2020年08月23日

3Dプリンタ:はめ合わせの検討

 3D プリンタで、箱のフタをはめ合わせで作りたくて、寸法の調整をやってみた。

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 これをはめ合わせでこうするわけです。

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 ツメが小さいので、なかなか設計通りにいかない。出力結果の再現性も微妙な感じ。何度もやり直しました。

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 細かく追い込んで、こういう設計に落ち着いた。よく考えてみると、ノズル先が 0.4 mm なのに、0.2 mm なんて寸法書いても意味ないな。もうちょっとざっくりした設計を目指さないといけないところだったかも。

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 モーターボックスとそのフタに応用してみました。せっかく追い込んだ設計なのに、やっぱりぴったりはまらず、苦労してツメを削る羽目になった。PLA をナイフで削るのはすごく大変です。でも、リューターを使うと溶けてしまうそうです。なかなか厄介だね。

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 あちらを削りこちらを削りで、やっとここまで来ました。収まってしまえば勝ち!

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posted by toshinagata at 21:52| 日記

2020年08月21日

3Dプリンタ:ちびモータを使う

 前回作った Marble Run = 玉転がし、モータ化を考えてみた。小さいモータがあればいいのに、と思って「小さい」「モータ」「ギアボックス」などのキーワードで検索していたら、「ちっちゃいものくらぶ」の記事にたどり着きました。

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 実はこれ持ってるやん。「ちびか〜作ってみた」でこのブログにも書いてるし。というわけで、ちびか〜をバラして、ちびモータを取り出してきた。

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 こういう不規則な形の動力部品は、取り付けに苦労するのが定番です。だけど、3Dプリンタがあれば固定具を作れるはず。この突起が回転するので、その動きを捕まえればいい。

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 こんな設計にしてみた。「A」でモータ本体を固定して、「B」で回転を捕まえる。1秒間にせいぜい2回転程度のゆっくりした動きなので、摩擦の低減とか動力伝達の効率化は特に考えてない。動けばいいや、というレベルの設計です。

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 モータがこれだけ小さいのだから、電源も小さくしたい。安価に入手できる LR44 を2個使って、定格の 3V を発生させようと思ったが、手元に電池ボックスがない。これも 3Dプリンタで作れるんじゃない?と、Thingiverse を探してみたら、案の定見つかった。「2x LR44 button cell battery holder」。

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 これらを一体化させて、さらにスライドスイッチを固定する場所も作って、こんな設計になった。電池ボックス周りは、狭いところで配線するのが少し難しそうだったので、あとからはめこむようにしてある。

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 一応できたんだけど、ちょっと微妙です。あちこち引っかかる。「動けばいいや」じゃやっぱりだめだったかな。もう少しいろいろ追い込まないといけないようです。

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posted by toshinagata at 22:42| 日記

2020年08月15日

3Dプリンタ:Marble Run を作った

 3Dプリンタで、何か動きのあるものを作りたいと思った。やっぱりここは玉転がしでしょう。3Dプリンタの玉転がしは作例がたくさんある。おそらく、特に有名なのがこれ。

 作者の Tulio Laanen 氏は、単なるものづくりの人じゃなくて、アート系の人のようです。インテリアとしても美しい。せっかくデータを公開してくれているので、作ってみることにした。なお、AdaFruit 社がこれを使って「モーターで回す」バージョンを公開しているので、そちらも参考にする。玉を持ち上げる「らせんのエレベータ」をモーターで回しているわけですね。

 原作は「3/8 インチ (9.5 mm) のボール」を使う設計なのだが、小さく作ったほうが可愛らしいので、4 mm のボール用に縮小した。FlashPrint で読み込んだ後「スケール」で縮小すればいい。

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 こんな風になりました。材質は PLA で、本体はクリアブルー、らせんを回すためのキャップはクリアレッド(本体付属のフィラメント)、らせんの機構はホワイトで作った。本体は、標準解像度の設定で、4時間1分かかった。積層痕がけっこう目立つので、時間をかけて高解像度でプリントした方がよかったな。

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 AdaFruit の動画みたいに、全体をゆっくり回すようにしたいなと思った。そこで、Brian Brocken 氏の "Fully 3D-printable turntable" を参考に、「らせんのエレベータ」を回しつつ、「ターンテーブルも回す」というデザインにチャレンジしてみた。(実は、AdaFruit の動画では、別のターンテーブルに載せて回していたことに後で気づいたけど……)

 最初は、こういうデザインを作ってみた。Brocken 氏のターンテーブルを真似て、横で回して、傘歯車で回転軸を縦向きに変えて、らせんを回す。さらに、歯車で減速して、ターンテーブルを回す。

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 試しにプリントしてみる。歯車の3Dプリントって、見てて飽きないね。

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 しかし、できた歯車を組み合わせてみると、傘歯車がどうもいけない。細かいピッチがちゃんと造形できてなくて、きれいに噛み合わない。

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 小さい傘歯車をちゃんと噛み合わせるにはまだ技術力が足りない、ということで、軸の向きを変えるのは諦めて、本体の横に上向きにハンドルをつけることにした。

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 プリントしてみました。高精度・充填率 100% でプリントした。6時間40分。本体は標準解像度でもよかったかな?と思ったけど、出力結果が明らかにキレイなので、時間があれば高精度でやるのがいいな。

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 なお、このプリントでは、ラフトもサポートもつけていません。サポートはもともと必要ない形だし、ラフトは特につけなくても、プリント中にはがれる気配はまったくなかった。3D プリントって「最初はすごく苦労する、失敗作品が大量にできる」とさんざん聞かされていたんだけど、少なくとも Adventurer3 と純正 PLA フィラメントの組み合わせでは、プリント自体の成功率は相当に高そうである。

 意気揚々と組み付けようとしたけど、歯車がかみ合わない。

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 なぜかというと、歯車の軸の間隔を「理論通り」に設計してしまったから。歯車は、Fusion360 の無料プラグインである Helical Gear Plus というので作成している。このとき、「モジュール」と「歯数」を指定してデザインしている(モジュールは歯のサイズを示す値で、「直径/歯数」で定義される)。ここでは、モジュール 1 mm、歯数を 10 と 29 にして、軸の間隔を 19.5 mm で設計していた。理論通りなら、歯数 10 の歯車は、ピッチ円の直径が 10 mm、歯数 29 の方は 29 mm だから、(10 + 29)÷2 = 19.5 となるけど、3D プリンタの部品は設計より少し膨らむので、理論通りでは組み付けることができない。軸間隔を変えるといろいろ設計変更になるので、大きい方の歯車の歯数を 29 から 27 に減らした。理論上の軸間隔は 18.5 mm となるので、1 mm 遊びを作ったことになる。

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 再度プリントしてみた。今度はちゃんと組み付けられた。かなりゆるゆるだけど、その分スムーズに回る。

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 一応手回しバージョンはできました。手で回すにはハンドルが小さいので、こんな風にペンなどで回します。モーター化は後日考える。ちっさいモーターがあるといいんだけどね。なお、肝心のボールがまだ届いてないので、玉転がしとして機能するかはまだ不明です。

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posted by toshinagata at 22:46| 日記
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