ゆっくり回転する　作業台を　作りたいんですが・・・

Question

図のような　30ｃｍ位の　円盤を　横の　ボタンを　押すたび　3～5秒くらいで　半回転させるような
作業台を作りたいんですが　電気の事は　ほとんど　分かりません

うえに乗せる工作品は　1ｋｇ以下の　重さで　円に入る　10ｃｍくらいの高さの　小さな物です

下の土台をなるべく薄くしたいので　マブチモーターのような　小さいモーターや小さい部品で
作りたいです　
あと　乾電池でいく場合と　AC100Vでいく場合も　知りたいです

希望の作業台を　作るには　何と何の　電気部品を　揃えれば良いか　必要な部品名を
どうか　お教え下さい

また　このような質問を聞いてくれるようなサイト、同時に　販売しているようなサイトがあれば
お教え下さい　　　宜しく　お願いします

sailor · Accepted Answer

半回転ごとに止まる部分の構造図を添付します。これで一通り組み立てられる情報は揃ったと思いますので、部品の入手先などを載せておきます

キャスター　　　　　　　　　　 　 http://www.monotaro.com/p/0923/8521/
ギアボックス（モーター付き） 　http://robot.tsukumo.co.jp/goods/4950344720088/702030030000000/
タイヤセット　　　　　　　　　　   http://robot.tsukumo.co.jp/goods/4950344960231/702030099999900/
スプリング蝶番　　　　　　　　　http://www.monotaro.com/p/0932/7096/　
ベアリングユニット　　　　　　　http://www.originalmind.co.jp/goods/03272のULF000番です。
ACアダプター　　　　　　　　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00024/
可変型電源ユニット　　　　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00095/
放熱器　　　　　　　　　　　　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00429/

その他配線に使うリード線やスイッチなどを組み込むケースなどが必要です。できる限り入手の簡単なもので、簡略に組み立てられるようにしてあるつもりです。

位置検出用のプレートはターンテーブルが回転した際にキャスターに干渉しない位置でできるだけ外側に取り付け、プレートの位置でマイクロスイッチが動作するようにマイクロスイッチの高さを調整します。可変型電源ユニットの調整ボリューム（速度調整用）は半分程度位置から調整し適当な位置を見つけてください。電池で動作させる場合は3Vで動作する適当なリレーが見つからなかったので、ここに掲載した部品で電池動作させるには、モーター用の３V（電池２本直列）電源とリレー用の４．５～６V（電池３～４本直列）の電源を二つ用意する必要があります。もし3Vで動作する２回路1aのリレーが手に入れば3Vの電源のみで動作できます。電池動作の場合はACアダプターと可変型電源ユニットは必要ありません。

sailor · Answer

何も私に気遣いをする必要はありませんよ。私は物を作ろうとする人が好きなんですよ！
手元にないから仕方がないではなくて、欲しいものが手近になければ作れないかという発想を持つ人が好きなんです。私自身は機械の設計者でもあり電気関係の技術者でもあるので、できうる限りアドバイスができれば、それに越したことはありません。このサイトでは詳細な図面や構成を選ぶ理由を図示することが困難なので難しい面もありますが、限られた範囲でできうる限り有効な手段を考えるということは、私が本来プロとして行う設計と同じくらい勉強になることです。工業用の生産ラインの設計が主な仕事ですが、それでもパートのおばちゃん(おネイちゃんも居るよ）たちの一言で効率が10％単位で跳ね上がる大爆発を起こす事があります。だから私は機械系統の質問は常に見るようにしています。明らかに基本的な考えが間違っていて、装置をつくること自体が無意味なもの以外は考えてみるのが、私の楽しみみたいなものです。今回のように機械関係の専門家ではなくできるだけ安く、特殊な部品を使わないなどというののは、良く出来た推理小説を解いていくのと同じ楽しみがあるのです。

今回は閑話休題ということで。次に組立に関する詳細を上げます。ただし図面は今までのサイズですが・・・

sailor · Answer

先ほど指定した部品を使った場合の実態配線図です。図中で線が交差している部分に黒丸が付いているところは配線同士を接続することを意味します。線が交差していても黒丸の印がないところは接続はしません。単に作図の都合で配線が交差しているだけという意味です。

