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2018年05月の記事

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2018年5月31日(木) 22:20

転戦

 6ミリシャフトを手に入れるのは簡単だが、12ミリシャフトというのは容易に入手できない。実店舗では。
 ネットではもちろん簡単に買えるが、いつ手元に来るかは別問題である。縦長のリニアベアリングの安物を注文したは良いが、どうも届くまでかなりの日数を要するようである。
 ポリカーボネイトに穴を開けての試作は、今すぐ始めないとスケジュールに影響するクリティカルパスではない。

 それ以外に先行で行える作業は一杯あるので、他を進める。

 ドリル戦車と銘打っているが、実体はオリジナル・ラジコン戦車の製作である。既存ラジコン戦車の流用ではなく、フルスクラッチで好きなスペックの車体を製作する。これまで取り入れることができなかった自己中仕様を盛りまくるつもりである。よって、新規開発だらけ。それだけ、やることが多い。
 まず、シャーシだが、全長60センチ程度になる。ここで問題なのは、東急ハンズだと60センチを確保できるステンレス板は売っていない。だからこれまた、ネットに頼ることになる。そしてネットで長いステンレス板が買えるサイトを調べると、板金などもついでに個人相手にやってくれる工場が見つかる。板の切り出しさえ任せれば、後は自前で細工してハンダ付けして、と考えていたが板金可能ならハンダ付けより強度は高い。
 強度が必要な体当たり戦車なのだから、板金可なら板金は任せるべきだ。用途なんて、クローラー型ロボットの製作である、とそのまま伝えればOK。

 どのような形状でどう組み合わせるのがベストなのか。細部まで煮詰めてから注文することになる。すなわち、それまでは試作で確認を重ねることになる。

 次に、新たな冶具の製作。
 板金サイトでは穴開けなどもやってくれるが、板金したうえに正確な位置に穴を開けるというのは不安がある。それに、何でもかんでも任せるのも癪だ。だから、穴は自前で開けたい。それに、穴開けは試作段階から必要になる。板金任せにしない周辺パーツは、もともと自前で穴を開ける。
 となると、通常の穴明けの便宜を図るための冶具も作りたい。
 ベアリングを使用したドリルガイドは、恐ろしく使い勝手が良い。しょうじき革命だと思っている。作るしかない。

 更に、変速機。
 戦車はオフロードを想定して高いギア比が普通である。540シリーズ×2で駆動する場合、急坂を登ることを考慮すると1:75が適切と思われる。しかし、これだと恐らく最高速は秒速80センチぐらいになるだろう。傾斜の緩い場所であれば、遥かに高速で走ることも可能なはずだ。オンロードに近い場所だと、もっと低いギア比の方が確実に航続距離を稼げる。
 エンジンは変速機が必須だが、モーターは変速機が不用。そう言われたりするが、実際にはモーターであっても多様な状況に対処するためには変速機が欲しい。そもそも実車のEVにだって、変速機は付いている。

 しかしこれまでは、タミヤのK75を使用し変速機無しの予定だった。それがなぜ変速機構想が浮上したかと言うと・・・モーターの実装空間が窮屈なせいだ。
 タミヤのフルオペなどは、デフを介して起動輪を動かす。しかしドリル戦車は、デフ無しの左右独立2モーター方式である。これは旋回時に出力が低下するデメリットがある。急坂を登っている最中に旋回しようとすると、パワー不足で動けない、などということが起きるかもしれない。しかしそれでも、体当たり戦車としては直進時にモーター2つのパワーをフル活用できるというメリットの方を採りたい。
 フルオペはモーターを2つ積んでいるが、1つは動力用でもう1つは旋回用。つまり、常にモーター1つのパワーをフル活用できる一方で、モーター2つのパワーを推進力に全振りすることはできない。

