ビー玉の加速

ビー玉を転がして色々な仕組みを動かすピタゴラスイッチのようなギミックを作ろうとしているのですが、ビー玉を加速する方法（機構）がどうしてもわかりません。
というのも、ジェットコースターのようなループを３連以上作ろうと思っているのですが作る条件として高さが25cmほどに限られていて、ビー玉を高い位置から転がすことができません。そのため、ビー玉を加速しなければならないのですが、ピッチングマシンの原理は他の人が採用しているので、なるべく避けようと思っています。
ビー玉はギミックの中を循環するので、ひとつのビー玉を処理しても、次のビー玉がくるとまた処理できなければなりません。
どうかみなさんの知恵をお貸しください。無茶なアイデアでも結構です。
宜しくお願いします。

No.1 回答者： hirokazu5 回答日時： 2005/11/14 23:06

地球よりも質量の大きな星に作れば、重力加速度が稼げます♪

この回答へのお礼

素早い解答ありがとうございます。
おっしゃるとおりです。高温で使える耐熱服が開発されたら太陽でやってみたいです♪
ありがとうございました。

お礼日時：2005/11/15 21:59

No.2 回答者： yama_yama5525 回答日時： 2005/11/14 23:17

モーターの回転で、ビー玉に加速をつけるとか？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
モーターの回転を利用する方式にはピッチングマシンしか思いつかないのですが、どういった機構が良いでしょうか？

お礼日時：2005/11/15 22:01

No.3 回答者： Cocotte_rn 回答日時： 2005/11/14 23:53

ループを作るだけでしたら、参考URLなどはいかがでしょうか。

高さ25cmでも小さめのループなら３連以上行けそうです。
加速のアイデアとしては、ストローのようなもので進行方向に空気を吹き付けるとか。

参考URL：http://blog.livedoor.jp/u_pop_1603_sw/archives/1 …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
URLもとても参考になりました。動画を見たのですが実は当初、10連ループを作るつもりでいたのでとても感心しました。３連と言わずに７連ぐらい挑戦しようと思います。
空気を吹き付けるアイデアはナイスですね。じっくり考えたいと思います。ありがとうございました。

お礼日時：2005/11/15 22:12

No.4 回答者： kurokuboy 回答日時： 2005/11/15 00:07

アイデアだけいくつか

この問題は原理的に外部からエネルギーを与える必要が有ります。方法としては

１、通過するビー玉にコンプレッサーからの高速の空気を吹き付ける。特に速度が落ちる場所が良い。

２、長方形の板を十字に組み、中心をモーター軸に取り付け高速回転させ、そこにビー玉が転がり込むと回転力で大きな速度が得られる。外側に弾き飛ばされないように壁を付けることはいうまでも無い。これも速度が落ちる場所に付けるとコントロールしやすいかも。

３、直流モーターの原理を使う、つまりフレミングの左手の法則を利用する。具体的にはビー玉の代わりにアルミなどの金属球を使い、通路に二本の金属レールを置き、その上下に永久磁石を配置する。
ここでレールには直流電圧を掛けておき、アルミ球がその上に乗ると球自体に電流が流れ磁石との相互作用により加速される。電流や磁石の向きを逆にすると減速してしまうから要注意。詳しくはフレミングの左手の法則をお調べください。

４、パチンコ玉などの鉄球を使う。上から見て球の通路の左右に同じ周期で回転する円盤を配置し、その円盤の外側に鉄球を挟むようにN　Sの永久磁石を取り付けて磁力線で鉄球捕まえて引っ張り加速する。

まだまだ考えられるがとりあえず4種類をご検討ください。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
実は転がすのはビー玉と決められていて、磁場を作る方法も考えたのですが、やはりビー玉ですのでどうしようにも。。。
1と2のアイデアはいただいておきます。特に2は機構が簡単で済みそうなので考えてみます。
１つの質問に対して４つもアイデアを出していただき、本当にありがとうございました。

お礼日時：2005/11/15 22:24

No.5 回答者： bullfrog 回答日時： 2005/11/15 07:03

ガウス加速器なんてどうでしょうか。

http://www2.hamajima.co.jp/~tenjin/ypc/ypc046.htm

この回答へのお礼

朝早くの回答ありがとうございます。
ガウス加速器、初めて知りました。URL大変参考になりました。
ガウスの加速器ですが、磁石球のと鉄球を使用するようですが、鉄球はビー玉と交換できるのでしょうか？
回答に質問と、本当に申し訳ありません。