この図では電源のマイナス側は全て共通の配線でまとめられていますが、プラス側はモーター用の電源と制御用の電源に分けて書いてあります。電池駆動の場合はモーター用には単一型電池２本直列で3Vの電源を使用し、制御用には単三型乾電池４本を直列にした6Vの電源を使用します。マイナス側は両方とも一緒につないで構いません。ACアダプター及び可変型定電圧回路を使用する場合は、制御用電源にはACアダプターからの出力のプラス側をつなぎ、モーター用電源には、可変型定電圧回路の出力のプラス側をつなぎます。マイナス側はこの場合でもひとつにまとめて接続して構いません。このあとはパーツリスト及び入手先のリンクと実際に組立にあたり、現物合わせで行う（詳細な寸法を指定した図面をつくる（実はそのほうが楽）ことも可能なのですが、ここで掲載できる画像ではどう考えても無理があるので、）部分に関してのいくつかの注意事項を上げて、一応の終了としたいと思います。ブレーキについては、要望があれば補足で追記してください。

やはり、大きなサイズの図面が掲載できないとこういったものに関して詳細なアドバイスをするのはかなり難しいですね。PDFやDXFファイルのアップができれば正確な図面を掲載できうるのですが・・・

sailor · Answer

使用する電気部品の外見と端子配列を掲載します。

リレーはオムロンのG5V-2-H1-DC5です。　　　　http://www.monotaro.com/p/0858/8097/

マイクロスイッチはオムロンのSS-5GL2です。　　http://www.monotaro.com/p/3257/7106/

プッシュスイッチはIDECのABW120Bです。　　　　http://www.monotaro.com/p/0692/0575/

ダイオードは汎用の1N4007を使います。　　　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00934/

一応上記の部品で考えていますが、規格さえ合えば別の部品であっても問題はありません。

sailor · Answer

電気回路図です。
この回路ではできるだけ簡単回路で済ませるためにリレーによる自己保持回路で構成しました。本来ならばモータードライバーというICを使ったほうが、安定度が高く寿命も長いのですが、電気に関しては全くの素人とのことなので、基盤上に回路をくまなくてもいい方法ということで、この回路構成にしました。使用している部品は2C1M（２回路１接点）のリレーとスイッチがNO（ノーマルオープンといいます。ボタンを押している間だけオンになるスイッチです）タイプがひとつとマイクロスイッチ（この場合はNCとして使用、NCとはノーマルクローズのことで、押された時だけオフになるタイプです）が一つ、あとは、回路保護用のダイオードが２つで、これ以上単純にはできない回路です。

下の図でACアダプターと可変型定電圧回路は電池で動作させる場合は必要ありません。電池動作の場合は回路図中の＋・ーで示された線をそれぞれ＋は＋同士・ーはー同士でまとめてDC3V（電池２本）につなげば動作します。後で部品表を掲載しますが、2C1MのリレーについてはACアダプターを使う場合と電池で使う場合では部品が異なります。また、電池で動作させる場合は速度の調整はできません。速度調整回路についてはキット製品を使うので組立についてはそちらの説明書を参照してください。部品点数も10点程度ですから半田付けさえできればOKです。

一応回路の説明をしておきます。まずS1と書かれたスイッチがスタートスイッチで、スタートさせる際に一度押します。するとS1からの電流がリレーをオンさせ、モーターに電流を流すと同時に、リレーのコイルにも電流を流すので、スイッチを離しても、モーターは回り続けます。そしてS2で示すスイッチがオフすると止まります。このスイッチはターンテーブルにつけた停止位置検出用の木片でマイクロスイッチを動作させることでオフになります。S1の方は二つのスイッチがひとつのケースに入っていてひとつのボタンで同時に動作するようになったものを使います。S2と並列にNO型のスイッチを付けるだけでも動作はするのですが、もし、ターンテーブルが自動停止位置からずれた状態で止まっていると、電源をいれたと同時に回り始めて危険なので、冗長かとも思いましたがこのような回路にしてあります。S1a／S1bという表記は二つのスイッチがひとつのボタンで連動するという意味です。D1・D2と書かれた物はダイオードでモーターやリレーのようにコイルを使った部品は、今回の回路のような場合は逆起電力というあまりありがたくない物が発生する性質があるので、逆起電力を打ち消す目的で取り付けてあります。なくても動作はしますが、スイッチやリレーの寿命に影響しますので付けておいたほうがいいでしょう。１個￥10ていどですしね。それからダイオードには向きがあり逆に付けるとショートしますので注意が必要です。回路図中で横棒と三角の組み合わせで書かれた記号ですが、実物では回路図の横棒に当たる方に線が書かれていますので、向きに注意してください。

sailor · Answer

昨日の続きです。
ターンテーブルとモーター取り付け用の台座部分です。
ターンテーブルはデコラなどのメラミン化粧版で作るほうがよいでしょう。摩擦を低減させる目的で、キャスターにあたる面はできるだけ硬いほうが良いので普通の合板ではなく硬質の表面処理をされた材料をおすすめします。タインテーブルの中心部部にはベアリングホルダーを取り付け、テーブルの中心を保持するようにしています。この部分だけは模型用などで適当なものがないので、工業用ですが汎用品ですので￥１２７０と安価です。モーター台座はバネ蝶番（開き戸をバネの力で閉める蝶番）を使用しギアボックスについたタイヤをターンテーブルに押し付けるようにしています。

