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二足歩行ロボット研修(まえけん編) その13~腿ロール軸の設計 後編~

こんにちは
まえけんです。

前回に引き続き、腿ロール軸の設計を進めていきたいと思います。
今回は腿ロールの反対軸の設計をしていきます。

まず、ROBOTIS OP3の反対軸ですが下図のように削りだしの専用部品をサーボに固定して、ねじを軸にしています。

この設計で気になる部分が2点あります。
ベアリングで保持しているものの、ねじを軸代わりにしているため、ベアリング内径とサイズが合わず多少のがたつきが発生する可能性があります。
ねじ1本で保持しているため、少しでも緩むとがたつきが発生する可能性があります。

反対軸はこの2点を解消できるような形で設計しなおしてみようと思います。
まずはベアリングと軸のがたつきに関してです。
軸は精度が必要なためねじから3mmのつば付きのヒンジピンへ変更します。
軸径の公差はg6なので3mmで公差が-2~-8[μm]です。
使用するベアリングは内径3mmの0等級のものなので、公差は0~-8[μm]です。
はめあいの公差は+5μm~-8μmの中間ばめになります。
取り外してメンテナンスをしたいものの、がたつきを減らしたいので中間ばめにしました。

また、つば付きヒンジピンは留め輪で固定するためねじのように緩みが発生することがほとんどなくなります。
ヒンジピンで反対軸を固定するために次のような構成に変更しました。

ヒンジピン側(画像右側)から順に、次のような部品を使用しています。

    ・ヒンジピン
    ・固定用フレーム(切削と皿ねじ用ザグリ追加工予定)
    ・ブッシュ
    ・フリーホーン用スペーサ(3Dプリント予定)
    ・反対軸フリーホーン
    ・ベアリング
    ・シムリング
    ・ヒンジピン用留め具

ベアリングはフランジ付きでフリーホーンが抜けないように支えています。
ベアリング自体はブッシュによって内側のリング部分を支えています。
皿ねじ用のザグリは本当は入れたくなかったのですが、直行軸にしようとするとどうしても位置的に干渉しそうなので入れました。

反対側から見るとこんな感じになっています。
ヒンジピン用ザグリが入っています。
ここのザグリに関しては取り外しの必要もないのと、軸のがたつきはモーションの再現性にも関わるということなのでしまりばめにします。

組み上げて横から見るとこんな感じになります。
フリーホーン用スペーサだけ透明にしてあります。

全て組み上げるとこんな形になりました。

少しずつ足らしさが出てきました!
次回は腰と胴体の設計を行います。

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