思いつきdeものづくり

すべては思い付きから始まる・・・

RS380用ギアボックスつくるよ!①【RS-380用】

 

前回、スライダーを作ると言ったな。

f:id:okayamalabo:20181117232521j:plain


ベアリングやら何やらが足りないので中止です( ;∀;)
今のところはXYテーブルを作る気もないですしねぇ。
お絵かきロボットとか作ったら面白いんでしょうが、如何せんモーターの制御がわからない……
というわけで今回から数回の記事に渡って普通のギアボックスを作ります。
え?前回作っただろって?
いいえ、今回作るのは普通のギアボックスです。

遊星ギアボックスではないです。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 


ですが普通のギアボックスを作っても面白くないですよね?
FA130用ギアボックスとかならタミヤのギアボックス買えって話になっちゃいますし……
そこで今回は、あまり見かけないRS380用ギアボックスを作ります。
ギアボックスを見ていて思うのが、FA130やRE280、RS540用ならそこそこ販売しているのに、なぜかRS380用ギアボックスが少ないんですよね。

f:id:okayamalabo:20181117232420j:plain

https://www.tamiya.com/japan/products/89876/index.html より

しかも売っていても高いです!!(上ので4千円オーバー)

その分強度はかなりありますが・・・

 


個人的にはマブチのモーターで380モーターが一番好きなんですがね……
380モーターは乾電池で駆動できるギリギリのモーターだと私は思っています。
540モーターも駆動できることには出来ますが、電源投入時のスパークが怖いんですよ。
それに価格が手頃なのもいいですね。
マブチ製なら大体600〜700円くらいで売っていますし、タミヤの安いやつなら400円で売っていた時期もありました。
私としてはマブチ製のほうがメッキがきれいで好きです。入手性もいい。

f:id:okayamalabo:20181117234202j:plain

シャフトの金色のはタミヤRS380についてきた2.3mm-3mm変換アダプタ



私は大阪の人間ですが、Joshinでよく買っていました。

あそこは店頭でモーターをいろいろ売っているのから好きです('ω')
と、まぁ雑談はこれくらいにして、作っていきましょう!いざものづくり。

 

 

・減速比を決める

 

まずはいつものように減速比を決めます。
別に1:100でも1:5でもいいんですが、ギアの歯数的に1:2^n(nは整数)が楽です。
ちょっとややこしそうに書きましたが、要するに2のn乗(8とか32)で減速比をとればいいです。
私は欲しいトルクからデータシートを見て、減速比を逆算する方式でいつもやっています。

今回欲しいトルクは・・・25.6kgf*cmだな!(適当)

ええ、理由なんてありません。なんとなくです。

2の7乗が256だから都合がいいってのもありますけどね。

そもそもPLA製ギアが25.6kgf*cmの力に耐えられるのか・・・?

 

 

・とにかく作ろう

 

380モーターのスペックは以下。

マブチの工作用モーター | Let's Motorize!

このサイトから読み取るに、

・最大トルク100gf•cm
・最高回転数13400rpm

ですので25.6kgf*cm出したいなら回転数を256分の1落とせばよいわけです。

つまり減速比は1:256ですね!(52RPM)

実際は最大トルクで回るわけではありませんので25.6kgf*cmも出ないとは思いますが。

ではギアの諸元を決めましょう。決め方は過去の記事を参照。

 

okayamalabo.hatenablog.com

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

 

減速比が1:256ですから、歯数比1:2で7回減速すればいいわけです。

また、今回はダブルギアをメインに使っていきます。

ギアの大きさはそうですねー・・・強度的に直径20mm-30mmくらいでしょうか。

だから・・・12T/24Tのダブルギアだな!(適当)

あ、モジュールは1.0です。今回は他のモジュールの試験も兼ねていますので。

 

・・・と、今回は文字数も多いですしここまで。次回はダブルギアを作ります。

 

安価で手軽なアルミ材を作る【製作費300円以下】

どうも、オカラボです。今回は安価なアルミ材を作ろうかと思います。

というのも、次はボールねじを用いたスライダーでも作ろうかと考えているのですが、それにはどうもアルミフレーム材が適しているとか。

f:id:okayamalabo:20181114212904j:plain

2020フレーム https://www.monotaro.com/g/01254841/ より

でもアルミフレーム材なんてホームセンターに売ってませんよね?

