Jak zrobić przekładnię do robota?

Jak zrobić przekładnię do robota?

Hobbyści budując roboty często napotykają problem: skąd wziąć silnik z przekładnią? W mniejszych konstrukcjach przeważnie używane są  serwomechanizmy modelarskie.

Osobiście do tego celu wykorzystuję części mechaniczne ze zużytych sprzętów elektronicznych (magnetofonów, magnetowidów, napędów CD-ROM do PC itp).

Niestety, sprzęty te są wytwarzane w taki sposób, że rzadko udaje się wymontować mechanizm przekładni w całości. Po rozebraniu "grata" zostaje garść luźnych części: kółka, zębatki, ośki, wałki, paski napędowe. W tym artykule opisałem, w jaki sposób można wykorzystać te części do złożenia mechanizmu przekładni. Pokażę jak dorobić do silnika przekładnię redukującą obroty. Będzie to tak naprawdę prawie kompletny (bez elektroniki) niewielki robocik-zabawka albo zdalnie sterowany pojazd.

Co robimy?

Jako przykład wykonałem wózek niewielkiego robota mobilnego wraz z mechanizmem napędzającym koła. Opiszę to szczegółowo. Wózek jest trójkołowy, z przodu ma dwa koła osadzone na wspólnym napędzanym wałku oraz jedno małe kółko po środku, z tyłu. Oś, na której obraca się małe kółko, tworzy ruchome ramię dźwigni, jak widać na rysunku poniżej - dzięki temu pojazd może skręcać.

abxyzPrzekladnia_1

Skręcanie przedniego koła.

Powinno to działać w następujący sposób: gdy pojazd rusza do tyłu, oś z małym kółkiem skręca się samoczynnie, aż dotknie ogranicznika (kąt ok. 30 stopni) - pojazd jedzie po łuku. Po zmianie kierunku obrotów silnika, oś tylnego kółka samoczynnie się prostuje, aż dotknie drugiego ogranicznika - pojazd porusza się po linii prostej do przodu. Zatem żeby skręcić, pojazd powinien cofać się jadąc po łuku, aż do chwili, kiedy ustawi się w oczekiwanym kierunku i następnie ruszyć do przodu. Takie rozwiązanie sterowania pojazdem może nie jest zbyt wygodne, ale za to bardzo proste do wykonania.

Budowa przekładni mechanicznej

Zespół napędzający koła pojazdu składa się z silnika DC i dwustopniowej przekładni pasowej, przenoszącej moment obrotowy z silnika na wałek napędzanych kół. Na ilustracjach poniżej widać, z jakich części będzie zmontowany cały mechanizm.

Mechanizm napędu kół pojazdu: 1- wałek napędzanych kół pojazdu; 2,7 - łożyska ślizgowe w kształcie przewierconej kulki; 3,6 - pierścienie ustalające wałek kół pojazdu (zrobione z elastycznego plastyku); 4,10,12,14 - kółka pasowe przekładni, każde z kółek ma być ciasno wciśnięte na wałek i obracać się wraz z nim; 5,11 - gumowe paski napędowe, 13 - łożysko ślizgowe w kształcie walca; 8 - wałek przenoszący moment obrotowy z pierwszego do drugiego stopnia przekładni; 9 - silnik napędzający koła.

Części nie mogą wisieć w powietrzu tak, jak to widać na ilustracjach - silnik i łożyska umocowane zostaną do ramy pojazdu wyciętej z pleksiglasu, dokładniej o tym w dalszej części.

Szukamy części i materiałów

Zanim rozpoczniemy majsterkowanie, trzeba skompletować potrzebne części i materiały. Do budowy robocika użyłem części mechanicznych wymontowanych ze zużytych sprzętów elektronicznych: walkmana, napędu CD-ROM od PC i magnetofonu kasetowego. Wykorzystałem także: niewielki arkusz pleksiglasu, drut z "potarganej" parasolki, kawałek dętki rowerowej, śrubki i wkręty do tworzywa - czyli to, co akurat było pod ręką.

Źródło materiałów.

Źródło materiałów.

