思いつきdeものづくり

3Dプリンターで新しいものづくりを。

電動アクチュエータの製作【ボールねじ駆動】

 

 

お久しぶりです。オカラボです。

もう春ですねー・・・岡山県はぽかぽか陽気です。まぁ朝晩は底冷えしますけどね!

あんまり暇なので後楽園とかも行ってきました。徒歩で行ける範囲なのはいいですね。

しょーもないことですが、後楽園入り口の自販機は特茶が安いです(160円)

 

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でもあいにくの雨

 

 

 

と、ここから工学的な話。

今回は直動型のリニアアクチュエータを作ろうと思います。

ボールねじやアルミパイプを何とか使わなきゃと思ってましたからねぇ・・・

せっかく買ったのに放置ってのは無駄ですしね。

 

方式はボールねじ駆動でいきます。

ベルト駆動は、手持ちのスライドレールが可動範囲100mmのものしかないため却下です。

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これとアルミフレーム材でも作ることはできるんですけどね

 

 

 

 

材料

基本的にアマゾンで揃えることができるものです。

 

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φ25アルミパイプ(300mm)

 

 

光 アルミ丸パイプ 1×25φ×300mm AMH2501

光 アルミ丸パイプ 1×25φ×300mm AMH2501

 

 

 

 

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φ13ステンレスパイプ

コーナンで1m300円以下で買えます。

ただ、振動や重さの関係的にアルミパイプのほうがいいかも。

 

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ステッピングモータ(NEMA17)

正逆反転させることができるならDCモーターでも可。要は回ればいいんですよ。

 

 

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5mm-8mmスリット入りカップリング

 

 

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ボールねじ(200mm)

 

 

 

構造と3Dモデリング

 

構造はいたって簡単。モーターとボールねじを接続し、回すだけです。

ここで必要になるパーツは以下の3つ。サクッとモデリングしましょう。

・ボールねじのナットとステンレスパイプの接続具

・ステンレスパイプの暴れを抑えるキャップ

・モーターとアルミパイプを接続するマウント

 

 

まず、接続具はスペースに余裕がないのでねじが使えません。(ナットを埋め込む余裕すらない)

ですので、インシュロックで固定することにします。

人によってはインシュロックではなく、タイラップや結束バンドと呼ぶらしいですね。(メジャーなのは結束バンドでしょうか?)

 

 

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できた

 

インシュロック2本で強固に固定する構造です。

ねじでの固定がベストですが、今回は無理ですね・・・

 

 

次はキャップです。これは単純に暴れを抑えるためなのですぐモデリングできます。

 

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特に言うことはないかな

 

最後はマウント。これは過去に作ったNEMA17ブラケットのデータを基に作ります。

アルミパイプを差し込む感じになりますね。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

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以上3点のデータをCuraに渡してプリントします。

 

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バリ取りとデザインナイフで成形して完成!

 

ほんとにOLFAのデザインナイフはよく切れますね・・・

すごく鋭利なのでアルミのバリ取りにも使えます。(推奨外ですが)

 

オルファ(OLFA) アートナイフ 10B

オルファ(OLFA) アートナイフ 10B

 

 

 

 

組み立て

 

まずはステンレスパイプと固定具をインシュロックで固定します。

ですが、その前にステンレスパイプを切断します。

 

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少し長すぎた

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切れました

 

あとは固定具を瞬間接着剤でパイプに固定してからインシュロックで固定です。

 

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これでダメだったらJBウェルドで固めます

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インシュロック超便利

 

次にモーター側を組み立てていきます。

 

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カップリングで接続します。

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あとはマウントをM3ねじで固定

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上から

 

あとはアルミパイプとキャップをはめて完成です。

 

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やっぱり金属系は光で白くなって撮りづらいですね・・・

動作はまずまずです。めでてぇ。

ねじに油を何も塗っていないのでこすれるような音がします。ミシンオイル買いに行かないと・・・

 

ストロークはおよそ130mmほど。トルクは素手では抑えられないくらいですね。

(ただし全身で体重をかければぎりぎり止められます)

NEMA17の最高回転速度(250RPM)で回せば、計算上は秒速33mmくらいで駆動できますね。

 

okayamalabo.hatenablog.com

okayamalabo.hatenablog.com

 

使用したボールねじは一回転でナットが8mm動きます。

てことは10000RPMで回せば秒速1333mm・・・?フレームが吹っ飛びそうですね。

 

また、いつかに作成したギアボックスと組み合わせると更なるトルクが得られますね。

まぁ、私はそんなにトルクを要する用途に使う予定はないのでやりませんけど。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

ちなみに今回かかった費用は1000円程度です。

ボールねじの長さを変えればストロークも変えられるので、いろいろ試せますね。

 

一応動作の様子をYoutubeにアップロードしています。

動画ではおよそ214RPM(1ステップ1.4ms)で駆動しています。

60mmの往復運動の後、20mmの高速往復運動をしています。

 


安価なリニアアクチュエータ(Inexpensive linear actuator)