お礼日時：2005/11/15 22:30

No.6 回答者： TXV12003 回答日時： 2005/11/15 07:50

棒をモーターで回転させ、それではじくのはどうでしょうか？

これなら、単純な回転機構だけを作ればよいので、シンプルな構造になります。
あまり衝撃が大きいと、ビー玉が割れる可能性もあるので、材質などは工夫する必要があると思います。
また、射出方向を一定にするためのガイドを設置することも必要でしょう。

もう一つ、ジェットコースターのように、高いところまで持っていくというのはどうでしょうか。

この回答へのお礼

朝早くの回答、ありがとうございます。
はじくアイデアは使えそうです。じっくり考えてみようと思います。ありがとうございました。

お礼日時：2005/11/15 22:44

No.7 回答者： mars2015 回答日時： 2005/11/15 13:57

装置を製作する目的は？　予算は？　耐久性や信頼性は？　ギミックに操作者は付きますか？　無人で連続運転ですか？

玉を打ち出す速度に関しては、バラツキはどの程度許容されますか。玉の速度については、微調整は必要ですか？　玉の発射間隔はどのぐらい必要ですか？

構造が簡単で信頼性の高い方法は、

バネではじく。
パチンコ台(昔の手動式)やスマートボールのように、ゆっくりとバネを引いておいて、この戻る力を利用します。バネを引く部分は、ツメを付けた円盤や切り欠きのある歯車を使用するのが簡単で確実でしょう。この部分、見せる演出がいろいろ可能でしょう。玉を１個づつ供給する機構は、発射するピストンで兼用できるでしょう。
発射間隔をかなり短く(数発/秒 程度)できます。装置は小型にできますが、玉の速度を大きくしようとすると玉に加わる衝撃が大きくなり割れる怖れが出てきます。玉の速さにバラツキが出る。玉の速さの調節がしにくい。衝撃音がします。

空気圧で押し出す・・・・エアガンですね。
筒の中に玉を入れ、圧縮空気を送り込む。銃身の長さを長くすると、(加速する時間が長くなるので)圧力はあまり上げなくても玉の速度を大きくできます。銃身はある程度は曲げても支障ありません。玉を銃身の先から落し込む(火縄銃方式)なら構造は簡単だが、発射間隔が長く必要。銃身の後ろから入れる(拳銃方式)なら、発射間隔をかなり短くできるが、尾部を閉鎖する機構が必要。いずれも、(玉が複数あるならば)玉を１個づつ供給する機構が必要。玉の速さの調節は容易。ただし、玉と銃身の寸法精度によっては、玉の速さにバラツキが生じる。発射音自体は小さいが、空気圧を供給するコンプレッサが・・・

電磁的に加速する。
リニアモーターと呼ぶかレールガンと呼ぶか・・・
玉が鉄とかの磁性体であれは、多数のコイルを並べて移動する磁界を作るなどの方法で任意の速度に加速することができます。速度の調節が簡単で、速度のバラツキが小さい。音が静か。コースの途中でも加速が可能なので循環式の装置に最適。機械的な運動部分が無いので整備不要で長期間動作。減速動作も可能。装置が大げさで運転コストも高い。ただし、装置として動きが無いので、見ても面白くはないと思います。

ついでに実用性はかなり？だけど面白い装置のネタを。

サーカスのシーソーの原理？
大きな錘を指定の25cmより低い高さから落下させます。この下に腕の長さを左右違えたシーソーを置きます。腕の長い側の上に玉を置き、腕の短い側に錘を落下させると、玉は25cmよりも高く上がります。運動の速さを変えるしくみとしては、動滑車や輪軸なども使えます。運動エネルギーとして見るならば、この部分だけでも面白いのでは？？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
予算はあまりかけられません。ある程度の材料はそろっているのですが、例えば機械を取りつけ、それに何万もかけるだとか、そういうことはできません。安上がりが条件です。　耐久性は特に必要ありません。信頼性はほとんど無いのは困りますが、そこそこあればいいです。　ギミックに操作者は付かず、　無人による連続運転を行います。
玉を打ち出す速度は所定のループが成功さえすればよいので、特にバラツキは絞らないつもりです。そのため微調整も要りません。玉の発射間隔は５秒～１０秒ぐらいだと考えています。
バネではじく・・・これは結構いいかも知れません。見ている方も面白いですし、構造もシンプルでいけそうです。
空気を利用する方式ですがコンプレッサは考えてみるとやはり場所も取りますし、騒音やお金もかかりそうなので、無理かなと思い始めています。
シーソーも面白そうです。ぜひ考えてみようと思います。
一つの質問にたくさんのアドバイスを頂き、本当にありがとうございます。