ターンテーブルについている停止位置を決めるための小さな板は、テーブルが回転した時にキャスター干渉しない範囲でできるだけ外側に取り付けてください。この小さな板の出っ張りでマイクロスッチを動作させて自動停止位置を決めますので、２箇所の位置は中心を通って反対側になるように取り付けます。この部分には力は掛かりませんので、両面テープなどで張り付ければ十分です。

それから、一つ質問ですが、ブレーキについてですが、確実ロックさせるような機構を必要とせずある程度の抵抗があるくらいで良いのであれば、特別にブレーキ機構を設けなくとも、タイヤとターンテーブルの摩擦である程度の力で固定されると思いますが、もしも、確実にロックするような機構でなくても良いのであれば、ソレノイドによるブレーキ機構は省略できます。この機構を使わないのであれば、乾電池による動作も可能ですので、とりあえずブレーキ無しで試してみて必要であれば追加するという方法が良いかと思います。電気系統や機械的な部分は後からでも追加出来ますのでいかがでしょうか？

この次の投稿で電気回路部分を載せます。

sailor · Answer

お待たせしています。
まずは台座部分のスケッチを掲載します。画面が小さいので読みにくいかもしれません。

材料としては１２mm～15mm程度の合板でいいでしょう。キャスターはナンシンのKD-50-NMという物を４個使用します。ホームセンターや通販で手に入ると思いますが、取り付け面から車輪までの高さ６５mmのもので首振り機構のないものであれば他の製品でも使用できます。ここではなるべく摩擦を減らしたいのでナイロン車輪のものを選んでいます。なお、耐荷重は１個当たり４０kgfです。高さが変わる（低くなる場合は駆動部分の取り付けに注意）場合はシャフトの長さもあわせて調整する必要があります。

シャフトに使うボルトですがいわゆる半ネジタイプのもので、首の部分にネジが切ってないものを使用します。注意することは転造ネジは使えないということです。転造ネジではネジ部分より首の部分が細くなっていますので使えません。必ず首の部分がネジ部分より太い呼び寸１０mmのボルトを使います。使用する板厚を考慮にいれて、板の上側に指定の長さだけ（１～2mm程度の誤差はOK）出るようなボルトを選びます。ボルトの頭は必要ないので、切り落として先端をヤスリなどで軽く丸めておきます。

モーターやギアボックスについては出来るだけ安くとのことですので、タミヤ模型から出ている工作シリーズの中に使えるものが有りましたので、それを利用することにしました。信頼性ではやや劣るかもしれませんが動作には問題ないでしょう。駆動方式もシャフト部分でギアによる駆動では高くなってしまいますので、ターンテーブル周囲を下からタイヤによって回す方式に変えました。電源に関してもモーターは電池駆動が可能なのですが、ブレーキに使用するソレノイドは電池では問題がありますのでやはりACアダプターを使用したいと思います。

それでは以下にベース部分の図面を載せておきます。以降順次掲載していきますが、今日はこれからちょっと用事が出来てしまい。図面をまとめる時間が取れそうにないので、、明日まとめて残りを掲載します。

sailor · Answer

大変お待たせして申し訳ありません。先に紹介したターンテーブルで内部に駆動及びブレーキ機構を組み込めないかと考えておりましたが、やはり金属の機械加工ができないと無理があるので、他の方法を考えてみました。幸いにも家具職人の方ということで木工はお手の物でしょうから、木材による構成で再度考えています。昨日・今日と急ぎの仕事が入ってしまい、細かな部分に手が回らないかったのですが、大まかに以下のような仕様で考えております。中心軸は回転の中心の保持及び駆動力の伝達に用い、積載物の荷重は受け持たなせないものとし、周辺部に４箇所設けたキャスターにより積載物の荷重を分担する。駆動にはDCモーター（模型ロボット制作用）を用いる、ブレーキは駆動用モーターと連動する形でソレノイドプランジャー（電磁石に）による１８０°ごとの自動動作とする。起動及び停止はプッシュボタンスイッチ（モメンタリー）により起動し、１８０°回転後自動停止とする。電源に関しては乾電池では電流容量的に無理があるので、市販のACアダプターを使用します。

