ハーフマウスについて考える日

板マウスをやめてみようと考えてみる。

・板マウスのメリット
　１．重心が低い
　２．構造がシンプル（部品点数が少ない）
・板マウスのデメリット
　１．基板裏面に部品を実装しにくい。（床に接触してしまうため）
　２．基板表面も実装の制限が多い（モータマウント部分、電池部分など）

・板マウスに対して、天地マウス（適当に命名）を考える。
　ちょうど、板マウスを上下逆にして底板を追加するイメージ。

・天地マウスのメリット
　１．基板の両面に部品の実装が可能
　２．電池を配置するときに、電池の下の部品を気にすることがない。（底板の上に設置の場合）
・天地マウスのデメリット
　１．重心が高くなる
　２．天地基板の固定が必要（部品点数の増加→重くなる）

スピードを競うくらい早くなった場合、天地マウスのデメリットは致命的になりそうだが、
初めて作るハーフマウスで、まずは動けばいいくらいの場合、天地マウスのメリットが
生きてきそうだ。
板マウスから天地マウスに設計変更。

■ホイール径を変更
これまで、ホイールにタイヤをつけずにギアのかみ合わせなどを確認していたが、車軸にギアとホイールとタイヤを取り付けて動きを確認しようとしたところ、モータの軸がタイヤに接触することが判明。
設計時にタイヤの厚みを考えずにホイール径を決めたのが原因。
ホイール径を大きくするとモータ軸に接触してしまい、小さくするとギアのほうが大きくなるためタイヤが接地しない。
バランスが難しいところだ。
モータ軸を短く加工するという選択肢もあるが、ホイール径を1mm小さくすることで対応。
図面を修正してkitmilで切削。

■モータマウントの高さを変更
ホイール径を小さくしたことで、機体の底面と路面との距離が狭くなってしまったので、モータマウントの高さを2mm小さくした。
ついでに、上下の基板との固定方法を変更した。
これまではマウントにM2のネジをつくって固定しようと思っていたが、自分の加工スキル的にタップでネジきりが難しそうなので別の方法にした。
それは、M2のナットをマウントに埋め込む方法。
kitmilでM2ナットの外形と同じ大きさの丸穴をあけて、エポキシをつけたM2ナットを取り付ける。
エポキシが少し多くつけてしまって、M2ナットのネジ部分まで入り込んでしまった気がする。
固まるのをまって、ネジ締めができるか確認が必要。
それと、M2×長さ2mm程度の低頭ネジも必要。WILCOで購入しよう。

■プリンタの黒色（顔料インク）がでない
マウスに関係ないが、自宅で使っているプリンタ（MG-6230）の黒が出なくなった。
カラー印刷は出来るのだが、顔料の黒を使う文字の印刷やモノクロ印刷が出来なくなった。
カラーインクを使ってモノクロ印刷を代用できるのだが、印刷が遅い。
インクがなくなる頃を見計らって、新しいプリンタに買い換えようと思う。

モータマウントの製作1

・モータマウントの製作
 モータと、車軸保持用のベアリングを取り付けるためのマウントを設計。
 モジュール0.3の9枚歯車と48枚歯車を使うので、そのピッチ円距離を離した穴を二つ空けるだけ。
 バックラッシュを0で製作したら、歯車が回るところと周りにくいところがある。
 回りにくさにバラつきがあるのは、どこかが偏心しているからだろう。

 バックラッシュとして中心距離を0.05mm離してマウントを再製作。
 回転は少し軽くなったが、やはりまだ回りにくいところがある。根本的な対策が必要なようだ。

 ホイールに48枚歯車を取り付けている箇所で、一部歯車がゆがんでいる感じがするので、多分そこだろう。
 歯車にあいている6個の穴と対になるようにホイール側に凸部をつくっているがそこの寸法が合っていない感じ。
 ギアの図面は無いので現物あわせでやっているので、仕方ないのかもしれない。
 ホイールとギアをキチンと接着すれば、この凸部は必須ではないので、無しにしてホイールを再作成するか。

・車軸とベアリングの締め付け
 車軸をベアリングに固定する際にナットで締め付けると回転が渋くなる。
 アニキが指摘しているようにテーパカラーを使えばいいのだろうけれど、M2用のは見つからない。
　要するに、ベアリングの内輪と外輪に同時に接することのないようにすれば良いのだから、代替部品を探そう。