お礼日時：2005/11/15 22:58

No.8 回答者： bullfrog 回答日時： 2005/11/16 00:23

>ガウスの加速器ですが、磁石球のと鉄球を使用するようですが、鉄球はビー玉と交換できるのでしょうか？

どうしてもビー玉なのですね。であれば、無理です。鉄球のように磁石につくものでなければなりません。

ビー玉であれば、フレミングの左手の法則を利用したレールガン（リニアモーター）もダメですよね。
（ちなみに、こんな感じで簡単に作れます　http://web.kyoto-inet.or.jp/people/ebisan/liner. …）

となると、エアコンプレッサを使うか、バネを使うか、ゴムを使うか……。円筒に放射状に弾性のある板を取り付けて、板が何かに引っかかるようにして……パチン！という方法もあるでしょう。これであれば、モーターで単純に回せばいいのではないかと思います。

バネにしろゴムにしろ板にしろ、「バチン！」では衝撃があって不安ですから、ピンボールで最初にはじく球のように、球を引き寄せておいて……エイッ！の方が良いかもしれませんね。

この回答へのお礼

補足ありがとうございます。
参考URLとても面白かったです。レールガンがこんなに簡単に作れるとは知りませんでした。この原理は覚えておくと後で役に立ちそうな気がします。
今のところはピンボールのバネの機構をつくり、カムとモーターで発射間隔をを調整しようと考えております。
ありがとうございました。

お礼日時：2005/11/16 21:37

No.9 回答者： kurokuboy 回答日時： 2005/11/16 21:55

Ｎｏ．４です、ビー玉に限るとのこと分りました。

ではこんなのは如何ですか、つまり粘着力を使うのです。
具体的には通路に幅20ミリ長さ200ミリ位の穴をあけ、その穴に当たらないようにベルトコンベアーのベルトをほぼ平らになるように取り付けます。

そのベルトの表面にガムテープなど粘着力の強い物を貼り付け高速回転させます。つまりビー玉がベルトに掛かるとその粘着力でベルトに貼り付き、ベルトコンベアーで加速され終端まで行くと切り離される、という仕掛けです。

ポイントはやはりビー玉の速度が落ちる所が良いかと思います。
低コスト、玉の材質を選ばない、仕掛けが簡単、などのメリットがあります。

この回答へのお礼

二度目の回答ありがとうございます。
確かにアイデアはなるほどと思いましたが、粘着物は取り扱いがやっかいで、埃やごみ等により加速度のばらつきや、コンベアからの切り離しの調節が粘着度の変化により不便な面が出てくると思われます。粘着物の交換も必要となってくるでしょう。もしかしたら二、三十分運転するとコンベアに乗らないということもあるかもしれません。
せっかくのアイデアですので一度試してみて、考えようと思います。
一つの質問に多くのアイデアを寄せていただき、本当にありがとうございます。

お礼日時：2005/11/16 22:40

No.10 回答者： mars2015 回答日時： 2005/11/17 13:58

下のNo7です。

昔、類似のディスプレイのメンテをした経験からアドバイス。

無人で連続運転となると、やはり、かなり信頼性が必要です。10秒間隔で玉を発射しても、半日連続運転すれば、4320発になります。コースをはずれて落下する玉も出るでしょう。これがうまく転がって発射機の所へ合流するくふうが必要でしょう。この部分、うまく見せられれば、失敗する玉が多少あっても、かえって観客は面白がって見てくれます。玉は、多少大目にして、発射機の近くでいくつか溜まるようにしておくと安心です。
連続して長期間使用すると、レールの特定の部分に力がかかり、コースの歪みが出ます。じゅうぶんな強度を取った上で、ある程度調整できるようにしておく必要があります。
設置環境で、ホコリの進入、観客にケースを叩かれるなど外来の振動の影響も考慮する必要があるかもしれません。常設でなければ、水平に設置できるように水準器と調節機構等組み込むのが良いかもしれません。
玉の傷みや汚れが支障することがあるので、予備を用意して、点検項目に入れておく必要があります。
一定時間、玉がチェックポイントを通らない(失敗が連続する。あるいは発射が正常でない場合。)時にアラームするか、全体の運転を止めるようにしておくと良いです。

まあ、メカ物の信頼性と価格は密接に関係しますから・・・

この回答へのお礼

二度目の回答ありがとうございます。
＞まあ、メカ物の信頼性と価格は密接に関係しますから・・・
そのとおりです。予算が少ないため、こればかりはなんとも・・・。あまり細かいところまで凝れないのが実際のところです。
玉が落下してもフォローする仕組みやある程度のゆがみの調節機構など、取り入れたいと思います。
とても為になることを教えていだだき本当にありがとうございました。

お礼日時：2005/11/17 22:47