Wykorzystane części i materiały

1. Silnik DC. Silnik z małym kółkiem pasowym na wałku wirnika został wykręcony z walkmana. Tej wielkości silniczki znaleźć można również w napędach CD-ROM od PC.

abxyzPrzekladnia_5

2. Wałek z łożyskiem i kółkami pasowymi. Wałek (średnica fi 2mm) i współpracujące z wałkiem łożysko ślizgowe oraz większe kółko pasowe pochodzą z walkmana, mniejsze kółko pasowe zdjąłem z wirnika silnika wykręconego z magnetofonu kasetowego.

Oba kółka pasowe mają być ciasno wciśnięte na wałek i powinny się obracać wraz z wałkiem. W sprzętach elektronicznych (magnetofon kasetowy, walkman itp.) często można znaleźć podobne wałki, najczęściej o średnicy fi 2mm, wraz ze współpracującym z wałkiem łożyskiem ślizgowym. Na wałkach bywają osadzone różnej wielkości kółka pasowe lub zębate - szczególnie takie części mogą nam się przydać przy składaniu przekładni.

3. Wałek napędzanych kół pojazdu, łożyska ślizgowe i kółko pasowe. Długi wałek wykonany został z drutu (średnica fi 2mm) odciętego z popsutego parasola. Plastykowe kółko pasowe pochodzi z napędu CD-ROM. Łożyska ślizgowe o kształcie przewierconej kulki (średnica wewnętrznego otworu fi 2mm) wymontowane zostały z zepsutego silnika wykręconego z magnetofonu kasetowego. Kółko pasowe powinno być ciasno wciśnięte na wałek i obracać się wraz z nim.

abxyzPrzekladnia_8

4. Paski napędowe. Dwa gumowe paski napędowe, zostały wymontowane z walkmana i z magnetofonu kasetowego. Podobne paski można też bez problemu dokupić.

abxyzPrzekladnia_9

5. Kółko przednie pojazdu. Oś wygięta w kształt litery L zrobiona została z kawałka drutu (fi 2mm) odciętego ze zniszczonej parasolki. Ogumione kółko, podkładki i zapinki pochodzą z walkmana. Łożysko ślizgowe wymontowane jest z magnetofonu.

6. Arkusz pleksi o grubości 4mm. Pleksi o różnej grubości, a także klej do jej łączenia, bez problemu można kupić w Internecie.

abxyzPrzekladnia_12

Montaż

Montaż rozpocząłem od wycięcia z arkusza pleksi dwóch płytek o kształtach i wymiarach mniej więcej takich, jak widać na rysunku poniżej.

abxyzPrzekladnia_13

Z tego samego arkusza pleksi wyciąłem dwa kółka napędzane, a także kilka mniejszych elementów. Koła otrzymały ogumienie w postaci cienkiego pierścienia, wyciętego z dętki rowerowej i przyklejonego do koła klejem BUTAPREN.

abxyzPrzekladnia_14

Obie wycięte płytki, złączone w całość, jak to widać na ilustracji poniżej, utworzyły ramę pojazdu, do której umocowane zostały koła i pozostałe części. Płytki zostały połączone bez kleju, wypust u dołu mniejszej płytki wciśnięty został w prostokątny, podłużny otwór wycięty w większej płytce.

abxyzPrzekladnia_15

W mniejszej płytce, tej ustawionej pionowo, wykonałem dwa otwory, jak na rysunku poniżej. Mniejszy otwór przeznaczony został na tulejkę łożyska, większy otwór to miejsce na silnik.

abxyzPrzekladnia_16

Łożysko wtłoczyłem w przeznaczony dla niego otwór za pomocą imadła, ale z użyciem niewielkiej siły. Średnicę wiertła dobrałem doświadczalnie, wiercąc otwory i próbując umocować łożysko na innym, niepotrzebnym kawałku pleksi - za pierwszym razem na pewno nie udałoby się solidnie umocować łożyska. Okrągły otwór pod silnik wyciąłem piłką włosową i wygładziłem drobnym papierem ściernym. Silnik został wciśnięty delikatnie w otwór, też z użyciem niedużej siły.

abxyzPrzekladnia_17

Wałek umieściłem w łożysku, na wałek wcisnąłem dwa kółka pasowe, a następnie założyłem pasek napędowy.

