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30年前,一个机器人攀爬楼梯几乎不可能,但现在,本田的Asimo机器人不仅可以走上礼堂阶段的楼梯,它可以扮演小提琴。本田使用ASIMO在编程,电子,传感和力学中展示创新。
随着它的外壳的关闭,ASIMO展示了每一个细节的工艺,包括清晰的导线创建信息和电力高速公路,使这个惊人的机器人动画。
在我最近的案例设计中遇到了一些挑战后,当我看着外壳时,我能想到的就是,“他们是如何做到在每个动作中都不压线的?”当你注意案件的外观时,仔细规划每一个细节直到最后按钮中风,电线指南是在最后一分钟抛出的东西的类型。
在里面,你仔细地找到了对电子产品的支持,担心罗纹和力量,专注于动作的机制。导线通常只是为了避免混乱,而不是成为大多数设计的创意或美丽的一部分。
And at a minimum, that’s fine, though many designs fail even to do that: Wires make it hard to close the case, can prevent key components from mating, thereby ruining a good design-for-assembly, and sometimes interfere with the internal movement of gears and levers, causing unexpected (and embarrassing!) failures.
注意清洁的电线路由和有效的指南解决了所有这些问题,并且还可以在设计中创造意外的美。
为什么线指南?
很明显,你需要把电线穿过机械装置。但如何?关键问题是什么?所有的解决方案都是从检查故障开始的。
首先也是最重要的是,好的线架可以让电线和数据线远离关键的运动部件,保护电子设备和部件。一个复杂的机械臂可以在所有六个自由度中移动,包括扩展的线性执行器和伞形齿轮转子。通常情况下,金属丝需要穿过关节,并在关节周围留有足够的松弛度,以方便移动。
在正确的点上保持足够的松弛意味着在其他点上保持较短的距离。如果机械组件随着电线移动,通常会出现长度上的差异,你的设计需要考虑到这一点。
这就引出了第二个要求:应变救济.随着设计的移动,电线很容易被拉动,测试电连接器的强度或制造急转弯。良好的导线导轨将允许连接处松弛,同时确保任何拉力都是针对坚固的机械部件,而不是微妙的焊接或卷曲连接。
特别是在这些符合rohs标准的日子里,无铅焊接,接头是脆弱的,只能承受非常有限的应变。
当然,您的设计不会自行组装(至少目前还不会!),因此您还需要考虑将您的案例组合在一起的人员以及组件组装的顺序。良好的导线导轨将把导线和电缆从接头和连接器中引导出来,便于组件之间的一次组装。如果你曾经尝试过重新组装旧收音机,你就会知道要把那些部件重新组装起来是多么令人沮丧,因为机箱里到处都是乱糟糟的电线。
最后,金属丝引线可以为项目增添某种有序的美感,就像一个法式正规花园的微妙线条。乔布斯以这样的细节,从他的父亲早年细节,没有人能看到他们仍然是重要的,他把哲学到每个产品,甚至有签名的原麦金塔团队刻在每一个案例。美丽似乎是一个深奥的要求,但我们都知道,当优雅成为一个项目目标时,一切都变得更好。
导丝架类型
(不要与“有线指南”混淆,“紧凑而令人惊叹的强壮的夏尔巴斯)
有许多常见的方法来引导电线,但让我们从最简单的开始:下架电缆引导。
电缆导管夹
容易使用和廉价,这些部件将在一个束缚的工作,而不会引起任何夹。对于许多项目,这些指南将提供一切必要的情况下设计,只要求你注意老板的螺钉内的情况。然而,它们的美丽并不能真正让人敬畏,额外的组件增加了额外的成本和组装时间。
应变救济
