5.vertical
El subsistema vertical o elevador va en el carro de movimiento horizontal formando un conjunto indivisible. El portacajas va a estar colgando de 4 cables de acero que lo sostienen por las esquinas. Los cables se acomodan en parejas alrededor de dos tornos, y pretendo que no tengan obstáculos ni más torsiones de las necesarias, y que se enrollen ordenadamente. Para ello los voy a conducir a la salida de los tornos haciéndolos pasar por sendas guías. Ambas partes deben tener un movimiento relativo y sincronizado de alguna de estas formas:
guiado simple
guiado simétrico
torno deslizante
Dispongo de material para hacer unos tornos de 63mm de diámetro, así que los 3.4m de cable necesarios se enrollarán con 17 vueltas, que ocuparán de 35 a 40mm de torno. Implementar el mecanismo de guiado sencillo supone que los cables -que sujetan el portacajas por las esquinas- rocen los bordes del agujero conforme la caja va llegando al suelo. El sistema de guiado simétrico es aparatoso y no me hace mucha gracia, y el de tornos deslizantes necesita un espacio del que no dispongo junto al carril derecho.
Durante mucho tiempo me anduvo por la cabeza la idea de que los tornos estuvieran apoyados sobre ruedas, con un eje cuadrangular de 25mm de lado sujeto con sendos tapones de masilla époxy , atornillados a la cubierta para evitar deslizamientos. Una varilla roscada de 2mm de paso sería la responsable de mover el torno a lo largo del eje al girar, para lograr el avance que necesito para enrollar bien el cable. En el otro extremo, una rueda recibe movimiento del motor, y se acopla al torno mediante un tubo cuadrado de 20mm que entra en el de 25 y fuerza el giro del torno pero sin traslación axial: así el motor y el mecanismo reductor queda quieto mientras el torno se mueve para que el cable quede ordenado.
Empecé materializando la idea del torno sobre ruedas como se ve en esta imagen. Algunas partes son semitransparentes para poder mostrar mejor la idea. El problema es que si añadimos unas barras sobre las que soldar los soportes de las ruedas, el conjunto adquiere demasiada altura.
Intentando ahorrar espacio dibujé los tornos prácticamente a la altura de los ejes de las ruedas, y entonces el carro necesita ser muy largo... a no ser que (¡idea feliz!) el torno y las ruedas del carro compartan eje: el interior del torno es movido por el motor del subsistema horizontal, y la cubierta se mueve independientemente con el motor del subsistema vertical.
Tras estudiar catálogos de rodamientos y visitar ferreterías y supermercados de fontaneros (midiendo con el calibre todo lo que parecía interesante) he decidido de que voy a hacer los tornos con las piezas mostradas en este dibujo, cuya función, material y medidas voy a ir describiendo a continuación.
El alma del eje va a ser una varilla maciza de hierro de 12mm. Sólo va a estar sometida a esfuerzos en los 40mm de cada extremo: espero que aguante.
Usaré ruedas de poliamida de Ø62mm y 25,4 de grosor, a la que habrá que ampliarle el agujero de 10,7 a 12mm. La rueda tiene que ser solidaria al eje, que es lo que se va a mover.
Ahora va un rodamiento para eje de 12mm, exterior de 28mm y anchura de 8, seguido de un aro separador de 3mm. Sobre el rodamiento se apoya el carro de mecanismos y control.
Un tubo cuadrado de 20mm con tapones a los lados va a transmitir el peso de la caja al eje, lo más cerca posible de las ruedas. Dichos tapones irán soldados al tubo cuadrangular y al eje macizo, formando una pieza.
Sobre el tubo colocamos una abrazadera con caucho que haga de tope al rodamiento que sustenta el torno.
Rebajando un poco las aristas del tubo se puede colocar un rodamiento (eje 25mm, exterior 47, ancho 12) que lleva un aro para que ajuste dentro de la cubierta del torno.
Un trozo de tubería de desagüe de PVC de 40mm con manguitos pegados a los extremos van a formar la pieza de separación de los rodamientos, tocándolos sólo por la periferia.
Ya se puede colocar el otro rodamiento con su aro de ajuste. Una rodaja de cartucho de silicona sirve, quizá complementada con un trozo de manguito de Ø50mm y 0,9 de espesor, que me ha costado un potosí.