少なくとも私がよく使うコーナンでは見かけません。

ネットで買おうにも細長いものを郵送するわけですから、結構送料が高くなります。

そして単価が高くなる、と・・・

まぁそれでも1本800円程度ですから、ケチらず買えって話なんですけどね(;´・ω・)

ですが、アルミフレームなら3Dプリンタと角パイプで作れそうじゃないですか?

というわけで作りましょう!いざものづくり。

 

・必要なもの

・アルミ角パイプ(10mm×10mm) 3本

・ナット&ボルト(M3×30) 1本 

3Dプリンタ

ボール盤(あれば)

 

f:id:okayamalabo:20181114214655j:plain

一本88円でした



 

・作り方

まずは角パイプを固定するパーツを3Dプリンタで作ります。

角パイプは10mm×10mmですので、それが3本はまるようなパーツをモデリング

この時、フレームの安定のためにある程度の底面積を持つようにしましょう。

f:id:okayamalabo:20181114214410p:plain

すごく単純なモデリング

f:id:okayamalabo:20181114214450j:plain

プリントしたもの

 

次はアルミ角パイプ3本を横に貫くように穴を空けます。

ここにボルトを通しますので最低でも直径3mm以上にしましょう。

また、この際に穴の位置がずれると後々ゆがみの原因になりますので慎重に。

私はテープでぐるぐる巻きにして固定してから一気にボール盤で空けました。

f:id:okayamalabo:20181114215024j:plain

でもちょっとずれてる・・・?

穴を空け終えましたら先ほどの3Dプリントしたパーツに角パイプを3本はめます。

おそらくゆるゆるですので、ここで先ほど空けた穴にボルトを通します。

ボルトで締め付けて固定するってわけですね。締めすぎるとパイプがゆがみますのでほどほどに。

f:id:okayamalabo:20181114215326j:plain

袋ナットを使った方がきれいだと思います

f:id:okayamalabo:20181114215623j:plain

後々モーターを固定するために新たに穴を二つ空けています



これで完成です。なんら難しくないですね。

強度や見た目などは市販品に劣りますが、最低限のスペックしか要求しないならこれで十分です。

とは言ってもやっつけ感がすごいですが(;´Д`)

でも安いです。これ大事。

全部足しても300円しないと思います。入手性も良好です。

今後はこれをベースに1軸のスライダーを作ってみます。とりあえずやってみます。


 



 

遊星歯車機構の製作4【完成】

 

こんばんは。オカラボです。

何だか今日から一気に冷え込んできましたね。岡山県でも20℃を下回り始めました。

ますます布団から出たくない寒さになりつつありますが、授業があるのでのそのそと布団を這い出て大学に行っております(´・ω・)

ケチって買わなかった加湿器、買うべきですかねぇ・・・?

 

 

さて、気を取り直して前回言っていた設計変更も無事、終わりましたので完成まで一気に行こうかと思います。

まずは前回作った内歯車とモーターを繋ぐパーツをモデリングします。

販売元の寸法表を参考に作りました。厚みは2mmです。

 

f:id:okayamalabo:20181112232725p:plain

 

そして、内歯車の中に出力キャリアを格納できるようにちょちょいとモデリングをいじります。その際に内歯車からパーツが飛び出さないための蓋も作りましょう。

 

f:id:okayamalabo:20181112232806p:plain

 

蓋にはNTN製のベアリングをはめ込むので、くぼみをつけています。

また、ねじで内歯車と接続して固定するのでM2ナットが入るようにポリゴンで穴を空けておきます。

ポリゴンについては前回の記事で触れましたね。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

f:id:okayamalabo:20181112232847p:plain

 

これで内歯車とモーターを繋ぐパーツの二つができました。

これらを別々にプリントして接着してもよいのですが、面倒ですし、ずれたりしたらいやなのでFusion360上で一体化させます。

 

f:id:okayamalabo:20181112232834p:plain

デザインを挿入

f:id:okayamalabo:20181112232926p:plain

まずは適当な位置に置きます

f:id:okayamalabo:20181112232956p:plain

そしてジョイントで接合

 

これで完成です。お疲れさまでした。

こちらがプリントしたパーツです。

f:id:okayamalabo:20181112233131j:plain

内歯車+モーターベース

f:id:okayamalabo:20181112233158j:plain

ベアリング入り

3Dプリント品は白色なので写真がとりにくいですね(;´・ω・)

背景を黒にすると多少はましになるんでしょうか?

