Verwendung von V5-Schäften

Das VEX-Metallsystem verwendet Vierkantwellen statt runder Achsen, um das Drehen oder Rotieren von Baugruppen zu ermöglichen. Diese quadratische Form ermöglicht es, die Wellen in eine quadratische Buchse in den Motoren zu passen und bietet eine physische Verbindung zu den Antriebswellen anstelle einer Reibungsverbindung, die bei runden Achsen verwendet wird. Die quadratische Form der Wellen ermöglicht zudem eine physische Antriebsverbindung für Bewegungskomponenten wie Räder, Zahnräder und Kettenräder sowie Sensoren wie den optischen Wellengeber und das Potentiometer, um sie zu drehen. Dies liegt daran, dass sie über ein geformtes quadratisches Loch aus Kunststoff oder einen Metalleinsatz mit einem quadratischen Loch verfügen, dessen Größe so ist, dass die Wellen durch die Komponenten gleiten können. Diese Wellen werden auch Antriebswellen genannt.

Die Schäfte sind in verschiedenen Längen bis zu 12 Zoll erhältlich und werden in zwei Versionen geliefert, dem Shaft und dem High Strength Shaft.

Schäfte

Bei diesen Schäften handelt es sich um Vierkantstäbe mit einem Durchmesser von ⅛ Zoll. Wellen sind seit ihrer Einführung Teil des VEX EDR-Systems und mit allen VEX Motion-Produkten kompatibel. Die Schäfte können auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden, können sich jedoch bei extremer Belastung verdrehen, verbiegen oder abbrechen.

Hochfeste Wellen

Bei diesen Wellen handelt es sich um ¼-Zoll-Vierkantstangen. Die hochfesten Wellen wurden später in die VEX EDR-Produktlinie eingeführt und sind nur mit VEX Motion-Produkten kompatibel, die für die Aufnahme größerer Wellen entwickelt wurden, wie z. B. dem V5 Smart Motor, den hochfesten Zahnrädern, den hochfesten Kettenrädern und Ketten und den 3,25-Zoll-Rädern. Die Wellen können auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden und halten hohen Belastungen stand. Sie passen jedoch nicht durch die quadratischen Löcher von Baumetall und erfordern das Bohren eines individuellen Lochs (mit 5/16-Zoll- oder 8-mm-Bohrer), wenn diese Anforderung Teil der Baugruppenkonstruktion ist. Die hochfesten Schäfte wiegen mehr als die Standardschäfte.

Welle	Hochfester Schaft

Stützwellen

Die Löcher in Baumetall sind quadratisch. Daher ist es wichtig, eine Welle zu stützen, damit sie sich reibungslos drehen kann. Darüber hinaus ist es bei nahezu allen Baugruppen wichtig, mindestens zwei parallele Auflagepunkte vorzusehen. Wenn nicht für jede Welle zwei Stützen vorhanden sind, kann die Welle an dem einzelnen Stützpunkt leicht auf und ab schwenken, wodurch das Drehen der Welle erschwert wird. Je schwerer die Roboterbaugruppe ist, die die Welle trägt, desto wichtiger ist es, diese beiden Stützpunkte bereitzustellen. Weitere Informationen zu Stützwellen finden Sie im folgenden Video.

Für die Bereitstellung dieser Unterstützung stehen zahlreiche Teile zur Verfügung.

Schäfte

Zur Unterstützung der ⅛-Zoll-Vierkantwellen sind folgende Teile erhältlich:

