「機械の手」を作りたい[3] プリント

「機械の手」を作りたい[3] プリント

kazusiba
kazusiba (ID1085) 2015/05/04
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やっと3Dプリンターが修理から帰ってきたので、
第1回第2回に続く第3回です。

構造の変更

前回の指の設計を考え直したところ、そこまで力が出せないことが判明しました。
今回は、修正した新しい構造をプリントします。

そもそも、私が提案するアイデアは指の構造に重きを置いていません。
重要なのは、「手首の下の動力源」です。
なんで、指はちゃっちゃと作ってしまって、細かいデザイン変更は後に回したいと思います。

指製作のポイント

前回のまとめも込めて指の構造要素を挙げると、

(1) 第1・第2関節の連動
     動力数節約のため、第2関節が動くと第1関節も連動して動作すること。

(2) 第一関節のテンション
     (1)の動作方法だと第1関節の力が弱くなってしまうので、その対策構造。

(3) 正方向回転ロック
     指のまがり角が最大になった時、それ以上曲がらないようにする構造。

(4) 反り返り防止構造
     指を伸ばしきった時にそれ以上反り曲がらないように固定する構造。

(5) 第3関節内の紐配置
     第3関節を曲げた時に第2関節用の紐が圧迫され、予期しない動作を防ぐ機構。

(6) バネの配置
     指を開く方向(戻り方向)に引っ張るバネを収納する部分。


とりあえず、この6つに注意して製作を進めていきます。

設計

まず、やる気を高める為の3Dプリント。
今回の流れは、設計→3Dプリント→設計直し→3Dプリント

簡単な構造のV1を作ってイメージとやる気を高め、
その後に精度と機能を高めたV2を製作します。


3Dプリンターは、これからが期待される Makerbot Replicator 5th
CADは、無料で履歴付きが嬉しい Fusion360を用います。

記念すべきV1がこれ(上図)。
バネを収納する部分はまだ作っていません。

関節部はサンドイッチ構造で凸凹を少なくするため、
なるべく正回転ロックと反り防止の機構は内側に入れました。

第2から第3にかけての部品にはMeshmixerのサポートを入れています。

軸にはプラモデルなどで使われる(と思われる)3mm径プラパイプを用いました。

プラパイプ径はセロハンテープを巻き調整します。
プロトタイプなので、あまり細かいことは気にしません。

紐代わりに薄い素材として、クリアファイルをカットしたものを用いました。
気持ち、人間の腱に似た構造をしているような。。。

https://vimeo.com/126734117

ぎこちないですが、うまい具合に曲がりました。
これがやる気に繋がってきます!

トルク変化のV2

V1の問題点を改善し設計したのが下図です。
(CAD設計は適当です)

第1関節から第2、第3にかけて軸半径を大きくし、
回転に必要ない甲の部分の円周をカットすることで、
第3関節のトルクを大きく保ち、かつ指先の細さをを保つ設計にしました。

傾いた部分を底面にしたので、プリントの誤差(ケバケバ)が増えました。

この程度ならまだヤスリでなんとかなりますが、
そろそろアセトンが使えるABSプリンタを使うか、精度の高い業者へ注文するかです・・・

上の写真で右側がV1、左側がV2です。
だいぶ見た目がスマートになってますね(笑)

紐を全て中に収めることで、外側の凹凸が減りました。(横幅が3mmほど増えています)

V2はかなり細く見えますが、中心軸の位置が甲側に移動しただけなので、
トルクに関しては、ほとんど変わっていません。

〜〜〜〜更新〜〜〜〜

戻り用のバネを収納する部分を持った、V3を作成したので更新します。
キックバネはまだ届いてないんで、入ってません。

既存のデザインを削ってバネ収納部分を作ったので、
その分、強度が落ちています。

もう、かなりギリギリです。。。

3Dプリントが厄介で、
細かい構造が増えた為、焦げとケバケバがその分増えました。
ヤスリは多くの種類を持っておくのが正解です。

クリアファイルを切ったものを紐として用いていましたが、
強い力を加えるとすぐに伸びてしまうので、
v3からは強度を上げるために革用の糸を用いています。

新しい素材が見つかるまではしばらくこれでいきます。

https://vimeo.com/127335505

カクカクな動きは相変わらずですが、本体がスリムになったので良しとします。

4本作って待機。。。

そして、やっとバネが到着しました。
長かった。

https://vimeo.com/127810594

これが入れた状態。
しかし、第2関節以上は進みませんでした。。。

とても糸が重く、引けたもんじゃありません。

もう一回再設計が待っているのかも(´∀`;)

次回は、とうとう指の傾き。
そして、指の再設計へ続く・・・

*まだ、話の本番ではありません。

(((過去の指たち)))

作り始めた頃、設計はほとんど123D Designを用いていました。
その時の指が下写真。
まだ、この頃は構造がとてもシンプルでした。

すべての関節、さらに曲がり方向・戻り方向全てに動力源への紐が繋がっています。。。

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