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2019年03月の記事

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2019年3月31日(日) 20:47

サスアームに悩む

 16分の1スケールのレオパルド2だと、サスアーム長(軸 to 軸)は30〜31ミリである。

 これに対しSタンクは22〜23ミリなので、8ミリばかり短い。だから、流用できない。ホイール軸か根元軸の位置を変えて穴を開け直そうにも、適切な位置に開けることは不可能だ。
 特に厄介なのは根元軸で、Sタンクは転輪がでかい。レオパルド2の転輪はホイール軸と干渉しないため、ホイール軸の位置にネジ頭やナットが突出していても問題ない。だが、Sタンクでは干渉が発生する。突出は許されない。

 ドリル戦車でもサスアームの自作方法に悩み、アームとネジとナットを組み合わせるのがベストであるとの結論に至った。

 Sタンクはドリルタンクより小型なので、6ミリではなく5ミリネジを買って来た。アーム部分は適切な金具がないので、ステンレス平棒を切断して穴を開けるつもりだった。
 だが完成予定図を想定すると、ホイール軸の突出を回避できない。その可能性は分かっていたのでネジ頭の低いタイプを買ったのだが、それでも微妙だ。

 そこで、35分の1スケールなタイガー戦車で成功した、板金を試す。
 鉄よーおれを購入し、強引に曲げる。

 しかしこれも、ドリル戦車より細い4.8ミリにも関わらず、急な曲げは到底不可能だと悟る。

 こうなると、自作手段は限られて来る。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年3月30日(土) 21:19

サーボ選定

 サスアームを駆動するとなると、ハイトルクのサーボが必要になる。走行時には大きな力が加わる可能性があるので、何倍もの安全係数が必要だ。しかし、サイズは大きくできない。4×4×2センチ級が限界である。それより一回り小さい規格だと実装が楽になるものの、トルクに不安がある。
 旧来のサーボは5V動作が標準だが、そのようなハイトルクのサーボはより高い電圧が適正なことが多い。しかし同時に大電流も食うので、なまじ半端に高い電圧が推奨されるものよりもニッケル水素7.2Vまたはリチウムポリマー7.4V直結で使える方が望ましい。

 7.2V〜7.4V直結で快調、ハイトルク、そして安価。以上の条件を満たすサーボとして、LewanSoul LD-20MG を選定。

 ただし、このままでは実装できない。配線が出ている位置が悪く、これではサスアーム駆動のための配置で干渉する。反対側から出ていて欲しい。つまり、配線引き出しに関しては、要改造となる。まあサーボ実装では、良くある話だ。
 当面は単純に実装するだけで、動作させてみる。追加機能が必要かどうかは、その後で考える。

 追加機能の例として、トルク制御がある。
 Sタンクのサスアームは8本と、戦車の中では少ない。だが、すべてをアクティブサスにすると、サーボが8個も必要になる。だから当初は、4隅だけをアクティブ化する予定だった。しかしエアガンを水平に保つための左右傾斜まで考えると、中央のサスアームもアクティブ化する方が勝る。
 だが8本のサスアームを独立して自在に操作可能になると、自由度が高過ぎて逆に制御に悩みそうだ。そこで、サスアームのトルクを検出し、負荷が均等になるようにするのはどうか。変数が多ければ、方程式を増やすことで自由度を減らせる。それに、負荷の平均化は耐久面でも有利になる。

 トルクの検出方法としては、サーボとサスアームの間に挟まるバネの変位量を検出するのがシンプルだし、サーボの消費電流を計測するのも良い。いずれにしろ、外付けでセンサーを追加せねばならない。
 ところが最近は、デジタルサーボから更に進歩し、スマートサーボなるものが存在するのだ。
 例えば、FeeTech のSCS15

 こいつはサーボにセンサーを内蔵していて、トルクなどをマイコンで読み取れる。価格は高いが、外付けセンサーは必要ない。更に、配線引き出しの改造も不要。
 ただし想定用途がロボットの関節駆動なので、回転軸が両側に出ている。Sタンクに実装する場合、空間の余裕が無いため片側の回転軸を削る改造が必要になる。

 かなり魅力的であり、購入を真剣に検討した。しかし、マイコンとの通信がUARTの半二重と、かなり使い勝手が悪い。また、取得できるトルクが、サスアームに働いているトルクを示すのかどうか不安がある。サーボはモーターに通電しなくても、ある程度の外力までは位置が動かない。つまり、走行の衝撃が来ない停止状態だと、サスアームに荷重が加わっていてもトルクがゼロと返って来るかもしれない。
 たとえそうではなくても、取得したいトルクと得られるトルクにズレが存在するかもしれない。

