Unidades de tracción: motorreductores

Vamos a construir dos unidades de tracción: motor+reductor+rueda idénticas, para poderlas utilizar en un robot de tracción diferencial. Todo ello, como no, con materiales de reciclaje. Utilizaremos piezas de CD-ROM, impresora y disquetera.
Es un ejemplo de lo que puede hacerse con la chatarra informática y algo de imaginación.

Comenzamos con una cabeza lectora de una unidad grabadora de CDROM. Serán necesarias dos iguales. Lo que vamos a aprovechar es el motor y el reductor, que en este caso es angular. Casualmente en este modelo el motor lleva un encoder de una fase en el eje del motor, también podremos usarlo.

Carro CD-ROM

Se eliminan las guías y la cabeza y se corta el el chasis para dejar únicamente el motor y el reductor.

Carro cortado

Este es el despiece de lo que queda: el motor es un FF-050SK-13130 que funciona entre 2V y 4V y da 0,59 mNm a 7600 RPM. No es mucho pero con una reducción adecuada puede mover con soltura un microrobot. Puede verse el detector de herradura del encoder montado en un circuito impreso y el disco ranurado montado en el eje del motor. El encoder es de 30 pulsos por vuelta y la reducción es de 16 dientes a 53, es decir 3,3125:1, bastante poco.

Despiece

Como la reducción que proporciona los piñones en ángulo que ya tenemos es poca añadiremos otro piñón más. Compruebo entre la chatarra y tengo este reductor de una unidad de CDROM creative X24 (que malas salieron). Ya comenté en alguna ocasión que prefiero guardar los motores junto con sus reductores, suelen resultar más útiles. El piñón de la izquierda tiene el mismo módulo que el del reductor anterior y podría servir. La reducción resultante es de 16 dientes a 89, es decir 5.5625:1 que junto con el conjunto anterior se consigue una reducción total de 18,426 a 1.El resto del reductor y el motor puede utilizarse para otra unidad de tracción en el futuro.

Reductor

Como ruedas utilizaremos los rodillos de tracción de papel de una impresora HP690C. Estas máquinas llevan 3 rodillos en un eje de 8mm. Con una sola impresora destripada ya tenemos las dos ruedas, y la otra de repuesto. Como eje servirán unos tornillos de M4 que coinciden con el diámetro interior de los rodamientos de disquetera. El diámetro exterior de estos rodamientos es 8mm, perfecto para ajustarlos al taladro del eje de las ruedas. Las ruedas tienen un diámetro de 51,5 mm. En la foto pueden verse las ruedas con los rodamientos y los tornillos que hacen de eje. En una esta ya pegado el piñón de la transmisión.

Ruedas

En esta foto puede verse los dos conjuntos ya montados.

Ruedas montadas

Conecto el encoder al frecuencímetro (usando el montaje que describí en “midiendo las revoluciones de un motor”) y alimento el motor con distintas tensiones. Utilizo otro cuentarrevoluciones para medir la velocidad de la rueda.

Voltios Hz encoder  RPM motor RPM rueda M/S V lineal rueda
2V 1800 3600 195 0,5258
3V     285,6 0,7701
4V 3800 7600 402 1,084
5V 4600 9200 514,2 1,380
6V     612 1,6502

Como el encoder es de 30 pulsos por revolución y 1 minuto son 60 segundos RPM = (HZ/30) * 60seg. Puede verse que a 4V las 7600 RPM coinciden con lo dicho por el fabricante del motor. A esta tensión se consigue una velocidad lineal, con estas ruedas de 51,5 mm de diametro, de 1,084 m/seg que son 3,9 Km/h.

Para rizar el rizo acoplo otro detector de herradura (obtenido del detector de pista 0 de una disquetera de 3 y 1/2 pulgadas) al disco ranurado del encoder para obtener la segunda fase del encoder y poder determinar el sentido de giro. Hay que ajustar la posición para que la salida esté desplazada 90 grados respecto del que había de origen. De esta forma, con un encoder de 2 fases de 30 pulsos por vuelta, se puede hacer un control muy preciso de la posición y de la velocidad. También se puede acoplar un mecanismo de ratón de bola para hacer el encoder completo, pero no con este reductor, no hay sitio.

Conjunto

Como no puedo resistirme a la tentación de ver las ruedas corriendo ya mismo, monto un triciclo con ¡un cartón!, pegamento térmico, una rueda de un mueble, las unidades de tracción y una pila de 4,5 V. ¡A correr!!!

Carrito

Compruebo que puede salvar obstáculos como lapiceros, alicates etc. El peso del conjunto es de 290 gramos, lo lastro hasta 600 gramos y compruebo que sube pendientes de 30 grados con mucha soltura. Hay que lijar la goma de las ruedas porque se endurece superficialmente y no agarra bien (fallo común en todas las impresoras hp series 500 y 600 y reconocido por HP). El siguiente paso es construir un chasis en condiciones e ir pensando en la electrónica de control.

Conclusión: en un par de horas se han conseguido dos unidades de tracción con unas prestaciones bastante buenas ¡gratis! y hemos aprovechado unos cuantos cacharros viejos.