・今後
 歯車とモータを追加注文しよう。
 バッテリ関しても確定させよう。
 磁気エンコーダの動作確認。

磁石ホルダの切削1

磁気センサ用の磁石を取り付けるための磁石ホルダの製作。

　M2ナットの対角距離は通常4.6mmなので、その値を使用。
　磁石は5mmを使用。少し大きい。
　磁石の周りに取り付けて磁器漏れを防ぐ鉄スペーサは内径5mm、外形6.3mmのものを使用。
　磁石ホルダの肉厚は1mmで設計。

　厚みの関係で、Φ1mmのエンドミルが使えないので、Φ2mmのエンドミルを使用。
　30分ほどで切削終了。

 現物あわせを行なったところ、M2ナット部分はガバガバで、鉄スペーサ部分はキツキツだった。
 M2ナットに関しては、ノギスで実測したところ、対角距離が4.3mmしかなかったので、現物に合わせて設計値変更。
 鉄スペーサに関しては、適当に0.1mm大きく設計値変更。

 再度切削。
 現物あわせでOKそうなので、もうひとつ作成。

マウス用ホイール切削2

ホイールの裏面加工に挑戦。
まずは、POM板にホイールの凸形状に合わせた凹形状を切削して、そこにキッチリはめて切削しようと考えた。
ただ、実際に加工してみると小さい6個の凸形状部分がはまってくれなかった。
原因を追究するのも面倒なので、そのまま両面テープで固定して切削することにした。
両面テープの接触部分が少なくて不安定な感じが気になったが、とりあえず切削してみる。
Z軸の原点位置は、POM材表面から、ホイール裏面までの高さをノギスで測定し、それに合わせてUSBCNC上で設定した。

最初は普通に切削が出来ていたが、途中で両面テープが負けて、POM材からホイールが外れてしまった。
1本しかないΦ1mmのエンドミルが折れなかったのが幸い。

両面テープが駄目なら普通のセロテープで固定する。
考えられる方法は二つ。
１．切削面を含めてホイール裏面全体をセロテープで固定する。
２．切削しない箇所のみをセロテープで固定する。

材料の固定という点では1番が良いが、セロテープの粘着部分をエンドミルが通過するのが気になる。
粘性によってエンドミルに余計な力がかかって折れてしまっては無くしかない。
折れても良いようなジャンクエンドミルが入手できたら試してみてもいいが、今回はこの方法はとらない。

なので、2番。
ホイールの肉厚は1mmにする設計なので、ホイール外周1mmの部分にセロテープがかかるように4辺を固定する。

この方法で問題なく切削が出来た。

ギアの追加工1

モジュール0.3のギアの追加工。
中心軸をΦ2mmに拡大。2段ギア（？）の小さいほうの高さをt=0.5になるまで切削。
切削中のギアを固定するための冶具をPOMの板で製作。
といっても、POM材に大きいほうのギアの外形と同じ大きさの溝を掘るだけ。
ギアをその溝に取り付けて、切削しない箇所をセロテープを使って固定した。

ギアの追加工のときの肝は、Z軸の原点の指定方法。
CUT2D上は、実際のPOM材の厚み＋3mm(ギアの高さより大きければ良い)を材料の厚みとして指定する。
kitmill上のZ軸の原点合わせの方法としては、まず通常通りPOMの表面でZ軸の原点リセットをする。
その後、数値入力画面(F6キー)で”Z3”と入力してZ軸を材料表面の3mm上に移動させる。
その位置で、Z軸の原点リセットをすることで、材料の厚さ＋3mmの位置をZ軸の原点とすることが出来る。

加工は成功。
小さいほうのギアの加工を、ギアの外形と同じ大きさの分だけ切削したので、多少のバリが残った。
手で簡単に取れるレベルだが、ギアの外形＋αくらいの大きさを加工したほうが良いかもしれない。
CAD図面上で外形寸法を変えてしまうと、設計意図がブレてしまうので、Cut2D上でポケット加工後に外形線上を輪郭加工するのがスマートか。

今回は意識しなくても成功したが、中心軸の追加工において、穴の深さがエンドミルの有効深さ以下になることを確認しないといけない。
そうしないと最悪エンドミルが折れる。


エンドミルの1mmを3本くらい追加購入しておこう。
次は、ホイールの裏面の加工に挑戦。

マウス用ホイール切削1

マイクロマウス用のホイールの切削を始める

インドアエアプレーンで購入できる、モジュール0.3、歯数48のギアと組み合わせて使えるホイールを考えている。
ギアについている6個の丸い穴を上手くつかって、スタイリッシュにいきたい。

