レガシー - V5 システムによる空気圧入門

空気圧は直線運動を生み出す非常に効率的な方法です。 空気圧シリンダーは、爪の作動、歯車システム間の歯車の切り替え、その他多くの用途に非常に効果的です。 さらに、空気圧はロボットに別のエネルギー源を追加し、非常に楽しく作業でき、業界で広く使用されている空気圧システムの知識を提供します。

空気圧シリンダが作動すると、完全に伸長するか、完全に収縮します。

: 空気圧の使用を計画している VEX ロボット競技会 (VRC/VEX U/VEX AI) チームは、 ゲームマニュアルの空気圧システムに関するロボットルールを注意深く読む必要があります。


空気圧の仕組み

VEX V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的で主要な部品とその接続を強調表示しています。

空気圧は空気圧を利用して動作します。 これは自転車のタイヤポンプのような簡単なもので作成できます。

基本的な空気圧システムは、自転車ポンプで空気圧を汲み上げることができる貯蔵タンク、デバイスを接続する空気圧チューブ、圧力の解放を制御するバルブ、および空気圧シリンダーを使用します。

V5 Legacy Pneumatics のコンポーネントとレイアウトを示す図。ロボット アプリケーションの空気圧要素の構成と接続を示しています。

複動空気圧シリンダは、バルブが空気圧をシリンダの底部に放出するときに作動します。 空気圧が内部ピストンの表面積を押し、ピストンとピストンロッドをシリンダーから押し出します。

ピストン/ピストンロッドが動くと、排気がシリンダーの上部から流れ出します。

VEX V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でさまざまな部品とその接続を示しています。

バルブは、シリンダー上部に空気圧を逃がすように設定することもできます。 これが起こると、空気圧がピストンとピストンロッドをシリンダー内に押し戻します。

ピストン/ピストンロッドが内側に移動すると、排気空気がシリンダーの底部から流出します。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの理解を深めるために、さまざまな部品とその接続を示しています。

単動空気圧シリンダは、スプリングがピストン/ピストン ロッドを押し戻す点を除いて、ほぼ同じように動作します。 単動シリンダには、空気の流入と流出のためのポート/継手が 1 つだけあります。

V5 システムで使用可能な空気圧キットの詳細については、VEX ライブラリの「 V5 システム用の空気圧キットの選択 の記事を参照してください。


空気圧コンポーネント

空気貯蔵

空気貯蔵装置は、複動シリンダと単動シリンダの両方で基本的に同じ部品を使用します。

さまざまな空気圧部品とその接続を含む、V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。

エアリザーバー - リザーバー、1-1/2" X 4"、1/8" NPT & M5 ポート付き - US14227-S0400

空気リザーバーは、空気圧システム用に空気が保管される場所です。

:軽量化のためエンドナットをリザーバーから取り外すことができます。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でさまざまな空気圧要素とその接続を示しています。

教育用ロボット アプリケーションに使用されるシリンダー、バルブ、接続部を含む VEX V5 レガシー空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

リザーバーには 2 つのポートがあります。 両端に 1 つずつあります。 これらのネジ付きポートは、シュレーダー タイヤ ポンプ バルブまたはリザーバー フィッティングを受け入れます。

VEX V5 レガシー空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でバルブ、シリンダー、接続を紹介しています。

リザーバーは、 11 インチの結束バンド リザーバーと構造部品の周りに巻き付けることによってロボットに取り付けることができます。

教育用ロボット アプリケーションに使用される、さまざまな部品とその接続を示す VEX V5 レガシー空気圧コンポーネントの図。

リザーバーをロボットに取り付けるには、リザーバーの周りに スチール バー 巻き付け、バーの両側が接する穴にネジを通します。 ナットをネジに配置してクランプを形成することができます。

ロボット工学アプリケーションの教育目的で使用される、さまざまな空気圧部品とその接続を含む、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

タイヤポンプフィッティング(シュレーダータイヤポンプバルブ)は、空気圧システムを加圧するためのエアポンプを着脱する場所です。

V5 ロボットの従来の空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。機能の理解を深めるために、主要な部品とその接続を強調表示しています。

VEX V5 Legacy Pneumatics システム コンポーネントの図。ロボット アプリケーションで使用されるさまざまな空気圧部品の配置と接続を示しています。

エアリザーバーのポートにねじ込む前に、テフロンテープの単層をフィッティングのネジ山に巻き付けることができます。 これは気密シールを作るのに役立ちます。

気密シールの作成に関する詳細については、VEX ライブラリの「 VEX 空気圧システムでの空気漏れの防止 の記事を参照してください。

V5 ロボットの従来の空気圧部品のコンポーネントとレイアウトを示す図。さまざまな空気圧部品の配置と接続を示しています。

シュレーダー タイヤ ポンプ バルブのコアを押し込むと、システムから圧力が解放されます。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントと構成を示す図。システムの機能に対する理解を深めるために、さまざまな空気圧部品とその接続を示しています。

