浮かび上がる彫刻

学生作品シリーズです。

なんという名前で表現したらよいのかわからないのですが、アクリル上の絵が浮かび上がるものです。エンブレム？看板？
これなんて言う名前なんでしょう。誰か知って人いるいたら、是非教えてください。

eR@sersというのは、ロボカップというロボットの大会に出場した時のチーム名です。

透明アクリルに彫刻をしています。
中にLEDが入っていて、彫刻している部分に光が当たって光ります。
暗くなった時に光らせるとあやしい雰囲気になります。

Raspberry Piケース

最近、Raspberry Piとよばれる小型パソコンが流行っています。
Linuxが動作します。

基板のような感じで販売されているので、そのケースをレーザーカッターで作ったものです。
学生の作品です。

学生作品

最近、朝来ると、学生の作った作品が置いてあります。
結構凝ったものもあるので、紹介します。

実は、これが何なのかはよくわからないんですが、面白いです。
何かを入れておくためのバスケットのようなものかもしれません。
本人は作り終えた満足感から寝ているようで、応答ありません。

電池入れ

ラボ学生作品です。

バッテリー入れです。
小さいですがよくできています。
アクリル用接着剤を使用しています。

ヘリポート

ラボ学生作品です。
ヘリポートです。つまりヘリコプターを停めるところです。
ラボには飛行ロボットを研究している人もおり、ラジコンヘリコプターが何台かあります。

ヘリが止まっている白い円の部分は彫刻加工したそうです。
それぞれの部品を作って、アクリル接着剤で接着しています。

部品

tamiya製のギアドモータを固定するための部品を作りました。
最近、簡単なものならば３Ｄプリンタでなくても、レーザーカッターで部品を作れるようになりました。

材質は5mm厚の透明アクリルです。
ギアドモータ用固定部品です。

先日作った紗綾型タイルは手ごろなので大きさを記録するためにおいています。
タイルは最小辺が10mmです。つまり70mm×90mmです。

レーザーカッターでアクリルを切り、曲げます。

こんな風に使います。
モータをねじで固定しています。

ペン立て

ペンたてです。
学生の作品です。

5mm厚アクリルを使用しています。
それぞれの部品を作って、接着しています。
接着は溶剤で溶かしてくっつけるタイプのものを使っています。

構造が単純で、透明なアクリルということもあり、シンプルでいいと思います。
上から見るとubuntuのマークに似ていますが、本人は特に意識したわけではないようです。

アクセサリー

ある日、Ｔシャツのための面白いデザインを見つけました。
知り合いの女の子がデザインしたものだというので、
レーザーカッターで切ったら結構良いのではと思い切ってみました。
デザインのデータをもらって作りました。

まず出来上がりから

左は乾いていますが、右はタールを洗浄して乾かしているところです。


ハートの中にたくさんのハートが詰まっているデザインです。
ハートが詰まりすぎて、レーザーを当てると、隙間が燃え尽きてしまいます。
なので、原画を微修正したり、スケールを変更したりと、苦労しました。

それでようやくできました。パオロッサ材からお見せします。

5mm厚　パオロッサ材

ベクター強度100% 速度1.6%、ラスター(彫刻)強度100% 速度40%です。

失敗したのは下の、カリン材です。

カリン材

 カリン材は加工中炎が出ていました。ハートの隙間も薄すぎて炭化し、型抜きの段階でぼろぼろになりました。
細かい加工は難しいようです。


アクリルで作ったものも載せておきます。

5mm厚　透明アクリル

アクリルの方が彫刻文字が強調されていい感じです。

木材固定

材料を加工するさいに位置合わせが必要です。
だいたいの位置で問題ない場合もありますが、場合によってはぴったり合わせなければならない場合もあります。
とくにうまく切断しきれていない部分を再加工するなどのさいにも位置合わせが必要です。

木材を固定するための部品を作ります。
木材は近くのホームセンターか東急ハンズで購入していますが、売っている寸法は決まっています。
なので、一度固定具を作るとそれに合わせるだけなので便利です。

使用するときは、小さいグリッド状の穴に固定部品をはめていきます。
で、大きい部分に150mm×100mmの木材をはめます。
この大きさなのは、東急ハンズで売っている木のはがきサイズだからです。

このように決まったサイズだと合わせるのが楽になります。
特に、一回レーザー照射しても裏側まで貫通していないという場合があり。
そんな時は、裏側を確かめてから、もう一度加工し直すことになりますが、位置合わせが非常に面倒です。
目測で行うと、たいていずれます。
決まった型があると、ある程度決まった位置に簡単に入れる事ができます。
といっても少し、ずれることがあります。

