Použití hřídelí V5

Kovový systém VEX používá čtvercové hřídele spíše než kulaté nápravy, aby se sestavy mohly otáčet nebo otáčet. Tento čtvercový tvar umožňuje hřídelům zapadnout do čtvercové objímky v motorech a poskytuje fyzické spojení s hnacími hřídeli namísto třecího spojení, které se používá u kulatých náprav. Čtvercový tvar hřídelí také umožňuje pohybovým komponentům, jako jsou kola, ozubená kola a ozubená kola, a také senzorům, jako je kodér optického hřídele a potenciometr, mít připojení fyzického pohonu k jejich otáčení. Je to proto, že mají tvarovaný plastový čtvercový otvor nebo kovovou vložku se čtvercovým otvorem o takové velikosti, aby hřídele mohly procházet součástmi. Tyto hřídele jsou také známé jako hnací hřídele.

Hřídele jsou k dispozici v mnoha různých délkách až do 12” a dodávají se ve dvou verzích, Hřídel a Hřídel s vysokou pevností.

Hřídele

Tyto hřídele jsou ⅛” čtvercová tyč. Hřídele jsou součástí systému VEX EDR od jeho zavedení a jsou kompatibilní se všemi produkty VEX Motion. Hřídele lze řezat na vlastní délky, avšak při extrémním namáhání se mohou kroutit, ohýbat nebo odřezávat.

Vysokopevnostní hřídele

Tyto hřídele jsou ¼” čtvercová tyč. Vysokopevnostní hřídele byly představeny později v produktové řadě VEX EDR a jsou kompatibilní pouze s produkty VEX Motion, které byly navrženy tak, aby vyhovovaly větším hřídelům, jako je inteligentní motor V5, vysokopevnostní ozubená kola, vysokopevnostní řetězová kola a řetěz, a 3,25" kola. Hřídele lze řezat na vlastní délky a vydrží vysoké namáhání, neprojdou však čtvercovými otvory konstrukčního kovu a vyžadují vyvrtání vlastního otvoru (vrták 5/16” nebo 8 mm), pokud je tento požadavek součástí návrh sestavy. Vysokopevnostní hřídele váží více než standardní hřídele.

Hřídel	Vysokopevnostní hřídel

Nosné hřídele

Otvory v konstrukčním kovu jsou čtvercové, takže je nezbytné podepřít hřídel, aby se hřídel hladce otáčela. Kromě toho je téměř ve všech sestavách důležité zajistit alespoň dva paralelní body podpory. Pokud pro každou hřídel nejsou k dispozici dvě podpěry, hřídel se bude moci mírně otáčet nahoru a dolů na jediném místě podpěry a hřídel se bude hůře otáčet. Čím těžší sestavu robota hřídel podpírá, tím důležitější je poskytnout tyto dva opěrné body. Další informace o nosných hřídelích naleznete v následujícím videu.

K zajištění těchto podpěr je k dispozici řada dílů.

Hřídele

Dostupné díly pro podporu ⅛” čtvercových hřídelů zahrnují:

• Ložiskové plošky jsou plastové díly s řadou tří otvorů, které podpírají hřídel v 1 otvoru a umožňují použití šroubů a matic nebo upevňovacích nýtů pro montáž do zbývajících otvorů. Ložisková ploška má na jedné straně plastové hroty určené k vložení do kovových čtvercových otvorů. Pokud tyto hroty chybí, mělo by být ložisko vyřazeno, protože ložisko se může pod tlakem uvolnit. Ložisková ploška je navržena tak, aby měla všechny 3 otvory podložené konstrukčním kovem.
• Pillow Block Bearingsjsou plastové polštářové bloky, které umožňují posunutí hřídele buď nad, pod nebo na stranu konstrukčního kovového kusu, na kterém je ložisko namontováno. Ložiska polštářů se samostatně neprodávají. Lze je zakoupit v balení Pillow Block Bearing & Lock Bar Pack.
• 1-sloupkový držák šestihranné matice s ploškami jsou plastová ložiska pro rychlou montáž. Jeden konec držáku obsahuje sloupek, který je dimenzován a tvarován tak, aby bezpečně zapadl do čtvercového otvoru konstrukčního kovového kusu. Středový otvor držáku je dimenzován a má drážku tak, aby bezpečně pasovala na šestihrannou matici, což umožňuje utažení šroubu #8-32 bez potřeby klíče k přidržování matice. Druhý konec držáku má otvor pro průchod hřídele. 1-sloupkový držák šestihranné matice je navržen tak, aby byl podložen konstrukčním kovem.

