J'avoue: quelques années de prototypage sans accès facile à l'atelier d'usinage aiguisent vraiment mes papilles pour le tournage de copeaux métalliques. Mais tout ce temps passé loin des machines-outils appropriées m'a également poussé à repenser les catalogues de pièces, ce que je vois presque tous les jours. Sans aucun outil de travail des métaux de précision à portée de main, les pièces mécaniques en stock sont devenues mon complément à la complexité. Et ainsi, un ancien dogme de tout usiner soi-même s'est transformé en une chasse à cette partie déjà faite qui le fait pour vous.

Mais avec des catalogues de pièces contenant des dizaines de milliers de pièces spécialement conçues, j'ai commencé à en réinventer certaines pour d'autres méfaits. Et après quelques années passées à réinventer des cas d'utilisation pour certaines de ces parties, je suis sur le point de vous expliquer comment les utiliser à mauvais escient correctement. Alors aujourd'hui, j'aimerais vous montrer quelques-unes de mes pièces mécaniques préférées Côtés B, pour ainsi dire. Ce sont des pièces ordinaires dans des endroits peu orthodoxes – quelque chose que vous ne trouverez sûrement pas dans la fiche technique! Voyons maintenant.

Des billes et broches en acier aux accouplements cinématiques

Pour réchauffer les choses, commençons par les couplages cinématiques. Les accouplements cinématiques sont un modèle de conception mécanique qui, lorsqu'il est appliqué à deux composants, permet à ces composants de se connecter et de se déconnecter avec des répétabilité. Cette propriété vient du fait de suivre la méthode de la contrainte exacte. De par leur conception, les deux composants sont connectés ensemble avec exactement une contrainte par degré de liberté, ni plus, ni moins. Le résultat est que, lorsqu'elles sont reliées entre elles, les pièces couplées ne se lient ni ne bougent; ils s'emboîtent d'une et d'une seule manière.

Les couplages cinématiques sont souvent utilisés dans les installations d'instrumentation optique où les miroirs et les lentilles doivent être finement ajustés sans, bien sûr, se lier ou se tortiller. En règle générale, ces accouplements sont fabriqués à partir de matériaux extrêmement denses comme l’acier trempé, de sorte que les points de contact des accouplements ne se déforment pas. C'est peut-être bien beau pour Thorlabs, mais nous pouvons également fabriquer des raccords Maxwell décents à partir d'un méli-mélo de pièces en stock et imprimées en 3D.




Dans cette configuration, les six points de contact de l'accouplement sont constitués de pièces en acier dur comme leurs homologues coûteux, mais tout le reste est imprimé en 3D. Étant donné que les points de contrainte élevés dans cette conception sont couverts par des composants denses, le résultat est à la fois assez reproductible tout en étant principalement imprimé en 3D. En fait, en testant le couplage ci-dessus, j’ai observé une répétabilité constante d’un peu moins de 25 microns. Bien sûr, cela peut être plus que la répétabilité submicronique de certains raccords haut de gamme, mais pour de nombreuses applications, c’est fantastique.

J'ai expérimenté des configurations comme celle ci-dessus avec un mélange de goujons à pression ou de vis à épaulement combiné avec des billes en acier filetées. Les goujons et les vis à épaulement sont des trouvailles rapides sur McMaster-Carr ou Aliexpress, mais les boules filetées sont en fait des pièces de rechange d'imprimante 3D d'une imprimante 3D Kossel Delta. Cela veut dire que notre palette de pièces en stock ne doit pas se limiter exclusivement aux catalogues de composants, mais peut s'étendre à l'écosystème des RC, des imprimantes 3D et d'autres pièces de rechange pour amateurs désormais banalisées par les biens de consommation dans lesquels elles entrent.

Refonte des clips de batterie pour la fixation

Réorientons maintenant nos aventures de localisation de précision hors du laboratoire d'optique vers le laboratoire humide où nous travaillons avec des plaques à 96 puits. Dans une configuration automatisée, ces plaques seront fixées dans un plateau de machine où un robot suspendu effectuera des transferts de liquide sur elles. Ici, les plaques doivent être suffisamment serrées pour qu'elles ne bougent pas avec les vibrations de la machine – mais pas trop – ou elles risquent de se renverser lorsque les scientifiques arrivent sur les lieux pour les récupérer.

Une précharge douce pour maintenir ces plaques à puits dans une position fixe serait idéale ici. Une sorte de ressort à lames serait bien, mais les ressorts à lames personnalisés sont chers. Alors posons la question: quelle est une autre pièce canonique offrant une précharge douce qui se présente sous toutes les formes et toutes les tailles? Clips de batterie bien sûr!



Ici, j'ai opté pour le ressort de contact de batterie 5205 de Keystone Electronics (Digikey) destiné au plastique moulé. Ma configuration a abouti à les assembler à la presse dans trois couches empilées de Delrin découpé au laser sans aucune pile, mais chut – les contacts ne connaîtront jamais la différence! Étant donné que les contacts de la batterie sont conçus pour être comprimés pendant de longues périodes sans se fatiguer, les contacts ne doivent pas s'affaiblir des plaques dans l'appareil pendant la nuit. (Aucun mot sur le nombre de cycles pour lesquels ils sont évalués, mais pour un prototype de budget, cela fera très bien l'affaire.)

Mini ancres à ressort à petit budget

Passons maintenant à l'utilisation des ressorts d'extension. Ces ressorts arrivent souvent avec des boucles à chaque extrémité pour les rendre plus faciles à fixer dans leur application cible. Mais lorsqu'il s'agit de les accrocher dans des pièces en plastique imprimées en 3D ou découpées au laser, attacher des ressorts à de petites pièces en plastique intégrées risque de les déchirer de la pièce.