VEX V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとセットアップを示す図。システムを効果的に理解できるようにラベル付きの部品と接続を備えています。

リザーバーのフィッティングは、システム内の残りの部分に空気圧を供給する空気圧チューブが挿入される場所です。

フィッティングのネジ山にはテフロン加工が施されており、空気漏れを軽減します

ロボット アプリケーションで使用されるさまざまな空気圧要素とその接続を含む、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

すべての空気圧チューブ継手は、チューブが止まるまで継手にチューブを挿入するだけでチューブを受け入れます。

チューブを外すには、外側のカラーをフィッティングに向かって押し込む必要があり、その後チューブを取り外すことができます。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。空気圧機能の理解を深めるために、さまざまな部品とその接続を示しています。

「T」フィッティング - バルブ用の「T」フィッティング。 この「T」フィッティングにより、2 つのバルブに空気を供給するために空気供給を分割できます。

: この継手は 2 つの単動シリンダを 1 つの値で制御するために使用することもできます。

V5 ロボット システムの従来の空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能を効果的に理解できるように、主要な部品と接続を強調表示しています。

圧力レギュレーター - 4mm フィッティング付きミニレギュレーターは、システムの下流に流れる空気圧を調整できます。

ステムを回転させたり、押し込んだり、出したりすることで圧力を調整します。

ステムを一番外側まで回すと空気圧が最も高くなります。 空気圧の量によって、シリンダーが加える力の量が決まります。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントと機能を示す図。システムの理解を深めるためにラベル付きの部品と接続を備えています。

複動空気圧キットには、オン/オフ スイッチ - フィンガー バルブが付属しています。

これにより、システムの空気をオンにし、システムから空気圧を解放することができます。

ロボット アプリケーションで使用されるバルブ、シリンダー、接続など、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

VEX V5 Legacy Pneumatics コンポーネントの図。ロボット アプリケーションで効率的な移動と制御に使用されるさまざまな部品とその接続を示しています。

バルブにエンボス加工された矢印がエアリザーバーから離れてシステムの方向を向いていることを確認してください。 言い換えれば、矢印は空気が進行する方向を指す必要があります。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの理解を深めるために、さまざまな部品とその接続を示しています。

ノブがチューブと一直線にあるとき、システム内の空気がオンになります。

ノブが常にチューブに沿って位置合わせされていると、空気がオフになり、システムの上流から空気圧が解放されます。

エアコントロール

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。わかりやすくするためにラベル付けされた部品と接続が特徴です。

複動式エアコントロール

ソレノイド、前進、後進 - 5/2 シングル ソレノイド バルブは、複動シリンダーのエアフローを制御します。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの理解を深めるためにラベルの付いた部品と接続が含まれています。

バルブ用継手で、電磁弁のポートにねじ込みます。

継手をポートにねじ込む際に、ねじ山を交差させないように注意してください。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能を明確に識別して理解できるようにラベル付けされた部品が含まれています。

バルブ上部のポート A とポート B の両方に継手をねじ込みます。

ロボット アプリケーションで使用されるさまざまな空気圧部品とその接続を含む、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

バルブに空気圧が供給される P というラベルの付いたポートに継手をねじ込みます。

排気が放出されるように、R というラベルの付いた 2 つのポートを開いたままにしておきます。

V5 ロボットの従来の空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能を理解するために、主要な部品とその接続を強調表示しています。

デフォルト設定では、ポート A が複動シリンダの下部ポートに供給し、ポート B が上部ポートに供給します。 これにより、ロッドが縮んだ状態でシリンダーが始動します。

ただし、シリンダのロッドを伸ばした状態で始動することが有利な条件がある場合には、2 つのポートを切り替えることができます。

電磁弁は結束バンドを使用してロボットに取り付けることができます。 :ソレノイドの排気口を結束バンドで覆わないでください。 こうなるとシリンダーは動きません。

V5 ロボット システムの従来の空気圧部品のコンポーネントと構成を示す図。さまざまな空気圧部品の配置と接続を示しています。

バルブの上部には小さな青いボタンがあり、スター ドライブ キーやペンなどの小さなツールを使用して押すことができます。 このボタンを押すと、シリンダーへの空気の流れをテストするために手動で値が開きます。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。主要な部品とその接続が強調表示されています。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能をよりよく理解できるように、主要な部品とその接続を強調表示しています。

ソレノイド ドライバー - ドライブ付きケーブルは、一端で複動ソレノイド バルブに差し込み、もう一端で V5 Robot Brain の 3 線ポートに接続します。