まぁ何はともあれこれでパーツ全て完成です!あとは組み立て。

f:id:okayamalabo:20181112233541j:plain

太陽ギア+内歯車

f:id:okayamalabo:20181112233553j:plain

完成!!

f:id:okayamalabo:20181112235250j:plain

 

f:id:okayamalabo:20181118001251p:plain




遂に完成です!減速比は1:3.57です。最大静止トルク10kgf*cmくらいですかね。

後ろがごちゃごちゃした写真で申し訳ない・・・

スペックの方ですが、動作音は気にならない程度で、

なんとオイルフリーです!!

PLAはやけにオイルをはじくので、使っていないんですよ。

それでもきちんと回りますし負荷にも耐えています。素晴らしい。

 

というわけで遊星歯車機構の製作はひとまず終わりです。

ネット上に3Dプリンタで遊星歯車機構を作る記事というのがかなり少ないので、できるだけ説明を加えつつ紹介、製作してみました。

今後同じようなことをしようと思う方の道しるべとなれば幸いです。

まぁ、まだまだ改善点もありますけどね(;´Д`)

軸の微妙なぶれとか減速比の小ささとか・・・もう直しませんが。

 

ではこれにておしまい!さよなら!

あ、でも他の製作物とかもあるので製作記はまだまだ続きますよ(ΦωΦ)

次はボールねじを使ってスライダーでも作りますかねぇ・・・

 

・おまけ

f:id:okayamalabo:20181112235326j:plain

冷却ファン(無意味)付きVRゴーグル



 

 

 

遊星歯車機構の製作3【内歯車の作り方】

こんばんは。前回の記事では出力キャリアを作りましたね!

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

というわけで、今回は内歯車を作っていきます。

デジカメも届いたのですが、操作方法に四苦八苦しておりレビューなんてとても・・・

というわけでまずは内歯車の作り方をやります。

まずはいつもどおりFusion360でアドインからSpur gearを選択。

厚みは10mm、モジュールはお約束の0.8に設定します。また、内歯車を作りますのでHoleは0mmでオッケーです。

f:id:okayamalabo:20181111234013p:plain

ここでお気づきかもしれませんが、歯数が36Tになっています。

前の記事で「歯数は34だな!」とドヤ顔で言っていましたが、

設計変更です。問題が生じたのでやむを得ず(;´Д`)・・・

それに伴い出力キャリアも少し設計変更しています。それについては次回説明します。

 

さて、少し大げさですがここから内歯車を作るテクニック。

まずは歯車の表面に円を描きます。そして押し出し。

当たり前ですが、ここでの押し出し量は遊星ギアの厚み以上にしましょう。

それ以下だと詰みます。私は余裕をもって18.5mmにしました。

f:id:okayamalabo:20181111234111p:plain

f:id:okayamalabo:20181111234642p:plain

 

こうすることで内歯車が作成できます。ただここからの作業ですが、

めちゃくちゃ処理が重くなります。

押し出しするだけで膨大な計算が始まるみたいですね(; ・`д・´)

無事押し出せたら次は最初の歯車を削除します。

ここでは負の値を指定する押し出しで削除をすることがミソ。この消し方だとピッチ円の点線が残るため、ギアのかみ合いなどが考えやすくなります。

f:id:okayamalabo:20181111234144p:plain

めっちゃ重い

f:id:okayamalabo:20181111234231p:plain


これで内歯車そのものは完成です。お疲れさまでした。

おや、プリントはしないのか?と思ったそこのあなた!鋭いですね。

今回はまだプリントしません!!

設計変更に伴って新しい構造を考えているところですので、ちょっと待ってください(;´・ω・)

 

・おまけ

f:id:okayamalabo:20181111234806j:plain

デジカメ初写真



 

過去のモデリングいろいろ【エアガンパーツ多め】

Fusion360の過去データを見ていましたら、過去に作った面白そうなものがいくつか出てきましたので紹介しようと思います。

 

まずはステッピングモータ用ブラケット。

買うと三つセットで1500円とかするので3Dプリンタで作ってみました。

f:id:okayamalabo:20181110223940p:plain

 

二つ目はエアガン用20mmレール。これも単体売りしているものは案外値が張るので作ってみました。

きちんと装備も装着できます。長さも自由なので中々使えるのでは?

