Używanie wałów V5

W metalowym systemie VEX zamiast okrągłych osi zastosowano kwadratowe wałki, co pozwala na obracanie się i obracanie zespołów. Kwadratowy kształt pozwala na umieszczenie wałów w kwadratowych gniazdach w silnikach i zapewnia fizyczne połączenie z wałami napędowymi, w przeciwieństwie do połączenia ciernego stosowanego w przypadku osi okrągłych. Kwadratowy kształt wałów pozwala również na fizyczne połączenie napędowe elementów ruchu, takich jak koła, przekładnie i zębatki, a także czujników, takich jak optyczny enkoder wału i potencjometr, w celu ich obracania. Dzieje się tak, ponieważ mają one kwadratowy otwór wykonany z tworzywa sztucznego lub metalową wkładkę z kwadratowym otworem o wymiarach umożliwiających przesuwanie się wałów przez elementy. Tego typu wały nazywane są także wałami napędowymi.

Wałki są dostępne w różnych długościach, aż do 12 cali, i występują w dwóch wersjach: z wałem i z wałem o dużej wytrzymałości.

Wały

Te wałki mają kształt pręta kwadratowego o wymiarach ⅛”. Wały są częścią systemu VEX EDR od momentu jego wprowadzenia na rynek i są kompatybilne ze wszystkimi produktami VEX Motion. Wały można przycinać do niestandardowych długości, jednak pod wpływem ekstremalnych naprężeń mogą się one skręcać, wyginać lub ścinać.

Wały o wysokiej wytrzymałości

Te wałki mają kształt pręta kwadratowego o wymiarach ¼”. Wały o wysokiej wytrzymałości wprowadzono później w linii produktów VEX EDR i są one kompatybilne wyłącznie z produktami VEX Motion, które zostały zaprojektowane tak, aby pomieścić większe wałki, takie jak silnik V5 Smart Motor, przekładnie o wysokiej wytrzymałości, zębatki i łańcuchy o wysokiej wytrzymałości oraz koła 3,25”. Wały mogą być przycinane na niestandardowe długości i wytrzymują duże naprężenia, jednak nie przechodzą przez kwadratowe otwory w metalowych elementach konstrukcyjnych i wymagają wywiercenia specjalnego otworu (wiertłem 5/16” lub 8 mm), jeśli taki wymóg jest częścią projektu zespołu. Wały o wysokiej wytrzymałości ważą więcej niż standardowe wały.

Wał	Wał o wysokiej wytrzymałości

Wały podporowe

Otwory w metalowych elementach konstrukcyjnych są kwadratowe, dlatego ważne jest, aby podeprzeć wał, aby mógł się on płynnie obracać. Ponadto w przypadku większości zespołów istotne jest zapewnienie co najmniej dwóch równoległych punktów podparcia. Jeżeli nie przewidziano dwóch podpór dla każdego wału, wał będzie mógł się lekko obracać w górę i w dół na pojedynczym punkcie podparcia, co utrudni obracanie się wału. Im cięższy jest zespół robota podtrzymywany na wale, tym ważniejsze jest zapewnienie tych dwóch punktów podparcia. Aby uzyskać więcej informacji na temat wałów podporowych, obejrzyj poniższy film.

Dostępnych jest wiele części służących do wykonania tego rodzaju podpór.

Wały

Dostępne części do podparcia wałów kwadratowych ⅛” obejmują:

• Płaskie podkładki łożyskowe to plastikowe elementy z szeregiem trzech otworów, które podtrzymują wał w 1 otworze i umożliwiają montaż za pomocą śrub i nakrętek lub nitów mocujących w pozostałych otworach. Łożysko płaskie ma z jednej strony plastikowe zęby przeznaczone do wsuwania w kwadratowe otwory w metalu. Jeżeli brakuje tych zębów, łożysko należy wyrzucić, ponieważ łożysko może się poluzować pod wpływem naprężeń. Łożysko płaskie zostało zaprojektowane tak, aby wszystkie 3 otwory były podparte metalową konstrukcją.
• Łożyska ślizgoweto plastikowe łożyska ślizgowe, które umożliwiają przesunięcie wału powyżej, poniżej lub na bok metalowej części konstrukcyjnej, na której zamontowane jest łożysko. Łożyska ślizgowe nie są sprzedawane oddzielnie. Można je nabyć w zestawie z łożyskiem ślizgowym & blokadą.
• 1-Post Hex Nut Retainer w/ Bearing Flats to plastikowe łożyska do szybkiego montażu. Jeden koniec elementu ustalającego zawiera słupek, którego rozmiar i kształt są dostosowane do kwadratowego otworu w elemencie metalowym. Centralny otwór w elemencie ustalającym ma odpowiednie wymiary i nacięcie, aby bezpiecznie dopasować nakrętkę sześciokątną, co umożliwia dokręcenie śruby nr 8-32 bez konieczności używania klucza do przytrzymywania nakrętki. Drugi koniec elementu ustalającego posiada otwór, przez który przechodzi wałek. Nakrętka sześciokątna 1-Post Hex Nut Retainer jest przeznaczona do stosowania z metalowym wspornikiem konstrukcyjnym.

Łożyska wału o wysokiej wytrzymałości

Jedynym dostępnym elementem podtrzymującym wał o wysokiej wytrzymałości jest łożysko wału o wysokiej wytrzymałości. Są to plastikowe części podobne do łożysk płaskich, z tą różnicą, że otwór centralny jest dostosowany do wału o średnicy ¼”. Łożysko wału o wysokiej wytrzymałości można zastosować poprzez wybranie wału o wysokiej wytrzymałości, którego długość pozwala na umieszczenie go pomiędzy dwoma łożyskami zamocowanymi pomiędzy dwoma kawałkami metalu konstrukcyjnego. Jednak w tej konfiguracji wał nie przejdzie przez metalową konstrukcję i będzie podtrzymywany wyłącznie przez plastik łożyska, który może ulec uszkodzeniu pod wpływem naprężeń. W przeciwnym wypadku konieczne jest wywiercenie specjalnego otworu w metalu konstrukcyjnym, na tyle dużego, aby wał o wysokiej wytrzymałości mógł się swobodnie obracać po przełożeniu go przez łożysko i metal. Łożysko wału o wysokiej wytrzymałości zostało zaprojektowane tak, aby wszystkie 3 otwory były podparte metalem konstrukcyjnym.

Łożyska płaskie	Łożyska ślizgowe	1-słupkowe nakrętki sześciokątne	Łożyska wału o wysokiej wytrzymałości

Przykłady dwóch punktów podparcia

1 punkt wsparcia (słaby)	2 punkty wsparcia (dobre)	2 punkty wsparcia (dobre)

Przechwytywanie szybów

Wały muszą być uchwycone, aby mogły się swobodnie obracać i nie wysuwać się z zespołu. Ponadto części, które wał ma obracać, muszą zostać uchwycone i/lub zamocowane na wale, aby mogły się obracać wraz z wałem.

Dostępne są pewne opcje części umożliwiające zamocowanie wałów ⅛”. Przy mocowaniu wału umieszczonego w gnieździe silnika, ważne jest, aby zamocować kołnierz w takim położeniu, aby stykał się z elementem konstrukcyjnym znajdującym się naprzeciwko silnika. Dzięki temu wał będzie pewnie osadzony w silniku. Ważne jest również zabezpieczenie kół, przekładni i zębatek przed przesuwaniem się w przód i w tył na wale. Jednym ze sposobów wykonania tego zadania jest zamocowanie kołnierza na wale po każdej stronie elementu. Gdy kołnierze są umieszczane na elemencie konstrukcyjnym metalowym lub łożysku, umieszczenie podkładki między częścią a komponentem może zmniejszyć tarcie.

