| ■開発経緯とか効果とか将来の夢とか | ||||
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そうだ。歯車作ろう。 cncフライスを使えば割と簡単に自作歯車が製作できます。 自作歯車を使うことでロボットの設計に最適な歯車を使用することができるようになります。 このことは構造の簡略化、部品点数の削減、スペースの省略、追加工の省略、コスト削減etcetc… ととても魅力満載な事ばかりです。 デメリットは壊れたら作り直さなければならない、市販品で代用できない、製作がメドイ、材質がジュラルミン程度。 市販品と自作品で有用性の高い方を選択して設計する必要があります。 とりあえずPOM製多段ギアの設計から切削までをだらだら書いてみます。 |
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| ■用意する物 | |||
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10tのジュラコン板 cncフライス CUT2D 刃径3mm刃長10mm以上のエンドミル 刃径2mm刃長6mm以上のエンドミル 刃径1mm刃長4mm以上のエンドミル 歯車のデータ |
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今回作成する歯車はモジュール２，歯数８、厚さ６mmと モジュール１、歯数３６、４ｍｍを組み合わせた多段歯車です。 始めにモジュール２の歯車を設計します。 原型になるDXFファイルを ＫＨＫのソフトを使って出力します。 http://www.khkgears.co.jp/gear_technology/gcswforweb.html 平歯車の設計 →図中赤い四角で囲んだ部分にモジュールと歯数を入力します。 次に赤丸の「歯形計算」をクリックします。 |
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→図中赤い四角で囲んだ部分をクリックしてdxfファイルをダウンロードします。 |
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ダウンロードしたDXFファイルをCADで開きました。 歯の一部分だけが書かれているのでこれを回転しながら複製して歯車にします。 |
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白い線をコピーして横線に対して線対象になるように赤い線を配置しました。 歯車の谷一つ分ができました。 このセットを円の中心を真ん中に４５°ずつ回転させながら７つ複製コピーすると 歯数８の歯車ができあがります。 |
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複製コピーしました。 複製コピーはどのCADソフトでもある機能なのですがよく分からない という場合には元の図形を４５°回転させながら端点を繋いで歯車にして下さい。 |
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上と同様の方法でモジュール１、歯数３６の歯車も描きました。 |
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ドッキングさせてボス穴を描きました。 赤の歯車がモジュール２で 白の歯車がモジュール１です。 |
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切削するために必要な円を青色で描きました。 水色の線でできたドーナツ状の部分はポケット加工で６ｍｍ削りおとす部分です。 ポケット加工は時間がかかるので３ｍｍのエンドミルを使用します。 また今回製作する歯車はボス穴が１０ｍｍなので 刃長１２ｍｍある３ｍｍのエンドミルが必要です。 ボス穴は直径３ｍｍ程度の下穴を適当に空けておいて 後ほどボール盤とハンドリーマーでボス穴を追加工するという手段もあるので、 無理に３ｍｍのエンドミルを用意する必要はありませんけど。 設計ができたのでdxf形式で出力します。 |
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CUT2Dで出力したdxfファイルを読み込みました。 material sizeは１０ｍｍを指定します。 |
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３ｍｍエンドミル使用： ３ｍｍのエンドミルでボス穴を加工しました。 貫通しています |
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３ｍｍエンドミル使用： 不要な部分をポケット加工で６ｍｍ削りました。 ポケット加工はやたら時間がかかるので safe_z_pointの使用をお勧めします。 |
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３ｍｍエンドミル使用： モジュール２の歯車部分を荒削りします。 いきなり２ｍｍのエンドミルで歯を削ると切り残しが発生してしまうからです。 ポケット加工の段階で歯車の形状を削り出せばいいのですが 複雑な形状のポケット加工は無駄に時間がかかるので遠慮したいのです。 ・・・残念ながら少し切り残しが発生してしまいました。 後ほどカッターで切り落とします。 ここで３ｍｍのエンドミルは出番終了です。 ３ｍｍのエンドミルで作成したProfileをまとめて出力します。 |
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２ｍｍエンドミル使用： ここから２ｍｍのエンドミルに交換します。 始めにモジュール２の歯車の仕上げを行います。 |
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２ｍｍエンドミル使用： 次にモジュール１の歯車の荒削りをします。 モジュール１の歯車の歯厚は４ｍｍですが０．２ｍｍ残して切削します。 ４ｍｍ全て切削して完全に切り抜いてしまうと、1mmのエンドミルを使った仕上げ加工時に 動いてしまうかも知れないからです。 かといって初めから１ｍｍのエンドミルを使用して切削するとエンドミルが 折れてしまうことがあります。 刃長ぎりぎりまで彫り込むので切り子の排泄ができずに目詰まりを起こしてしまうからです。 なので始めに２ｍｍのエンドミルで荒削りする必要があるのです。 ここで２ｍｍのエンドミルは出番終了です。 ２ｍｍのエンドミルで作成したProfileをまとめて出力します。 |
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１ｍｍエンドミル使用： １ｍｍのエンドミルに交換して仕上げをします。 モジュール１の歯車を４ｍｍの深さまで削ります。 ここで１ｍｍのエンドミルは出番終了です。 １ｍｍのエンドミルで作成したProfileをまとめて出力します。 コレで加工終了です。 １ｍｍのエンドミルは簡単に折れるので用が終わったらすぐ片づけましょう 手がぶつかっても折れることがあります。根性無しです |
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いらない部分を削除するとこんな感じです。 削り残ってしまった部分をカッターで切り落としてバリ取りして完成です。 |
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このような多段ギアを組み合わせることで省スペース、高減速、高強度 なギアBOXを設計することができます。 かわロボのアームに使うにはジュラルミン程度の強度があれば十分なようです。 市販の歯車を組み合わせて減速機構を作ると重量が増え イモネジの弛みなどの問題が発生しますが 歯車自体を自作することで市販の重たい金属製ギアの軽量化から解放されます。 ボス穴をＤカットにすればイモネジを使って軸に固定するメドイ手間が軽減でき、 本番でモーターだけ元気に回ってピクリともしない状況におさらばだよ。 １コ８０ｇの黒初めギアを穴だらけにして使うとかアホらしくなるよ。 問題は分厚いジュラルミン板から多段ギアを作るとコストが馬鹿にならないッてこと。 この問題を解決した貧乏人の多段ギア作成方法はまた別のおはなし。 |
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