 それならば安くてセンサーレスの通常サーボを買い、必要なら外付けセンサーを使う方が堅実だ。
 こうして、LD-20MG の購入を決定した。

 スマートサーボは、位置をPWMではなくデジタル値で設定できるというメリットもある。ところが、PWM入力サーボとPIC出力PWMの組み合わせが意外に使えることが、バトルタンク改造で判明している。極めて僅かな位置の差が、ちゃんと分解され反映されるのだ。主砲の上下動をサーボ直結で行い、PWMの幅をごく僅かに変化させる。すると、主砲の上下動も僅かだけ変化する。デジタルでも下手に1024ステップの分解能しか無かったりすると、PWM制御の方が精密に照準できてしまう。
 アナログだと繰り返し精度に問題が出るが、それは実用上ほぼ関係がない。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年3月29日(金) 21:46

工作機械

 フルスクラッチやる場合、手作業で頑張るのが基本だが楽をしようとすれば、3DプリンターとCNCフライスが欲しい。

 3Dプリンターは、不定形な小物を作るのに役立つ。工具箱やサイドスカート灯油タンクは、3Dプリンターがあれば非常に楽なのは言うまでもない。
 いっぽうCNCフライスは、3Dプリンターほどの自由はないが材料を選ばない。鉄を削り出せるCNCは非常に高価だが、アルミや真鍮までなら十数万の下位機種でも削れる。3Dプリンターだと、金属素材という時点で個人が買うのは金銭的に不可能だ。
 しかしCNCフライスは、価格的に悩ましい。本体以外に工具その他が必要で、どう考えても予算20万は必要だ。それぐらい買うのは簡単だが、モノにはコスパというものがある。金属削り出しの可能なCNCは非常に魅力的ではあるものの、無くても何とか頑張れると思えば20万はどうか?と思ってしまう。

 使い道は幾つも思い浮かぶが、そのために幾ら払えるか?と考えるとまあ10万までだ。
 厄介なことに、安価でアマチュアに好評のCNC入門機は、ヤフオクなどにも全く出て来ない。全検索しても、1件もヒットしない。
 中華製なら半額になるが、浮き彫りではなくパーツ削り出しレベルで真鍮が削れるのか疑問がある。また、必要以上に大型で重い機種は、安くても困る。やはり、購入には踏み切れない。ステンレスが削り出せるなら別だが、現状ではキラーアプリがない。

 3Dプリンターに関しては、以前から自分は実用性のないオモチャ扱いしている。しかし、ラジコン戦車の外装パーツを成型するなどという用途なら、問題ない。何しろ、製作物は文字通り「お飾り」なのだから。安物を買って「お飾り」を出力し、ちょっと手作業で表面を仕上げてラジコン戦車へ・・・というのはアリだと思う。

 Sタンクは外見が相当にゴチャゴチャしているが、基本のシャーシ形状はシンプルだ。車体底面の形状は複雑だが、ラジコン戦車としてはシンプル形状にして構わないと思う。
 厚さ1ミリのポリカーボネイト板を使い、車体基本形状を組み立てる。そして、重要パーツの組み込みを試す。また、最終的にどのような形状の組み合わせで基本車体を製作するのが適切であるか探る。
 結論が出たら、ポリカーボネイト板と同じ形状に厚さ1ミリのステンレス板を切り出す。それをハンダ付けして、本番基本車体を作成する。

 あとは、それ以外の外装を取り付ける。ここで、スケールモデルであるための諸々を作成する必要があり、3Dプリンターがあれば相当に便利だ。

 側面シャーシの形状は暫定的に結論が出たが、適切な穴を開けるにはサスアームの位置を決定せねばならない。
 サスアームは金属バネを介しただけでサーボ直結ドライブの予定なので、その位置はサーボの形状で制約される。誘導輪の位置は動かせないので、サスアームの位置決めにはサスアームの長さが絡む。サスアームの長さは必ずしも実物と完全一致している必要はないが、大差があってはスケールモデルとして不自然になる。また、車体傾斜性能にも影響する。
 これらを総合的に考えて、決定せねばならない。

 油気圧サスペンションのラジコン的再現としては非常に安易な手法だが、内部空間が狭いため選択の余地がない。このまま突っ走って、不都合が出れば随時対策を考えるということにするしかない。さもないと、製作自体が頓挫する。起こりそうなトラブルなど言われなくても分かっているし、その対策もある程度は考えている。しかし最初から予防措置てんこ盛りで製作すると、いつまで経っても完成しないだろう。
 コイルガン・ストームタイガーとエアガン・Sタンク。前者は主砲の製作が難事であり、後者は主砲以外の製作が難事だ。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年3月28日(木) 21:50

形状微調整

 バージョン6のメカボックスは捨ててしまったが、捨てたと思って実は残っていたお宝も発見。

 1つは、トランペッターSタンクの型取りをした紙である。再注文してあるから作り直し可能だが、既存品があるなら手間が省ける。とはいえ15年も前に作った紙製なので、若干シワが寄っている。

 もう1つは、30センチの長バネ。一見どうということは無さそうだが、実はこれ弾倉として優秀なのだ。BB弾が通るのにジャストフィットする内径で、自由に曲げてBB弾を導ける。弾倉とチャンバーを離れた状態で接続したい場合、非常に便利なのだ。Sタンクでは関係ないが、弾倉とチャンバーの位置関係が変化する場合も対応できる。

