最近完成しました自作バンドソーが思った以上に重く移動に手こずりました。
そこで重量物を持ち上げるリフターやホイストなどがあったらいいなと思い立ちまして天井走行クレーンのようなものを作ってみることに。
１万円ほどで販売されている「電動ホイスト」を購入すれば一発で解決なのかもしれませんが、どうしてもギアボックスから自作してみたくなりオリジナル天井走行ホイストを作ってみます。
初めにおことわり・・・もしかしたら途中で挫折して市販品を購入して終了もしれません。(笑)
では、本日の作業日誌は自作ホイストの第一歩「ギアボックスの作成」でございます。
ギアボックスの設計案
使用するモーター、ギアはなんとなくの勘で選定です。 通常、ＤＩＹ作品は根拠のない妄想から生み出されます。
設計方針は次のとおり。
① 充電式電動ドライバー程のトルクが出せればいいかなと・・・、電動ドライバーに使用されている７７５モーターとする。
② 巻き上げの回転速度は最大で４秒に１回転程度がいいかなと、・・・・モーター回転数から減速比を決定する。
こんなイメージが出来上がってきました。 ↓ ↓
モーターの選定
７７５モーターはいくつかタイプがあるようです。 出来るだけ回転が遅くトルクがあるタイプがよいだろうと「２４ｖで６０００ｒｐｍ」回転するタイプを入手。
無負荷回転数は２５vで７３００ｒｐｍほど。 ちゃんと２４ｖ６０００ｒｐｍ仕様のモーターが届いたようです。
歯車、ギアの選定
モーターの回転数が決まったので減速比は６０００ｒｐｍ÷１５ｒｐｍ（４秒で１回転）＝４００。 １：４００になるようなギアを選定します。
ウォームギアで１／４０ → 平歯車で１８／６０ → 平歯車で２１／６２ と３段階減速しまして・・・、1：３９３．６のギア比に決定です。
購入しやすかった歯車から選択して、「ウォームギア４０歯」、「平歯車１８歯、２１歯、６０歯、６２歯」になっただけです。
歯の大きさはモジュール１としました。
調達した歯車は次のとおりです。
協育歯車工業（株）製の炭素鋼の歯車です。
ウォームギア・・・ Ｗ１ＳＲ１＋Ｂ ・・・ ７１９円
ウォームホイール・・・ＧＩＣ４０‐Ｐ－Ｒ１ ・・・ １６２０円
平歯車・・・ＳＩＳ２１Ｂ-M‐１２０８Ｆ ・・・ ５７９円
ＳＩＳ１８Ａ‐Ｍ‐１２０８ ・・・ ５５０円
ＳＩＳ６２Ｂ‐Ｍ‐１０１０Ｆ ・・・ １６９０円
ＳＩＳ６０Ａ‐Ｅ‐１０１０ ・・・ １５９０円
モノタロウさんから購入。合計６７４８円也。 自作は安くはありません。
ギアボックスの作成
ギアボックスは８．０㎜厚アルミ板を使用。
使用するベアリングは内径１０㎜、外径２２㎜、厚さ７㎜。
ギアボックス作成で一番気になるのは各歯車の軸間距離。 各歯車がちゃんと噛み合うよう正確に軸穴を開けなくてはなりません。
手作業での穴あけはazarashi工場長の腕では無理！ ということでCNCフライス盤に登場いただき、アルミ板にボールベアリングが入るポケットを掘ります。
歯車同士の軸間距離について
つい最近学んだばかりの歯車の直径とモジュールとの関係を駆使しまして軸間距離を算出します。（簡単な算数です）
基準直径＝モジュール×歯数
例えば、６０歯の平ギアと１８歯の平ギアの組み合わせの軸間距離はこうなります。
モジュール１×６０歯＝直径６０㎜＝半径３０㎜
モジュール１×１８歯＝直径１８㎜＝半径９㎜
３０㎜＋９㎜＝３９㎜・・・・軸間距離
この計算で各軸間距離を設定して、ベアリングポケットを掘ればちゃんと噛み合うハズです。
CNCフライス用のデータを作成
まず３DＣＡＤで立体を作成。 Fusion360を使用しています。
（無償で使わせていただきありがとうございます。）
CADで立体が完成しましたら、CAMで切削するエンドミルの通り道＝ツールパスのデータを作ります。
同じFusion360の中でツールパス（ＣＡＭデータ）を作成できとても便利。
たくさんある細かい青いラインがツールパスです。ここをエンドミルが通過していきます。
設定は、
使用エンドミル・・・Φ４㎜フラットエンドミル
一回の切削深さ・・・０．５㎜
一回の横方向切込み・・・１．０㎜
エンドミル送り速度・・・Ｆ２００（１分間で２００㎜）
としていますが、これが適切かどうかはよくわかりません。
これくらいの負荷ならエンドミルは折れないだろうという全くの「てきとうな勘」でございます。
この細かい青い線をコードにしたものが出力されます。Gコードと呼ばれるテキストデータです。
今回の加工データですと、Ｇ０１、Ｇ０２やらＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標やらが並んだ数字の列が２５００行ほど出力されました。 ↓ ↓
このデータをCNCフライス制御ソフトで読み込んで切削が始まります。
このコードを作るというパソコン作業がちょっと苦手なんですね。 でもこの試練を乗り越えると手作業では決して実現できない「うっとりするほどきれいで正確な切削加工」が可能となります。
フライス加工完了
加工時間は４時間ほどでした。
切削速度を遅めに設定しているのでかなり時間がかかっています。エンドミルの折損を恐れてのビビり－です。
加工中はCNCフライスにお任せしてほかの作業ができますので４時間も気になりません。
外径２２㎜のベアリングが可もなく不可もなくピッタリ収まります。
自分で作ったCNCフライスがちゃんと加工してくれる！と毎回感動しております。
つづく・・・