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初めての3Dプリンター!!【後編】テオ・ヤンセン機構による動く模型(#面白ければ3Dプリント無料)

   

さて、前半は3Dプリンターを動かして3Dプリントしているところまで記事を書きました。

(前回の記事はコチラ▶ http://ah3dprintshop.com/14975 )

写真も一通り撮り終えたところで少しブロードウェイを散策し、30分後に戻ってくると出力出来ていました。

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残りのパーツについては営業時間の都合上、後日になるそうですので郵送で送って頂くことになりました。

店長の中村さん、お世話になります。

4.家での加工

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帰宅し、早速出力されたパーツの下処理を行います。

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今回のパーツ群は2Dから3Dにした関係でサポーター(3Dプリントを行う際に出力された樹脂を支える土台)は一切付いていませんでしたが、3mmに設計した穴にM3のねじが入らなかったのでドリルで穴の拡張を行いました。

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ねじ穴を空けたのでねじがしっかり入りました。

(秋葉原駅前かラジオデパートの2階にスペーサーの袋詰が安く手に入るのでそちらを使用していきます)

この円形のパーツは2個セットで使用します。では何の用途に使用するかと言いますと……

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テオ・ヤンセン機構のクランクシャフトとして使います。

少し洒落たデザインにしたかったのと、拡張性のあるクランクシャフトとして使えるかの検証も兼ねています。

2セットで2個使う予定なので1セットにつき予備が1個出来る計算になります。

実際にクランクシャフトとして機能するかはあくまで実際に動かしてからのお楽しみですが、

1軸だけで固定すると軸がブレ始めているので雲行きが怪しいです。

先程の画像みたいに複数面固定すると、今度は機構と固定軸が干渉して機構自体が動かなくなるので何とも言えません。

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実はテオ・ヤンセン機構は半年ほど前にMDFで自作を試みようとしたことがありまして、脚部だけ完成しております。ただし、リンクの長さの検証は行っていないので(《テオ・ヤンセン機構をHTML5 Canvasでアニメーションに》やテオ・ヤンセン氏が公表しているホーリーナンバーはMDFの試作を作り終えた後にイマイチ動かない脚部を改善すべく調査したものです)無事に動く保証はありません。

一応形にはなっていますが動きません。そもそも足の付根を固定するパーツがまだ届いていないので動かしようがないです。これがないとテオ・ヤンセン機構の独特な脚の動きを再現することは不可能です。合掌。

5.パーツ届きました!

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11月30日に残りの出力物が届きました。

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4つの袋に区分けされており、それぞれ左から伝達リンク、クランクシャフト、脚部、脚部付根を固定するボディの4パーツで構成されています。

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こんな感じに組み立てていきます。3Dデータがあるので完成形を予想しやすいのは良いですね。

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完成かな?と思ったのですが動かしてみたらどうにも足の動きがおかしい。

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《テオ・ヤンセン機構をHTML5 Canvasでアニメーションに》より確認したところ、

脚部を繋ぐリンクの配置が逆であることが判明したので一度バラバラにして組み直していきます。

このHPの良い点は、開示されているソースコードをメモ帳か何かのテキストエディタにペーストしてhtmlファイルで保存することで好きな脚の長さで検証が行えることですね。

ホーリーナンバーに記されたアルファベットを参照して何パターンかリンクパターンを保存しています。

私達が変更すべき点は変数のリンクの長さのaからm、これだけ!成立不可能なリンクは線が消失するのでこれを目安に無理のない動きが行えるように設定を変えるだけです。

自分のパソコンに保存されているhtmlファイルであれば、オフラインでも自分のHPを所有していなくても閲覧・編集して確認出来る点も大きな長所です。テオ・ヤンセン機構を自作したい方は大変参考になるHPだと思います。

 

やはりこういう動く模型を作る際には3Dデータとは別に、動きを測定出来る手段があると心強いです!私は使用したことがありませんが、CADによっては自前で機構の動作シミュレーションを行える機能もあるそうです。

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今回出力された脚を組み立てる時は配置の都合上、平行にならずに少しずれがあります。

おかげで接地面積が確保されて安定性は向上していますが、ボディパーツにつける際に苦戦しがちなので一長一短です。

ここもしっかり3Dソフトで検証すべきだったと反省。

5.完成

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完成しました。と、ここで脚部が2つの1セットしかないことに気づく。

1つの脚を作るのに1つのデータ(クランクシャフト予備1セット含む)を使ったのですが、初めての3Dプリントで緊張してて4セット必要な分を2セットしか注文してないことに気づく。4セットを8脚と勘違いして2セット4脚と頼んだのが原因ですね、何ともやるせない。

ダメダメだろーとは思いましたが、考えればテオ・ヤンセン機構の脚の動きだけなら2セットでも十分見せることは可能。

それでは御覧ください!

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…………うーん、ガチガチ!

