Moddoreのアルミ製リンクの加工

まだ終わっていませんが、Moddoreの修理もぼちぼちやっています。この捻じれてしまったリンクを作り直しているところです。

その修理の中身を書く前に、局所的なこれだけを見せられても何のことかわかりにくいと思われるため、3年近く前に最初に考えたときの図を使って、軽く補足しておきます。それでなくても多くの方にとって興味が薄そうなネタですしね。

まずは、このリンクの可動の様子を示すざっくりアニメを再掲します。

マジックハンドにパラレルリンクを組み合わせたようなリンク機構により、平行を保ったままで排気ガス排出ノズルを自由に動かせるようにしたものです。自由に動かしたどこからでも、モーター1個だけで初期位置まで引き戻すことができるように考えたものです。

捻じれてしまっていたのは、このリンク機構のうちのベースに一番近い赤矢印で示したところになります。

そして、このリンク機構は板に穴を開けてボルトを通して間接を作っているので、繋がっているリンク同志は重なっています。

（以前に使った図の使いまわしなので意味不明だと思いますが）「未記載部追加」と書かれた左下の関節が、今回の修理で気にしなければならないところで、修理をしているリンク(青)に対して、隣のリンク(紫)が下側に重なっています。

また、「リンク駆動系に置き換え」と書かれたところにあるピンクのものが、減速機付きモーターです。そこだけをアップにするとこういう感じになります。

これは初期の設計のため、モーターの力を伝えるか否かの切り替えに電磁クラッチ(肌色)を使っているところが今と違いますが（アルミ棒を直接当てて力を伝える方法に変更）、板の重なり方は今も変わりません。モーターが取り付けられたリンク板(紫)と捻じれてしまったリンク板(薄紺)とが直接重なる層の関係になっていて、Moddoreのベースはさらにその一層下の関係になります。この重なり方が今回の修理においてポイントになります。

ということで、前置きの補足はこれくらいにして。

さて、板の素材を6mm厚アルミ板にして作り直し始めたはいいものの、M4の手持ちにあったタップがうまく切れなくて、ネジ山がグジュグジュになってしまったのが、2週間前のことでした。

どうやってリカバリーしようか少し考えまして、低頭な頭のある細身の筒ナット（バインディングバレルナット）を使うことにしました。

購入したM4用の低頭筒ナットの長さを測ってみると6.9mmで、

円柱部の長さは5mmなので、頭の厚みは1.9mmということになります。

このちょっと特殊なナットをM4ボルト（そちらも低頭）にねじ込んでみるとこうなります。

このナットの円筒部の直径は4.8mmで、

M4ボルトに使うナットとしては、最低限の太さに抑えてあるんじゃないかと思います。タップがうまく切れず、グジュグジュになってしまったところをこのナットが通るくらいに穴を少し拡げて、これで挟み込むことでリカバリーしようという作戦です。

ただし、このナットは低頭であるとはいえ、1.9mm厚というのはちょっと厚過ぎるんです。というのは、上述の補足説明で書いたように、隣のリンクがすぐ下に重なることになるため、下側には1mm以内目安のでっぱりに抑える必要があります。

そこで、低頭筒ナットの頭をさらに少し埋め込むことにしました。そのために用意したのが、このステップドリル刃です。

これは、M5用のザグリ付きの穴を開けるときに使うもので、5.5mm径の穴を開けると同時に、9.5mm径の座面を掘り下げる（ザグリを入れる）ことができるものです。低頭筒ナットの径はM5ボルトと同じだろうと思いこれを買いました。実測は4.8mmだったのでやや細いですが、まあ問題ありません。

これでグジュグジュ穴の開け直しをするわけですが、その前に、まだネジを切っていなかった残りの5つの穴に、M4の雌ネジを切るところからやりました（M4のタップも買い直しました）。

で、問題の穴をステップドリル刃を使って開け直して、

こんな感じになりました。

これで、実際に角パイプを仮固定してみたりしたのですが‥‥なんだか、M4の雌ネジが少し頼りなく感じたのと、切った雌ネジにごく微妙な傾きがあるために、少し無理な力がかかっているように感じました。

なので、せっかく新しくタップまで買って雌ネジを切ったのですが、全部低頭筒ナットを使うことにして、ステップドリル刃でザグリ穴に開け直しました。

さらに、角パイプを少し嵩上げするために下に敷く板を固定するためのM3の雌ネジを切って（これは問題なし）、

角パイプを固定すると、こんな感じです。

裏はこうです。

M4のボルト6本で挟み込んでいるので、かなりガッチリ強固に固定できたんじゃないかと思います。M3ネジは裏には突き出ていません。

固定した角パイプとM3ネジで固定した端っことの間に、穴が2つ開いていますが、これは、ソレノイドを固定する穴です。板の裏からボルトでソレノイドを留めるのですが、下にでっぱらないようにしなければいけないのはこれも一緒なので、こちらは皿ネジを使うことにして、皿状に彫り込みました。

ソレノイドと角パイプの中を通す一回り細い角パイプも、仮に取り付けてみた様子がこちらです。

中の細角パイプはスムーズに動くので、これで、モーターの力を受けるロック機構は問題ないでしょう。

次に、裏側にリンクを引き込んだときに突き当たる板を付けます。上が捻じれてしまった古いリンクで、下が今製作中のものです。下は部材を載せているだけです。

この斜めの板は、Moddoreのベースの端面に突き当たって、それ以上奥に行かないように物理的に止めるとともに、何よりもマイクロスイッチを押して電源を落とす役目を担っています。これはその板をベースの上に載せて撮ったものですが、実際はもう少し下になります。

そもそも、今回のModdore修理の発端は、この斜めの裏の板が剥がれてしまったのが発端でした。これが剥がれたがために、マイクロスイッチが押されなくなってしまって、電源が入りっぱなしになっていました。

新しく作り直している方にも同じように斜め板を取り付けるのですが、ザグリを入れたとはいえナット頭は完全には埋没していないので、少し当たってしまいます。そこで、ナットの頭のところだけ削って逃げを作ることにしました。

現物を合わせて確認しながら、丸ヤスリを使って手で削っていき、

こういう感じで逃げを作りました。

載せてみるとこんな感じです。

以前はこの板を接着固定していましたが、今回はネジ止めにします。今回の構造では、取り外しできるようにしておかないと、角パイプに問題が起きたときに分解修理できなくなってしまうためです。

ということで、この2箇所でネジ止めすることにして、

それぞれに穴を開けて、

M3のネジを切りました。

これで、このリンクの主要は部品の加工は完了。

改めて組んでいき、

裏側はこんな感じになりました。

あれ？ これじゃあ裏側にでっぱり過ぎなんじゃないの？ と思った方、大丈夫なんです。

上の写真を少し斜めにして、

これをリンク機構として組み上げた後に周囲のものがどんな感じになるのかを追加した絵はこんな感じになります。

隣り合うリンク板同士が直接重なる領域は、この斜め板の画面上側だけなのです。斜め板の画面下側は、Moddoreのベースの上に重なることになりますが、冒頭の補足で書いた通り、それは2層下になります。なので、こちら側は少し隙間に余裕があるのです。そもそも、L字の板の向きをこうしているのはそれが理由です。

ということで、リンク板のメカ加工がだいぶ進みました。まだ、金属近接センサの取り付け部を作ったりはありますが、主要な構造はできたかなと思います。

それ以外にも、壊してしまった減速機付きモーターを付け替えたり、モーター過負荷時の保護機能を追加したり、砂埃避けのカバーを加工したり、修理と改良はもうちょっと続きます。

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