3Dプリンタで歯車実験　~時計のおもちゃ

2022年4月10日 10:32

実験条件

目的：歯車の仕組みに触れてみる
実験日：~2022年3月10日
実験環境：　3Dプリンタ　Prusa Mini+
　　　　　　ノズル：0.4mm
　　　　　　ノズル交換時期：2022年12月8日（0.4mm)
　　　　　　フィラメント：　Prusament PLA（Ms. Pink）
　　　　　　　　　　　　　　Longsell社　シルクゴールドPLA
　　　　　　　　　　　　　　RepRapper PLA　White / Black　　　　　　　　　　　　　

参考資料

今回のきっかけは、歯車を利用したとある仕組みを作りたく、その勉強をしていた時にとある記事に巡り合ったので進めました。そもそも歯車を勉強しようと思っていたのですが、そうではない方向に進んでしまいました。せっかくなのでカラフルなフィラメントでプリントして同僚の息子さんのおもちゃにしてもらおうと、そのぐらいリアリティがあって気に入りました。（すみません、自分ではまだ何もできていません）
Modelの入手方法や設計方法などmkbtmさんのnoteをご覧ください。

試行の目的

仕組みはmkbtmさんが築き上げられていますので、私が手を入れる必要は全くありません。しかしながら、プリントして気が付いたのですが、組み立てにはねじが必要となります。子供さんに組み立ててもらおうと思ったので、ねじ込むというのは難しそうかと思いました。また、時計の針を直接回しそうですので、空回りしないようにしたほうがよいと思いました。

試行箇所

こちらがオリジナルのデザインです。モーターをつければ時計として機能するそうです。下部にある黒い歯車がモーターを取り付けるモーターピニオンギアです。

赤丸で示したポイント×7か所をねじで締め付ける様でしたので、ここの構造を変更しました。また、針が1.5mm厚と薄いこと、軸が丸いので子供が針を直接いじっても壊れないようにしました。（したつもりです）
そして文字盤をつけました。

ねじ部分の構造

オリジナルのデザインの断面はこのようになっています。軸の上にある穴の付いた部品とタッピングネジ？で締め付けるようになっています。

改造後がこちら。軸の長さを伸ばしてそれを挟み込むような部品を作ってとりつけられるようにしました。

断面はこちら。

組み付ける部品を外したところはこちら

こんな部品を作っています。（なんと呼ぶのかわかりませんが）

針の取り付け箇所の構造

針を軸に取り付ける部分の欠けている寸法に合わせて、軸に突起を作りました。

文字盤への数字のデザイン

最終的に時計としても動作するとよいなと思いました。なので、分のメモリまで入れることとしました。文字も読みやすくかっこいいフォントを選びました。（の、つもりです）

プリント結果

ギアとしては、日の裏、時針カナ、分針カナ、No.2Gear、モーターカナの５つがあります。
それ以外にギアを固定するためのプレート2枚、針2本、文字盤があります。
部品それぞれをプリントして組み立てた結果がこちらです。
ちなみに、分針カナは文字盤をつけると全く見えなくなりますので、地味に黒にしてあります。ほかのギアは組み立てるとき、組み立て後に楽しくなるようにカラフルな色を使っています。とはいえ、趣味の良い色がなくってすみません！という感じです。