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トルクチェックその1(持久力テスト)

今回はトルクの最大値で停止させてどうサーボに変化があるか見てみたいと思います。

今回テストするのはKRS-4024,KRS-4034,KRS-6003,KRS-2552,TITAN-T6S
です。

トルクの測り方はいつもと同じで、半径100mmのプーリをサーボホーンに付けて、ワイヤーを巻いてばねばかりを引っ張りトルクを測ります。
測定器具的なもの
電圧は12V、今回は電流も測りました。(ホントは温度計も欲しいけど。)
ICSの設定はどれもデフォルトです。


まずは自分の中で基準になってるKRS-4024から
4024テスト動画
最初は10㎏・cmほど出ていますね(あれ何かいつもより出る気がする。)
電流は最大1Aぐらいですね、ストール時は0.5Aぐらいで落ち着いています。

1分ぐらい続けた後に一回下げてもう一度すると...やっぱり下がってる。
電流値も下がって0.7Aぐらいやっぱり少し熱で流れにくくなるみたいです。
その後は0.5Aと先ほどとあまり変わらない様子です。

4024は3分ぐらいはロックしてても多分大丈夫そうですね。


次はKRS-4034です。
4034テスト動画

電流は最大2.6Aぐらいで3秒ぐらいでリミッターが入りトルクも20kg・cm 電流も0.3Aほどまで下がりました。
最初のリミットは電流制限だと思います。
(ICS3.5マネージャで見ていると電流が制限値を超えてるみたいだったので)

編集で消してしまいましたが、途中でICSの設定値を20にして逆に下げてしまいました、そうするとやっぱり、さっきよりもすぐにリミッターがかかりました。
(まだICSの設定良く分かってないな、なんで温度が上がると数値が下がって上下逆なのに電流は普通なの?よく分かんない。)

動画1分ぐらいから電流制限の値を60に変えました。
ですが今度は温度制限がかかってしまったようです。

トルクも落ちてきて30㎏・cmぐらいまで落ちています。
ここらへんで4034はやめときます。


今回は色々とリミッターが効いてしまいました
コレだからハイテクは...(まあここまで酷使することは無いかな?)

4000番ハイトルクシングルで脚のピッチ長が100mmを超えてる機体がキツそうにしてるのは熱ダレのせいかな?
(でもキングカイザーってかなり長かったような?)

次はKRS-6003です。
楽しみデスね。
6003テスト動画

6000番見直しましたよ62㎏・cmぐらい出てますね。
電流は4A近く行ってます。

でもロックしたとたん急激に電流量が下がっていっています。

一回下げてもう一度やると今度はいつもと同じぐらいの51㎏・cmで電流3Aぐらい。

1.5Aぐらいまで下がった時にサーボを触ってみるとかなり熱かったです。

6003はトルクはやっぱりちょっと物足りない感じですね。


次はTITAN-T6Sです。
TITAN-T6Sテスト動画

電流は最大7Aぐらいで最初のトルクは55㎏・cmです(あれ計算値は48kgだったのにな?)

電流値が落ち着いてきたので一回下げてもう一度、次は40kg・cm 電流5.3Aぐらい。
あれかなり低いなと思った時一気に脱力してしまいました。

モータは触った感じそんなに熱くは無かったです、多分FETの発熱かなそれで基板のプロテクションが入ったみたいです。

(何でも一日中モージョンを作ってたこともあるそうです。)

次はKRS-2552です。
2552テスト動画

2552はよく焼けるのですがコレほど簡単に行ってしまうとは。
途中で電流が上がっていますがこの時何かが焼けたみたいです。

あとで中を見てみるとFETとモータが焼けていました。
2552は結構慎重に使わないとな~
FETは4024と同じみたいですので、多分モータのせいかな?
やっぱり小さいモータは焼けやすいかな。

今回のテスト計画性が無かったかな時間とかもちゃんと揃えたほうが良いけど、
参考になれば良いかな。

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細いサーボSottile(ソッティーレ)

細いサーボは結構前から作っていたのですが。
このサーボは作った中で一番薄いです。


4000番との比較。
0233.jpg
0232.jpg

最初は前面投影面積が小さいと軽量化できるかなと思って細いサーボを作り始めましたが。
(戦車の装甲の理論的に←中二臭いです。)