少し前までエアガン趣味でしたのでこの手のモデリングが多いです。

今はあまりしてませんが(´・ω・)

f:id:okayamalabo:20181110224022p:plain

 

三つめはGlock18C用アイアンサイト。初めのころに作ったパーツですねぇ。

f:id:okayamalabo:20181110224505p:plain

 

最後は(当時の)力作、M1911用レールです。

ちゃんとツメのところがパチンとはまって固定されるようになっています。

どうやってモデリングしたのかわからないオーパーツですね(; ・`д・´)・・・

f:id:okayamalabo:20181110224646p:plain

もはやオーパーツ



今回は短いですがこれで。明日デジカメが届きますので、そのレビューをするか予定通り内歯車の設計をします。ステッピングモータの制御とかもやらないとですねぇ・・・

遊星歯車機構の製作2【出力キャリア】

 

ども。オカラボです。今日は前回でも言ったように出力キャリアの製作を行います。

また、今回の記事から重要なことは色文字にしています。

あと今回は説明写真多めです。重くなったらすいません。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

さて、出力キャリアですが、前回示した歯数の関係式を使うことで、ギアの配置を計算することができます。しかも簡単に。

では行きましょう!

 

 

まず、ギアがかみ合うためにはピッチ円同士が接するように配置する必要があります。

ですのでまずはFusion360を起動して円を描きます。

中心となる太陽ギアの歯数は14Tでしたよね?つまりピッチ円は

歯数×モジュール=14×0.8=11.2[mm]  となるわけです。 

まずはこの直径11.2mmの円を描きます。

 

f:id:okayamalabo:20181110153859p:plain

 

次に遊星ギアのピッチ円を考えるわけですが、ここで簡単な計算をします。

半径の異なる円同士が接するためには、円の中心間の距離をどうすればよいか?

簡単ですね。それぞれの円の半径を足し合わせばよいわけです。

ここで、遊星ギアのピッチ円は直径8mmであることを用いると、太陽ギアと遊星ギアの中心間距離は

5.6+4.0=9.6[mm]  となるわけです。簡単ですね!

ですので最初の円から9.6mm地点まで線分で線を描きます。

今回遊星ギアは4つ使いますので、このような配置になりますね。

 

f:id:okayamalabo:20181110154536p:plain

 

この円の中心にそれぞれのギアの中心が来るわけです。あとはモデリングですね。

ここからは私の感性で作っていきます。必ずしも真似する必要はないですので、ギアの位置を決めたら後は好きに作りましょう( 一一)

 

まずは不要なもの(円など)を消して四角形で骨格を作ります。

サイズは30×30を想定しています。中心には出力軸用の5mmの穴を、遊星ギアの中心にはギアシャフトとなるM3ねじ用の穴をあけておきます。

f:id:okayamalabo:20181110155243p:plain

 

そして押し出します。厚みは6mmです。また、面取りを角に2.5mmで適用しました。

なんか直角だと無骨じゃないですか(´・ω・)

 

f:id:okayamalabo:20181110155649p:plain

 

ここから少し複雑なことをします。

出力軸やギアシャフトをどう固定するか?これが難題です。シャフトもまとめてモデリングすることもできますが

PLAだとすぐ折れます。ほんとに。

しかもPLAには接着剤も効きません(例外もありますが)

 

ですので解決策としてナットを使います。

幸運なことにFusion360には六角形を作成するポリゴンというコマンドがあります。

スケッチの欄の中にあります。ここでは内接ポリゴンを選択します。

f:id:okayamalabo:20181110160922p:plain

 

そして開けた穴の中心をポリゴンの中心とし、対角線の半径を入力します。

対角線の半径とは、ナットの半径です。

六角ナット/よくわかる規格ねじ

宇都宮螺子株式会社様のサイトにナットの対角線の長さが明記されています。

こちらを参考にして長さを決めましょう。

※ホームセンターで販売しているナットは基本的に1種です。

ここで注意ですが、このサイトで明記されている対角距離は直径です。

入力するときはこれを2で割った数値を入力してください。

今回はM3とM5を想定していますので、入力する数値はそれぞれ3.2と4.6ですね。

あとは押し出しで負の値を指定します。こうすることで穴を掘ることができます。

f:id:okayamalabo:20181110162210p:plain

 

