Gebruik van V5-assen

Het VEX-metaalsysteem maakt gebruik van vierkante assen in plaats van ronde assen, zodat de constructies kunnen draaien of roteren. Door deze vierkante vorm passen de assen in een vierkante bus in de motoren en ontstaat er een fysieke verbinding met de aandrijfassen, in plaats van een wrijvingsverbinding die bij ronde assen wordt gebruikt. De vierkante vorm van de assen zorgt er ook voor dat de bewegingscomponenten, zoals wielen, tandwielen en kettingwielen, maar ook sensoren zoals de optische asencoder en de potentiometer, een fysieke aandrijfverbinding hebben om ze te laten draaien. Dit komt doordat ze een gegoten vierkant gat van kunststof hebben of een metalen inzetstuk met een vierkant gat dat zo groot is dat de assen door de componenten kunnen schuiven. Deze assen worden ook wel aandrijfassen genoemd.

De Shafts zijn verkrijgbaar in verschillende lengtes tot 12” en in twee uitvoeringen: de Shaft en de High Strength Shaft.

Schachten

Deze assen zijn ⅛” vierkante staven. Assen maken al sinds de introductie deel uit van het VEX EDR-systeem en zijn compatibel met alle VEX Motion-producten. De assen kunnen op maat worden gesneden, maar kunnen bij extreme spanning verdraaien, buigen of afschuiven.

Hoge sterkte assen

Deze assen zijn ¼” vierkante staven. De High Strength Shafts werden later geïntroduceerd in de VEX EDR-productlijn en zijn alleen compatibel met VEX Motion-producten die zijn ontworpen voor de grotere as, zoals de V5 Smart Motor, de High Strength Gears, de High Strength Sprockets en Chain en de 3,25” wielen. De assen kunnen op maat worden gesneden en kunnen hoge spanningen weerstaan. Ze passen echter niet door de vierkante gaten van het constructiemetaal en vereisen een speciaal gat dat moet worden geboord (boor van 5/16” of 8 mm) als deze vereiste deel uitmaakt van een montageontwerp. De High Strength Shafts wegen meer dan de standaard Shafts.

Schacht	Hoge sterkte schacht

Ondersteunende assen

De gaten in constructiemetaal zijn vierkant. Daarom is het belangrijk dat de as wordt ondersteund, zodat de as soepel kan draaien. Bovendien is het bij vrijwel alle assemblages belangrijk om minimaal twee parallelle steunpunten te voorzien. Als er niet voor elke as twee steunen zijn, kan de as op het ene steunpunt lichtjes op en neer draaien, waardoor de as moeilijker kan draaien. Hoe zwaarder de robotconstructie is die door de as wordt ondersteund, hoe belangrijker het is om deze twee steunpunten te bieden. Bekijk de onderstaande video voor meer informatie over ondersteunende assen.

Er zijn verschillende onderdelen beschikbaar die deze ondersteuning bieden.

Schachten

De onderdelen die beschikbaar zijn om de ⅛” vierkante assen te ondersteunen zijn onder andere:

• Lagervlakken zijn kunststof onderdelen met een serie van drie gaten die een as in 1 gat ondersteunen en het mogelijk maken om schroeven en moeren of bevestigingsklinknagels te gebruiken voor de montage in de overige gaten. De Bearing Flat heeft aan één kant kunststof pinnen die in de vierkante gaten van het metaal gestoken kunnen worden. Als deze pinnen ontbreken, moet het lager worden weggegooid, omdat het lager onder spanning los kan raken. De Bearing Flat is zo ontworpen dat alle 3 de gaten worden ondersteund door structureel metaal.
• Kussenbloklagerszijn kunststof kussenblokken waarmee een as boven, onder of aan de zijkant van het metalen onderdeel waarop het lager is gemonteerd, kan worden verplaatst. Kussenbloklagers worden niet apart verkocht. Ze zijn verkrijgbaar in het Pillow Block Bearing & Lock Bar Pack.
• 1-Post zeskantmoerbevestiging met lagervlakken zijn snel te monteren kunststoflagers. Aan één uiteinde van de houder bevindt zich een paal die qua formaat en vorm stevig in het vierkante gat van het metalen constructiedeel past. Het middelste gat van de houder is zo groot en gesleufd dat er stevig een zeskantmoer in past, waardoor een #8-32 schroef kan worden vastgedraaid zonder dat er een sleutel nodig is om de moer vast te houden. Het andere uiteinde van de houder heeft een gat waar een as doorheen kan. De 1-Post Hex Nut Retainer is ontworpen om te worden ondersteund door structureel metaal.