実際は加工するものによってそれぞれ固定するテンプレート(固定部品)を用意するといいのですが、カットする素材も高いのでよく使う寸法のものだけ作っています。

case 4

箱シリーズ第4弾です。
今回は工具などを入れておく道具箱です。

まずは完成図から。

180mm×120mm×深50mmです。
今回は3mm厚の透明アクリル材を使用し、レーザー加工機と曲げ器で作りました。


人と世間話しながら加工したので、加工途中で写真を取るのを忘れてしまいました。
写真に関しては、もう一度加工段階をやり直すのも手間なので、もう一個作ることがあったら、またレポートします。

失敗部品

上の図は、加工に失敗した部品です。
加工がずれてしまいました。設計と位置合わせ両方を間違ってしまい、蓋をはめ込む穴が作れてませんでした。
なので、作り直しします。

部品

こんな感じで全体の部品を作りました。
蓋の模様はイスラム様のものを自分で作りました。

直角に曲げるところは、教訓を生かして十分熱してから曲げています。

組み立てている途中で気づいたのですが、左右対称ではありません。
設計の段階でミスしたようですが、
左右まちがって部品を組み合わせようとすると、うまくはまりません。

とはいえなんとかくみあがりました。
接着剤は使っていませんが、箱として機能しています。

case3

ケースもシリーズものになってきました。
地味ですが、ケース作りは応用もでき、工夫も必要でなかなかに奥が深いです。
今回は第三弾です。

thingiverseというサイトがあります。
３Dプリンタのデータやレーザーカットのためのデータを公開するサイトです。
見ているだけで結構楽しいです。

そのなかから面白い箱を見つけました。
http://www.thingiverse.com/thing:17327

蛇腹(じゃばら）のようになって曲がります。
蓋の部分に模様をつけてレーザーで加工しました。
いつものようにまず出来上がりから。

加工についてです。

白色アクリル

部品

こんな感じで部品を切り出します。
模様部分は細かすぎたようで一部欠けています。
実際の大きさがイメージできていませんでした。

組み立て

図は蓋を片方だけ開けたところです。
部品同士を接着させているわけではないので両側の蓋を開けると分解してしまいます。

蛇腹部分は少し変形しています。ところどころ切れています。
アクリルは熱で変形するので切断線の間隔が近いと偏りが出てきます。
蛇腹加工に関して今後の課題です。


教訓

• アクリルは熱変形があるので注意
• 蛇腹加工は今後の検討課題
• 出来たときのサイズを考えて一番細い部分を調整すべき

ケース２

整理整頓のためのケース第2弾です。
前回ペンケースを作成してみました。
今回は仕切りのある入れ物が必要になったので、レーザー加工機で作りました。

まずは完成図から

仕切りを移動できるケースがほしいので作ってみました。
寸法は深さは35mmで、250mm×100mmです。
結果からいうと、思ったほどうまくはできなかったという印象です。

まずは設計します。

赤線は切断線で、青線は曲げの目印のために引いた線です。

部品１

折り曲げ

部品（アルミ支柱）を利用して直角折り曲げ

ロボットで使用しているアルミ製柱を利用して直角に折り曲げます。

ヒータで温めてから部品を利用して直角に固定します。

アルミだと熱を吸収してくれるので便利です。

完成

ドリップコーヒーのケースとして使っています。
しかし、折り曲げが均等にできていなかったようで、仕切りの端部分がうまくはまっていません。
十分に熱が通る前に曲げてしまったせいかもしれません。
曲げ精度に関しては今後の課題です。

それから、
もう少し深めに作るべきでした。
なぜ35mmにしたのかというと、手元にあったアクリルがその大きさのものしかなかったためです。

ケース作りも意外と注意点がたくさんあります。


今日の注意点と教訓

• ケースの深さが浅いと安定しないので、設計段階で深さを吟味すべし
• 折り曲げは十分柔らかくなってから曲げるべし
• 曲げがうまくいかなくても何とかなる（使える）設計にするとなお良し
• ３０ｃｍアルミ柱×2本は直角曲げの固定として便利

