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ギアとカム!! 安全装置のお話をチョットするよー!!

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サーボの性能がめちゃめちゃ上がってる!!

(ノ*゚▽゚)ノ

電子工作の大好きな方々が集まる所で、ギアとカムのお話が出てきたのでちょっと書きます。

今はサーボモーターも小型化、高トルク、価格崩壊? と高性能化が進んでいます。

制御の方のArduinoやraspberry pi等の小型で安価なボードがバンバン出て来たのでそうそう考えるまでもなく・・・。

「サーボ仕込んで、プログラムで制御すれば良いんじゃね?」

という考えが主流になっています。

ホント!!

その通りです!!

私は古い人間なんだよねぇ・・・。

子供の頃は、モーター一つで様々な動きをする玩具を分解しながら育った私です。

分解 → 組み立て → 組み立てならず → ( ノД`)シクシク…

バラバラになった残骸の詰まったおもちゃ箱には、私の技術向上の暁に再び日の目を見る事を待ちわびている「玩具だったもの」で溢れかえっていました。

その中には目覚まし時計や機械式の万歩計なんてものもあったんだよねぇ・・・。

玩具たち・・・。

・・・ごめん・・・。

(;´・ω・)

リバースエンジニアリングなんてそんなものさ!!

(ノ*゚▽゚)ノ

こんな構造もあったよ!!

うる覚えながら、からくり人形みたいな玩具も在ったのです。

モーター一つで首を振ったり、手を上げ下げする人形だったと思う・・・。

構造はカムとスプリングで簡単だったけれど、工夫が込められていたぞ!!

色々省くけれど、今回解説したかった所だけ・・・。

カムが下がったところ。

カムが上がったところ。

まぁ、こんな感じで肩のジョイントに繋がっていて、手を上下するんだけれど・・・。

ギアは使われていなかったんですよ。

手を上げる動きはカムで押し上げるので良いのですが、押し下げるときに浮いちゃわない様にスプリングが入っていました。

カムが上がるときにスプリングが縮んで、カムが下がるときにスプリングが戻るという設計。

これ絶対必要な考え方だと思う!!

子供は何をするかわかりません!!

カムが下がっている状態で、無理やり手を動かそうとしたときに、スプリングが縮んで力を逃すんですよ。

子供が乱暴に扱うことを前提とした設計!!

素晴らしい!!

いゃ、子供じゃなくても、手を上げ下げする人形がいたら・・・。

手を押し下げたり、押し上げたりする奴・・・。

大人でもいるよね!!

(ノ*゚▽゚)ノ

その反対はどうなのよ?

カムが上がった時に、無理やり押し下げられたらどうなるの?

うん、こんな状態の時も考えられるよね!!

これ以上シャフトは下に下がらないから・・・。

壊れるんじゃね?

ここら辺りはうる覚えなんだけれど・・・。

こんな対処があった地思う・・・。

カムが最大限に上がった時はシャフトの途中に入っているキャップ内のスプリングが下がる仕組みだったと思う・・・。

もちろん下のスプリングと上のスプリングは、強さが違ったよ。

太さが違うスプリングが入っていたと思う。

もしかしたら・・・。

肩口に渦巻バネが入っていたかもしれない・・・。

小学生の記憶だから・・・。

(;^_^A

これを歯車できっちり制御しようと思うと大変だよね!!

歯車は、力の伝達には最高の機構だけれど、負荷がかかるとヤバい!!

じゃあ、ギアボックスの場合、負荷を逃がすときにはどうするの?

標準的な歯車は幾つもの歯車が組み合わさってできていますが・・・。

お話を単純にするために2つで説明します。

(;^_^A

こんな感じで歯車があるわけですよ。

歯車の目的は4つかな?

  • 力の方向を変える
  • 力を大きくする(減速ギア)
  • 動きを大きくする(加速ギア)
  • 力を伝える(スペーサー)

図は適当に描いています。
歯数は二つの素としてはならないなんて突っ込まないでね!!
(;^_^A

歯車が正常に回って力が伝達されているときは問題ないんです。

でも機械は故障するモノです。

御家庭用の3Dプリンターで出力した歯車なんて正確じゃないからね・・・。

( ノД`)シクシク…

話しを戻して!!

歯車が止まった時のことを考えよう!!

又は、かかってはいけないテンションがかかってしまったときの事を考えよう!!

結論から言うと、変なテンションがかかった時に、軸をずらして空回りする機構を取り入れるんですよ。

軸は確りと垂直水平につりつけられていなければならない!!

これは大前提です。

しかし、無理な力がかかった時に軸がズレるようにしておけば歯車の破壊が避けられます。

このままだったら空回りし放題!!

なので引っ張りスプリングを入れて調整というか・・・。

通常の動作では力が逃げないようにします。

こんな感じで、いつもはスプリングで引っ張って力を逃さないように回転してもらう。

負荷がかかったら軸がずれて、空回りするようにする。

まとめ!!

私だけが知らない間に・・・。

( ノД`)シクシク…

近年バンバン進化しているサーボモーター!!

小型!!

高トルク!!

低消費電力!!

安価なボードとプログラム環境の登場で制御もドンドン簡単になってきている!!

ギア、カム、スプリングで様々な動きを制御する手法は、レトロなからくりかもしれない・・・。

でも歯車もとても進化しているんですよ!!

(((o(*゚▽゚*)o)))

もう、お仕事で歯車を触っていらっしゃる方々のお話を聞いたらちんぷんかんぷん!!

(?_?)

でも私は歯車好きなんだ!!

モーターも好きなんだ!!

電子工作も大好きなんだ!!

デスクトップ上で全てが完結するのも素晴らしい技術だけれど、実際にモノを作って動かして・・・。

動かないし・・・。

壊れるし・・・。

( ノД`)シクシク…

一つ一つの仕組みを分解して知りたい!!

知りたいんだよ!!

あれ、子供の頃と変わってないじゃん!!

(ノ*゚▽゚)ノ

とまぁ、今日は歯車とスプリングにより安全機構の考え方のお話でした!!

(≧▽≦)

追伸、

m(__)m

この記事を描いている男は、工学系の専門教育を受けたわけではありません。

なので、突っ込みどころ満載ですが・・・。

生暖かく見守ってね!!

(((o(*゚▽゚*)o)))

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