Hoge sterkte aslagers

Het enige onderdeel dat de High Strength Shaft ondersteunt, is het High Strength Shaft Bearing. Dit zijn kunststof onderdelen die lijken op de lagervlakken, met uitzondering van het feit dat het middelste gat zo is gedimensioneerd dat de ¼” as erdoorheen past. U kunt een aslager met hoge sterkte gebruiken door een as te selecteren met de exacte lengte die tussen twee lagers moet worden geplaatst die tussen twee stukken constructiemetaal zijn bevestigd. In deze configuratie gaat de as echter niet door het structurele metaal en wordt alleen ondersteund door het kunststof van het lager. Dit kan kapotgaan als het onder spanning komt te staan. Anders moet er een gat op maat worden geboord door het structurele metaal, dat groot genoeg is om de High Strength Shaft vrij te laten draaien nadat deze door het lager en het metaal is geplaatst. Het High Strength Shaft Bearing-aslager is zo ontworpen dat alle 3 de gaten worden ondersteund door structureel metaal.

Lagervlakken	Kussenbloklagers	1-Post zeskantmoer borgingen	Hoge sterkte aslagers

Voorbeelden van twee steunpunten

1 steunpunt (slecht)	2 Ondersteuningspunten (Goed)	2 Ondersteuningspunten (Goed)

Het vangen van schachten

De assen moeten worden vastgezet, zodat ze vrij kunnen draaien en niet uit het geheel kunnen glijden. Bovendien moeten de onderdelen die de as moet laten draaien, worden vastgezet op de as, zodat ze met de as mee kunnen draaien.

Er zijn enkele onderdeelopties om ⅛” assen vast te leggen. Bij het vastzetten van een as in een motorbus is het belangrijk om een kraag zodanig te bevestigen dat deze tegen een structureel onderdeel aan de andere kant van de motor aanligt. Hierdoor blijft de as stevig in de motor zitten. Het is ook belangrijk om te voorkomen dat wielen, tandwielen en kettingwielen heen en weer schuiven op de as. Een manier om dit te doen is door aan beide kanten van het onderdeel een kraag aan de as te bevestigen. Wanneer kragen tegen een stuk constructiemetaal of een lager worden geplaatst, kan het plaatsen van een ring tussen het onderdeel en het component de wrijving verminderen.

De volgende onderdelen kunnen worden gebruikt om een ⅛” schacht vast te leggen:

• Klem-asringen zijn kunststof cilinders met een ⅛” vierkant gat dat door het midden van de cilinder loopt. De cilinder heeft een longitudinale splitsing over de lengte met een loodrecht schroefgat waar een #8-32 schroef doorheen kan en die met een Nylock-moer kan worden vastgezet. Deze kragen zijn zo ontworpen dat de as door het vierkante gat wordt gestoken en dat vervolgens de #8-32 schroef wordt vastgedraaid om de kraag aan de as te klemmen. De klemring van de as is het breedste onderdeel dat wordt gebruikt om assen vast te zetten. Om deze breedte te kunnen realiseren, moet er in de assemblage rekening worden gehouden met de ruimte en de aslengte.
• Rubberen asringen zijn dunne rubberen cilinders met een ⅛” vierkante inzet die door het midden van de cilinder loopt. Deze kragen zijn zo ontworpen dat de schacht door het vierkant wordt gestoken en de kraag de schacht vasthoudt door de toegepaste wrijving. De rubberen asringen zijn de dunste onderdelen die worden gebruikt om assen vast te zetten. Ze hebben echter geen klemschroef die druk uitoefent op de as, zoals de klemasringen, en ook geen stelschroef die tegen de as wordt aangedraaid, zoals de asringen.
• Schachtringen zijn metalen cilinders met een rond gat in het midden, zo groot dat een ⅛” schacht door het gat kan schuiven. Aan de zijkant van de kraag bevindt zich een loodrecht #8-32 schroefdraadgat met daarin een stelschroef. Deze kragen zijn zo ontworpen dat de stelschroef tegen de as wordt vastgedraaid. Voor het vastdraaien van de stelschroeven is een 5/64” inbussleutel nodig. Dankzij het #8-32 schroefdraadgat in de kraag kan de stelschroef worden verwijderd en vervangen door een #8-32 schroef of een #8-32 koppeling voor afstandhouders. Deze vervangingen kunnen leiden tot creatieve samenstellingen. De stelschroef in de kraag kan een braam in de schacht veroorzaken als deze te strak wordt aangedraaid. Als dit gebeurt, moet de boor glad worden gevijld voordat de schacht opnieuw wordt gebruikt.
• Hoge sterkte asringen zijn de enige onderdelen die een hoge sterkte as kunnen opvangen, tenzij de as wordt vastgehouden door deze tussen twee lagers te klemmen die worden ondersteund door structureel metaal, zoals hierboven beschreven. De High Strength Shaft Collar is vrijwel identiek aan de plastic Clamping Shaft Collar, met uitzondering van het feit dat de kraag een ¼” vierkant gat heeft dat door het midden loopt.

In deze video worden de verschillen tussen rubberen schachtkragen en schachtkragen uitgelegd en wordt uitgelegd wanneer u welke van beide moet gebruiken.