Do uchwycenia wału o średnicy ⅛” można użyć następujących części:

• Kołnierze wału zaciskowego to plastikowe cylindry z kwadratowym otworem o wymiarach ⅛” przechodzącym przez środek cylindra. Cylinder ma podłużne rozcięcie wzdłuż swojej długości z prostopadłym otworem na śrubę #8-32, przez którą przechodzi i którą należy zabezpieczyć nakrętką zabezpieczającą Nylock. Kołnierze te zaprojektowano tak, aby wał był wsuwany przez kwadratowy otwór, a następnie śruba #8-32 była dokręcana, aby zacisnąć kołnierz na wale. Kołnierz wału zaciskowego jest najszerszą częścią służącą do mocowania wałów. Aby pomieścić tę szerokość, w zespole należy uwzględnić odpowiednią przestrzeń i długość wału.
• Kołnierze wału gumowego to cienki gumowy cylinder z kwadratową wkładką o wymiarach ⅛” przechodzącą przez środek cylindra. Kołnierze te są zaprojektowane w taki sposób, że wał jest wkładany przez kwadrat, a kołnierz chwyta wał dzięki przyłożonemu tarciu. Gumowe kołnierze wału są najcieńszymi elementami stosowanymi do mocowania wałów. Nie posiadają jednak śruby zaciskowej, która wywierałaby nacisk na wał, jak kołnierze wału zaciskowego, ani śruby ustalającej, która byłaby dokręcana do wału, jak kołnierze wału.
• Kołnierze wału to metalowe cylindry z okrągłym otworem przechodzącym przez środek, o wymiarach umożliwiających przesunięcie przez otwór wału o średnicy ⅛”. Z boku kołnierza znajduje się prostopadły otwór gwintowany #8-32 z wkrętem ustalającym. Kołnierze te są zaprojektowane tak, aby śruba ustalająca była dokręcana do wału. Do dokręcenia śrub ustalających potrzebny jest klucz imbusowy 5/64”. Otwór gwintowany #8-32 w kołnierzu umożliwia wyjęcie śruby ustalającej i zastąpienie jej śrubą #8-32 lub łącznikami #8-32 do elementów dystansowych. Tego typu zamiany mogą prowadzić do kreatywnych połączeń. Śruba ustalająca w kołnierzu może powodować powstawanie zadziorów na wale, jeśli zostanie zbyt mocno dokręcona. Jeżeli tak się stanie, wiertło należy wygładzić przed ponownym użyciem trzonka.
• Kołnierze wału o wysokiej wytrzymałości to jedyne dostępne części pozwalające na zamocowanie wału o wysokiej wytrzymałości, chyba że wał jest zamocowany pomiędzy dwoma łożyskami podpartymi metalem konstrukcyjnym, jak opisano powyżej. Kołnierz wału o wysokiej wytrzymałości jest niemal identyczny jak plastikowy kołnierz wału zaciskowego, z tą różnicą, że kołnierz ma kwadratowy otwór o wymiarach ¼” przebiegający przez jego środek.

W tym filmie wyjaśniono różnice między gumowymi kołnierzami wału i kołnierzami wału oraz kiedy należy stosować każdy z nich.

Kołnierz wału zaciskowego	Kołnierz wału gumowego	Kołnierz wału	Kołnierz wału o wysokiej wytrzymałości

Mocowanie elementów do wałów

Innym rodzajem uchwytu wału jest zamocowanie elementu na wale tak, aby obracał się on razem z wałem. Wiele komponentów można łatwo przymocować do wału, ponieważ mają one albo uformowany kwadratowy otwór, albo metalową wkładkę z kwadratowym otworem, jak wspomniano powyżej. Gdy element metalowy musi zostać przymocowany do wału, potrzebna jest dodatkowa część. W przypadku wału ⅛” części te obejmują:

• Blokada wału napędowego to metalowa płytka z dwoma otworami końcowymi o wymiarach dostosowanych do śruby nr 8-32 i nakrętki mocującej, służącymi do zamontowania pręta do metalowego elementu, a także trzema otworami kwadratowymi o wymiarach ⅛”, które umożliwiają włożenie wału przez środkowy kwadratowy otwór, co pozwala na napędzanie metalowego elementu przez wał. Należy pamiętać, że dwa kwadratowe otwory po bokach środkowego kwadratowego otworu można wykorzystać z wycofanym już metalowym gwintem o rozstawie ¼”.
• Blokada to plastikowy pręt, który ma dwa otwory końcowe o wymiarach dostosowanych do śruby #8-32 i nakrętki mocującej, służące do zamontowania pręta do metalowego elementu. W środku znajduje się metalowa wkładka z kwadratem o boku ⅛”, która umożliwia włożenie wału przez kwadratowy otwór, dzięki czemu wał może wprawić metalowy element w ruch obrotowy. Wkładkę metalową wkłada się do szczeliny w plastikowym pręcie, która ma konstrukcję zębatą umożliwiającą wyjęcie wkładki metalowej, a następnie ponowne włożenie jej do szczeliny z kwadratowym otworem zorientowanym w innej pozycji. Istotne jest, aby blokada była zamontowana na elemencie metalowym w taki sposób, aby strona z wkładką metalową przylegała do metalu, w przeciwnym razie wał może wypchnąć wkładkę metalową z rowka, uwalniając element metalowy z wału. Blokady nie są sprzedawane oddzielnie. Można je nabyć w zestawie z łożyskiem ślizgowym & blokadą. Plastikowe drążki blokujące są bardziej narażone na awarie pod wpływem ekstremalnych naprężeń niż metalowe drążki blokujące wał napędowy.

W momencie pisania tego artykułu nie ma w ofercie żadnych blokad firmy VEX przeznaczonych do wałów o dużej wytrzymałości. Mimo to można wywiercić niestandardowy otwór w metalowym elemencie konstrukcyjnym i zamontować w nim przekładnię o dużej wytrzymałości lub zębatkę o dużej wytrzymałości z otworami montażowymi. Następnie wał o dużej wytrzymałości może zostać przełożony przez element metalowy i przekładnię/zębatkę. Zamontowana zębatka/koło zębate działa jak blokada, umożliwiając wałowi napędzanie metalowego elementu i jego obrót. Jeżeli dysponujesz specjalistycznymi narzędziami, jeden z otworów w metalowej płytce lub pręcie można powiększyć za pomocą przeciągacza do otworu kwadratowego o boku ¼”, aby wykonać niestandardową płytkę blokującą do dużego wału. Obecnie na rynku wtórnym dostępny jest sprzedawca oferujący pręty metalowe VEX o różnych długościach z otworem o wymiarach ¼”.

Blokada wału napędowego	Blokady prętów	Pręt metalowy z otworem o średnicy ¼”

Przykłady przechwytywania wału

Montaż swobodnego wirowania

Mogą wystąpić okoliczności, w których nie jest pożądane, aby koło zębate, zębatka, element metalowy lub koło były zamocowane na wale. W tym przypadku element (koło lub konstrukcja metalowa) miałby otwory montażowe i byłby zamontowany po stronie napędzanej lub „wyjściowej” układu napędowego koła zębatego lub zębatki. Napędzane koło zębate lub zębatka napędzana i koło mogą wykorzystywać wkładki z otworami okrągłymi, aby umożliwić im swobodny obrót na wale. Koło lub element metalowy zamontowany do napędzanego koła zębatego/zębatki będzie się obracał za pośrednictwem napędzającego (wejściowego) koła zębatego lub zębatki napędzającej i łańcucha, a nie za pośrednictwem wału, na którym jest umieszczone. Zespół swobodnie obracający się nie ma dodatkowego tarcia wynikającego z obracania się zarówno wału, jak i zespołu.

Rzeczywistość robota

Podtrzymywanie i chwytanie wałów stanowi istotny aspekt montażu robota. Niezależnie od tego, czy chodzi o grę w klasie, czy mecz eliminacyjny w dużych zawodach robotyki, niewiele jest rzeczy tak zniechęcających, jak spojrzenie na boisko i zobaczenie koła zębatego, zębatki lub zębatki robota leżącej na ziemi lub poruszenie joystickiem na kontrolerze robota i nic się nie dzieje, ponieważ wał wysunął się z silnika.

Zagrożenie bezpieczeństwa:

Punkty zacisku Uważaj, aby palce, odzież, przewody i inne przedmioty nie dostały się między ruchome części.

Wały i osprzęt można nabyć pod adresem https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.