さらに長いケーブルが必要な場合は、ソレノイド ドライバーと V5 ロボット ブレインの間に 延長ケーブル を使用できます。

V5 ロボットの従来の空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。さまざまな部品とその接続を示し、機能の理解を深めます。

単動式エアコントロール

ソレノイド、オン/オフ - 3/2 ソレノイド バルブは単動シリンダーを制御します。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの理解を深めるためにラベルの付いた部品と接続が含まれています。

電磁弁のポートに同種のバルブ用継手をねじ込みます。

この場合も、継手をポートにねじ込むときに、ねじ山を交差させないように注意してください。

システムの機能と設計を理解するのに役立つ、バルブ、シリンダー、コネクタなど、V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。

バルブ上部のポート A に継手をねじ込みます。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。空気圧機能の理解を深めるために、さまざまな部品とその接続を示しています。

バルブに空気圧が供給される P というラベルの付いたポートに継手をねじ込みます。 排気が放出されるように、R というラベルの付いたポートを開いたままにしておきます。

VEX V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的で主要な部品とその接続を強調表示しています。

ポート A は単動シリンダの下部ポートに供給します。

電磁弁は結束バンドを使用してロボットに取り付けることができます。

:ソレノイドの排気口を結束バンドで覆わないでください。 こうなるとシリンダーは動きません。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能に対する理解を深めるために、さまざまな空気圧部品とその接続を示しています。

バルブの上部には小さなオレンジ色のボタンがあり、スター ドライブ キーやペンなどの小さなツールを使用して押すことができます。 このボタンを押すと、シリンダーへの空気の流れをテストするために手動で値が開きます。

ロボット機能を強化するために使用されるさまざまな部品とその接続を示す、VEX V5 Legacy Pneumatics コンポーネントの図。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの機能をよりよく理解できるように、主要な部品とその接続を強調表示しています。

ソレノイド ドライバー - ドライブ付きケーブルは、一端で単動ソレノイド バルブに差し込み、もう一端で V5 Robot Brain の 3 線ポートに接続します。

より長い長さが必要な場合は、ソレノイドドライバーとV5ロボットブレインの間に 延長ケーブル を使用できます。

教育用ロボット アプリケーションに使用されるバルブ、センサー、チューブなど、VEX V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

複動ソレノイドと単動ソレノイドはどちらも、カスタム VEXcode V5 プロジェクト内のデジタル出力デバイスを使用して制御できます。

空気圧プログラミングの詳細については、VEX ライブラリの「コントローラーのボタンを使用して空気圧を制御する の記事を参照してください。

空気圧シリンダ

VEX ロボットに関連するさまざまな空気圧部品とその接続を含む、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

複動シリンダ

シリンダ、双方向 - 複動シリンダ、ボア 10mm、両端にポートがあります。

ロッドには 2 つのナットがねじ込まれています。 シリンダーロッドピボットの取り付けに使用できます。

シリンダーの前面にはねじが切られており、構造物に穴を開け、シリンダーを挿入し、シリンダーナットで固定することでシリンダーを取り付ける代替方法として使用できます。

この取り付け方法を使用しない場合は、ナットを取り外してロボットの重量を軽減できます。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。最適な機能性を実現するためのさまざまな部品とその接続を示しています。

流量計 - M5 エルボ メーター出力流量制御は、シリンダーの上部ポートにねじ込むことができます。

流量計はシリンダーを通る空気の流れを制御し、シリンダーのロッドが伸びたり縮んだりする速度を制御します。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的で主要な部品とその機能を強調しています。

流量計は、内リングを上に回すと流量が増加し、下に回すと流量が減少することで調整できます。 リングはドライバーを使用して回すことができます。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でさまざまな部品とその接続を示しています。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。適切な組み立てと機能性のためのさまざまな部品と接続を示しています。

シリンダ用フィッティング - シリンダ用 M5 オスコネクタは、シリンダの底部ポートにねじ込むことができます。

すべての継手と同様に、継手をねじ込む際にねじ山を横切らないように注意する必要があります。

ロボット アプリケーションに使用されるバルブ、シリンダー、接続部など、V5 レガシー空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

VEX V5 レガシー空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的で主要な部品と接続を強調表示しています。

シリンダロッドピボットは、ロッドのネジ部分にある 2 つのナットの間に配置することでシリンダロッドに取り付けることができます。

ロボット アプリケーションに使用される空気タンク、バルブ、アクチュエーターを含む V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

VEX V5 Legacy Pneumatics コンポーネントの図。ロボット アプリケーションで使用されるさまざまな空気圧部品の配置と接続を示しています。

シリンダーマウントは、1インチ#8-32 VEXネジとナイロックナットを使用してシリンダーに取り付けることができます。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントと構成を示す図。ロボット工学の教育目的でさまざまな部品とその接続を示しています。