正直特に何に使っていいか分からず持て余していますね。

現実は時間がかかるから普通の4000番のケース改造して使お~見たいな感じで面倒くさくなってしまったわけです。

なので実戦使用ではなくて中身のギアとモータはKRS-4024の物です。(なんかドイツの試作戦車みたい~)
ホーンは6000番のものなんですが。

フリーホーンの軸は取り外し可能です。
KIMG0234.jpg
薄いデュアルとか出来そうですよね。




















TITAN-T6誕生秘話~

TITAN-T6誕生秘話~

TITAN-T6はガッテンダーの膝用に「6000番では遅いので、トルクはそのままでスピードを二倍にして、重量も軽く」とのシマさんの要望で、前に作ったTITANを元に作りました。
(最初聞いたときは結構無理かなと思いましたね、なんせトルクは同じでスピード0.1位でなおかつ6000番とあまり重量も変わらずですからね、今では普通ですが。)

実際にシマさんにお渡ししたのはTITAN-T6Sですが。

TITANの名前の由来はドイツKUKA社のTITANから取りました。
理由は「2台の原動機が1台の変速装置にかかっています。」からで自分のTITANもモータが2個入っています。
「TITAN」:世界最強のロボット


スペック
TITAN-T6S
重量   123g(ホーン、フリーホーン含む)
トルク  48kg・cm
スピード 0.10sec/60°

TITAN-T6SとKRS-6003のスピード比較

TITAN-T6
重量   123g(ホーン、フリーホーン含む)
トルク  約100kg・cm
スピード 0.22sec/60°

TITAN-T6 トルク試験 100kg・cm 100kgサーボ


6000番とTITAN-T6の大きさ比較。

0224.jpg
0225.jpg
0226.jpg
ほぼ大きさは同じですね。

ロボコンマガジン5月号に乗った時の物です。第22回ロボワン時のガッテンダー。
0228.jpg


TITAN-T6はネジ穴が違うのでちょっと面倒です、TITAN-T4はネジ穴の位置が同じなんですけどね。

TITAN-T4はこの前のロボワンでガッテンダーの肩に付いていた物です。
決勝の赤コーナ側で待っている時に誰だったか知らないのですが(肩ロールが4000番デュアルの方でした。それぐらいしか分からないです、すいません。)肩のサーボについて聞かれたのが嬉しかったですね~

不思議遊星歯車機構

今回は不思議遊星歯車の作り方を説明します?

先に言ってしまうと不思議遊星歯車機構はギアだけで作れるて簡単に作れるのですが、ただ単に作っただけでは効率が悪いみたいです。(もともと効率が悪いのかな?)

効率を上げるにはかなりの努力が必要だと思います。(自分はサイクロが有るから辞めた~)不思議遊星でかわロボ決勝まで行っているのが13式飛燕さんぐらいしか居ないのが(自分の知っている範囲では。)そうゆうことナノかな。

とゆうか減速機であまりポピュラーでは無いってゆう現実。
効率よりもコンパクトなところに使われてる(カメラとか?)特殊な用途に使うみたい。

自分もかわロボ19回で不思議遊星歯車を使っていましたがなかなか難しかったですね~。
(自分的には18回で使った不思議遊星見たいなサイクロ減速機が一番おもしろかったんですがね~。)

今回は必要な物だけ説明しますね。
効率の面で重要なケースとかはノウハウなどめんどくさいので省きます。
使いたいのなら使っている人に聞いて下さい。(なんて投げやりな~無責任ですね~。)

前置きが長くなりました。
説明です。

必要な物は4種類の歯車です。

1:太陽ギア   (インプットギア)
2:遊星ギア   (キャリア)
3:内歯歯車   (出力ギア)
4:転位内歯歯車(固定ギア)

1~3はただのギアです。
4の転位内場歯車が一番ピント来ないと思います。
転位係数を自分で設定しないと行けないので(転位歯車は自分で調べて下さい。<面倒くさいんでしょ~)


今回作るギアはWikiの物と同じになりました。(たまたま作ったらWikiと同じだったのです。ラッキ~)
不思議遊星歯車機構

ギア比83.333
遊星ギア数3(これ重要desu、テスト出ます。)
太陽ギア     T18
遊星ギア     T21
出力ギア     T60
転位内場ギア  T57