W kolejnym kroku do ramy podwozia zamontowałem wałek kół pojazdu wraz z łożyskami - tak, jak widać to na ilustracji poniżej. W poziomej płytce ramy okrągłym pilnikiem wypiłowałem rowki, w których ułożone będą łożyska. Od drugiej strony łożyska zostaną dociśnięte prostokątnymi kawałkami pleksi. Dociskające płytki pleksi także mają wypiłowane rowki, pasujące do łożysk. Przymocowałem je do ramy pojazdu wkrętami.

abxyzPrzekladnia_20

Do utrzymywania wałka kół, użyte zostały dwa łożyska ślizgowe o kształcie przewierconej kulki, ponieważ takie łożyska bez problemu układają się w przeznaczonych dla nich rowkach. W przypadku użycia łożysk w kształcie walca, na pewno pojawiłyby się trudności przy montażu. Trudno byłoby je umocować do ramy tak, aby osie obu łożysk znajdowały się dokładnie na jednej prostej. Pokazuje to rysunek poniżej.

abxyzPrzekladnia_21

Na poniższych ilustracjach, widać, z jakich części składa się tylne kółko pojazdu i w jaki sposób zostało zamocowane do ramy pojazdu. Oś kółka jest zrobiona z kawałka drutu wygiętego w kształt litery L, na końcu krótszego odcinka wygiętej osi osadzone jest kółko. Żeby kółko nie przesuwało się wzdłuż osi, przyblokowane jest z dwóch stron podkładkami i zapinkami. Wcześniej wypiłowałem na osi rowki pod zapinki. Dłuższy odcinek osi obraca się w łożysku ślizgowym, umocowanym do ramy. Podobnie jak poprzednio, łożysko zostało wtłoczone w otwór w płytce pleksi. Na końcu dłuższego odcinka osi zostało umocowane ramię wycięte z pleksi. Ramię to, wraz z dwoma kołkami z drutu umocowanymi w płytce podwozia, ograniczaja obrót osi w zakresie 30 stopni.

Kolejne ilustracje pokazują, jak powinien wyglądać złożony pojazd, obie części ramy zostały połączone w całość i na koniec założony został drugi pasek napędowy.

Ilustracja poniżej pokazuje, w jaki sposób możnaby zmontować mechanizm przekładni z osobnym silnikiem do napędu każdego z kół.

abxyzPrzekladnia_28

Oto kilka fotografii, na których widać już prawie gotowego robota. Niestety, zdjęcia nie są najlepszej jakości. Ech! Te tanie gadżety.

Na zdjęciu poniżej widać pojazd z umocowanym już koszykiem na akumulatorki i przykręconą płytkę laminatu na elektronikę.

abxyzPrzekladnia_36

Jak widać, w domowych warunkach można zmontować całkiem niezłej jakości mechanizm przekładni, lepszy od tych, które spotyka się w tanich zabawkach.

Zakończenie

Na koniec dodam, że samodzielne wykonanie przekładni ma tę zaletę nad wykorzystaniem "przerobionego" serwomechanizmu modelarskiego, że można uzyskać dowolne przełożenie - dobierając kółka pasowe o odpowiedniej średnicy, albo dokładając następny stopień przekładni. Natomiast typowe serwo modelarskie jest "silne", daje duży moment, ale za to obraca się wolno - czasem zbyt wolno.

Chociaż przekładnia "na paskach" zajmuje znacznie więcej miejsca niż przekładnia z kółkami zębatymi, to w zamian można swobodnie ulokować części na wózku - silnik tu, koła tam, tak jak najbardziej nam pasuje. W przypadku użycia serwomechanizmu pozostaje jedynie możliwość przykręcenie koła od orczyka. A jeśli dojdzie do zablokowania kół pojazdu, prędzej pasek zacznie się ślizgać po kółkach pasowych, niż zatrzyma się wirnik silnika. A wiadomo, że silnik z zatrzymanym wirnikiem przewodzi znacznie większy prąd, co może skutkować spaleniem tranzystorów w mostku.

Dodatkowo, może mniej ważna rzecz, przekładnie pasowe działają cicho - nie słychać charakterystycznego zgrzytania zębami "www zzz www" .

diy, pasowa, przekładnia, przełożenie, robot

Trwa ładowanie komentarzy...