 独立2モーターでは他にも、車体幅が必要になるデメリットがある。もちろん直交ギアを使えば回避可能だが、直交ギアは伝動効率が落ちる上に入手性が悪い。つまり、モーターの長さと減速ギアの長さを合計して、車幅の半分以下に抑えねばならない。これは、結構キツい。
 ギアドモーターの長さが10センチだと、車幅は20センチ以上必要になる。更に、左右キャタピラの幅が5センチずつだとすると、戦車の幅が30センチ以上になる。こういう理屈で、幅が広い戦車になってしまうのだ。そりゃあドリルの反力に耐えるために車幅は必要だが、実態はドリルではなくモーターが車幅を決めているのだ。

 ここで、起動輪直前に歯車を1セット用意すれば、モーター出力軸と起動輪軸をズラすことができる。左右のモーターを、すれ違い配置できるようになり、車幅の制限が緩やかになる。
 でもって、ふと気付いたのだ。モーターの位置をズラすためだけに歯車を増設するのは腹立たしい。どうせ歯車を増やすなら、いっそ変速機も組み込めないだろうか?と。
 変速機の有無で実装が変化するため、シャーシ注文に先行しての設計は必須である。

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2018年5月30日(水) 22:59

欲求不満

 新しい紙上構想には、あからさまな問題点は見られない。そこで、三度目の正直だとポリカーボネイト板に穴を開ける。

 だが、すぐに作業忘れに気付いた。12ミリ穴を現物合わせ固定するために、外径12ミリの円柱が必要だ。アルミパイプは0.1ミリ太過ぎるため、削らねばならない。
 だが、直径12.1ミリのアルミパイプの先端1センチぐらいを、直径12.0ミリに削る簡単な仕事・・・のはずがちっとも簡単ではない!

 電動ヤスリで研磨したが、摩擦熱でアルミが持てないぐらい熱くなるのを何度も繰り返したが、いっこうにベアリングの12ミリに刺さらない。直径を0.1ミリ減らす。すなわち、表面を0.05ミリ削る。たったそれだけのことである。それも、素材はアルミという柔らかな金属であり、その先端1センチで十分なのだ。
 それが、延々と作業しても終わらない。

 六角レンチを削る計画も挫折したが、太過ぎるものを細くするのは想像を絶するほど面倒臭い。そういう作業を前提とした製作計画を立ててはならない、ということだ。

 内径6ミリ・外径12ミリのフランジ無し中華ベアリングを買うのがベストだろう。6ミリシャフトに数個まとめて挿せば、12ミリシャフトに化ける。たかがそのていどのもの、東急ハンズとかの店頭で買えるのであれば良い。それが置いていないから、通販するハメになる。好き好んで実店舗を避けているわけじゃない。

 今日も実店舗を漁って、有用な素材が無いかを探した。

 その結果、素晴らしいものを発見して、飛びついてしまった。
 見ての通りである。適切な長さに切断して組み合わせると、最高のサスアームの完成だ。ただし、ネジが切られていない部分の直径が6ミリを上回っていると悲惨。太過ぎるものを、細く削ることは現実的ではない。

 六角頭を切り落として内径6ミリのベアリングに挿してみれば分かるが、その前に手っ取り早くノギスで外径を測定してみた。すると、想定外!
 6ミリより太いか細いか、とかではなく外径が5.2ミリしかない!

 このタイプのネジは、6ミリと書かれていてもそれはネジ部分が6ミリ規格ということに過ぎず、ネジが切られていない部分は遥かに細いのであった。つまり、全くの役立たず。買った意味は皆無(泣)。
 まさに、うまそうなエサに食いついたカモになっちまった。

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2018年5月29日(火) 23:57

再設計

 AとDの間隔を27センチとし、大歯車を車体中央から離す配置でパーツ配置を煮詰め直してみた。
 やはり、車体全長は60センチ級になり、高さは15センチ級。地面からの最大高は20センチというところだろう。そして、砲塔は無い。でかいが、この上に砲塔が載ることはなく、これで完結だ。あっ、ドリルは前方に突き出すけど。