Ložiska hřídele s vysokou pevností

Jedinou dostupnou částí pro podporu vysokopevnostního hřídele je vysokopevnostní ložisko hřídele. Jedná se o plastové díly podobné ložiskovým ploškám s tou výjimkou, že středový otvor je dimenzován pro průchod ¼” hřídele. Vysokopevnostní hřídelové ložisko lze použít výběrem vysokopevnostního hřídele, což je přesná délka, která má být vložena mezi dvě ložiska připevněná mezi dva kusy konstrukčního kovu. V této konfiguraci však hřídel neprojde konstrukčním kovem a bude podepřena pouze plastem ložiska, které může selhat, když je vystaveno namáhání. V opačném případě je třeba do konstrukčního kovu vyvrtat otvor, který je dostatečně velký, aby se vysokopevnostní hřídel mohla volně otáčet poté, co byla vložena skrz ložisko a kov. Vysokopevnostní ložisko hřídele je navrženo tak, aby všechny 3 otvory byly podloženy konstrukčním kovem.

Ložiskové plošky	Ložiska polštářů	1-sloupkové držáky šestihranných matic	Ložiska hřídele s vysokou pevností

Příklady dvou bodů podpory

1 bod podpory (špatný)	2 body podpory (dobré)	2 body podpory (dobré)

Zachycení hřídelí

Hřídele je třeba zachytit, aby se hřídel mohla volně otáčet a přesto nevyklouznout ze sestavy. Kromě toho části, které má hřídel otáčet, musí být zachyceny a/nebo připevněny k hřídeli, aby se mohly otáčet s hřídelí.

Existuje několik možností pro zachycení ⅛” hřídelí. Při zachycování hřídele umístěné do objímky motoru je důležité upevnit objímku v takové orientaci, aby narážela na konstrukční prvek protilehlý k motoru. To bezpečně udrží hřídel umístěnou v motoru. Je také důležité upevnit kola, ozubená kola a řetězová kola proti klouzání tam a zpět na hřídeli. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je připevnit objímku k hřídeli na každé straně součásti. Když jsou objímky umístěny proti kusu konstrukčního kovu nebo ložiska, umístění podložky mezi součást a součást může snížit tření.

K zachycení ⅛” hřídele lze použít následující části:

• Objímky upínací hřídele jsou plastové válce s ⅛” čtvercovým otvorem procházejícím středem válce, válec má podélné rozdělení podél své délky s kolmým otvorem pro šroub, kterým prochází šroub #8-32 a je zajištěn pomocí nylonovou maticí. Tyto objímky jsou navrženy tak, že hřídel je vložena skrz čtvercový otvor a poté je utažen šroub #8-32, aby se objímka upnula k hřídeli. Límec upínací hřídele je nejširší z částí používaných k zachycení hřídelí, prostor a délka hřídele musí být navržena v sestavě, aby se tato šířka přizpůsobila.
• Gumové límce hřídele jsou tenký pryžový válec s ⅛” čtvercovou vložkou procházející středem válce. Tyto nákružky jsou navrženy tak, že hřídel je vložena skrz čtverec a nákružek zachycuje hřídel působením tření. Gumové objímky hřídele jsou nejtenčí z částí používaných k zachycení hřídele, nicméně nemají upínací šroub vyvíjející tlak na hřídel jako objímky upínací hřídele, ani stavěcí šroub, který byl utažen k hřídeli jako objímky hřídele. .
• Hřídelové objímky jsou kovové válce s kulatým otvorem procházejícím středem, dimenzovaný tak, aby otvorem mohl prokluzovat ⅛” hřídel. Na straně objímky je kolmý otvor se závitem #8-32 se stavěcím šroubem. Tyto objímky jsou navrženy tak, aby byl stavěcí šroub utažen proti hřídeli. Stavěcí šrouby vyžadují k utažení šroubu 5/64” šestihranný klíč. Otvor se závitem č. 8-32 v objímce umožňuje vyjmutí stavěcího šroubu a výměnu šroubu č. 8-32 nebo spojky č. 8-32 pro distanční sloupky. Tyto substituce mohou vést k některým kreativním sestavením. Stavěcí šroub v objímce může při přílišném utažení vytvořit v hřídeli otřepy. Pokud k tomu dojde, fréza by měla být před opětovným použitím hřídele vypilována hladce.
• Vysokopevnostní límce hřídele jsou jediné dostupné díly pro zachycení vysokopevnostního hřídele, pokud hřídel není zachycena vložením mezi dvě ložiska podložená konstrukčním kovem, jak je popsáno výše. High Strength Shaft Collar je téměř identický s plastovým Clamping Shaft límcem, s výjimkou límce má ¼” čtvercový otvor, který prochází středem.

Toto video vysvětluje rozdíly mezi pryžovými objímkami hřídele a objímkami hřídele a kdy je použít.