如上所述,对于许多导丝器,应变消除本身是一个主要的要求,在连接器之后的第一个导丝点包括一个应变消除导丝器是一个好主意。最常见的一种抗拉导丝器会在金属丝上形成双弯,在柱子和马蹄铁之间夹紧金属丝,使一端松弛,即使在另一端有张力时也是如此。
这种设计需要a)之间的平衡,而不是弯曲太紧,可以在自己的自己和b)上产生应变,b)在两部分之间产生足够的摩擦力,以确保电线不会滑动。而对于重复线弯曲你需要将弯曲半径限制在至少电线厚度的8倍,在这样的设计中,电线只会被弯曲一次,电线直径的最小弯曲半径通常就足够了。
这种设计的第二个关键部分正在创造足够的摩擦力以保持线路位置。公式简单但总需要材料之间的复杂相互作用 - 规则当然是线材弯曲的弯曲,而不会滑倒的弯曲越多。由于这直接抵抗最小化应变,因此可以在您设计中使用最小弯曲半径(一根电线厚度)。
热塑性固定导线导线
对于导线将无限期地保持并且必须保持安全的情况(如,例如,当一群十岁的人通过强烈的模拟战斗中的后院运行最终产品时,与旧Lazertag枪一起运行最终产品),在电线顶部的热形成粘合提供安全导向器,其风险滑出。
当然,你的设计需要谨慎,以确保导轨会在不破坏下面电线的情况下熔化在一起,所以增加能量引导器(一种允许更快熔化的薄塑料区域)是一个好主意。
卡扣电线指南
组装应该是一个snap(呻吟),和snap-in导线允许最简单的组装任何导线。不需要螺丝或其他硬件,不需要加热,不需要小心弯曲:只要把电线推过去,它就会保持固定。设计也很简单——你可能会说,很简单(我能再呻吟一声吗?)
捕捉只是一种悬臂梁,其中所需的偏转是捕获的深度,并且在该偏转时,最大应变不能超过材料的塑性变形极限。什么?!?!那不简单!不,真的,它是。
地点:
- ∂_max是snap的深度,或最大挠度
- ε_max为材料的最大允许应变(小于2%)腹肌)
- L是梁从底座到支座的长度
- H为梁的厚度,
- 0.67是矩形几何形状的常数
对于一根线(或一束线),你只需要计划足够的深度,以允许线通过两个悬臂(通常每个一半),你的设计基本上就完成了。
夹线指南
类似于管理单元的设计,夹线导轨将安全握住电线脱离您的机械组件的方式,并允许容易组装。更棒的是,这些设计对于需要大量单独电缆的带状电缆设计非常适合。
与应变释放导轨一样,小心不得在电线中产生可能损害机械完整性或导电性的任何压接。
邮政联系
终极武器,拉链领带,将与蟑螂和Twinkies一样,比我们所有人都活得更久。邮政的关系是一个无处不在的解决方案和伟大的原型,但使用一些警告:虽然非常强大,他们仍然可以打破如果他们接触锐利的边缘,如果结束剪不正常,部分可以在机械装配、果酱一样容易他们指导的电线。少用,最好只在原型中使用。
最终设计的笔记
虽然这些设计中的任何一种都比完全不提供金属丝导轨要好,但当橡胶接触路面或机箱接触机械时,有些设计比其他设计要好得多。在考虑钢丝导轨的最佳类型和位置时,问自己以下问题:
- 有没有一种方法可以让电线靠近核心部件,这样就可以在没有电线连接的情况下脱落?
- 电线和电缆通过装配件最直接的路线是什么?
- 机械设计的哪些部分特别容易受到电缆和电线的挤压?
- 我在哪里可以将汇编程序保存到需要工具来路由电缆?
- 我如何使正确的电缆路线对组装人员明显?
- 电缆布线如何增加机器的美感?
主要的外卖
像导丝这样的案例设计细节通常被视为不重要的、隐藏在大型项目中的部分,但对这些细节的关注是艺术工艺的本质,可以将始终运行完美的设计区分出来,从组装到多年使用,从那些让你摆弄螺丝来操纵散乱电线的。
您的老板可能永远不会让您将您的签名插入您的设计,但我当然不介意能够以符合,平稳的功能 - 甚至美的骄傲,一旦案件脱落。如果您需要一些帮助令人信服这些细节的重要性,请随时与他们分享这篇文章 - 并告诉他们这是史蒂夫乔布斯所做的。