 これだけでかくなった理由は、車体傾斜機構を実現するために必要だからである。搭載兵器のサイズなど考慮せず、車体傾斜機構を最小限の空間で実現させることだけ考えた。その結果が、これだ。すなわち、これより小さいと傾斜実現のギミックを組み込む空間が不足してどうにもならない。もちろん、動く戦車模型としてただ車体傾斜させるだけであれば、ずっと小さなサイズで実現できる。しかし、大きな負荷が加わっても壊れないとか、それなりの重さの兵装ごと車体を傾斜させて確実に狙えるとか、実用性を考えると安易なギミックは採用できない。
 十分な耐久製と信頼性を確保する前提でギミックを検討すると、これぐらいは必要なのだ。

 なぜ、Sタンク製造計画が頓挫したかも分かった。15分の1とか16分の1スケールのSタンクでは、空間が不足して解が無いのだ。

 実際のバネやらダンパーやらを漁ると分かるが、ある程度の荷重を支えるためには、それに応じたサイズが必要になる。そのサイズは、想像よりも大きい。あるいは、期待よりも大きい。だから、まっとうに設計すると、必要な空間は増える一方なのだ。

 車体前部。

 前後のアクティブサスのためのギミックを交差配置させると、前方のパーツ配置が窮屈になる。そこで、前後いずれも前方はバネを配置し、スリムな空間に押し込むことができるようにする。
 その代わり前部の上方は空くので、そこにスライドレールを配置して誘導輪を支える。サスアームではなく、直接の前後移動により誘導輪を可動化する。

 アクティブサスの張りを調整する機構は絶対に必要だ。バネをピアノ線で引っ張り、そのピアノ線は大歯車に付いているアームの脇を通り抜けさせる。そして、ネジ的な調整機構へ固定する。

 車体中央は、中央サスアームのために十分な空間がある。これなら、バネを2本実装することもできそうだ。しかし、実際の状況を考えると連結シーソー方式の方が広範囲の可動領域を得られると思われる。

 空間があるとはいえ、高さはそれほど確保できない。アームの有効長は2センチ確保するので精一杯だ。すなわち、転輪に加わる荷重の倍近くの力が加わる。
 平均2キロとして、バネは4キロぐらいの力で引っ張られる。今回使用を想定しているバネは、6キロ余りまで支えられる。

 アームの両側には車体床置きで短いバネなりソルボライトなりを設置し、サスアームが可動想定範囲外に動くのを防ぐダンパーにする。

 車体後部。

 キャタピラが余りにも垂直近くに立ち上がるのは、走破性を損なうので避けたい。そうなると、車体はその分長くないといけない。
 ここまで起動輪の位置が高いと、モーターには普通に空冷ヒートシンクを付けるだけでちょうど良い位置から放熱できそうだ。一応水冷の前提で考えているが、最終的には空冷で済ませるかもしれない。

 重要なパーツが、後部大歯車のする後方に横置きする2本のステンレスパイプ。太さ2センチぐらい欲しい。これは、衝撃を支えるバーである。
 玩具の車や戦車をぶつけたり、ぶつけあったりするのは、子供にありがちな遊びである。しかし普通の玩具はそういう使い方を想定して作られていないため、壊れる。

 だが、このドリル戦車は体当たりを前提に設計する。敵に体当たりすれば、作用反作用の法則により自分も敵と同じ力を受ける。
 そこで、ハンマードリルをスライドレール台上に載せ、後方に分厚いクッションを入れる。具体的には、この2本のパイプとの間に3ないし5センチの空間を確保し、そこにソルボライトでも詰め込む。

 体当たりの衝撃は、後部の大面積とクッションで吸収する。一方の敵には、ドリルの先端が突き刺さる次第。

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2018年5月28日(月) 21:40

しわ寄せ可能

 発想を転換し、大歯車を逆に車体中央から離せるだけ離す配置に変える。
 こうすることで、サスアームのギミックを収める空間が、圧倒的に広くなる。サスアームの根元AとDの間隔を、30センチから27センチに縮めても十分に実装できそうだ。車体傾斜戦車は、キャタピラの接地長を短くするほど傾斜能力が高まる。ここで3センチ稼げる意味は大きく、性能に直接効果がある。