切削データを作るための図面なので、機械図面としての体をなしていないが、これで十分。これをCut2Dに読み込ませて切削データにする。

そして加工。


出来上がったものは、ギアにある6個の丸穴をはめるための突起がきつすぎる。円の中心位置が実測値と設計値で差異がある感じ。
実測値はノギスで簡単に測っただけだから駄目なのだろうか？

まぁ、まだ最初だし、ゆっくりやる。
ちなみに、この程度の加工でも90分かかる。切削条件を安全志向にしているというのもあるが。

kitmill Qt100 運用開始

Kitmill Qt100 の運用を開始した。

設置場所に悩んだが、荷物棚にしているスチールラックの高さを変えて最下段にKitmill Qt100を、その上の段に制御用のノートパソコンを設置することにした。

Qt100用の防音箱を購入したが、思ったほどの防音効果は無かった。気持ち程度に小さくなるだけ。だけれど、切削くずが飛び散らないので購入して無駄というほどではない。

さぁ、切削を始めよう。

Kitmill Qt100 組み立て中

ゴールデンウィークに突入したので、Kitmill Qt100の組立を始める。

マニュアルを印刷して、その通りに進めれば問題ない。

・・・が、Z軸のリードスクリューという部品を、ベアリングに入れる工程で止まる。

入らない。

まいったなぁ・・・。ベアリングに軸を入れるというだけの工程だから、前後の手順をミスしているとか関係ないし、ベアリングは同じのが6個あるから特定のベアリングが悪いということも考えにくい。
となると、リードスクリューの問題か。

おそらく100分の1ミリとか、そういう公差のレベルでリードスクリューが太い。

ヤスリで削れば入りそうだけど、それで入らなかったら嫌だしなぁ。


ということで、製造元のオリジナルマインドにメールした。
次の営業日は5月2日だから、それまで組立は中断かな。




と、思っていたら返事が来た。今日は祝日なのに働いている人がいたのかな。ありがたいことで。


リードスクリューをヤスリがけした後でも交換してくれるというので、まずは試しに削ってみることにした。
そして、色々と試した結果、最終的にリードスクリューの表面の黒い塗装が全部なくなるくらい満遍なく削ったらベアリングに入るようになった。


その後は問題なく作業は進んで、配線作業を残して完成した。

X軸のベアリングが0.5ｍｍくらいガタつくので、実際に動かして問題があれば再度問い合わせよう。

Kitmill Qt100を購入

マイクロマウスで使う、ギアやホイールなどの試作にCNCフライス盤を使いたかったので、これまでに何回かマテリアル京都のKitmillQt100を使わせてもらった。

エンドミル0.5mmがあれば、モジュール0.5のギアが作れることはわかった。

しかし、試作を繰り返すには移動時間がかかってしまうし、マテリアル京都でイベントのある日はFabツールは使えないので、なかなか作業が進まない。

そこで、一念発起してオリジナルマインドのKitmillQt100を自分で購入することにした。

ゴールデンウィークもあるし、組み立てる時間は取れるだろう。

最近出費が多くて、ちょっと懐がさびしくなってきたが、生活費を節約してなんとかしよう。

火曜日の夜に注文して、平日は受け取りにくいので、週末土曜日の夜に受け取った。在庫があれば、2日くらいで納入される感じ。

ダンボール１．CNCコントローラ

ダンボール２．XYZ軸のベースやカバー

ダンボール３．細かい部品いろいろ

今は22時なので、この時間から作業を始めると周囲の住人に迷惑をかけそうなので、今日はここまで。
明日に部品チェックをして、続きはゴールデンウィークの楽しみとしよう。

切削したいぜ

KitMillがない自宅でも妄想切削するためのツール群の紹介。

KitMill 用CNCソフト：USBCNC V3のダウンロードサイト。
（オリジナルマインドのFAQサイトにリンクがあった）
http://www.edingcnc.com/upload/files/usbcnc_setup_v3.52.8.exe

2D-CAMソフト：Cut2Dのダウンロードサイト。
http://www.vectric.com/products/cut2d/trial.html

Cut2Dの体験版は動作確認はできますが、Gcodeの保存ができません。
また、体験版で作ったcrvファイル（Cut2D用拡張子）は、他のPCでは開けません。