やたら角がピョコピョコするカタツムリのおもちゃを作った話（兼Adventurer 3で駆動部を作るため寸法調整の話）
作ったもの
#Fusion360 で設計して
— びー (@kbkbirogy) September 7, 2019
#Adventurer3 で出力した，やたら角がピョコピョコするカタツムリっぽいおもちゃ pic.twitter.com/CGb51DdiR7
こっちは #Fusion360 で設計して
— びー (@kbkbirogy) September 7, 2019
#Adventurer3 で出力した，やたら角がピョコピョコするカタツムリっぽいおもちゃが，己の勢いのあまり部品が吹き飛ばしてしまった時の動画 pic.twitter.com/AVxdvayydS
やたら角がピョコピョコするカタツムリ風のおもちゃを作った． *1 最近買った3Dプリンターで動きものがつくりたくなった結果これができた．
技術的な背景（読まなくてOK）
CADで指定した数値通りにバラツキなく部品を作ることは，現在の人類にはほぼ不可能である*2．
現在のFDM式の3Dプリンターでは，材料が収縮して穴が小さく出力されたり，材料が重なって角が分厚くなったりするなどの癖やズレがある．
この影響は，駆動部を含むような構造を作るときには致命的で，ピッタリサイズの寸法を入れるとまず動かない．
たとえば，CAD上で同じ径の穴と軸を作ったする．これらを3Dプリンターで出力すると，軸に穴はほぼ刺さらない．刺さったとしても回らない．
そこで，3Dプリンターの癖に対応できるように†経験的†に寸法を補正する必要がある．
作製の目標
大目標
- 3Dプリンター(Adventurer3) でいい感じに動くものを作るために寸法補正の感覚をみにつける
- 軸と穴の径の差
- 歯車と歯車の間隔（理想的には，モジュールと歯数から決まるが...）
- はめあい
- 摺動部
小目標
- Fusion 360 の操作に慣れる＆動作の検討をやってみる
- おもちゃからもいできたゼンマイ3Dプリント製の部品と組み合わせる．
- 家にネジがなかったので，ネジを使わずに組み立てられる構造にする．
製作手順
100均で買ってきたカメのおもちゃをバラす．
ゼンマイから出てるシャフトに溝が切ってあるおかげで，いい感じにプラ部品がささるので， 3Dプリントした部品とも相性が良かったのでラッキーだった．
カタツムリの前世 pic.twitter.com/KYrVWQ8NWE
— びー (@kbkbirogy) September 7, 2019
えいっと設計する．
回転運動を前後運動に変換したいので，いい感じの機構を探す*3． 部品点数が少なくて済みそうだったので，スコッチヨークにした． あとは，歯車とか部品を配置してみて，うんうん言いながら手を動かしたりしたらできた．
Fusion 360でモーションスタディ pic.twitter.com/ul08zlldVE
— びー (@kbkbirogy) September 7, 2019
3Dプリントした部品の寸法を調整する．
今回調整しないといけないのは，下の画像で丸つけた場所．
出力しながら気合で調整していった結果，こんな感じになった．
| 調整項目 | 距離 |
|---|---|
| (a)穴と軸 | 1 mmの直径差つける |
| (b)歯車間の中心間距離 | 0.5 mm 中心間距離を長くする |
| (c)スコッチヨーク摺動部 | 1 mm 直径差をつける |
| (d)箱形状のはめあい | ~1 mm メス側内寸とオス側外寸の差をつける |
(d)箱形状のはめあいは，1mmだとちょっと緩いくらいになる．
ただし，(a)はΦ4，(b)は15 mm ，(c)はΦ2~6，(d)は25㎜ くらいの寸法に対する補正値なので，
寸法が変わると変化するので注意．
組み立てる
ネジを使っていないので，必要な場所に順番に部品を指していくと組みあがる．
まとめ
やったこと
- 3Dプリンターで現物合わせをしながら，ネジ無しでそれっぽい駆動物が作れた．たまに動かない．
- 駆動部は1 mm くらいマージンあるとガタとバリの影響をごまかせる．
- はめあいは，1 mmでやや緩いくらい．きつめのはめあいは，今後の課題．
- Fusion のモーションスタディ機能を使ってみた．意外と適当に拘束しても動く．
次回の課題
おまけ（はめあいスティック）
今回は，野生の感でいい感じの寸法を決めたが，インテリジェンスが足りていないので，はめあいチェック用の棒を作った． Φ5~6まで，0.1刻みで大きくなるような穴を配置した棒と，同じように軸を配置した棒を作成した． こんな感じで確認をする．これで次回の調整は楽になるはず......
3Dプリンターの軸と穴のはめあいをチェックするやつを #Adventurer3 で作ってみました．
— びー (@kbkbirogy) September 8, 2019
Φ5~6まで，0.1 mm刻みでパラメータを振ってあります．
stlと，#Fusion360 形式のデータをBOOTHに0円設定でおいたので，良ければ落としてみてください．https://t.co/CMZwkh1EhH pic.twitter.com/o4lDbRQaFV
Boothに置いておいたので，寸法をいじって使ってください． Φ5部以外の寸法は受動寸法になってるので，Φ５の寸法だけ変えれば他の径での調整にも対応できるはず． 83bite.booth.pm
*1:本当はロイコクロリディウムに寄生された感を出したかったけど，おもったより平穏な感じになった．
*2:主語がデカい感じがする．でも，公差0ってどうやって実現できるんだろ．
*3:507 Mechanical Movementsはいいぞ 507 Mechanical Movements
*4:シリンダーみたいな形状
