Giostrina espositiva wiki di progetto

Motore, ruota e pista

Come gira la piattaforma: un motore passo-passo nel basamento fa girare una ruota di gomma, che spinge per attrito una pista incollata sotto la piattaforma. Non ci sono ingranaggi né cinghie.

            piattaforma (ruota con gli steli)
   ═══════════════════════════════════════════════
              pista HPL ▓▓▓▓▓▓▓      ← incollata sotto il disco
                          ◯          ← ruota Ø80, gira a 6,6 giri/min
   ─────────── asola ─── ▐█▌─────────  piano del basamento (fisso)
                   motore ██  culla incernierata
                          ⌇   molla: spinge la ruota verso l'alto (20 N)
   ═══════════════════════════════════════════════  fondo del basamento

Tavole: T02 sezione, T04 basamento, T05 piattaforma.

Il motore
Tipo passo-passo bipolare NEMA 23, 1,8° per passo (200 passi al giro)
Modello di riferimento STEPPERONLINE 23HS22-2804S
Corpo 57 × 57 × 56 mm, 4 fili
Coppia di tenuta 1,26 Nm a 2,8 A
Resistenza di fase 0,9 Ω
Albero Ø 6,35 mm con spianatura
Corrente impostata 1,7 A rms, che danno circa 0,77 Nm

Perché un passo-passo. A questa velocità serve un motore che giri lentissimo e in silenzio. Un passo-passo pilotato a micropassi lavora a 6,6 giri al minuto senza riduttore, quindi senza rumore di ingranaggi. La velocità è esatta e regolabile dal firmware.

Quanto lavora. La piattaforma chiede 1,02 Nm a regime e 1,61 Nm allo spunto. Con il rapporto 8,25:1 fra pista e ruota, al motore arrivano 0,14 Nm a regime e 0,22 Nm allo spunto: il margine è 3,5 volte.

Montaggio del motore

Il motore non è avvitato al basamento: sta su una culla basculante, così la ruota resta sempre premuta contro la pista anche se la piattaforma non è perfettamente piana.

  1. Culla: lamiera d'acciaio da 1,5 mm piegata a U, circa 88 × 105 mm, con una squadretta frontale forata per il motore (4 fori Ø5 su interasse 47,14 mm, foro centrale Ø39).
  2. Cerniera: sul lato verso il centro della giostra, una cerniera a libro da 60 mm avvitata al fondo del basamento. La culla ruota attorno a un asse orizzontale, tangente al cerchio.
  3. Antivibranti: fra motore e squadretta 4 gommini M5. Tagliano il ronzio che altrimenti passerebbe al legno.
  4. Molla: sotto la culla, dal lato della ruota, una molla a compressione su una vite M6 con dado di regolazione. Precarico di progetto: 20 N sulla ruota.
  5. Posizione: asse del motore orizzontale e radiale, sul retro della giostra. Il centro della ruota sta a 330 mm dall'asse della colonna.
  6. Asola: il motore e la ruota sporgono attraverso un'asola di 92 × 103 mm nel piano superiore del basamento.
  7. Cavo: 4 fili in guaina fino alla scheda, con un'ansa morbida per non frenare il movimento della culla.

Controllo: a piattaforma smontata, premendo la ruota verso il basso di 3–4 mm deve tornare su da sola.

La ruota di frizione
Diametro 80 mm
Larghezza 24–25 mm
Materiale poliuretano, durezza 82–85 Shore A
Soluzione pratica ruota da pattino in linea da 80 mm

Una ruota da 80 mm in poliuretano con foro da 6,35 mm non si trova come pezzo commerciale. La soluzione più semplice è una ruota da pattino in linea: è esattamente di quel diametro e di quel materiale, costa poco ed è fatta per rotolare in silenzio.

Montaggio della ruota sull'albero

  1. Togliere i due cuscinetti dalla ruota: resta una sede Ø22 mm.
  2. Infilare nella sede un mozzo adattatore Ø22 × 24 mm con foro centrale e 4 fori M4 (da far tornire in alluminio, oppure stampato in 3D in PETG pieno).
  3. Avvitare il mozzo a un giunto flangiato rigido per albero da 6,35 mm con 4 viti M4.
  4. Calzare il giunto sull'albero del motore e stringere i due grani sulla spianatura, con una goccia di frenafiletti medio.
  5. Lasciare 10 mm fra la ruota e la faccia del motore.

Controllo: facendo girare la ruota a mano non deve sfarfallare più di 0,5 mm.

La pista

La pista è l'anello su cui rotola la ruota, sotto il disco inferiore della piattaforma.
Materiale laminato HPL (tipo "formica") da 1 mm, finitura opaca
Forma anello, raggio medio 330 mm, largo 60 mm (da R 300 a R 360)
Perché non il legno nudo l'MDF si consuma e si lucida; il laminato dà un attrito costante e non segna

Montaggio della pista

  1. Tagliare l'anello in due metà, con i giunti ruotati di 90° rispetto alla giunzione del disco: così la ruota non incontra mai due giunti insieme.
  2. Sgrassare il sotto del disco e incollare le due metà con adesivo a contatto, pressando bene. Lavorare a disco capovolto.
  3. Rifilare e carteggiare i giunti: fra una metà e l'altra nessun gradino percepibile al dito. Un gradino di 0,2 mm si sente a ogni giro come un "tic".
  4. Smussare leggermente il bordo interno ed esterno.
  5. Non verniciare e non lubrificare la pista.

Regolazione

Sintomo Regolazione
La piattaforma parte a strappi o rallenta con il carico avvitare la molla di mezzo giro
Trattenendo la piattaforma con una mano non si ferma svitare la molla
"Tic" a ogni giro rifinire il giunto della pista
Ronzio controllare gli antivibranti; abbassare la corrente del driver

Con 20 N di precarico la ruota slitta quando la piattaforma oppone circa 4 Nm: è il limitatore di coppia. Un ostacolo allo stelo riceve al massimo circa 11 N, poco più di un chilo. Il motore potrebbe dare fino a 5,7 Nm, quindi è sempre la ruota a slittare per prima.

Da verificare sul prototipo