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ねじりバネの巻き方

市販のバネを購入しようとしても、適切な強さのバネを売っているわけではないので、
自作しています。

CIMG2924b.JPG
こんな感じの治具を作ります。

CIMG2929b.JPG
ネジで材料をしっかり固定します。

CIMG2930b.JPG
巻きます。

CIMG2926b.JPG
反対巻きの場合(右利きだとこっちが巻きやすいです。)

終わり。

と書くと簡単すぎですが、実際適当な性能でよければこれで十分ですし、
左右の強さがだいたいあってさえいれば効果は得られます。

まじめに設計するばあい、まずバネの設計。
東海バネさんのページで勉強。
http://www.tokaibane.com/tech/index.html

くじけそうな場合は、東海バネさん提供のツールに頼る。そのまま発注しても良い(^^;
http://www.tokaiweb.net/nejiribanet/

設計上のポイント
バネ鋼は東急ハンズで購入しました。ピアノ線とステンレスバネ線がありますが好みで。
バネとしての許容応力はピアノ線のほうが良いし安いです。
私は極力メンテナンスを避けたいのでステンレスにしています。
売っている直径の選択肢が少ないので、事前にサイズを調べてから計算しています。
この治具だと巻いた後の正確な直径は実際に巻いてみないと分からないので
仮計算して、太さを決めて、実際に巻いて直径を測ってから再度計算しています。
許容応力値を推奨値内にしないと疲労破断します。実際折れたことがあります。
が、軽量化のため高めにしてます、寿命予測は困難なのでマネはお勧めしません。
まずは許容応力内の設計をお勧めします。
どれくらいの強さのバネにするかはコンセプトにもよりますがFrostyの場合
ジャンプするために最適化しているわけではありません。
主に立っているときに自重をキャンセルし、低消費電力化とサーボの発熱を抑えるのが目的です。
ですので自重により発生するトルクの何割をキャンセルするかという設計です。
ヒザの角度によって負荷も変わるので、変動を抑えるような設計にしています。
また、サーボのトルクだけで足を縮められるようにする必要があるので
バネを強くするにも限度があります。縮める場合の計算も必要です。
計算の際は最大トルクで縮められるかではなく、縮める速度に配慮して決めています。

設計ができたらバネを巻きます。
一番最初の曲げ始めが形がゆがみやすいので、しっかりねじ止めしてから
引っ張りながら曲げていきます。
巻きすぎた場合戻して調整することはできません。
潔く捨てて、新しい材料で巻きなおします。
多少ゆがんでも材料の総長さと角度があっていれば大体同じ性能になるので由としてます。
左右で巻き方向を変えてますが、利き手があるのでやりにくい割には性能上の違いは分からず
見た目が左右対称にできるだけな気がします。

2012/8/2追記
本ブログを見てチャレンジして苦労している人もいるようなのでもう少し。
上記の方法でキレイに巻けるようになるには何回か練習が必要です。
最初に巻いてうまく行かないとくじけそうになるかも知れませんが、
4回ぐらい失敗するとある程度巻けるようになって、その後4つぐらい作って、
形状の近い2つを選別して使うという感じでした。
200円ぐらいのピアノ線で数本捨ててもまあ、その程度の価格なので、
冶具に凝るより、練習で腕を磨くほうが早いかなと思ってます。
とはいえ、Frostyに使っているぐらいの太さになるとかなりの硬くて
手が痛くなるぐらいです。最初にネジで固定するときに、素手で引っ張っても
取れないぐらいがっちり止めて、強く引っ張りながら巻いていく感じです。
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