Une solution est une pièce de stock appelée crochet à ressort ou ancre à ressort. Alors que les grandes ancres à ressort ont tendance à être prolifiques, les petites ne le sont pas. Hélas, dans ma chasse initiale aux ancres à ressort, je ne pouvais trouver qu'une seule pièce Misumi à l'échelle M3 que je recherchais. Et à 5 $ pièce, ils sont exorbitants plus chers que les autres pièces d'origine de mon seau de fixation. Quant à opter simplement pour une vis dans ce cas, il s'avère qu'ils font des ancrages à ressort peu pratiques pour deux raisons: (1) la tête gêne l'installation du ressort et (2) ils ne fonctionnent bien que si le ressort d'extension peut être installé perpendiculairement à la vis. Je pensais sûrement qu'il devait y avoir une solution moins chère dans cette pile de catalogues de pièces.






Et il y avait! La réponse est arrivée sous la forme de cosses à souder. Ceux-ci sont normalement destinés à être soudés dans un fil à une extrémité et vissés dans une borne électrique à l'autre. Et à environ 20 cents chacun, ils sont également assez bon marché. Mieux encore, comme ils sont en laiton, ils peuvent être façonnés avec des pinces dans une forme pratique pour retenir le ressort dans une orientation particulière. J’ai utilisé à la fois les pièces 7328 (Digikey) et 4000 (Digikey) de Keystone Electronics pour percer de petits ressorts d’extension dans des configurations impaires compactes, chacune d’elles étant doucement «pincée» dans une orientation pratique.

Vis ventilées repensées en tant que tendeurs de câble

Ces prochaines parties me ramènent à ma mini-série en 3 parties construisant des mécanismes de tentacules animatroniques en deux étapes. Ces systèmes sont entraînés avec une paire de contrôleurs manuels qui tirent sur un ensemble de câbles de commande mécanique. Tout comme un vélo, avoir ces câbles réglables pour une tension appropriée est essentiel pour les faire fonctionner en douceur sans aucune «pente» perceptible ou contrecoup. Les vélos reposent sur un mécanisme à vis qui permet à l'utilisateur de régler avec précision la tension en modifiant efficacement la longueur du boîtier de câble. Puis-je utiliser une pièce d'origine pour faire la même chose?

Oui! Il s’avère que j’avais regardé McMaster-Carr vis ventilées catégorie depuis quelques années en espérant qu'un jour j'aurais une excuse pour les acheter, et le moment était enfin arrivé. Les vis ventilées sont essentiellement des vis avec un petit trou percé au centre. Si j'étais un ingénieur de procédés spécialisé dans les récipients sous pression, je vous dirais probablement comment ces vis, associées à un joint torique, forment une partie utile d'un système de contrôle de pression servo. Mais je ne peux pas. Ce que je pouvez vous dire que le fait d'enfiler le câble de commande mécanique à travers ces vis ventilées crée un point de réglage de la tension du câble exceptionnel.


En installant une vis ventilée par câble dans le contrôleur découpé au laser, l'ensemble du système peut être affiné pour une performance de marionnettiste haute fidélité aussi convaincante que la bonne vieille scène Alien de 1979.

Le sandwich au standoff

Les entretoises sont des poteaux métalliques filetés aux deux extrémités. Ils sont peut-être le choix de l'ingénieur en électronique pour le montage des cartes de circuits imprimés, mais je dirais qu'ils sont un excellent moyen de monter mtout pour la plupart des composants plats – pas seulement des circuits imprimés – dans un cas de prototypage rapide ou d'utilisation amateur. J'appelle cette technique le sandwich à l'écart, et je l’ai déjà mentionné une fois. Ici, les entretoises se combinent avec des éléments découpés au laser pour construire une structure 3D. Comme ils sont disponibles dans une gamme de longueurs, nous évitons la nécessité d'usiner les pièces à longueur en achetant simplement la pièce à la bonne longueur. Nous n'avons pas non plus besoin de nous limiter à une seule couche. Les sandwichs à deux et à trois étages sont également un jeu équitable. Et à environ 50 cents chacun, les coûts globaux pour une partie importante de votre structure peuvent également être assez bon marché.






Ces jours-ci, je les trouve utiles pour les applications robotiques à petite échelle lorsqu'ils sont mélangés avec des pièces imprimées en 3D ou découpées au laser.

Un vocabulaire de parties

Cela fait deux ans que j’ai démoli mon garage «atelier d’usinage» et que j’ai fait le saut à l’école pour une dernière mission. Avec mes meilleurs outils dans le sommeil profond du stockage, je pensais que je renoncerais à nourrir mon âme affamée de pièces avec un flux constant de projets d'usinage.

Mais quelque chose d'autre s'est produit. Loin des outils, j'ai trouvé des catalogues de pièces. Ces guides de terrain pour les «pickings» de «Part Land» sont devenus ma grâce salvatrice, une nouvelle façon de concevoir des widgets – sans rien usiner! Et avec une réinvention créative de cas d'utilisation, j'ai découvert que les capacités de cette partie vocabulaire aller bien au-delà de ce que disent les livres. Avec les exemples d’aujourd’hui, j’espère que vous commencerez à le voir aussi. Donc, la prochaine fois que vous aurez besoin d'une petite «logique de colle» dans un atelier d'usinage, j'espère que vous vous mettrez au défi d'aller au-delà de ce que vous pouvez faire et d'inclure l'étendue de ce que vous pouvez trouver aussi.

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