domingo, 5 de maio de 2013

Coxim para Motor de Passo

Bem no começo do projeto, eu resolvi que os motores ficariam melhor se montados com Coxim.
Isso se baseou principalmente em conselhos do Fábio Gilii, ele me alertou que como alinhamento perfeito não seria conseguido, algo tem que ser elástico para o conjunto não quebrar.

Mais tarde descobri que o ruído da impressora também estava sendo diminuído pelos coxins e isso foi muito bem vindo.


Como não existem Coxins em dimensões apropriadas, tinha que fazer com materiais disponíveis, vejam aqui:
Eliminando Vibração: Coxim

Três pequenos discos de borracha vulcanizada colados entre dois discos de metal. Isso funcionou muito bem nos eixos X e Z, mas no eixo Y ele não pode operar sob leve pressão, como deveria, e foram precisos reparos algumas vezes.

Vale lembrar que o eixo Y (chamado de X em posts muito antigos) foi feito como uma experiência que deu certo, enquanto que os eixos X e Z foram projetados cuidadosamente com o que eu apendi no primeiro!


A nova solução usa um coxim em forma de Carretel que é intrinsecamente muito mais resistente.

A fabricação foi simples e interessante, com o auxílio da própria impressora...

Também pode ser feito com quaisquer dimensões.


a primeira etapa foi escolher um material. Borrachas de poliuretano são vendidas apenas em quantidade muito grande, por isso foram descartadas.

Este Silicone foi escolhido apenas por sua dureza um pouco maior que o silicone comum e não por resistir à temperatura. Além de ser razoavelmente fácil de encontrar e simples de manipular.


O suporte onde está fixado o Motor de Passo é de MDF porque resiste bem ao aquecimento do Motor.

O furo de fixação do Coxim foi aumentado de 4 para 8 mm.

Estas peças são o MOLDE  para o coxim. Foram impressas na própria impressora.

A primeira peça é fixada com os dois parafusos para garantir a centralização, veja os furos na foto anterior. A segunda peça é apenas um Guia para facilitar a montagem e é removida depois que os parafusos estão preparados. A terceira peça é o molde do lado oposto.

Agora basta desmontar a fixação dos moldes, passar vaselina como desmoldante nos moldes, encher cuidadosamente com o silicone, montar e manter pressionado até secar.

Os parafusos vão manter a primeira parte do molde na posição correta e o furo central vai manter o molde do lado oposto centralizado.

No dia seguinte...
Após desmontar cuidadosamente e limpar, os coxins estão prontos e "instalados".

Um tubo com parede de 0,5mm foi inserido sob pressão, ajudando a aumentar a rigidez e protegendo da rosca do parafuso. Esse tubo também foi feito na própria máquina!


O Coxim é mantido sob pressão por duas arruelas grandes, uma de cada lado. O tubinho central é um pouco mais curto para permitir o aperto.
A primeira porca controla a pré-carga do coxim e a segunda porca é quem fixa firmemente sobre o suporte.

A montagem fica muito compacta. Veja como o parafuso e toda a estrutura interna ao Coxim estão rigidamente fixadas ao suporte.

Com isso foi fácil substituir os Coxins sem nenhuma outra alteração do conjunto.


Esta é a visão do conjunto montado com o Novo Coxim.

Como agora o Coxim pode trabalhar com força axial em ambas as direções, a Barra Roscada foi monta sob leve tensão. Isso facilitou muito a calibração do conjunto.



O Coxim foi mantido pré-tensionado, com isso a rigidez é bastante boa. O resultado foi acima das expectativas e acho que pode ser usado também em máquinas CNC.

Para os que quisem experimentar, aqui estão os arquivos .scad e .stl.

sexta-feira, 3 de maio de 2013

Anti-folga auto-ajustante - Porca cortada

Mais uma etapa na eliminação de folgas.

Nas etapas anteriores eu usei duas porcas, mantendo-as espaçadas para eliminar a folga. Veja os posts anteriores:
Dispositivo Anti-Folga - 3º round
Dispositivo Anti-Folga melhorado
Conjunto Trator da Mesa X

O Problema ainda não estava sendo resolvido, a barra roscada não tem diâmetro totalmente uniforme, então em algumas posições ainda existia folga.

Meu objetivo agora é ter um sistema Auto-Ajustável que não precise de manutenção e possa se adaptar ao longo da Barra Roscada e com o desgaste que venha a acontecer.

NOVO: precisei mudar o sistema de pressão para molas, veja abaixo.


O sistema é baseado numa porca de latão cortada ao meio.
O corte foi feito manualmente com uma Dremel usando disco de corte bem fino.

A porca encaixa exatamente no receptáculo, uma parte flexível permite flexibilidade apenas em uma direção. A outra parte permite uma fixação, distribuindo bem as forças.

As duas partes da porca ficam pressionadas uma contra a outra por meio de uma cinta de borracha vulcanizada (camara de pneu de bicicleta).

A largura da peça foi ajustada para obter-se a tensão necessária. O ajuste fino da pressão sendo feito variando a largura da cinta.

NOVO: Veja abaixo

Vista do detalhe da porca na montagem.

As partes da porca não encostam uma na outra, ficando sempre sob pressão.
Este é o conjunto completo da fixação que substitui completamente o anterior feito de MDF.

A porca foi mantida no mesmo lugar que no conjunto anterior. A barra roscada já havia sido amaciada com pasta abrasiva para diminuir o atrito, assim foi mantido o trabalho já feito.

Antes da montagem definitiva, é muito importante fixar a porca com Araldite!

A adesão do Araldite no ABS é duvidosa, mas a função disto é o preenchimento da folga mecânica, isto garante folga zero entre a porca e o conjunto.

 Cuidado com a posição das partes da porca, cole um lado e depois o outro, usando uma barra para posicionar tudo corretamente.


NOVO: A alsa feita de câmara de bicicleta quebrou... achei que era uma peça velha, então consegui uma nova e quebrou novamente em pouco tempo. Então precisei mudar o sistema:

Agora passei a usar molas de aço, assim sei que não vão envelhecer...

Estando com a máquina desmontada, não podia re-imprimir a peça, então improvisei uma peça de alumínio para servir de intermediário. Quando puder refaço a peça com suportes laterais para usar uns parafusos de 2,2mm.

As molas precisei adaptar de uma compradas em sacos na Sta. Efigênia, cortando e dobrando um elo no comprimento ideal.

O funcionamento continuou idêntico ;-)


Resultado

O desempenho foi melhor que o esperado! A folga realmente desapareceu e o atrito é muito baixo. Agora foi possível aumentar muito a velocidade do movimento.

Exite um limite de força axial que pode ser aplicado, isso é devido a limitações geométricas do angulo da rosca e força lateral aplicada na porca.
Com a ajuda de uma balança, estimei que a porca começa a abrir somente acima de 1,5kgf de força axial.
Isso é bem alto para a aplicação: o conjunto pesa menos que 2kg com uma aceleração de 0,500m/s² a força é de f=m*a=2*0.5=1N=0,1kgf, isso dá uma ampla margem de segurança.

Uso em CNC

Estimo que esta solução deve se aplicar muito bem em CNCs para usinagem leve, como caixas plásticas (da Patola), placas de circuito impresso e MDF de 3mm. Não seria adequada para trabalho com metais.

Pelo resultado obtido, a força aplicada sobre as porcas poderia ser aumentada significativamente, isso deve permitir maior força de usinagem.

Se alguém quiser experimentar, os arquivos .STL e .SCAD podem ser encontrados aqui.