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「お父さん、役に立つもの作って!」で3Dプリンターで「ストリング」を作ってみよう!!(その五)123D Designでギアボックス作ってみよう!!

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前回までは123D Designを使用して、ギアの軸を作りました。

軸を太くする理由としては、材料強度の問題とプリントアウトでの誤差修正です。

さて、今日はいよいよ4つのギアを収納するギアボックスの設計です。

おさらい!!

二種類のギアを下記のページで作りました。

「お父さん、役に立つもの作って!」で3Dプリンターでギアを作るよ!!「ストリング」を作ってみよう!!(その二)

 

 

上記のページでは3Dプリンターの標準書式である.STL形式の出力になるので、123D Designの書式に変換します。

「お父さん、役に立つもの作って!」で3Dプリンターで「ストリング」を作ってみよう!!(その三)123D Designでギアの編集だぞ!!

そして、前回はギアの軸を太くして材料強度とプリントアウトの際の誤差修正をしました。

「お父さん、役に立つもの作って!」で3Dプリンターで「ストリング」を作ってみよう!!(その四)123D Designでギアの編集だぞ!!

 

復習終了!!

さて、ギアボックスを作るときに重要なのはギアとギアの距離です。

この距離が近すぎると、動力伝達の際に強い摩擦が起こり非効率になりります。

また、距離が遠いとテンションがが歯車の歯、一本一本にかかり歯が欠けます。

ABS樹脂で出力した歯車なので、この二点を考慮しないとすぐに壊れてしまいます。

いゃ、金属で作った歯車も重要な部分なんだけれどね・・・。

ヽ( ´¬`)ノ

しかし、ご家庭用の3Dプリンターで出力した造形物の誤差は0.3mm~0.5mmほどあるので、いくら正確に設定しても限度というものがあります・・・。

(ノд・。)

まぁ、その辺りはケースバイケースでって・・・。

いゃ、工業製品製造用の数千万のマシンじゃないんだから仕方ないよ。

ヽ( ´¬‘)ノ

と言う訳で、前回ノギスで計ったギア直径の値を使います。

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大きな歯車と小さな歯車の直径を計りました。

二つの歯車の距離を直径(上の図の緑の数字)の和にすれば、歯車どうしが噛み合って丁度いいはずです!!

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そして、この距離を起点に残りの二つの歯車の位置を算出します。

中学時代の数学難関の一つ、三角関数のお出ましです!!

ヽ( ´¬‘)ノ

いゃー、三角関数必要だわぁ~

中学生の時には「こんな公式大人になっても一生使わないぜ!!」なんて言っていたけれど・・・

三角関数って一生便利に使うぜ・・・。

というか、知って使えると便利だぜ!!

んじゃ、スケッチを書いて当たりを付けて配置してみましょう!!

ヽ( ´¬‘)ノ

こんな感じに配置できます。

必要な距離やギアの位置が把握できたので、ボックスの作成を開始します。

ケースの内枠を作ってみよう!!

さて、ギアのサイズと配置がわかったところで、配置するケースの形を決めていきます。

いゃー、本当はケースの形状を決め、動力伝達率であるギアの歯数やサイズを決め、そこからギアの全体的なサイズが定まってくるのですが・・・。

順番逆じゃん!!

試行錯誤の繰り返し、モノづくりって楽しいね!!

ヽ( ´¬‘)ノ

大歯車の収納スペースに直径6Cm、小歯車の収納スペースに24mmを設定します。

いゃー、歯車のサイズを見て適当に決めただけですから・・・。

スケッチツールで枠を描くよ!!

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作業を楽に進めるために、一時的にギアを非表示にします。

shiftキーを押しながら全てのギアをクリックします。

全てのギアの選択ができたらソリッドメッシュを非表示をクリックします。

編集中のミスがおこらない様に作業経過を保存しましょう。

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四つの円全てを選択して、押し出し機能を使います。

ギアの高さが8mmなので、すき間(オフセット)を持たせるために上下に0.3mmの余白をつくのます。

なので、高さは8.6mmになります。

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ワンクリックでシェル化できるぞ!!

オブジェクトの上面を選びシェル化ボタンをクリックします。

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パラグラフは外側。

ケースの厚さを2mmにします。

ケースの厚みは、3Dプリンターによって経験値で決めなければなりません。

垂直の板を厚さを変えて何枚か出力テストをした後に、自分の3Dプリンターで安定出力できるサイズを知る必要があるからです。

Afiniaでは、1.3mmぐらいの厚さなら強度と出力誤差がクリアできるレベルです。

da Vinci ならば1.8mmが良い状態のようです。

これは、ご家庭用の3Dプリンターの性能限界と機種個体差にバラツキがあるので、実際に出力してテストしてみないとわかりません。

自分の3Dプリンターを手に入れたのならば、テスト出力を何度も繰り返して自分3Dプリンターで出力できるデータの特徴をつかんでくたぜさい。

また、自分の3Dプリンターの性能を最大限に引き出すデータの作り方をマスターすれば、作品のクオリティーもあがります。

ヽ( ´¬‘)ノ

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フィレットで角をとりましょう!!

一発でケースの下枠が完成しました

そして、気になる六か所の修正です。

shiftキーを押しながら角を落とす六か所を選択します。

2.5mmぐらいかなぁ・・・。

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収まったか見てみよう!!

ソリッドメッシュを表示ボタンをクリックしてギアの位置を確認してみ見ます。

ン――、いい感じ!!

ヽ( ´¬‘)ノ

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結合コマンド → 切削を使って、ケースからギアを消去していきます。

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ケースパーツから、全てのギアを切削コマンドで取り除いたらこんな感じ。

軸の穴も開いていていい感じ。

ヽ( ´¬‘)ノ

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こんな感じで完成っぽいのですが、このままでは軸の直径と穴の直径が同じです。

回したときに摩擦が大きすぎます。

なので、内径を0.3mm程度大きくします。

全ての内径部分を選択し、プレスリプルコマンドを使います。

数値には0.3mmと入力します。

名称未設定-1ギアボックス下が完成!!

ヽ( ´¬‘)ノ

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お疲れさまでした!!

モノ作りは作ったら作った数だけ、

設計したら設計した数だけ上達します。

また、色々な製品を見て、設計者の工夫を見つけた時に楽しさはたまりません!!

最初から凄いものなんてできません。

なので、小さいものをコツコツと設計したり、作ったり!!

ご家庭用3Dプリンターはまだまだホビーレベルです。

しかし、モノづくり脳を作るには、夢のマシンです!!

 

今年も色々と作っちゃうぞ!!

ヽ( ´¬‘)ノ

 

 

 

 

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