M3用は-2.5mm、M5用は-4mmを指定しました。では最後に仕上げです。

M3ボルトの頭が納まるように反対側を掘ります。使うボルトにもよりますが、深さは2.5mmくらいでいいでしょう。私はなべ小ねじのM3(15mm)を使いました。

f:id:okayamalabo:20181110163904p:plain

これで完成です。お疲れさまでした。完成品はこちら。

f:id:okayamalabo:20181110163111j:plain

ボルトを装着

f:id:okayamalabo:20181110163113j:plain

ギアも装着。きちんとかみ合います。

次回はいよいよ内歯車を作ります。ではまた。

質問等あれば気軽にどうぞ。

 

 

 

遊星歯車機構の製作その1

こんばんは。思いのほかデジカメが安くてテンションが上がっているオカラボです。

1600万画素ならNikon製でも1万円を切るんですねー・・・

近いうちに買うかもです(;´Д`)

 

さて、前回の記事ではギアのあれこれを扱いましたね。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 このことを踏まえて、遊星ギアボックスの製作を始めていきましょう!

 

まず前提として、遊星ギアボックスは大きく分けて次の4つのパーツから成ります。

・出力キャリア

・太陽ギア

・遊星ギア

・内歯車

 

太陽ギアはモーター軸に取り付ける入力用ギアのことです。

そして遊星ギアは太陽ギアと内歯車の間を回るギアのこと。

これらの関係が太陽と地球などの惑星の関係のように見えるので、遊星歯車機構という名がついた・・・らしいです。

また、設計の際には

内歯車の歯数=太陽ギアの歯数+遊星ギアの歯数×2

という式が成り立つようにします。

他にも条件はありますが、詳しくはググってください。

というわけで今回はギア関係のモデリングをやっていきます。

 

まずは前回の通り、アドインでSpur gearを実行して太陽ギアを作ります。

ステッピングモータ用のものを作りたいのでHole Diameterは5mmに、Gear Thicknessは10mmにしました。歯数は14Tです。

あ、モジュールはもちろん0.8です(´・ω・)

そしてできたものがこちら。

f:id:okayamalabo:20181109214933p:plain

 

これで太陽ギアは完成です。簡単でしょう?

ちなみに緑色の点線で表されている円がピッチ円です。

これはギアボックスを作る上でとても大事なものになります・・・ですが

今回の私の設計では使いません!!!

というか

使えません!!!!

理由は追々話しますが、まぁ色々あるんですよ・・・(主に私の”なんとなく”が原因)

 

・・・気を取り直して次は遊星ギアです。

同様にギアを作成します。

歯数は10T、Holeは3mmにしました。厚みは太陽ギアと同じ10mm。

f:id:okayamalabo:20181109215913p:plain

 

これで太陽ギアと遊星ギアが完成です。

また、ブログ冒頭で紹介した条件式を用いることで内歯車の歯数が決定します。

つまり14+(10×2)=34 これが内歯車の歯数となるはずです。

 

 

では、早速ギアを3Dプリントしましょう。

Curaでプリント速度15mm/s、積層0.1mm、密度40%で出力します。

f:id:okayamalabo:20181109220814p:plain

 

ちなみにサポート材の形状は、ギアをプリントするのであればRaftよりもBlimの方がいい気がします。、バリ取りが大変ですが表面がきれいに仕上がります。

私のおすすめはこのOLFAのアートナイフです。替え刃もついて500円以下と手ごろ。

切れ味はすごいです。指なんか簡単に切れます。

 

オルファ(OLFA) アートナイフ 10B

オルファ(OLFA) アートナイフ 10B

 

 

そして完成したのがこちら・・・

f:id:okayamalabo:20181109221322j:plain

太陽ギア1つと遊星ギア4つ

綺麗にプリントできています。バリ取りが面倒でしたが・・・

と、ここで今回はおしまい。

次は出力キャリアの製作とプリントをやっていこうと思います。では。