これは出力されたパーツの問題というよりかはそれを組み合わせる金具の問題だと思います。

実際パーツの寸法は穴径以外ほとんど3Dデータ通りでしたし、穴径はφ3mmがφ2mmになっていたくらいなのでドリルで補正出来る範疇なのでさほど大きな問題ではありませんでした。

この写真では手持ちのねじを(シャフトやロッドではなく!)パーツの固定だけでなくシャフトの代わりにしているので必要以上にパーツに食い込んでいるのかなと推測されます。無理に回そうとすると結構危うい感じに。

今度カインズホームか東急ハンズにアルミ丸棒を購入して支柱になるかどうか検討を行おうと思います。

7.結論と反省

結論としてはテオ・ヤンセン機構の軌跡通りに脚部は動きました。

改善点としては以下の通りです。

・脚部の噛み合わせは良いが、ボディパーツの噛み合わせを考慮していなかった

・下処理によっては穴が広がりすぎて緩くなってしまった

・あらかじめ締結金具を用意しておらず、有り合わせで間に合わせたので機体の締結に無理がある

・デザイン性を追い求め過ぎたため、クランクシャフトの機能としてはあまりよろしくない

・緊張して注文するセット数を頼み間違える

1番目についてはCAD側であらかじめしっかり確認するしかないです。

脚部の接地面を平行にすればボディパーツに噛み合わせる軸の長さは同じ長さで済むので楽なのですが、少しずれがある影響で微妙に長さが異なります。

この微妙に長さが異なるというのが曲者で、スペーサーを使う場合はそれに合わせた大きさを用意するか大きいスペーサーから自分で切り出すしかありません。CAD側の寸法で測定出来れば作業が大幅に楽になると思われます。

2番目については樹脂が積層されている関係で、どうしても切削を行う時の塊と比べて脆くなりがちです。下手な下処理をするとネジ穴が破損して使い物にならなくなったり出力パーツそのものが破損してしまったりと問題が起こりやすいので細心の注意を払うことが大切だと感じました。なるべく下処理せず組み立てが行えるのがベストです。穴径φ2mmなのでφ2mmの丸棒を使えば下処理することなく組み立てられたのかなと思います。

3番目も同様で、無理に有り合わせで間に合わせるよりは、出力物を計ってから締結金具を探すのが無難です。

4番目についてはこの模型を製作する上で一番の改善点だと考えています。

出力し終えた後に何件か3Dプリンタ用のテオ・ヤンセン機構の3Dモデルを拝見したところ、いずれもクランクシャフトは一体型で構成されていることが分かりました。仮にデザイン性や拡張性を追求するにしても別パーツで作るのは避けた方が良いことが分かりました。

5番目については…………人見知りなので何回か通えば慣れると思います!

8.3Dプリントを行っての感想

まず一言で言うと、予想以上に精度が出ていました。穴径以外はほぼ完璧で、穴径についても十分許容範囲内です。

時間については思ったより時間がかかる印象を受けましたが、私の場合はいきなり複数のパーツを出力したからでしょう。全パーツの出力に4時間程かかりましたが(なので後日郵送してもらいました)1つのモデルで完結しているものであれば言うほど時間はかからないと思います。

よくよく考えてみると、このパーツ量であれば下処理込みで金属や木材、樹脂の切削加工でもほぼ同等かそれ以上の時間がかかりますので、それを踏まえると時間がかかりすぎて遅い!なんてことは決してないです。

また、STLファイルから出力する際に出力される精度を調整することで時間も変わるそうなので目的に応じて変えると良さそうですね。

3Dプリントの精度と画質はこちらの投稿に詳しく載っていますので興味のある方はご覧下さい。

http://ah3dprintshop.com/6964

9.3Dプリンタ屋の感想

中野ブロードウェイに時々訪れるので実は数年前から存在は知っていましたが、中々声をかける勇気がないのと何より3Dデータがなかったことから見物するだけに留まっていました。

思い切って声をかけてみると3Dデータの配置や材料の選定について色々丁寧に相談に乗ってもらった記憶があります。

何と今回のプリントは有り難いことにプリント代金が無料になりました!

理由を簡単に申しますと、《面白いと3Dプリントが無料》に該当したらしいです。多分。

もし仮に該当しておらず、私の勘違いであった場合、1時間980円の4時間でしめて3,920円の銭泥棒である……

その代わり、この場をお借りしてレビューを書くことになったのでこうして長々と私が執筆している訳です。

中村さん、本当にありがとうございます。

 

今回私が出力した物は切削加工でも出来る物でしたが、3Dプリンタは切削加工では出来ないような形状のものでも出力出来るので機会があれば活用していきたいと思いました!

ちなみに私の大学は理系寄りなので3Dプリンタが置いてある施設があります。中村さんに言及されたので後ほど調べてみましたが、光造形装置の上に修理中か何かで当分使えなさそうなので自分用の3Dプリンタが手に入るまでは(いつ頃になるであろうか)お世話になります。

中野ブロードウェイはこの店の他にも見どころが満載なので、まだ訪れたことのない方は是非一度来てください!楽しめますよ!!

 

 - 3D Print Sample, 3DPrint NEWS ,

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