Klemschacht kraag	Rubberen schachtkraag	Schacht kraag	Hoge sterkte schachtkraag

Bevestigen van componenten aan assen

Een andere manier om een as vast te zetten, is door een onderdeel aan de as te bevestigen, zodat het met de as meedraait. Veel componenten kunnen eenvoudig aan de as worden bevestigd, omdat ze een gegoten vierkant gat hebben of een metalen inzetstuk met een vierkant gat, zoals hierboven vermeld. Wanneer een metalen onderdeel aan een as moet worden bevestigd, is een extra onderdeel nodig. Voor de ⅛” schacht omvatten deze onderdelen:

• Aandrijfasvergrendelingsstang is een metalen plaat met twee eindgaten die geschikt zijn voor een #8-32 schroef en bevestigingsmoer om de stang aan een metalen onderdeel te bevestigen en drie vierkante gaten van ⅛”, waardoor een as door het middelste vierkante gat kan worden gestoken, zodat de as het metalen onderdeel kan laten draaien. Let op, de twee vierkante gaten aan de zijkanten van het middelste vierkante gat kunnen worden gebruikt met het niet meer verkrijgbare ¼” spoedmetaal.
• Vergrendelingsstang is een kunststof stang met twee eindgaten die geschikt zijn voor een #8-32 schroef en bevestigingsmoer om de stang aan een metalen onderdeel te bevestigen. Er is een metalen inzetstuk met een vierkant van ⅛” in het midden, waardoor de as door het vierkante gat kan worden gestoken, zodat de as het metalen onderdeel kan laten draaien. Het metalen inzetstuk wordt in een gleuf in de kunststof stang gestoken. Deze gleuf heeft een rateltandontwerp, waardoor het metalen inzetstuk kan worden verwijderd en vervolgens opnieuw in de gleuf kan worden gestoken, waarbij het vierkante gat in een andere positie staat. Het is van essentieel belang dat de vergrendelingsstang zodanig op het metalen onderdeel wordt gemonteerd dat de metalen inzetzijde van de stang vlak tegen het metaal aanligt. Anders kan de as het metalen inzetstuk uit de gleuf van de stang duwen en het metalen onderdeel losmaken van de as. Lock Bars worden niet apart verkocht. Ze zijn verkrijgbaar in het Pillow Block Bearing & Lock Bar Pack. De kunststof borgstangen zijn gevoeliger voor breuk onder extreme belasting dan de metalen aandrijfas borgstangen.

Op het moment dat dit artikel werd geschreven, waren er geen vergrendelingsstangen van VEX beschikbaar voor de High Strength Shafts. Er kan echter wel een gat op maat door het metalen constructieonderdeel worden geboord en een tandwiel met hoge sterkte of een tandwiel met hoge sterkte met bevestigingsgaten kan op het metaal worden gemonteerd. Vervolgens kan de High Strength Shaft door het metalen onderdeel en het tandwiel/kettingwiel worden gestoken. Het gemonteerde tandwiel/kettingwiel fungeert als een blokkeerstang, waardoor de as het metalen onderdeel kan laten draaien. Als er speciaal gereedschap beschikbaar is, kan een van de gaten in een metalen plaat of een metalen staaf met een broots worden vergroot tot een vierkant gat van ¼ inch om een op maat gemaakte sluitplaat voor de grote schacht te maken. Momenteel is er een aftermarketleverancier die VEX-metalen staven van verschillende lengtes verkoopt met een gat dat is uitgeboord tot een vierkant van ¼”.

Aandrijfas vergrendelingsstang	Slotstangen	Metalen staaf met een ¼” gat geboord

Voorbeelden van schachtvangst

Vrij draaiende montage

Er zijn omstandigheden waarin het niet wenselijk is om een tandwiel, kettingwiel, metalen onderdeel of wiel aan een as te bevestigen. In dit geval zou het onderdeel (wiel of metalen structuur) bevestigingsgaten hebben en aan de aangedreven of “uitgaande” zijde van een tandwiel- of kettingwielaandrijfsysteem worden gemonteerd. Het aangedreven tandwiel of aangedreven kettingwiel en wiel kunnen worden voorzien van ronde gaten, zodat ze vrij op de as kunnen draaien. Het wiel of het metalen onderdeel dat op het aangedreven tandwiel/kettingwiel is gemonteerd, draait door het aandrijftandwiel (invoertandwiel) of aandrijftandwiel en de ketting en niet door de as waarop het is geplaatst. Bij de vrijdraaiende constructie is er geen sprake van extra wrijving doordat zowel de as als de constructie moeten draaien.

Robotrealiteit

Het ondersteunen en vastleggen van assen is een belangrijk aspect bij het assembleren van een robot. Of het nu gaat om een spel in de klas of een afvalrace in een grote roboticawedstrijd, er zijn weinig dingen zo ontmoedigend als naar het veld kijken en een tandwiel, wiel of kettingwiel van de robot op de grond zien liggen, of een joystick op de controller van de robot bewegen en er gebeurt niets omdat er een as uit een motor is gegleden.

Veiligheidsrisico:

Knelpunten Zorg ervoor dat vingers, kleding, draden en andere voorwerpen niet tussen bewegende onderdelen terechtkomen.

Assen en hardware kunnen worden gekocht op https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.