Transcript システム創造C班 「ビリヤードマシンの開発」 設計詳細

システム創造C班
「作るのきっとムリヤード」
「ビリヤードマシンの開発」
設計詳細
C班（鈴村・山崎研）
伊藤 雅史
荻野 信太郎
澤井 賢司
永井 邦雄
難波 康二
鷲頭 伸一
コンセプトと仕様
設計コンセプトと目標
• 機械的に動作を制御し、安定した力で打ち出
しを行える「ビリヤードマシン」の開発
• 全体図(フレームにくっついたやつ)いれてくだ
さい！！！
• 今回はボール打ち出し部分のメカ（キューマ
シン）を中心に発表
前提となる仕様
• ビリヤード台上で、ボールが最も長く転がる
経路を想定
– →台の最長辺でボールを
1クッションさせられる力
• ボールを突く
– →キューの先端はコンパクトである必要
キューマシン設計図と
設計ポイント
キューマシン設計図
• （フレームはナシ、キューマシンだけの）全体
図入れてください！！！
設計ポイント(1)
• クランクでばねを縮め、キューをスライドさせ
て打ち出す「クランク-スライダー機構」
– ばねにより、モーターへの供給電力などに左右さ
れず、一定の力で打ち出せる
– ばね長の調節機構によって打ち出しの力を変え
られる
分解・組み立て図
設計ポイント(2)
• 2つのリニアブッシュを側板で固定し安定させ
ることで、スライド部に余計な力をかけない
– →設定した力での安定した打ち出しが可能
• リニアブッシュにシャフトが挟まってる部分を
抜き出した図入れられますか・・・？
分解・組み立て図
設計図
設計図
マシン諸元
• 打ち出しの力 [N]
• ストローク長さ 20[mm]
• 本体の大きさ
– 高さ
76[mm]
–幅
120[mm]
– 奥行き 290[mm]
ブロックによる試作機
試作機の紹介
• 設計と同じ機構のマシンをレゴブロック（ABS
樹脂）で作成
試作機の紹介
• ワンウェイクラッチに相当する機構
– モータ側ギアとクランク側ギアの間に空転するギ
アをはさみ、一方向のみに動力を伝える
試作機デモンストレーション
• →実際にクランク-スライダー機構が働くことを確認
使用部品
使用パーツ（モーター）
• タミヤ 72004 WORM GEAR BOX H.E.
使用モーター：タミヤRE-260
電源電圧
3V
無負荷時回転数
242rpm
無負荷時消費電流
0.7A
最大効率時トルク
1468g・cm
• クランクの巻き上げとばね長さの調整用
• ウォームギアを2回かませて使用
• このモーターを使用した場合、キュー１アクションに
かかる時間は約70秒
使用パーツ（ワンウェイクラッチ）
• NTN ワンウェイクラッチHF型
軸径
8mm
外径
12mm
トルク容量
3.15[N・m]
（32[kgf・cm]）
• クランクに直結するギアの内部に組み込む
• クランクを支えるのに必要なトルクは約
15[kgf・cm]なので、十分耐えられる
使用パーツ（打ち出し用ばね）
• 必要なばね定数の算出
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ばね定数k
ボールと床の摩擦係数μ
ボールの走行距離l
ボールの質量m
ボールの半径r
ばねの変位x
重力加速度g
1
1
5
mv0 2  kx2  mgrl
2
2
2
  0.5, l  3
m  0.17, r  0.0286
g  9.8
 k  2.23[N/mm]
• 実際のマシン使用シーンとミニチュア版であ
ることを考慮し、k=1.14のばねを選定
その他の使用パーツ・課題
• クランク、リンクなどは設計図を指定し外注す
る予定
• 側板は自前で加工
• 組み立て手順の検討