び忘録

趣味で作ったものとかを記録していきたい

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

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.

f:id:bite83:20190907222451j:plain:h200f:id:bite83:20190907222509j:plain:h200f:id:bite83:20190907222514j:plain:h200
亀君ごめんね...

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.

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.

f:id:bite83:20190907220837p:plain:h300
調整箇所

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.

f:id:bite83:20190907223329j:plain:h300

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

  • もうちょっと接触面積が大きいもの*4を動かす方法について考える.
  • ゼンマイの回転速度が思ったより早かったので,別の駆動源を考える.
  • もっと賢く寸法調整をやる

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......

f:id:bite83:20190907165721p:plainf:id:bite83:20190907165714p:plain

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