部品に関しては、できる限り一般的に手に入りやすい物を使用していますが、一部専門的なものもありますので、それらに関しては通販サイトを同時に掲載しますので参考にしてください。

上記の仕様でラフスケッチを書いていますので、明日または明後日には詳細を載せられると思いますが、一度の投稿で１枚の画像しか添付できないので、複数の投稿となりますので、あわせてご覧いただくようになると思います。

sailor · Answer

ターンテーブルについては市販品でちょうど良いものが見つかりましたので参考にしてください。
駆動装置についてはテーブル自体が薄く内部に組み込むことは無理（可能ですがそれなりの工作スキルが必要）があるので、テーブルの外部に置くことになりますが問題ないでしょうか？駆動装置とブレーキはできるだけ入手の簡単なものということで、工業用ではなく模型用のロボットの部品で探していますのでもう少しお待ちください。電気回路についてはハンダ付けが出来る程度の技量があれば問題ないのでご安心を。

http://www.trusco.co.jp/protool/CatalogDetail.do?spcode=TC3010G+++++++++++++++++++++++8500

sailor · Answer

動作時の加重は1Kｇ以下であれば小型の模型用モーターの使用も考えられますが。停止時の加重が８５ｋｇとなるとレコードプレーヤーのような、中心軸での一点での支持はあまり現実的ではないでしょう。レコードプレーヤーはそのような負荷を考えて作られているわけでは有りませんので、シャフトの軸方向の対加重はせいぜい数ｋｇから１０ｋｇ程度でしょうから８５ｋｇもの加重をかければ、極短時間で破損する、または載せたとたんに破損するでしょう。また、ターンテーブル自体もアンバランスなものを載せることは全く考えていませんから、少しでも載せたものが中心からずれていたら、簡単にゆがむでしょうね。

したがって、８５ｋｇもの加重を支えるのには全く不向きです。金属加工などの工作は無理とのことなので、合板や市販のベアリングホルダーなどを使って出来る範囲で考えて見ました。

まずターンテーブルですが、中心ですべての加重を支えるのは合板では非現実的なので、中心の軸受け部では重量を支えることよりも、回転中心の保持をするという目的に絞って考えます。こうすればシャフトもそれほど太いものは必要ないでしょうし軸方向の加重の掛かりませんので、比較的小さなもので済みます。上に載せる工作物の加重ですが、これはターンテーブルとなる合板の円周に沿った位置（加重の集中すると思われる位置）に台車などに使うキャスター（首フリではないタイプ）３～４箇所程度取り付けて支えるようにします。こうすれば合板でも一点に加重が集中することはないので大丈夫でしょう。回転の中心を決める部分と重量を支える部分を分割してやれば100ｋｇ程度の加重であれば、多少アンバランスであっても安全に支えられるかと思います。それでもターンテーブル自体はできるだけたわみの少ない材料を使うに越したことはないので、出来る限り厚い物を使用したほうが良いでしょう。こうしたものを作るときは安全性を第一に考える必要が有ります。一点で支持してもし、シャフトの折損やテーブルの破損などがあった場合、最悪は工作物が転落する可能性もあるでしょう。静止状態でもかなりの重量ですから大怪我につながらないとも限りません。最大100ｋｇのものを載せるとして、設計するときは個人お工作レベルでも最低でも200ｋｇ程度の力には耐えられるように作ることを念頭におきましょう。

それから、加重をかけた状態でモーターでの回転は考えなくて良いとの事ですが、手動での回転（作業しながら回す必要はありますか？もしくは自動回転が止まったところで固定（ブレーキをかける）する必用がありますか？この２点は回転させる機構を考える上で必用な項目です。補足お願いします。

ある程度詳細が決まれば部品など詳細を書けると思います。

ゆっくり回転する 作業台を 作りたいんですが・・・

半回転ごとに止まる部分の構造図を添付します。

何も私に気遣いをする必要はありませんよ。

先ほど指定した部品を使った場合の実態配線図です。

使用する電気部品の外見と端子配列を掲載します。

電気回路図です。

昨日の続きです。

お待たせしています。

大変お待たせして申し訳ありません。

この回答への補足

ターンテーブルについては市販品でちょうど良いものが見つかりましたので参考にしてください。

動作時の加重は1Kｇ以下であれば小型の模型用モーターの使用も考えられますが。

この回答への補足

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