シリンダー マウントはロボットの構造物に取り付けることができます。 シリンダーロッドピボットは、ネジまたはシャフトを使用して移動するコンポーネントに取り付けることができます。

:シリンダのロッドに横力がかかるような取付けは行わないでください。 シリンダのロッドが曲がるとシリンダは機能しなくなります。

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。空気圧機能の理解を深めるために、主要な要素とその接続を強調表示しています。

単動シリンダ

シリンダ - 単動スプリングリターンシリンダ 10mm ボアの端にはポートがあります。

ロッドには 2 つのナットがねじ込まれています。 シリンダーロッドピボットの取り付けに使用できます。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でさまざまな部品とその接続を示しています。

V5 ロボットの従来の空気圧コンポーネントとレイアウトを示す図。システムの理解を深めるために、さまざまな部品とその接続を示しています。

シリンダ用フィッティング - シリンダ用 M5 オスコネクタは、シリンダの底部ポートにねじ込むことができます。

VEX V5 レガシー空気圧システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的で主要な部品と接続を強調表示しています。

ロボット アプリケーションに使用される空気タンク、バルブ、アクチュエーターを含む V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

単動シリンダにも上記複動シリンダと同様にシリンダロッドピボットとシリンダマウントを取り付けることができます。

V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。教育目的でさまざまな部品とその接続を示しています。

シリンダー マウントはロボットの構造物に取り付けることができます。 シリンダーロッドピボットは、ねじまたはシャフトを使用して移動するコンポーネントに取り付けることができます。

:シリンダのロッドに横力がかかるような取付けはしないでください。 シリンダのロッドが曲がるとシリンダは機能しなくなります。

ロボット アプリケーションで使用されるさまざまな空気圧部品と接続を含む、V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。

すべてのデバイスを接続するために空気圧チューブが使用されます。

鋭利な実用ハサミを使用して、必要な長さにカットできます。


空気圧用の 2 つのサンプル レイアウト

V5 ロボット システムの従来の空気圧コンポーネントの図。さまざまな部品とその接続を示しており、ロボット アプリケーションにおける空気圧機能の理解を深めるために使用されます。

複動シリンダのレイアウト例:

  1. 空気はバイクポンプからエアリザーバーのシュレーダーバルブにポンプで送られます。
  2. 加圧空気はリザーバの他端のフィッティングから流出し、オン/オフ スイッチに流れ込みます。
  3. スイッチから加圧空気が圧力調整器に供給されます。
  4. 空気は圧力調整器から複動ソレノイドバルブに流れ込みます。
  5. ソレノイドバルブの状態に応じて、空気はポート B から流出してシリンダの上部に流入するか、空気がポート A から流出してシリンダの下部に流入し、ロッドを伸ばします。
  6. ソレノイド バルブは、V5 ロボット ブレインの 3 線ポートに接続されたソレノイド ドライバー ケーブルによって制御されます。

VEX V5 Legacy Pneumatics システムのコンポーネントとレイアウトを示す図。ロボット アプリケーションで効果的に使用するための主要な部品と接続を強調表示しています。

単動シリンダのレイアウト例:

  1. 空気はバイクポンプからエアリザーバーのシュレーダーバルブにポンプで送られます。
  2. 加圧された空気は、リザーバーの他端にあるフィッティングから流出し、圧力レギュレーターに流入します。
  3. 空気は圧力調整器から単動ソレノイドバルブに流れ込みます。
  4. ソレノイドバルブの状態に応じて、空気はポートAから排出されるか、または空気がポートAからロッドを伸ばしてシリンダの底部に流れ込みます。
  5. ソレノイドバルブは、V5 Robot Brain の 3 線ポートに接続されたソレノイドドライバーケーブルによって制御されます。

シリンダの力の計算

特定の圧力に対する出力力を計算する式は次のように与えられます。 

(シリンダーの断面積) x (内部の空気圧) = 力 

VEX 空気圧シリンダのシリンダ内径は 10 mm (0.39 インチ) です。 これから、円の面積の方程式を使用して円柱の断面積を計算できます。 

(直径 / 2)² x π = 面積

シリンダーのボア (内径) が与えられており、Pi ≈ 3.14 であることがわかっているため、面積は次のように計算できます。

 (0.39 インチ / 2)² x 3.14 = 0.12 インチ² 

この数値を元の方程式に代入して、シリンダーの出力力を計算できます。

0.12 インチ平方 x 100 psi = 12 ポンドの力 (100 psi で)


空気圧作業時の安全ガイドラインについては、 VEX V5 ロボットを使用する際の注意事項と安全ガイドラインを参照してください。

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