ケース１ ペンケース

掃除をしていると、文房具を入れる引き出しの中がごちゃごちゃでした。
文房具入れをあける時は忙しい時が多く、私の場合ついつい整理整頓が後回しになります。

ということで、ペンなどを入れるペンケースを作ってみます。
まずは完成図から。

使用するのは3mm厚透明アクリルです。

加工データ

本当は 彫刻か輪郭を凝ってみようかとも思ったのですが、
そうすると出来上がりが遅くなるのでやめました。
まずは単純なものを作ってみます。
深さは20mmで50mm×246mmです。
厚みを考慮して設計しています。
当初は2mm厚の素材のつもりで作ったのですが、手元にあった3mm厚のアクリル材を使いました。

カットされたアクリル材

透明なので上の図ではよく見えないですが、レーザーでカットした後のアクリル材です。

レーザー加工機でカットした後、専用ヒーターで曲げます。

直角になっている部品などを利用して曲げ角を合わせます。
ロボットの金属部品で直角に合わせました。

完成

よく見ると角の隙間が0.5mm程開いています。
曲げが少し足りなかったようです。

曲げ器を使って作る場合は、設計段階から厚みを考えて作る必要があります。
また、角が引っ掛からないように丸みのある四角形で作っています。

あと、実用のものの場合は、面取りする必要があります。
つまり切断されたアクリルの角や線をやすりで少し削ります。
切断面は鋭くなって使っているうちに怪我をしてしまう可能性があるためです。


今日のポイントは

• 加工後やすりで面取りすべし
• アクリルの厚みを考えて設計すべし

といったところでしょうか。

レーザー加工機とアクリル曲げ器でアクリルのブックスタンド作ります。

材料は2mm厚アクリルです。
まずは完成品から。

アクリルブックスタンド

切りました。

本の下にくる部分を曲げます。

アクリルが柔らかくなる瞬間があるので、その時に一気に逆側も曲げます。そのままだと熱のせいで柔らかいままなので、立てて角度のバランスを整えて、冷やします。
で、冒頭の完成図になります。

こんな感じで使っています。
クリスマスらしく雪の結晶の切り抜きをしていますが、透明なので目立ちません。
今回は2mm厚アクリルを使いましたが、重い本を立て掛けるとしなります。

アクリル曲げ器の使い道についての紹介です。

作るものは部品です。
本業ではロボットの研究していますが、ロボットの足部品です。

材料は5mm厚透明アクリルを使用しました。
データはillustratorで作成しました。

透明アクリルを切り出し

曲げ器で曲げ中

完成

きれいに曲がります。

この穴の開いている部分をサーボモータの金具にねじ止めして使います。

レーザー加工機は板状のものを切るのみで２Ｄ以上のことが出来ませんが、曲げ器で曲げることによって、結構使える部品が増えます。
ただし、アクリル材しか使えないです。

Gear 2

レーザー加工機で歯車を作ってみました。
歯車の作り方については以前のGear1を参照ください。

材料は5mm厚押し出し透明アクリル板です。

 できた。
と思ったら、内径と外形の計算を間違っていたのか、隙間が空いて歯がかみ合っていませんでした。

失敗作

....orz

仕方ないので、小さい歯車部分を少し大きいものをいくつか作って合うものを探しました。

成功：　遊星歯車

で、何とか完成しました。
レーザー加工機はレーザーの熱のため溶けて少し内側まで削れてしまうという性質があります。
失敗はしましたが、レーザー加工機だと結構精密な歯車も簡単に作れます。

これは遊星歯車と言うものです。僕が名付けたわけではありません。
小さい歯車部分が惑星（遊星）で自転しながら公転しているイメージです。
小歯車の軸を固定すると中心歯車と外枠が逆方向に回転します。
小歯車を固定しない場合、ベアリングのように内側の歯車部分が自由に回転できます。

用途など詳しいことはググってください。

アクリル曲げ器

周りにあるちょっとした加工するための機械を紹介します。

アクリル曲げ器です。

これはアクリルの曲げたい部分を局所的に200度くらいに熱する機械です。
手前部分にヒーター部分があります。火傷等の安全を考えたつくりには一切なっていません。
昔の工作機械ってそんな感じですよね？

簡単な工具ですが、きっと想像している値段よりは少し高いと思います。
レーザーカットした後、曲げたりして部品を作るために使います。

捨てようかと思っていたアクリルの切れ端を試しに曲げてみました。

5mm厚のアクリルも水あめのように曲がります。

直角に曲げた部分の写真です。こんな感じで、きれいに曲がります。
この曲げたアクリルは今本棚でブックスタンドとなって活躍しています。

レーザー加工機だけだと２Ｄの加工しかできないのですが、
この曲げ器があると組み合わせで結構バリエーションが広がります。
詳しくはまたそのうちレポートします。