ギヤを作ってみよう

こんにちは、せしろです。

モータを使った工作をするにあたってギヤは重要なパーツの一つですよね。必要なギヤを購入するのも良いのですが、3Dプリンターで自由自在にギヤを作れたらそれは素晴らしいことだと思います。

私は「Fusion360」を使って3Dモデルを作っているのですが、便利なアドインがあるそうなのでそれを使ってギヤを作ってみたいと思います。

今回はカスタムファームウェアへ更新したA3Sでギヤをプリントして、実際に動かしてみたいと思います。

Fusion360アドイン「FM Gears」をインストール

Fusion360で簡単にギヤを作れるアドイン「FM Gears」をインストールします。このFM Gearsは、平歯車だけでなく、内歯車、ラックギヤも簡単に作ることが出来ます。

しかも無料で。

こんな良いものをインストールしない訳に行きません。ということで早速インストールします。

インストール

１．「ツール」→「アドイン」→「Fusion 360 APP Store」と進みます。

２．AUTODESK APP STOREで「FM Gears」を検索します。

３．右上の「Download」ボタンでダウンロードします。このときサインインを求められるので、Fusion360で登録したメールアドレスとパスワードでサインインします。

４．ダウンロードされた「FMGears_win64.msi」を実行してインストールを開始します。

５．すると、あっという間にインストール完了です。

Fusion360のライセンスは個人の非商用に切り替えました。使用可能期間は1年間ですが、その後も利用資格を満たす場合には更新が可能です。

利用資格：

・非商用目的の個人的なプロジェクトに使用する。
・趣味の事業に使用する。*
・企業の社内トレーニングや商用目的のトレーニングに該当しない、個人の学習に使用する。
・YouTube のビデオ、ブログ、その他の Web コンテンツを作成する。

*趣味の事業で年間収益が1000USドルを超える場合は商用となります。

但し、技術サポートは受けられませんのでご注意を。

インストールの確認

きちんとインストールされているか「アドイン」から確認します。

きちんと「FM Gears」がありますね。

「BevelGear」ってアドインも見つけましたのでついでにインストールしてみました。

ギヤを作ってみる

「作成」タブから「FM Gears」を実行します。Spurgear(平歯車)の他に、Internalgear(内歯車)、Rackgear(ラックギヤ)のタブもありますね。今回は平歯車を作ってみたいと思いますので割愛します。

Fusion360 平歯車のパラメータは？

平歯車のパラメータは次の通りです。

• Hole Diameter:軸径

• Pitch Diameter:歯数とモジュールから自動的に算出

• Standard:Metric(メートル)、English(インチ)

• Pressure Angle:圧力角(一般的には20°、場合によっては14.5°も使うことがある)

• Module:ピッチ円直径×円周率(ピッチ円円周)÷歯数で求められる基本単位。数値が小さいほど細かいギヤとなると考えて良い。

• Nomber of Teeth:歯数

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• Root Fillet Radius:歯面と歯底との間の曲率の半径

• Gear Thickness:厚み

Fusion360で3Dモデルを作成

とりあえずモジュール0.5と0.8の二種類を作ってみたいと思います。

• 歯数：16
• 軸径：2.0mm
• 厚み：3.0mm
• 圧力角：20°
• 歯面と歯底との間の曲率の半径：自動算出される最大の半径を入力※

で出来上がったのがこちら

とても簡単にできました。

ちなみに、「Root Fillet Radius:歯面と歯底との間の曲率の半径」の値をあえて大きな数値にして、警告で出てきた最大の数値を入力しています。

あと、モジュール0.5以下のギヤも作ってみようとしたのですが、モジュール0.5と同じ大きさとなってしまったので、おそらくモジュール0.5未満は作れないんだと思います。

早速プリントしてみた

出来栄えはこんな感じ。

モジュール0.8については問題なく使えそうな感じですね。モジュール0.5は使えるように思いますがテストをしてみなければ何とも・・・。って感じです。

手持ちのモジュール0.5のギヤとも一応かみ合ってはいます。

テストしてみた

モジュール0.8については、見た目にも十分に使用できそうな感じでした。しかしギヤの歯が少し大きく感じます。ミニ四駆なんかはモジュール0.5を使っているみたいですし、できればモジュール0.5を今後使っていきたいと思っています。

ということで、ホビー用途とはいえモジュール0.5が使用に耐えうるかテストしてみたいと思います。ギヤ比2:1となるようにこんなのを作ってみました。

やっつけ感満載ですがとりあえずいいでしょう。130モータを4.8Vでぶん回します。

結構音がうるさいですが回っています。ギヤの軸間ももう少し調整が必要ですね。とりあえずホビー用途としては十分かと思います。

まとめ

ギヤがこんなに簡単に作れるのは本当にうれしいですね。プリントの際に細かい調整やバリ取りなどしっかりやっていけばもっときれいに回るのではないかと思います。

これでまた工作が捗りますね。