不思議遊星ギアは内場歯車同士の歯数の差だけずれることで減速します。
出力ギアが60で遊星ギアの個数が3個なので3ヶ所転位内場歯車と出力ギアが重ならないといけないため。
歯数57と3山ずれているのです。遊星ギアの数は多いと伝達トルクが大きくなりますが減速比が小さくなります、また転位係数のが関係するのでそんなに多くも出来ないです。(色々と面倒くさいですね。)
逆に減らすことも出来ます。


まあ転位歯車の作り方を。
1_20131017134656c1c.jpg
内場車のところに今回は57歯なので57と入れます。
転位係数はピッチ円直径が60mmと57mmで3mm違うので半分の1.5です。
(例0.5モジュールで60歯と57歯の場合、ピッチ円直径が30mmと28.5mmで1.5mm違い半分の0.75/0.5=1.5、転位係数は1.5と同じですね。)



このギアとT21とT18とT60のギアを組み合わせるとこうなります。
1_2013101714075410c.jpg
黄色いのが出力ギアで緑色のが固定ギアです。
3ヶ所ギアが重なっているのがわかると思います。


次は遊星ギア2個の場合です。
出力ギアは先程と同じで60歯を使います。
入力と遊星ギアは20歯です。
転位内場ギアは2山少ない58歯です。
転位係数は1です。

こうして出来たものがこれです。2_2013101714075536f.jpg

これで多分不思議遊星が出来るはずです、模型など作ってみて試してみて下さい。
なんか自己満気味の内容になってしまいました、あんまり説明になってないかもです。(すいません。)

今回作った図面をDXFで置いときます。
SkyDrive

モジュール1のギアを1.5mmのエンドミルで切削する。

今回もですがモジュールの小さいギアを切削すると、経の小さいエンドミルが必要になりますよね。
そうすると気を使ったり、早く切削が遅かったりして困りますよね。
そこで1.5mmのエンドミルでモジュール1のギアの作り方を紹介します。(一部完璧なインボリュート曲線にはなりませんので宜しくです。)

まずは以前紹介したKHKの歯車計算ソフトGCSW for Webを使います。
使い方は前回の記事で多分分かると思うので省きます。


平歯車のソフトの初期設定のモジュール1歯数20のDFXで説明します。
1.jpg

半径0.75mmで円を書きます。
(0.75はエンドミルの半径です。)
2.jpg

円を書く所はここです。(拡大)
3.jpg

円を0.75mmずらして線を書きます。
4.jpg

トリミングして外形のラインを作ります。
5.jpg

0.75mmオフセットしてエンドミルの通るラインを書きます。
後、円の中心から歯先の延長線を書きます。
6.jpg

拡大すると線の先が延長線に接触していないので。
このままでは配列複写した時に線が結合できないので。
延長します。
7.jpg


延長したら、鏡像します。
8.jpg

配列複写して、ポリラインで結合します。
9.jpg

結合できたらそのまま切削するだけです。
10.jpg

分かりにくいかもですが、画像があるから大丈夫だと思います。

歯元がインボリュート曲線でなくなる部分が有るのですがほとんど歯と接触しない部分なので大丈夫だと思います。作ってみて確認してみて下さい。
加工費節約?になるかもですよ。

ではまた~

ギアの作り方。

コレ先に書かなきゃいけなかったかな。
先日のロボワンでギアはどうやって切削するんですかと立命館の方に聞かれました。(確か立命館だったはず。)
ので口頭では説明しきれなかったと思うので。

NCでギアを切削するには図面が要るのですがインボリュート曲線を書くにはAutoCADで書ける見たいですが面倒くさいので、小原歯車工業(株)の無料ソフトを使います。

このソフトはリュウ太郎先輩に教えていただきました、とにかくこのソフトは凄く凄いです。
一度使うと止められなくなりますよ。

歯車計算ソフトGCSW for Web
IT時代の設計現場を効率的にサポートします。
これまで歯車計算で手間取った経験をお持ちの方、歯車設計の効率化、簡略化を検討している方、歯車について勉強されている方々にご活用頂ける歯車計算ソフトです。
GDSW同様、ユーザー登録制です。(GDSWのIDでログイン可)


