla pegada a la base se procedió a probar de nuevo y se consiguió que se moviese, por lo que se comenzó a colocar los finales de carrera en los lugares indicados para su correcto funcionamiento sin necesidad de que se activase pulsandolo manualmente, sino que fuesen las piezas móviles quienes los pulsasen.

Tras tener los finales de carrera puestos se soltó la cuerda por uno de los lados de la pieza móvil y hubo que cambiar el lugar de colocación y se pegó a un lado.