 あと、タミヤのフルオペ・レオパルド2のギアボックス予備も出て来た。キャタピラも2台分揃った。103Cのキャラピラに使えるので、在庫が増えるのは嬉しい。
 射撃安定性を考えると金属キャタピラを使いたいが、当面はフルオペのものを使う。それで問題なければ、追加出費する必要もない。不十分だったら、その時に考えれば良い。

 型取りをした紙は250%拡大コピーし、中央空洞を切り取る。

 マスター図面と照合し、形状を微調整する。
 マスター図面の特に上面図を見ると、Sタンクは結構大型に感じる。だが、実際に使える空間はかなり小さい。現実を眺めると、バージョン6のメカボックスを実装するのは苦しそうだ。
 やはり、車体の基本部分を試作してみなければ判断できない。

 サスアームの長さは、25ミリぐらいになりそうである。しかし、15年前は21ミリと判定していて、スケール差を考えても22〜23ミリが正解の可能性大。ここは、トランペッター入手後に、35分の1スケールにおけるサスアーム長も確認して判断しべきだろう。
 マスター図面だけでは、サスアーム長が分からない。

 いずれにしろ、フルオペ・レオパルド2のサスアーム長は約34ミリなので、流用は不可能である。サスアームの製作は、頭の痛い問題だ。ドリル戦車と同様の解決法は、全体的に小さいので逆に難しいかもしれない。しかし小さいが故に、板金的手法が使えるかもしれない。

 起動輪の位置をオリジナルに合わせると、ギアボックスが少し下に突き出してしまう。だからと言って、起動輪の位置を高くすることはできない。Sタンクは姿勢制御を派手にやる関係か、恐らくはキャタピラ脱落防止のため起動輪周辺がギリギリまでカバーされている。起動輪は、位置を変えられない。
 そうすると、シャーシを下に突き出させるしかない。どうせ起動輪近辺はドーザーブレードが先に接地するので、シャーシが下がっても姿勢制御への影響は殆ど無い。

 起動輪と誘導輪は、レオパルド2から流用できそうだ。転輪は、サイズが違い過ぎる。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年3月27日(水) 21:23

マスター型紙

 A4印刷した図面を229%拡大したところ、僅かに小さいことが判明した。
 そこで、改めて230%拡大コピーし直した。

 その結果、562ミリになるべき全長が561ミリと、ほぼ適正サイズになった。今後は、この型紙をマスターとして、スクラッチする。
 中央に置いてあるのは、主砲第一候補の MP7A1 カスタムだ。パワー0.8ジュール以上。射程10メートルなら、ほぼ必中。20〜30メートルでも、狙って撃つ意味があるていどには集弾する。

 MP7A1 の問題は、メカボックスが小型でシリンダー容量が小さいこと。そのため、バレルは215ミリより長く出来ない。Sタンクに搭載するには、バレルが短過ぎる。
 もちろんダミーのアウターバレルを被せるが、それでもアウターバレルが相当に長くならざるをえず、余分な空気抵抗で初速が落ちそうだ。

 対策は、一応考えてある。それは、砲身の後座である。
 実物の主砲は、発射直後に反動吸収のため後退する。アウターバレルだけを後退させれば、見た目では後座を再現できてリアルさが増す。そこでちょいとインチキし、射撃直後ではなく直前にアウターバレルを後退させる。それによって、アウターバレルが実質的に短くなる。

 しかしこれは不自然さを感じさせるかもしれないし、余計な機構は命中精度に悪影響を及ぼす。バレルは、できるだけしっかりと固定されているべきなのだ。
 いま作ろうとしているのはスケールモデルだが、その大前提を別にすれば、命中精度至上主義である。命中精度を上げることを最優先させ、命中精度を悪化させる可能性があるギミックはすべて排除したい。
 そうなると適正なバレル長を選択可能で、パワーも0.9ジュール以上にできるバージョン6メカボックスは、プランBとして考えておきたい。

 ただし、使用可能な空間の広さが確定していないので、MP7A1 はともかくバージョン6メカボックスを実装できるかどうかは分からない。
 バージョン6の試験を行うよりも、車体の製作を進める方が先決だ。

 車体前端のフック。これは常識的に、強度が確保できるよう側面装甲板と連続している。つまり、フックの間隔を見れば、シャーシの幅が分かる。
 16分の1スケールのレオパルド2と図面を突き合わせると、フックの間隔が少し狭い。つまり、Sタンクのシャーシ幅はレオパルド2より少し狭い可能性が高い。キャタピラの幅を見ても、レオパルド2そのまんまではサイドスカートの燃料タンクが幅狭過ぎるだろう。

 しかし、この程度の差であれば、ディスプレイモデルならともかくラジコン戦車として無視可能だろう。予定通り、レオパルド2のパーツを流用することにする。
 シャーシの形状も、全体として不自然にならない範囲で、実装の都合を優先させる。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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