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Monday, December 30, 2013

ドリーのレール

iphone用のドリーのシステムを簡単に作れないか考えている。以下まとまらないが構想メモ。

レールについて

レールは少し高くてもいいので、いいものを使おうと思っていた。

スツガネの「ミニガイドレール MRS型)というのを買ってみた。一番小さいレール。コンデジぐらいの大きさのものをスライドさせる目的なので、これでいいと踏んだ。

400mm で1000円程度。

キャリッジも一緒に買ったのだけど、精度を必要としない、という文言の通り、0.5mmぐらいレールの中身と隙間があってガタつく。

レールは凸の形になっていて、自分でキャリッジを作ればある程度圧入で予圧をつけることができそうだ。下手にローラーを入れるより、全方向に予圧がかけられるこのレールをそのまま使うのがいいだろう。

CNCで簡単に作れる形なので、4mmのPOMで作ってみよう。


動力をどこに付けるか

一般的には、動力はガイドの端につけてタイミングベルトで駆動するものが多い。動力を可動部に付けると、モーターの重みで歪みが増える。軽いものをバランスよく動かしたほうがコストは安くなる、となんとなく思った。

タイミングベルトとプーリーで駆動することを考えると、プーリーをモータに付けないといけない。monotaroで探してみたところ、どうやら穴は自分で開けてくださいね、ということらしい。下穴の空いたプーリーは売っているのだが、アルミ製である必要はどこにもないし、自分で削ればよい。

MXL型のプーリーを作るためのdxfはどこかに落ちているだろう。

タイミングプーリー(MXL型)とステッピングモーターが一体になったものも$15ぐらいで売っている。こちらは3Dプリンター用のものなので信用できるだろう。規格がMXLらしいのでベルトのみなら日本でも入手できるし、メーターあたり$1.5とかで売っている非常に安い汎用品のようだ。

と、いろいろ考えたけど、今回は「DIYでしかも安く、量産化も視野に」ということで半分趣味で開発したいので、上の案は没にした。

プーリーぐらいなら自分で削ればよいし、自分で削れば$1のステッピングモーターに合うものが作れる。

ベルトで駆動する代わりに、ラックアンドピニオンで駆動する方法がある。

この方法は、動力がキャリッジ(カメラ台)になくてはならないという制約があるが、動くものが少なくなるので、シンプルにできる。たとえば、キャリッジにプーリーを置いて、レールにVベルトを張り付ける方法がある。

CNCがあればラックを削るのもピニオンを作るのもそれほど難しくない。軽いものなので、非常に細いラックを削ってやり、レールの上に貼り付けるだけでよい。また、ラックを2本平行に走らせ、「はすば」のように設置してやれば安定化が期待できる。

MakerSlideというのがKickstarterにあるようだ。http://www.kickstarter.com/projects/93832939/makerslide-open-source-linear-bearing-system?ref=popular

オープンソースのリニアスライドシステムで、3Dプリンタなどに応用されている。



エンジニアリングプラスチック

スツガネのキャリッジは「特殊樹脂ポリエチレン」との表記があるが、DIYでは少し手が届きにくそうにないので、POMで行くことにする。その場合、キャリッジが非常に薄くなってしまうので、不安ではある


アルミフレームをレールに使う。

スツガネの製品を買ったのはキャリッジがついていたからだが、自分で作るのならば汎用のアルミフレームでよいかもしれない。3方向から固定してやればかなり安定するし、大型化も簡単だ。


フライホイール

ステッピングモーターの入力にダンピングをかけるためには、予圧をかけるだけでなく、質量を増やして運動エネルギーをためる必要がある。

直観的に、予圧が「抵抗」で、質量が「キャパシタンス」と考えることができるので、予圧も重さもコントロールできるようにしておいたほうがいいだろう。「スムーズさ」を計測するために加速度センサをつけようか。

加速度センサはAliexpressで4$程度のモジュールが売っている。可動部には Arduino Pro Mini + Bluetooth + 加速度センサ +ステッピングモーターの基板が乗ることになる。


ステッピングモーターのハーフステップ

Arduino + half step で検索するといくつか出てくる。実装できそう。