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。

IQLight 3

最近、レクチャをしているので、学生にもレーザーカッターの使い方を教えていますが、
春休みにも関わらず、学生たちも大学に来て工作しています。

今日はその作品の一つを紹介します。

IQLight

素材は1mm厚のポリプロピレンです。

大きさを参照のために先日作った紗綾型タイルを置いてみました。
紗綾型タイルは9cm×7cm×1cm厚です。
結構大きいです。
まだ未完成らしく裏側は閉じていません。

これまでのIQLightに関する記事のリンクです。
IQLightの作成
IQLightの展示

さやがた３

前回さやがた2で作成した図形でレーザー加工します。
材料は5mm厚のアガチス材です。

紗綾型タイル完成図

強度100%速度5.0%です。
アガチス材は結構燃えやすいので弱めに設定してあります。


ここまで作っておいて何ですが、失敗しました。

作成中の様子

ちょっと考えればわかることでしたが、タイルを隙間なく配置したので、
レーザーで切っているそばから、どんどんタイルが落ちていきます。
で、ほかのタイルの下に落ち、レーザーを浴びて燃えます。

更に切れ残ったまま落ちます。
で、途中で一時停止しつつなんとか回収したのが完成図のタイルです。



教訓

• レーザー加工では、加工したものが下に落ちることを考慮して余裕をもって作るべし
• 加工機の前を離れるべからず（燃えるので）

さやがた２

前回紗綾型模様のついたてを作りました。

もう少しこの紗綾型をテーマに考えてみます。
以前はすべてつながっていましたが、紗綾型タイルを考えます。
つまり、レーザー加工機で切るため、今回はillustratorで紗綾型タイルの編集を行います。
やってみると案外難しいのでその方法について解説します。
といっても、紗綾型タイルがどれだけ需要があるのか不明ですが、とりあえずやってみます。

タイルの場合、基本図形は下の図のようになります。

基本図形

つまり、この基本図形を複製して組み合わせると目指す紗綾型模様になります。
illustratorには図形位置を他の図形に合わせる機能があり、これを利用することで効率よく作図を進めることができます。
しかし、位置合わせする図形がちょうどいいところにない場合、当然位置合わせできません。
そのため、補助図形を入れて、図形を合わせるようにします。

下に補助図形をいれたところ

位置合わせ

同じ図形をコピー＆ペーストし、補助図形を利用して適切な位置で止めます。
今度は直角に配置するため、コピー＆ペーストし、shiftキーを押したまま90度回転させます。
で、卍ができるように適切な位置に合わせます。これは卍型ができる部分に正方形の補助図形を入れるとうまくいきます。

で、紗綾型図形の完成です。
今日は編集だけで次回切ります。

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。

Xmas nativity2

今回もXmas特集です。
前回はアガチス材でnativity部品を切り出しましたが、今回はその仕上げです。

焦げ臭
まず、焦げ臭の対策。
炭は水で洗ってもとれないこともないですが、タールが付着しているので、切断面をアルコールで拭きました。アルコールで拭くと結構きれいになりました。

修理
次に修理です。

早くもラクダの足が取れました。取れたというか一番細い場所で折れました。木目を横向きに、ラクダのパーツを作ってしまったためです。
レーザーカッターだと方向に限らず簡単に切れてしまうので、木材は木目に沿って割れやすいことをすっかり忘れていました。

基本的なことですが大事です。

ということで、今度は丈夫なパオロッサ材でラクダの細い足が木目にしたがうように作りなおしました。

パオロッサはたいして炎もでないし、すんなり切れるし、固くて割れにくいです。

賢者も欠けていたのでパオロッサで作り直し
椰子の木はウォルナッツ材で作り直し
木材を変えたのは実験シリーズで使った木があまっていたからです。
これらの硬い木は壊れにくいのでレーザーによる小さい部品加工に向いています。

仕上げ

表面の炭を拭き取って、
ついでに透明ニスを塗っておきました。
アガチス材は木っぽい落ち付いた色になりました。

パオロッサは赤茶色が鮮やかになった気がします。

ウォルナッツは桐のような木目でしたが、ニスを塗ると色が濃くなりました。

同じニスでも木毎に違う仕上がりになります。

今日は３Ｄプリンタで笛を作ってみました。
単純な構造でサポート材も少なくて成形しやすいかと思います。

0.25mm積層です。
時間がかかるので夕方始めて、翌朝見てみます。
すると、．．．

笛パーツの残骸

．．．．．失敗？orz

二本の筒をつなげて一本の笛にする筈なのですが、片方が途中で倒れてぐちゃぐちゃな感じでした。
サポート材との接着面積が少なすぎると、倒れやすくうまくいかないのかもしれません。
よく見ると、途中で積層がずれていました。
積層が高いとずれる確率も上がるのかもしれないです。

以前、丸い穴は横向きに空けるべしという教訓を守って笛穴は横向きになるように配置しています。
指で押さえる穴は結構きれいにできていました。
精度は0.25mmで十分なように思います。