 もちろんこれは、車体前部の誘導輪ギミックを組み込む空間を圧迫する。車体後部の起動輪ギミックを組み込む空間も圧迫する。
 だが、これらは大きな空間を必要としない目処が立っている。

 車体前部の誘導輪は、体当たり及びキャタピラの張り調整の見地から、サスアーム化を考えていた。すると、それなりの内部空間が必要になる。しかし目的を考えると、サスアーム方式の必然性はない。スライドレールに誘導輪を取り付けて、後方からバネな何かで支えれば良い。スライドレールならば誘導輪と同じ高さに水平にギミックを組み込めるため、サスアームのギミックと干渉しない。

 車体後部の起動輪は、ギアドモーターで直接駆動する。そのため、車体側面方向から眺めた場合の必要空間は小さい。そしてこれも起動輪と同じ位置に設置だから、やはりサスアームのギミックと干渉しない。
 つまり、誘導輪や起動輪のための空間を食い潰して大歯車を設置することで、サスアームのギミック用空間を確保するわけだ。

 ところで、方眼厚紙も手持ちが無くなって、使い回しも限界。ネットで手に入れるしかないのか・・・と思ったが近所のダイソーを漁ると置いていた!
 5枚108円と、ネットよりリーズナブル。間違いなく、これまで使っていたのと同じタイプである。これで、紙上設計がはかどる。

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2018年5月27日(日) 22:12

早まった

 ドリル戦車の側面図。車体傾斜機構のモデルにしたSタンク同様、転輪は片側に4個である。
 ここで転輪サスアームの根元を、戦車前部から順にA、B、C、Dとする。そして対応する転輪を、それぞれWA、WB、WC、WDとする。

 以前の検討で、AとDの間隔を30センチで製作することにした。
 サスアームの長さは35ミリなので、サスアームが水平状態のときWAとWDの間隔は37センチになる。
 転輪の間隔を一定にしようすると、それぞれ123ミリ間隔ぐらいになる。AとB、あるいはCとDの間隔は、それより70ミリ短い53ミリぐらいになる。
 しかしサスアームが水平ではない場合、実質のサスアーム長は短くなる。また、AとB、CとDが近いと歯車等と干渉する。
 そこで、AとB、CとDの間隔は55ミリとする。

 転輪の間隔が12センチ以上ということは、直径10センチ級の大型転輪を使うことになりそうだ。

 さて、ドリル戦車は車体傾斜させるが、90式や10式のように車体の高さを変えるつもりはない。車高は変えずに俯仰を付ける運用である。そうなるとWBとWCは、一方が上がれば一方が下がる関係になる。

 もちろん路面次第で両方とも上がったり両方とも下がることはあるが、基本はシーソーである。

 そのような2つの転輪にサスペンションを効かせようとすれば、最もシンプルな構造は明らかに両者を1つの引きバネで結合する方式だ。と言うより、限界までギミックを詰め込もうとして空間不足になっている現状では、これ以外の方式は実装不可能だ。2つのサスアームに1つずつ合計2つのバネを奢るような空間など、どこにも無い。

 大歯車を限界まで低く実装すると、BとCのサスアームにサスペンションを効かせるための実装空間が確保できないと判明。そこで、大歯車を斜め45度上に設置する妥協策に変更。おかげで、ポリカーボネイト板の穴を開け直すことになった。

 ところが今度は、後部サスDを動かすメカを実装できないことに気付いた。
 AとDの間隔を30センチに決めたときに比べ、大歯車同士の間隔が狭まっているせいだ。

 駄目だ。改めてパーツの配置を「厳密に」紙上確認せねばならない。試作は早過ぎた。

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