• Lagerflächen sind Kunststoffteile mit einer Reihe von Dreierlöchern, die eine Welle in einem Loch stützen und die Verwendung von Schrauben und Muttern oder Befestigungsnieten zur Befestigung in den verbleibenden Löchern ermöglichen. Das flache Lager hat auf einer Seite Kunststoffzinken, die zum Einführen in die quadratischen Löcher des Metalls vorgesehen sind. Wenn diese Zinken fehlen, sollte das Lager entsorgt werden, da sich das Lager unter Belastung lösen kann. Die Lagerfläche ist so konstruiert, dass alle drei Löcher mit Strukturmetall verstärkt sind.
• Stehlagersind Stehlager aus Kunststoff, die es ermöglichen, eine Welle entweder über, unter oder seitlich des strukturellen Metallteils zu versetzen, auf dem das Lager montiert ist. Stehlager werden nicht einzeln verkauft. Sie können im Stehlager & Verriegelungsstangenpaket erworben werden.
• 1-Pfosten-Sechskantmutternhalter mit Lagerflächen sind schnell montierbare Kunststofflager. Ein Ende der Halterung enthält einen Stift, der so bemessen und geformt ist, dass er sicher in das quadratische Loch des strukturellen Metallstücks passt. Das mittlere Loch der Halterung ist so bemessen und geschlitzt, dass eine Sechskantmutter sicher hineinpasst, sodass eine Schraube Nr. 8-32 festgezogen werden kann, ohne dass ein Schraubenschlüssel zum Festhalten der Mutter erforderlich ist. Das andere Ende der Halterung hat ein Loch, durch das eine Welle geführt werden kann. Der 1-Post-Sechskantmutternhalter ist für die Unterstützung durch Baumetall vorgesehen.

Hochfeste Wellenlager

Das einzige Teil, das zur Unterstützung der hochfesten Welle zur Verfügung steht, ist das hochfeste Wellenlager. Dabei handelt es sich um Kunststoffteile, die den Lagerflächen ähneln, mit der Ausnahme, dass das Mittelloch so bemessen ist, dass die ¼-Zoll-Welle hindurchpasst. Sie können hochfeste Wellenlager verwenden, indem Sie eine hochfeste Welle auswählen, die genau die richtige Länge hat, um zwischen zwei Lagern eingeklemmt zu werden, die wiederum zwischen zwei Teilen aus Strukturmetall befestigt sind. Bei dieser Konfiguration verläuft die Welle jedoch nicht durch das Strukturmetall und wird nur durch den Kunststoff des Lagers gestützt, der bei Belastung versagen kann. Andernfalls muss ein spezielles Loch durch das Strukturmetall gebohrt werden, das groß genug ist, damit sich die hochfeste Welle frei drehen kann, nachdem sie durch das Lager und das Metall eingeführt wurde. Das hochfeste Wellenlager ist so konstruiert, dass alle drei Löcher durch Strukturmetall verstärkt sind.

Lagerflächen	Stehlager	1-Pfosten-Sechskantmutternhalter	Hochfeste Wellenlager

Beispiele für zwei Unterstützungspunkte

1 Unterstützungspunkt (schlecht)	2 Unterstützungspunkte (gut)	2 Unterstützungspunkte (gut)

Eroberungsschächte

Wellen müssen festgehalten werden, damit sie sich frei drehen können, aber dennoch nicht aus der Baugruppe rutschen. Darüber hinaus müssen die Teile, die von der Welle angetrieben werden sollen, erfasst und/oder an der Welle befestigt werden, sodass sie sich mit der Welle drehen.

Es gibt einige Teileoptionen zum Erfassen von ⅛-Zoll-Wellen. Beim Aufnehmen einer in einer Motorbuchse eingesetzten Welle ist es wichtig, einen Kragen in einer solchen Ausrichtung zu befestigen, dass er an einem dem Motor gegenüberliegenden Strukturbauteil anstößt. Dadurch wird die Welle sicher im Motor gehalten. Außerdem ist es wichtig, zu verhindern, dass Räder, Zahnräder und Kettenräder auf einer Welle hin und her rutschen. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, auf jeder Seite des Bauteils einen Bund an der Welle zu befestigen. Wenn Manschetten an einem Stück Baumetall oder einem Lager anliegen, kann das Platzieren einer Unterlegscheibe zwischen Teil und Komponente die Reibung verringern.

Zum Erfassen einer ⅛-Zoll-Welle können folgende Teile verwendet werden:

• Klemmwellenmanschetten sind Kunststoffzylinder mit einem quadratischen Loch mit ⅛ Zoll Durchmesser, das durch die Mitte des Zylinders verläuft. Der Zylinder weist über seine gesamte Länge einen Längsschlitz mit einem senkrechten Schraubenloch auf, durch das eine Schraube Nr. 8-32 geführt und mit einer Nylock-Mutter gesichert werden kann. Diese Manschetten sind so konstruiert, dass die Welle durch das quadratische Loch gesteckt und dann die Schraube Nr. 8-32 festgezogen wird, um die Manschette an der Welle festzuklemmen. Die Klemmwellenmanschette ist das breiteste Teil zur Aufnahme von Wellen. In der Baugruppe müssen Platz und Wellenlänge so vorgesehen werden, dass diese Breite berücksichtigt wird.
• Gummiwellenmanschetten sind dünne Gummizylinder mit einem ⅛-Zoll-Quadrateinsatz, der durch die Mitte des Zylinders verläuft. Diese Manschetten sind so konstruiert, dass die Welle durch den Vierkant gesteckt wird und die Manschette die Welle durch die ausgeübte Reibung festhält. Die Gummiwellenmanschetten sind die dünnsten Teile, die zum Festhalten von Wellen verwendet werden. Sie verfügen jedoch nicht wie die Klemmwellenmanschetten über eine Klemmschraube, die Druck auf die Welle ausübt, und auch nicht wie die Wellenmanschetten über eine Stellschraube, die gegen die Welle festgezogen wird.
• Wellenmanschetten sind Metallzylinder mit einem runden Loch in der Mitte, das so bemessen ist, dass eine ⅛-Zoll-Welle durch das Loch gleiten kann. An der Seite des Kragens befindet sich ein senkrechtes Gewindeloch Nr. 8-32 mit einer Stellschraube darin. Diese Manschetten sind dafür ausgelegt, die Stellschraube gegen die Welle festzuziehen. Zum Festziehen der Stellschrauben ist ein 5/64-Zoll-Inbusschlüssel erforderlich. Durch das Gewindeloch Nr. 8-32 im Kragen kann die Stellschraube entfernt und entweder durch eine Schraube Nr. 8-32 oder eine Kupplung Nr. 8-32 für Abstandshalter ersetzt werden. Diese Ersetzungen können zu einigen kreativen Zusammenstellungen führen. Die Stellschraube im Kragen kann einen Grat in der Welle verursachen, wenn sie zu fest angezogen wird. In diesem Fall sollte der Bohrer glattgefeilt werden, bevor der Schaft wieder verwendet wird.
• Hochfeste Wellenmanschetten sind die einzigen verfügbaren Teile zum Festhalten einer hochfesten Welle, es sei denn, die Welle wird festgehalten, indem sie wie oben beschrieben zwischen zwei Lagern mit Strukturmetallrücken eingeklemmt wird. Die hochfeste Wellenmanschette ist nahezu identisch mit der Klemmwellenmanschette aus Kunststoff, mit der Ausnahme, dass die Manschette ein quadratisches ¼-Zoll-Loch aufweist, das durch die Mitte verläuft.

In diesem Video werden die Unterschiede zwischen Schaftmanschetten aus Gummi und Schaftmanschetten erläutert und wann welche von beiden eingesetzt werden.

Klemmwellenbund	Schaftmanschette aus Gummi	Wellenbund	Hochfester Wellenbund

Befestigung von Komponenten an Wellen

Eine andere Art der Wellenfeststellung besteht darin, ein Bauteil an der Welle zu befestigen, sodass es sich mit der Welle dreht. Viele Komponenten können leicht an der Welle befestigt werden, da sie entweder über ein geformtes quadratisches Loch oder einen Metalleinsatz mit einem quadratischen Loch wie oben erwähnt verfügen. Wenn eine Metallkomponente an einer Welle befestigt werden muss, wird ein zusätzliches Teil benötigt. Zu den Teilen für den ⅛-Zoll-Schaft gehören:

