「組み立てられました(^-^)」モデルガンカートリッジ自動組立機開発～その4：組立テスト(試作手作り冶具、1発)～

ここ3カ月ずっと開発中のモデルガン　カートリッジ自動組み立て機。

本日、1発のみですが火薬が入ったキャップ火薬を用いて組み立て実験を行いました。

結果から言うと、

調整は必要だが成功！

です(^-^)

前回の実験

前回はグリッパー(ロボットハンド)やカートリッジを置くXYZテーブルの動作試験をしたり、持ち上げたいものを吸引する吸引グリッパーの動作テストを行いました。

あれから、

グリッパーを使ってカートリッジを持ち上げる実験をしたり、

吸引グリッパーでの持ち上げテストをやってみて、全く持ち上がらず、やり方を変えたり、

冶具の高さ・位置を調整したり、

グリッパーやローダーの位置を変えたり、

いろいろと試行錯誤しました。

今回の組立実験装置の説明

今回の実験は「組立に必要な最低限の要素」を洗い出すことを目的としてるので、冶具などはすべてパテ等を組み合わせた手作り品。Y軸プレートへの固定もいじれるように両面テープ、位置合わせも目分量で罫書きして中心を出し、それで上手くいかない場合は少しずつ位置調整しました。

Y軸プレート上に設置した冶具です。それぞれで高さを調整してあります。

プライマー、キャップ火薬、カートリッジ本体はグリッパーが掴んで持ち上げて移動させます。

真ん中にあるプライマー安定化冶具は、オートマチックモデルガンを発火したことがある方なら経験あるかと思いますが、カートリッジ本体にプライマーが斜めに入ってしまったときに、プライマーを正しく挿入するための冶具です。(動作はこの後の動画でご確認ください)

グリッパーでプライマーやキャップ火薬を掴んでカートリッジ本体にいれたり、カートリッジをプライマー安定化冶具に運んだりします。

ローダーはタニオ・コバ　GM-7.5に同梱されていたローダーをテープで固定したものです。

冶具・グリッパー・ローダーの位置や固定方法は、仮固定で、これから検討します。

モデルガンカートリッジ組立実験(おそらく世界初！)

では、前説明が終わりましたので・・・それではご覧ください。自分が知っている限りでは世界初、機械がモデルガンカートリッジを組み立てる映像です!(^^)!

動作説明

まずグリッパーがプライマー上部に移動。下降してプライマーを把持、持ち上げます。
次にグリッパーがカートリッジ本体上部に移動。プライマーがカートリッジ本体内に確実に入るようにカートリッジ本体に近付いてからプライマーをカートリッジ本体内部に落下させます。
グリッパーはそのままカートリッジ本体を持ち上げ、プライマー安定化冶具の上部に移動します。プライマー安定化冶具は、カートリッジ本体プライマー挿入穴の内径より小さめな外径で、カートリッジ本体内部に少しだけはみ出す長さにした棒が台座の上に直立しているものです。カートリッジ本体が降下すると、この棒がカートリッジ本体に入り込み、プライマー挿入穴の手前で引っかかっているプライマーを押し上げます。これにより、プライマーの引っ掛かりが解消され、そのまままっすぐ持ち上げることで、プライマーは自然と挿入穴に入り、正常な位置に移動することができます。
持ち上げたカートリッジ本体を元の位置に戻します。
グリッパーがキャップ火薬上部に移動。もちあげます。
グリッパーがキャップ火薬をカートリッジに落下させます。プライマーと同様に、確実に入るようにカートリッジ本体に近付いてから落下させます。
ローダーがカートリッジ本体上部に移動。下降し、キャップ火薬を挿入します。
XYZ軸がそれぞれの原点に戻ります。

映像のとおり、しっかりとカートリッジを組み上げて、発火も問題なくできております！！！

実験結果と考察

今回の実験で、1発のみですがカートリッジの自動組立に成功しました!(^^)!

単純に言えば、冶具を増やしてプログラムをいじれば複数個のカートリッジの組み立ても可能となります。

ただ、問題点も多々あって・・・

ローダーがキャップ火薬を押すときにカートリッジ内壁にひっかかったのか、ぎくしゃくした動きになってヒヤッとした。
冶具が手作り、かつ位置を目分量で決めたため調整が大変。正確な冶具を作成する必要がある。
今まで確実に動作・組み立てすることを第一優先にしていたので気付かなかったが、動作が遅い。駆動系の変更や、電子回路系を再設計するのは大変なので、必要トルクを考慮しながらモーターギア比をより高速設定になるよう変更する必要がある。(現在最もトルクが出てスピードが遅いギア比で動かしています)
上記に加え、高速化のためにはXYZテーブル移動が最低限で済むように冶具位置、グリッパー・ローダー位置の検討が必要。また、動作安定化のための停止時間の短縮化も検討の余地がある。

とまぁ、たくさん見えてきました。

冶具は正確に作るための手段を知っている・持っているので解決できそうです。

動作がゆっくりなところは厄介で、モーター変更やモーター駆動回路変更となるとかなり大掛かりな変更となります。

また、高速化すると慣性力が増加して、位置制御が難しくなるのでプログラムも変更する必要が高そうです。

現状、ギア比をいじるのがやれることかな、と。(やろうと思えばできますが・・・)

ただ、今回の実験で、こんな市販品を組み合わせた手作り機械でも、モデルガンのカートリッジを自動で組み立てることができることを証明できました！！

これが、今回のカートリッジ自動組立機開発の最大の成果と思っています。