サイトで好きなギアを選びます、そうするとログイン画面が出てくるのでGDSWと記入します。
そうするとブラウザソフトが起動するので、
そこで歯形計算とゆう項目を選んで下さい。
KHK.jpg

この歯形計算でDXFを出力出来ます。
上の方にモジュールなど歯の形をいろいろ変更出来るので転移歯車も簡単に出来ます。
最初の画面で内歯歯車を選べば簡単に遊星ギアや不思議遊星などが出来ます。
二足ならハンドを一つのサーボで動かすところなどに、機械なら絶対いる部品ですからね。

上の大きさの値がモジュールです。
普通に使うならここだけいじればOKです。

普通に使いたくない人などは、転移係数や歯末、歯元のたけ係数などいじって下さい。
内歯歯車などを作る時は歯末歯元のたけ係数をいじらないと出来ない大きさ物が有るので今度紹介します。(多分)


作り方。
DXFで出力した図面はこんな感じ。
AutoCADでの説明になります。

開くと歯が半分の状態です。
123.jpg
このままでは何でかポリラインで繋がらないので。
dwgの図面にCtrl+Cでコピーします。
このデータを保存してdwgにも出来ますが、配列複写した時に線が離れてしまうんです。

コピーしたらまずは鏡像して。
1234.jpg

配列複写してその時、歯数を忘れずに。
12345.jpg

こうするとギアが出来ます。
123456.jpg
コレをポリライン編集して線を繋げます。

切削のラインをオフセットして書きます。
1234567.jpg
肉抜きも軸の穴も書きます。

こんなかんじで適当にモジュール1の20歯のギアが出来ました。
今回のギアは外径の切削に1mmのエンドミルを使うので、

1.5mmのエンドミルで削れるラインを書きたいのですがそれは次の記事で。
後、遊星ギアボックスと、不思議遊星の記事で三個は行けるかな。

不思議遊星は13式飛燕さんぐらい上手く作らないと物になら無いかも知れないけど、一応前回19回大会で使ったのでそれの紹介を兼ねてやるかも。

ではまた~



サーボトルクチェック(近藤科学編)

サーボのスペックを皆さん鵜呑みにしていますか?
自分は近藤サーボユーザーなので他はあまり知らないのですが。
多分おんなじような物でしょう。

実測値の結果から言います。
12V時
KRS-4024    7~8kg・cm
KRS-4014/34 約35kg・cm
KRS-4013/33 約23kg・cm
KRS-6003    約50kg・cm
KRS-2552    約10kg・cm

確かKRS-788が4024と同じぐらいでした、7kg・cmぐらい。

約8V時
HS-M7990HT 約40kg・cm(友情出演)
(これ結構すごくないですか?)

測定器具はばねばかりと半径10cmのプーリです。
最初はただのロットだったのですが、自作サーボ仲間のナカヤンさんからプーリーの方が正確だよ、とのアドバイスを受けてすぐにプーリーにしました。
電源は安定化電源です。

測定の様子。
KRS-4024 Ver.A7N (KRS-4024) 35kg・cm
TITAN-T6 トルク試験 100kg・cm 100kgサーボ

少し測定方法は違いますがこんな方も居ますよ。
金星☆ちゃんねる
苺サーボでヒューマノイドを作る その2

結果に対して何も言うことは有りません。(6xx3はちょっと酷いかな。)
まあこんなところですかね、今回は近藤サーボだけでしたが(一部ハイテックも)他のサーボも試してみたいです。

(この結果を使ってロボットを作って動かなくても責任は一切取りませんよ。)

近藤サーボのギア比メモ。

近藤サーボのギヤ比のメモです。
最近は便利になりましたね。
ギア表
2~3年前は自分で数えていたのですが。


KRS-4014/4034          1: 381.2073
    102A,102B,102C,104D
    102A,102B,102C,102D

    4013/4033            249.6
    101A,101B,102C,104D
    101A,101B,102C,102D

    4013s/4032           167.2
    101A,101B,101C,105D
    101A,101B,101C,101D

    4014s/4034s           255.36
    102A,102B,101C,105D
    102A,102B,101C,101D
    
    6003                362.88
    102A,102B,103C,6000番ファイナルギヤ

    6003s               237.6
    101A,101B,103C,6000番ファイナルギヤ

ここからは自分でモータを変える人ケースを作る人用かな。(モータ軸が1.5mm)
ピニオンT11
KRS-4024/4031          1: 337.8882
    4014/4034            346.552
    4013/4033            226.9091
    4013s/4032           152
    4014s/4034s          232.1455
    6003                329.8909
    6003s               216