• Antriebswellen-Verriegelungsstange ist eine Metallplatte mit zwei Endlöchern für eine Schraube Nr. 8-32 und eine Befestigungsmutter, um die Stange an einem Metallbauteil zu befestigen, und drei quadratischen Löchern mit ⅛ Zoll, durch die eine Welle durch das mittlere quadratische Loch eingeführt werden kann, sodass die Welle das Metallbauteil zum Drehen antreibt. Beachten Sie, dass die beiden quadratischen Löcher an den Seiten des quadratischen Lochs in der Mitte mit dem nicht mehr erhältlichen Metall mit ¼-Zoll-Teilung verwendet werden können.
• Verriegelungsstange ist eine Kunststoffstange mit zwei Endlöchern in der Größe für eine Schraube Nr. 8-32 und eine Befestigungsmutter, um die Stange an einem Metallbauteil zu montieren. In der Mitte befindet sich ein Metalleinsatz mit einem ⅛-Zoll-Vierkant, der das Einführen der Welle durch das quadratische Loch ermöglicht, sodass die Welle das Metallbauteil zum Drehen antreibt. Der Metalleinsatz wird in einen Schlitz in der Kunststoffstange eingesetzt. Dieser verfügt über eine Ratschenzahnstruktur, die es ermöglicht, den Metalleinsatz zu entfernen und dann mit dem quadratischen Loch in einer anderen Position wieder in den Schlitz einzusetzen. Es ist unbedingt erforderlich, dass der Verriegelungsriegel so auf dem Metallbauteil montiert wird, dass er mit der Seite mit dem Metalleinsatz bündig am Metall anliegt. Andernfalls kann die Welle den Metalleinsatz aus dem Schlitz des Riegels drücken und so das Metallbauteil vom Schaft lösen. Verriegelungsstangen werden nicht separat verkauft. Sie können im Stehlager & Verriegelungsstangenpaket erworben werden. Die Verriegelungsstangen aus Kunststoff neigen bei extremer Belastung eher zum Versagen als die Verriegelungsstangen aus Metall für die Antriebswelle.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels sind keine Verriegelungsstangen von VEX für die High Strength Shafts verfügbar. Dennoch kann ein individuelles Loch durch die metallische Strukturkomponente gebohrt und ein hochfestes Zahnrad oder ein hochfestes Kettenrad mit Befestigungslöchern am Metall befestigt werden. Anschließend kann die hochfeste Welle durch das Metallbauteil und das Zahnrad/Kettenrad eingeführt werden. Das montierte Zahnrad/Kettenrad fungiert als Sperrstange und ermöglicht es der Welle, das Metallbauteil zum Drehen anzutreiben. Wenn Spezialwerkzeug zur Verfügung steht, kann eines der Löcher in einer Metallplatte oder einer Metallstange mit einer Räumnadel zu einem quadratischen Loch mit ¼ Zoll Durchmesser vergrößert werden, um eine individuelle Schlossplatte für die große Welle herzustellen. Derzeit gibt es einen Zubehörhändler, der VEX-Metallstangen in verschiedenen Längen mit einem auf ¼ Zoll im Quadrat aufgebohrten Loch verkauft.

Antriebswellen-Verriegelungsstange	Sperrstangen	Metallstange mit einem ¼" Loch

Beispiele für Schachterfassung

Frei drehende Baugruppe

Unter bestimmten Umständen ist die Befestigung eines Zahnrads, Kettenrads, Metallbauteils oder Rads an einer Welle nicht erwünscht. In diesem Fall hätte die Komponente (Rad oder Metallstruktur) Befestigungslöcher und würde an der angetriebenen oder „Abtriebsseite“ eines Zahnrad- oder Kettenradantriebssystems montiert werden. Für das angetriebene Zahnrad oder das angetriebene Kettenrad und Rad können Rundlocheinsätze verwendet werden, um ihnen freies Drehen auf der Welle zu ermöglichen. Das Rad oder die Metallkomponente, die am angetriebenen Zahnrad/Kettenrad montiert ist, dreht sich durch das antreibende (Eingangs-)Zahnrad oder antreibende Kettenrad und die Kette und nicht durch die Welle, auf der es eingesetzt ist. Bei der frei drehenden Baugruppe entsteht nicht die zusätzliche Reibung, die durch das Drehen von Welle und Baugruppe entsteht.

Roboter-Realität

Das Stützen und Erfassen von Wellen ist ein wichtiger Aspekt bei der Montage eines Roboters. Ob es sich um ein Schulspiel oder einen Ausscheidungskampf bei einem großen Roboterwettbewerb handelt: Es gibt kaum etwas Entmutigenderes, als auf das Spielfeld zu blicken und zu sehen, wie ein Zahnrad, Rad oder Kettenrad des Roboters auf dem Boden liegt, oder einen Joystick auf der Steuerung des Roboters zu bewegen und nichts passiert, weil eine Welle aus einem Motor gerutscht ist.

Sicherheitsrisiko:

Engpässe Achten Sie darauf, dass keine Finger, Kleidungsstücke, Kabel oder andere Gegenstände zwischen beweglichen Teilen eingeklemmt werden.

Wellen und Hardware können unter https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motionerworben werden.