Dávila Lozada, Juan Martin
Jiménez Callirgos, Nayme Cesar
Rodriguez Ramos, Adrian Amador
Engranajes rectos
Es llamado engranajes rectos por sus dientes rectos y por sus ejes paralelos. Son utilizadas para el aumento o la disminución del par, hay que considerar que al ser aumentado la velocidad el par disminuye y al aumentar el par la velocidad disminuye.
Su funcionamiento en si consiste en que el piñon gire en un sentido y al estar en contacto con la rueda esta hace que gire en sentido contrario que el piñon.
Formulas constructivas de los engranajes rectos:
Se diseñó una base giratoria, para el scanner 3D, que es accionada por un motor NEMA 17, el cual se posiciona sobre un soporte fijo. Para la construcción de esta base se usó MDF de 3mm, que se llevó a corte láser, y además se imprimió en 3D usando filamento de PLA. Además, se ideó un sistema para mover la cámara. Para este sistema se movió un piñón impulsado por un motor NEMA 17 el cual sube o baja un arco que es parte de una engranaje interno. De igual forma que en el anterior sistema, se usaron piezas de MDF de 3mm y piezas impresas en 3D.
Ambos sistemas se mueven en conjunto para garantizar escanear cada detalle de los objetos que se pongan sobre la mesa giratoria logrando un escaneo de alta precisión.
Engranajes rectos:
Diseño de engranajes:
Piñon
Rueda
Sketsh
Piñon y rueda
Diseño Del arco:
Piñon
Arco
Sketsh
Recorte del arco a 60°
Piñon y arco
Diseño del soporte giratorio:
Sketch de la base del soporte
Tapa del soporte
Base del soporte
Eje de la rueda
Ensamble de la pata de la rueda
Diseño del carril del arco
Eje para el rodamiento del carro
Sostén del motor del carro
Posición del motor en el carro
Comentarios:
Se añadieron las estructuras que se muestran en la figura 11 a fin de tener una mejor estabilidad en la base y al tener rodamientos giran en conjunto con el sistema.
Se tuvo que rediseñar las piezas en distintas ocasiones modificando los diámetros de las partes que sirven de eje de los rodamientos para lograr que estos encajen a presión y queden fijos, en algunas piezas lijamos un poco la superficie para lograr encajar las piezas.
Al trabajar con MDF de 3mm se imprimió más de un juego de piezas para posteriormente pegarlas y conseguir piezas de mayor espesor, esto se realizó en los engranajes y en piezas de soporte.
El soporte que sostiene a la base fue rediseñado a fin de alojar un rodamiento de mayor tamaño y que soporte una carga mayor, el primer diseño se rompió con facilidad.
El diseño del carro que irá en el arco tuvo que ser muy preciso ya que se buscó que la fricción entre estas dos piezas sea la mínima posible. Además se añadieron rodamientos a la parte externa del arco para que soporten la carga del motor y faciliten el movimiento.
Cuadro de planificación:
Cuadro de parámetros en impresión 3D
Cuadro de parámetros en cortadora láser
Documentación:
Proyección en en el software Cura de la tapa y base del soporte de la rueda
Proyección en el software Cura
Proceso de impresión en 3D de los ejes de la rueda
Resultado de la impresión 3D de los ejes de la rueda
Proyección del corte láser en el programa de trotec de las patas para la mesa y separación entre patas
Proyección del corte láser en el programa de trotec del piñón
Proceso del corte láser de las patas para la mesa y separación entre patas
Proceso del corte láser de la rueda y soporte entre la mesa y la rueda
Proceso del corte láser del piñón
Resultado de la impresión 3D de la tapa y base del soporte de la rueda
Colocación de engranajes
Impresión de los ejes para los rodamientos del carro
Proceso de cortes de piezas para el arco
Ensamblaje del arco y el carro
Ensamble sin caja de fuente de alimentación
Vista isométrica de ensamble final
Vista frontal de ensamble final.
Vista lateral del ensamble final.
Giro en 90° y 360°
Prueba de funcionamiento, SCANER 3D
Funcionamiento del prototipo
Comentario
Hubo inconvenientes al imprimir el soporte de la base, al 40% de impresión de los ejes, nos percatamos que no salía el PLA, esto es debido a que el material se había acumulado en el canal, en consecuencias son pérdidas de hora y para ello se realizó un mantenimiento a la impresora.
Reciclamos residuos de cortes de la cortadora láser y las usamos en la superficie que soporta todo el mecanismo para que los cables del motor no soporten todo este peso.
Al pegar las piezas de MDF se observó una pequeña inclinación que hacía que al subir el piñón genere una ligera vibración, esto se corrigió lijando los bordes del piñón.
Para el carril del arco, se buscó rodamientos de espesor igual al ancho del carril para que estos no se muevan hacia los costados, en este caso se usaron 3 piezas de MDF por ello el espesor fue de 9mm.
INTEGRACIÓN FIRMWARE - HARDWARE:
Datos de configuración
Parámetro para la regulación de corriente del Driver A4988
Voltaje de referencia.
Configuración para los micropasos
Parámetro de cinemática del mecanismo para el EJE X (Mesa giratoria)
Parámetro de cinemática del mecanismo para el EJE Y (Arco)
Configuración de GRBL
Selección del puerto y configuración de baudios
Configuración de GRBL
Diagrama de conexiones
Posicionamiento de los finales de carrera
Comentarios
Se usaron motores de 6 pines, sin embargo solo se requería 4 de ellos. Se tuvo que medir continuidad y resistencia entre los pines para identificar cuales corresponden a cada una de las dos bobinas y además para identificar los extremos que son los que se usaron finalmente.
Para la regulación del voltaje en el driver, se tuvo que mover el potenciómetro con ayuda de un destornillador perillero para conseguir el voltaje de referencia calculado y se verificó este valor al medir voltaje DC con el multímetro.
Al principio hubo problemas al conectar el motor el driver, y luego de verificar las conexiones, nos dimos cuenta que el problema eran los cables jumper, entonces previo al conexionado se probó continuidad de estos para reconocer los cables funcionales. Además se debe verificar la posición del cableado previo a las pruebas.
Se usaron finales de carrera de tres pines y se tuvo que identificar el común y el contacto normalmente abierto, que son los que se conectan al shield a GND y señal respectivamente a su vez se tuvo que configurar los comandos $5 y $21 en GRBL con los cuales se activan las resistencias pull down del arduino para que funcionen los switches.
No se logró realizar el homing a pesar de haber activado los comandos $22 y $23, esto puede deberse a que se trabajó con una versión antigua de GRBL.
Se concluye que son necesarios elementos de soporte, tales como “L” de aluminio y tornillos, para fijar el arco ya que sin estos elementos no habría estabilidad y afectaría directamente al movimiento.
Al principio se tuvo errores debido a los conectores que se usaron, ocasionalmente el mecanismo dejaba de funcionar o presentaba movimientos irregulares, se determinó que el tipo de cable con el que se conectaba el mecanismo influye directamente en su funcionamiento. Por ello, se cambiaron todos los conectores por cables AWG 26 que es el calibre ideal para esta aplicación.
El mecanismo se logró mover correctamente en ambos ejes y según lo comandado. En conclusión, los cálculos realizados para cada uno de los sistemas fue el correcto ya que se consiguió precisión en el movimiento angular.
Se concluye que se debe verificar la configuración en GRBL, además detalles como la versión de este firmware y asegurarse de que se está trabajando con la versión más actual que tiene acceso a todos los comandos.
Lista de materiales