De spulletjes uit China zijn inmiddels binnen. Nader bekeken blijkt het systeem MOC Blocks te heten en een kopie van LEGO Technic te zijn. Oei!
Op een aantal schakels moet een klein 5mm/1mm magneetje komen. Ook de autootjes krijgen een magneetje.
Er moet natuurlijk een tandwiel op een motor aangesloten kunnen worden om de ketting rond te trekken. Mijn eerste keuze voor de motor is de 28BYJ-48 stappenmotor die ik heb liggen. Op Yeggi heb ik een hele berg Technik LEGO 3D-modellen gevonden om aan te passen. Het is nog even de vraag welk tandwiel (met welk aantal tanden) het beste zal werken met deze motor. Vooralsnog heb ik een tandwiel met 24 tanden uitgezocht en die voorzien van een as-aansluiting voor de motor.
De tandwielen die ik heb ontvangen hebben allemaal in het midden een +-vormig hart (niet rond dus: zie hieronder). Hier moet dus wat gepuzzeld worden: hoe op te lossen?
In een MDF-plankje 6mm gaten geboord, daarin een soort 3D-geprinte cupjes geduwd, waarin asjes door de tandwielen in rond kunnen draaien.
Testprogramma om via een Arduino UNO de motor rondjes te laten draaien.
//Includes the Arduino Stepper Library
#include <Stepper.h>
// Defines the number of steps per rotation
const int stepsPerRevolution = 2038;
// Creates an instance of stepper class
// Pins entered in sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for proper step sequence
Stepper myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);
void setup() {
// Nothing to do (Stepper Library sets pins as outputs)
}
void loop() {
// Rotate CW slowly at 5 RPM
myStepper.setSpeed(5);
myStepper.step(stepsPerRevolution);
//delay(1000);
}
Het loopt nog niet zoals het zou moeten, maar het begin is er. De ketting slipt telkens van het tandwiel op de motor. Hieronder een tweede poging: 3mm gaatjes in het plankje en de tandwielen op M3-schroeven gestoken.
Ik vermoed dat een ‘kettingspanner’ wel eens zou kunnen helpen. En met een magneet (blauwe knoop) die tegen de ketting aandrukt gaat het (tijdelijk) iets beter.
Het loopt wel iets beter, maar ook nu loopt de ketting eraf en draaien de tandwielen zich op een of andere manier vast om de assen. Wat ik zo zie zijn er nog (minimaal) twee oorzaken.
1. De tanden van het tandwiel op de motor komen niet echt goed overeen met de tanden van de originele tandwielen en haken dan ook niet efficiënt in de ketting.
2. Het gat in de andere tandwielen is niet rond, de tandwielen draaien daarom niet soepel om de schroeven/assen.
Dus dan maar een paar tandwielen zelf ontwerpen (nog steeds in “123D Design”). Dat gaat zo in zijn werk.
Teken eerst een cirkel (“Sketch circle”) met een straal van 11mm, bepaal vanuit punt B 1mm naar links punt A.
Vijf lijnen voor de eerste tand: vanuit punt A een lijn (Polyline) 1mm lengte,178,2° (180-1,8), dan een lijn 1,25mm, 155,7° (178,2 – 22,5), lijn 1mm en 90°, lijn 1,25mm en 22,5°, lijn 1mm en 1,8°.
Klik rechts en kies “Circular patern”. Selecteer alle zijden van de tand als “Sketch entities” en de cirkel als “Center point”. Vul in hoeveel tanden je wilt maken.
Daarna een “Extrude” van 3,6mm. Ik had eerst 4mm en dat bleek te dik voor de ketting!
Maar …. jammer genoeg werkt het ook met deze tandwielen niet lekker. En toen kwam ik er achter dat er een verschil is tussen tandwielen en kettingwielen! Een tandwiel zorgt voor een overbrenging naar een ander tandwiel. Een kettingwiel (sprocket in het Engels) zorgt (zoals de naam al verraad) voor de verplaatsing van een ketting. En kettingwielen zien er anders uit! Ze haken niet in in de ketting, maar geleiden de ketting. En dat is precies het verschil.
Jammer genoeg heb ik geen fysiek voorbeeld, dus dan maar een zoektocht naar afmetingen op internet. Afbeeldingen zat, maar geen plaatje met alle afmetingen erbij.
Wel heel veel afbeeldingen van de standaard LOGO-steentjes met de exacte maten erbij, zoals hieronder te zien is. En een hele website over LEGO (met een Brickbieb).