    2552                312.4
    2542                193.18

その他にもKOの25xxシリーズのサーボならギアが合うみたいなので今度数えて上げます。
(KOのギアのほうが\1,000ほど安く買えるよ。KRS-2552/2542使ってる人は良いかも。)

刃径1.5mmのエンドミルで0.5モジュールのギアを作る。

皆さんはギアをどう調達していますか?
KHKや教育歯車で買う自分で作るなど色々あると思います。
やっぱり自分で作るのが一番都合のいい者が手に入りますよね~

自分はお金が無かったしちょうど良い物が無かったので、自分で作ることにしました。
NCとアルミは有ったので。

このアイディアはその頃買ったばかりのKONDOアニマルのカメのサーボを改造していて、強度のいるホーンが必要になったけど純正のメタルホーンは高くて買えない、だけどいっぱい欲しいなと思った時に自分でホーンを作ったのがきっかけです。作っていた時にコレならモジュールの小さいギアも作れるな~と思って作りましたね~
無いものは作るです。

写真のギアはモジュール0.5歯数48のものです、二個目のサイクロ減速機用に作ったスーパーギヤです。(大学2年の時か~なつかし~)
KIMG0216.jpg

でどうやって作るかとゆうことですが。
簡単です一山消してエンドミルが通るようにすればいいのです。(簡単ですね~。)
一山消えたらギアではなくなってしまいます、これを二枚合わせてモジュール0.5のギアを作ります。

こんな感じに一山消してしまいます。
aaa.jpg

色のついてる所はエンドミルの通るラインです。
aaaaa.jpg

強度ですが、今のところ自分が使っている限りでは欠けた事は無いです。
歯元がでかいからだと思います。


こんな感じでやれば好きなところに穴が開いているものや、転位歯車など作れます。
大同大学ロボット研究部のかわロボ、BRAVE(BRAVEは一部)はみんなコレを使ってピニオンからの伝達をしています。

カノンサーボにも初段はコレと同じことがしてあります。
KIMG0217.jpg


普通はギアを買うので、他のところの機体を見てもみんなこんな事はしていない気がします。
他にこんなことしてる人居るのかな~?

Frauのメタルアッパーについて。

自作メタルアッパーSuperleggera(SL)とForte(F)の紹介です。

スーパーレジェーラはイタリア語で超軽量とゆう意味で、
ランボルギーニ・ガヤルドSLから取りました。
その名の通り軽さと求めて作りました。
軽さの目標は樹脂アッパーと同じかそれ以下にしました。
軽いと言っても強度も確保してあります。

SLならメタルアッパーはカッコイイけど重いしな~と思っていても問題ありませんね。
KIMG0214.jpg


フォルテは音楽の強弱記号Fのフォルテから取りました。
フォルテの意味は強くです。
とにかく頑丈に作りました、特にスラスト方向(アキシアル方向)に力のかかる肩ピッチ軸、腰ヨー軸など軸方向に力のかかる部分に使えるよに作りました。
大会や練習会などでよく樹脂アッパーの軸が割れてファイナルギアが抜けてる人居ると思いますよね。
CADの解析によると軸を100kgで引っ張っても抜けないみたいです。(ギアが壊れそう。)


樹脂アッパーと純正メタルアッパーとの比較。
KIMG0213.jpg
右から樹脂アッパー6.3g、純正メタルアッパー12.0g、Superleggera6.7g、Forte13.4gです。
となっています。

自分のアッパーにはネジが8ヶ所、切ってあるのでサーボの固定が一種類のネジで済むとゆう利点も有ります。

スーパーレジェーラはMk.4まで出来ていてどんどん軽くなって行っています。

これは見せるサーボ用です。実用性はないですね。
A-ysP79CEAE0udK.jpg
プロフィール

matsuno hiroyuki 

Author:matsuno hiroyuki 
PROTO-TYPE

中部でものづくりをしている者です。
かわロボ、ROBO-ONE、BRAVEなど出場しています。
サイクロ減速機、自作サーボなども作っています。

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