Objímka upínací hřídele	Gumový límec hřídele	Límec hřídele	Vysokopevnostní límec hřídele

Upevňovací komponenty k hřídelím

Dalším typem zachycení hřídele je upevnění součásti k hřídeli tak, aby se točila s hřídelí. Mnoho komponent lze snadno připevnit k hřídeli, protože mají buď vylisovaný čtvercový otvor nebo kovovou vložku se čtvercovým otvorem, jak je uvedeno výše. Když je třeba připevnit kovovou součást k hřídeli, je zapotřebí další součást. Pro hřídel ⅛” tyto části zahrnují:

• Zámková tyč hnacího hřídele je kovová deska, která má dva koncové otvory o velikosti pro šroub #8-32 a připevňovací matici pro připevnění tyče ke kovové součásti a tři ⅛” čtvercové otvory, které umožňují vložení hřídele skrz střední čtvercový otvor umožňující hřídeli pohánět kovovou součást k otáčení. Všimněte si, že dva čtvercové otvory po stranách středového čtvercového otvoru lze použít s přerušeným ¼” roztečím kovu.
• Zámková tyč je plastová tyč, která má dva koncové otvory o velikosti pro šroub #8-32 a připevňovací matici pro připevnění závory ke kovové součásti a je zde kovová vložka s ⅛” čtvercem uprostřed, která umožňuje hřídel pro vložení čtvercovým otvorem umožňujícím hřídeli pohánět kovovou součást k otáčení. Kovová vložka je vložena do štěrbiny v plastové tyči, která má design rohatkového zubu, který umožňuje kovovou vložku vyjmout a poté znovu vložit do štěrbiny se čtvercovým otvorem orientovaným v jiné poloze. Je nezbytné, aby závora zámku byla namontována na kovové součásti tak, aby byla orientována tak, aby kovová vložka závory lícovala s kovem, jinak může hřídel vytlačit kovovou vložku ze štěrbiny závory a uvolnit kovovou součást z hřídele. . Zámky se neprodávají samostatně. Lze je zakoupit v balení Pillow Block Bearing & Lock Bar Pack. Plastové pojistné tyče jsou náchylnější k selhání při extrémním namáhání než kovové tyče zámku hnací hřídele.

V době psaní tohoto článku nejsou k dispozici žádné zámky od VEX pro vysokopevnostní hřídele. Přesto lze do kovového konstrukčního prvku vyvrtat vlastní otvor a na kov lze namontovat vysokopevnostní ozubené kolo nebo vysokopevnostní řetězové kolo s montážními otvory. Poté lze vysokopevnostní hřídel zasunout skrz kovovou součást a ozubené kolo/řetězové kolo. Namontované ozubené kolo/řetězové kolo funguje jako blokovací tyč, která umožňuje hřídeli pohánět kovovou součást k otáčení. Pokud jsou k dispozici specializované nástroje, jeden z otvorů v kovové desce nebo kovové tyči lze zvětšit na ¼” čtvercový otvor pomocí protahovače a vytvořit tak vlastní blokovací desku pro velkou hřídel. V současné době existuje poprodejní prodejce, který prodává kovové tyče VEX různých délek s otvorem protaženým do ¼” čtverce.

Zámková tyč hnacího hřídele	Zámkové tyče	Kovová tyč S proraženým ¼” otvorem

Příklady zachycení hřídele

Sestava volného točení

Nastane situace, kdy ozubené kolo, řetězové kolo, kovová součást nebo kolo nemusí být uchyceno na hřídeli. V tomto případě by součást (kolo nebo kovová konstrukce) měla montážní otvory a byla by namontována na hnanou nebo „výstupní“ stranu systému pohonu ozubeného kola nebo řetězového kola. Hnané ozubené kolo nebo hnané řetězové kolo a kolo mohou používat vložky s kulatými otvory, které jim umožňují volné otáčení na hřídeli, Kolo nebo kovová součást namontovaná na hnaném ozubeném kole/řetězovém kole se bude otáčet z hnacího (vstupního) ozubeného kola nebo hnacího řetězového kola a řetězu a ne za hřídel, na kterou je nasazen. Sestava pro volné spřádání nemá přídavné tření způsobené otáčením hřídele i sestavy.

Robotická realita

Podepření a zachycení hřídelí je důležitým aspektem při sestavování robota. Ať už se jedná o hru ve třídě nebo o vyřazovací zápas ve velké robotické soutěži, není mnoho věcí tak skličujících, jako když se díváte na hřiště a vidíte ozubené kolo, kolo nebo ozubené kolo od robota ležícího na zemi nebo pohyb joysticku. ovladač robota a nic se nestane, protože z motoru vyklouzl hřídel.

Bezpečnostní riziko:

Pinch Points Ujistěte se, že prsty, oblečení, dráty a jiné předměty nejsou zachyceny mezi pohyblivými součástmi.

Hřídele a hardware lze zakoupit na https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.