Dan toch maar meten vanaf een plaatje en uitproberen. Uiteindelijk komen de precieze afmetingen voor zo’n kettingwiel eigenlijk helemaal niet zo nauw en er lag al snel een goed werkend model.
Het werkt wel, maar met de kettingwielen op hun plaats zie ik nog steeds regelmatige haperingen: na ca. 4-5 schakels verschiet de ketting op het tandwiel! Dit betekent dat de afstand tussen de tanden, of de afmetingen van de tanden niet goed bij de ketting aansluiten. Ik zie dat de tanden toch ook niet helemaal overeenkomen. De tanden van het origineel zijn op het uiteinde afgevlakt, de door mij ontworpen tanden zijn meer puntig. Of dat de loop van de ketting beïnvloed weet ik niet.
Het originele kettingwiel (24 tanden) heeft een diameter van 25,4mm. Het door mij geprinte wiel meet echter 26mm! Dus te groot, dus het model moet geschaald worden: 25,4/(26/100) = 97,7%.
Een nieuw (geschaald) model past inderdaad een stukje beter, de haperingen/verschieten van de ketting blijven evenwel, maar niet bij het tandwiel!
1. Ik zie nu wel duidelijk dat ze nu juist bij de kettingwielen optreden.
2. En ik zie ook dat de ketting, ondanks het geringe gewicht, tussen de tand/kettingwielen wat gaat hangen. Daardoor sluit de ketting niet goed aan op het opvolgende wiel: het komt lager uit en hapert daardoor dus.
3. Wat nog ontbreekt is een mechanisme om de ketting op spanning te houden. Dit mechanisme zorgt er wellicht ook voor dat de ketting minder zakt.
Alles overdenkend en samenvattend, aan de hand van de bevindingen tot nu toe, denk ik het volgende.
1. Het lijkt er op dat het tandwiel op de as van de motor goed functioneert: het heeft de juiste afmetingen en de juiste afstand tussen de tanden (steek). Het zou kunnen dat wanneer ik de andere tand/kettingwielen op dezelfde wijze uitvoer de ketting wel goed getransporteerd wordt. Zoals hier duidelijk te zien is; 1184 schakels met 57 tandwielen (dus geen kettingwielen) en zonder kettingspanner! Helemaal terug naar het begin! Ik denk dat ik dat eerst maar ga uitproberen.
2. Mocht bovenstaande toch niet tot een goed resultaat leiden, dan eventueel toch de inzet van kettinggeleiders bekijken. Ik denk aan een soort kokers die op de bodemplaat gemonteerd worden. Bijvoorbeeld een u-profiel, of zoiets als hieronder afgebeeld.
3. Een idee voor de kettingspanner: hieronder.
Maar iets simpels als een kettinggeleider, zoals hieronder, is eenvoudiger en snel gemaakt.
Nog een ander element, waar ik geen rekening mee had gehouden, is de afstand tussen de tandwielen onderling. Ik redeneerde dat de afstand tussen twee tandwielen een veelvoud zou moeten zijn van de lengte van een schakel. Maar dat is niet zo. Zolang de tandwielen, behalve natuurlijk het aangedreven tandwiel, vrij om hun as kunnen draaien, zullen de tandwielen zich schikken naar de schakels van de ketting.
Door het gebruik van een geleider is tussen twee tandwielen de afstand en dus de benodigde kettinglengte enigszins te variëren.
Laatste aanpassingen zorgen ervoor dat het uiteindelijk allemaal draait zoals bedacht. Allemaal tandwielen gebruikt en de draairichting van de motor veranderd: i.p.v. rechtsom, nu linksom. Ik vroeg me namelijk af of het nog iets uitmaakt hoe de ketting om de tandwielen loopt, omdat ik al een paar keer had dat de ketting ‘brak’; dat er een schakel los schoot.
Voor wat betreft de ‘kettingloop’ zijn er 4 mogelijkheden. Wanneer het tandwiel tegen de klokrichting draait:
– 1. Haakjes omhoog, afgekeerd van het tandwiel en voorliggend,
– 2, Haakjes juist omlaag, naar tandwiel toegebogen en voorliggend,
– 3. Haakjes omhoog, afgekeerd van het tandwiel en volgend,
– 4. Haakjes juist omlaag, naar tandwiel toegebogen en volgend.
Gevoelsmatig neig ik naar de opties 1 en 3. Eerst maar eens optie1 uitproberen.
Filmpje:
Het werkt. En daarmee is ook dit hoofdstuk(je) afgesloten.