La cubierta del torno es tubería de presión de PER de Ø63mm (50 en el interior) que apoya en los rodamientos grandes, y así gira en alrededor del tubo cuadrado
Para mover la cubierta usaré una catalina de bici soldada a un manguito de hierro de 1"¼ rectificado con amoladora (se llama así, pero realmente mide entre 48 y 52mm por fuera, 38 por dentro y 48 de largo).
Se atornilla la cubierta del torno al manquito de hierro y se coloca una arandela generosa, para poder apretar el manguito desde cerca del eje.
Una abrazadera con caucho aprieta la arandela generosa mencionada de forma que el conjunto cubierta-catalina pueda girar independientemente.
Se coloca otra catalina soldada a un trozo de tubo de 25mm, que moverá el eje cuadrangular.
Una tercera abrazadera con caucho sujeta en su sitio a la rueda de mover el eje (para el movimiento horizontal del carro).
Otro rodamiento de 12mm con su separador de 3, que me da la holgura que necesito para sujetar el carro al rodamiento.
Y se remata todo con la otra rueda, también solidaria al eje. Convendría sujetar las ruedas al menos con arandelas de bloqueo (starlock o similares).
La rueda ajusta muy bien, pero si resbala pondré un pasador que atraviese rueda y eje para evitarlo.
Ahora sólo queda asegurar el cable, colocar el torno en los carriles, apoyar el carro en los rodamientos exteriores y sujetarlo con unas piezas fabricadas al efecto.
Llegados a este punto, el resto del carro consiste en:
dos largueros de 62cm como mínimo que se apoyen y agarren a los rodamientos exteriores de los tornos.
soportes para los motores y mecanismos de reducción soldados a los dos largueros.
algo donde colocar el cacharro que controle el sistema: microcontrolador, fuente de alimentación y electrónica de control de potencia.
acoplamiento mecánico con la acometida de cable y el mazo de cables del portacajas.
Esta animación muestra lo que tengo en mente por ahora: ya se ve que no debería haber problemas para colocar todo lo que falta, pero alguno surgirá.
El motor del elevador va a estar acoplado a los tornos con una reducción del orden de 40:1, pero en cualquier caso va a ser reversible y tenderá a ceder. Espero que la tendencia no sea acusada, pero bien cargado y con vibraciones va a ser inevitable que se suelte poco a poco. He dedicado muchas horas a buscar formas prácticas y económicas de agarrotar el mecanismo, y finalmente he llegado a la conclusión de que si la mercancía se suelta lo suficiente como para que el sensor de final de carrera superior lo detecte, se vuelve a subir y listo.
Para gestionar el elevador voy a contar con 2 señales de control (alimentación del motor e inversor de giro) y 4 señales de estado:
fin de carrera superior.
portacajas colgando.
portacajas apoyado.
velocidad de giro del motor.
Otros dos interruptores más se tienen que encargar de proteger los topes mecánicos, cortando la corriente del motor si se detecta que se ha sobrepasado el final de carrera superior, o si los tornos no pueden girar más.
Durante la ejecución he hecho un par de cambios de diseño: eliminar la abrazadera central, y añadir unos casquillos de cobre entre la cubierta del torno y los tornillos que la sujetan a la catalina que lo mueve, para minimizar el castigo al aumentar la superficie de contacto.
Este es el aspecto de uno de los tornos ya hecho:
En realidad la foto ya está anticuada, porque el aro separador de 3mm que hay entre el tubo cuadrado y el rodamiento exterior lo voy a quitar por un problema que he visto: no hay espacio para colocar el carro sobre los raíles una vez montado. La pieza que diseñé para sujetar el torno al larguero no permite atornillarla in situ, y además he caído en la cuenta de que el torno puede salirse de su alojamiento si no está firmemente sujeto cuando se tense la cadena. He pensado en otra pieza que sujete el eje desde abajo, atornillándose al lado inferior del larguero. Así, además de fijar el eje verticalmente lo hace en sentido axial, cogiéndolo por donde estaban esos separadores que elimino.
La pieza la haré partiendo de tubo cuadrado de 25mm de lado y 2 de espesor, cortando y rascando hasta que quede más o menos bien:
Proyecto, con el rodamiento al aire
Ejecución, con un diseño más elaborado para sujetar el rodamiento en su sitio.
(continuará)