しかし、よく見ると音孔（指孔）も空いているし、ずれているだけで、途中で穴は無いし、
歌口(吹き口）の方も失敗したとはいえ、音には関係ない部分なので、つながれば鳴るかも。
と考え直し、サポート材を除去しました。
接続部分は、凸凹もありますが、何よりサイズが膨張方向になっているので、うまくはまりません。
紙やすりと鉄のやすりで削りなんとか接続しました。
更に歌口のあたりをやすりで削りつつ調整しました。
結果として、めでたく音は鳴りました。音程はずれてます。

見た目もずれているデザイン

今日の教訓

• 長い筒状の物を縦に作ると途中で倒れる可能性あり
• 設計の寸法とは膨張傾向にずれ
• 細かい穴の部分は横向きに作る
• 笛は穴の寸法さえ合えば少しぐらい曲がってもずれても大丈夫

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。

Gear 1

いつも見てくださってありがとうございます。

今日は歯車の作り方についてお話します。
レーザー加工機で切り出すことを目的としてillustratorで作ります。

簡単に言うと
円を描画し、円のパスをジグザグにします。
これでわかる人はあと読まなくていいと思います。

まずillustratorの設定をしてカラーモードをRGBに変更してください。

１．円を描画
左端のメニューから楕円を選択します。
illustratorの場合、SHIFTキーを押しながら描画すると縦横が等しい円になります。

歯車のサイズを考えておく必要があります。
内径と歯の大きさと形です。ここでの円のサイズは内径ではありません。
　円のサイズ　－　歯の深さ　＝　内径
となります。
円の大きさを修正したあとで、今度はパスの変形からジグザグを選びます。

 ここでは歯の深さを2mmとし、大きさの部分を2mmに設定します。
下の折り返しはギア数に対応します。

そのあともう一つのギアを作るためコピペして拡大します。
しかし、単純に拡大してもギアが合いません。

 ここで、効果の再設定をする必要があります。
右のバーにある「アピアランス」というアイコンをクリックして、ジグザグ効果を再度設定することが出来ます。折り返しは円周に対応します。ここでは、2倍に拡大しているので、折り返しの数を2倍に設定します。

 この場合の高さと幅は元の円が規準なので、歯車の大きさとは違うようです。
わかっているとは思いますが、歯車を組み合わせたときの中心位置の距離は
（内径１　＋　内径２）÷２　＋　歯の深さ　＝　中心距離
となります。
illustrator上の幅のサイズとしては
（　幅１　＋　幅２　）÷２　＝　中心距離
となるはずです。幅というのはillustratorで設定できるパラメータで右上に出てきます。英語版ならwidth/heightです。
（間違っていたらだれか教えてください。）
これでギア比1対2の歯車ができます。
レーザーで加工するために、赤の極細線にします。

ファイル作成した後は、どこのご家庭にでもある普通のレーザー加工機でそのままチョチョイとレーザーカットです。

昔、大学に入った頃、学部で製図の授業を受けました。最初歯車を製図しました。

歯車っていうのは製図するのも加工するのも結構面倒で根気の要る作業です。歯車というのは一つだけ作っても意味ないので、複数作りますがギア比というものを考えなければならないです。ちょっと寸法が合わないだけで歯がかみ合わなくなります。製図にはコンパスやら定規など多くの専用道具が必要です。

それがillustratorとレーザー加工機でこんなに簡単にできるとは．．．。あの辛い製図の時間は何だったのか。時代は変わるものです。

そのうち中学や高校の技術の時間とかもレーザー加工機とかCNCとか使うようになるのかもしれません。

先日３Ｄプリンタで失敗していた部品を作り直しました。ロボットの部品のつもりで作りました。

右が先日の失敗作で左が成功。ただし、下から数mmのところに積層ずれ有り。
３Ｄプリンタで部品を作る際に、造形方向を何種類か変えて試してみました。

4つはすべて同じではないですが、ほとんど似たような部品ですが、4方向で造形しました。
結果、部品としては縦置き（両端）のものが横置きよりきれいな気がします。垂直方向に穴を作成するとあまりきれいにはなりません。
ここで使っているCubeXという３Ｄプリンタに特化した話かもしれませんが、積層方向(垂直方向)の精度の方が水平方向より良いようです。

サポート材(ABS)を取り除くまでにかかった時間もそれぞれ計ってみました。
左から1:52(1分52秒), 0:49, 2:07, 1:05です。
もっとも取りやすいのは左から2番目です。理由はおそらく、サポート材と接触している部分が単純な平面が多いからです。もっとも時間がかかっているのは左から3番目ですが、比較的複雑な部分のサポート材を取るのが難しいです。

今回得た教訓（コツ）としては

1. できるだけサポート材が要らないように造形方向を考える
2. 単純な面を下に、複雑な部分は上に向ける
3. 穴は横向きに
4. 積層エラーによるやり直しも見越して計画すべし

といったところです。