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【工作日記・中3】モーター駆動型本格的クレーン

製作プロセス公開中です。オリジナル機能の水平回転も動くようになりました。

最新動画です。

説明

アームの上げ下げと、荷物の上げ下ろしができる、クレーンです。モーターと木材を使う本格工作ですが、意外と簡単にできます。

難易度と費用

  • ★★★★☆(上級)
  • 材料費:モーターとギアボックス2個分程度。

製作プロセスギャラリー

アーム部

ヒノキ材でクレーンのアームを作る

実物大の設計図を使って形を作るときは、クリアホルダーが便利。

 

実物大の設計図を描いたら、クリアホルダーで挟み込んで、その上で、木材を合わせながらボンドで貼り付けていくと良いです。

ボンドは乾くとクリアホルダーから簡単に剥がれます。クリアホルダーの方を曲げて、接着した木材の方へ力がかからないようにすること、完全に乾いてからはがすことに注意すれば、簡単にはがせます。

ここでは、接着剤は、木工用ボンドを使いました。

 

ボンドは、クリアホルダーの上か、要らない紙の上にまとめて出しておいて、つまようじや針金を使って、すくい取って接着面に貼り付けると良いです。

完成したアームと巻き上げ部分の部材

ゴムチューブは、現物合わせで切ると良い

ゴムチューブのサイズは、設計図の寸法から出すことができますが、アームは(残念ながら)ゆがんでいる

ので、寸法がずれていました。そこで、実物に合わせて、ゴムチューブをカットすることにしました。
これによって、きれいにアームの間にはまりました。

アームの巻き上げ部分の製作

アームのベースを取り付けました。

アームの間にピアノ線を渡して、ベースに取り付けます。このときに、アームの木材に直径1㎜の穴をあけます。

ここで、「ピンバイス」が活躍しました。

アームの先端にプーリーを取り付けました。

アームの先にフックを上下させるための糸を渡すプーリを取り付けました。左右に動かないように、ゴムチューブで挟んでいます。

駆動部

手順

ギアボックスは、ヤフオクで買いました。

貼ってある値札に125円と書いてありました。

モーターとギアの関係

ビス、ナットを取り出す

こまめに片づけましょう。

ギアとモータの連動

完成した駆動部

全体

前から見たところ

駆動部の拡大画像

本体の水平回転

参考している工作記事では、アームは水平方向へは回転しません。それは面白くないので、水平方向も回転できるように改造することにしました。

ベアリングを作る(ベアリング1号)

プーリーを付けただけでは、まったく動かなかったので、ベアリングを作ることにしました。

ベアリングの作り方

ベアリングには、パチンコ玉を使うことにしました。

パチンコ玉が転がって行かないようにアルミ線をグルーガンで固定しました。

ボールの上を触ると、簡単にころころと回転します。

プーリー

プーリーは、プラスチックのドリンクのキャップの部分を使うことにしました。

結果的に、ここで、手を抜いたプーリーは全く使い物になりませんでした。この頃はまだ、手作りプーリーは難しいと思っていました。
クレーン本体と、水平回転するベアリング台の合体
結果→全然ダメでした。

クレーンが重すぎて倒れました。ベアリングもうまく動きませんでした。

失敗です。

原因解明(1)モーター側のプーリーがガタガタしている

モーター側のプーリーの軸がガタガタしていることに気づきました。

そこで、軸の下の部分に穴をあけて、軸ががたつかないように工夫しました。

結果→やっぱり動かない

他にも、プーリーの輪ゴムの長さを変えてみたり、二重にしてみたりしましたが、ダメでした。

ベアリング2号とプーリー2号

変更点

今度は、本格的に改造することにしました。

  • 紙コップ
    をやめて、紙製の茶筒を使うことにしました。
  • ベアリングの方法は同じです。
  • モーター側のプーリーは手作りのものを使うのではなく、TAMIYAのプーリーに変えました。
  • 輪ゴムを2つ使って2重にしました。

水平回転するクレーン2号の最終形

実はまだ、途中なので、電池ボックスは手で本体とつないでいます。

全体

 

プーリーとベアリング連結部

プーリー2号は、プーリー1号のアルミ線の代わりに、学校の技術家庭で使い残したゴムチューブを使いました。つなぎ目は、短い竹ひごを差し込んだだけでつないでいます。

プーリー2号とベアリング2号をつないだところです。

水平回転の動画

実はまだ完成していません。

何度も水平回転させていると、ベアリングの上に載せているクレーンが、ゴムで引き出されてしまうからです。

それに、荷物をひっかけようとすると、本体が、台から外れてしまいます。

工夫したところ

  • ニューム管が無かったので、技術の授業の残りのゴムチューブを使ったところ。
  • もともとなかった水平回転の機能を実装したこと。

材料と用意するもの

材料

製作に使った主な材料の一覧です。これが最適というわけではないかもしれませんが、参考になれば。

1モーター(マブチモーター RE-140RA)2個
2切り替えスイッチ付き電池ボックス単1×21個
3プーリー(Φ20mm)×22個
4ギアボックス
(TAMIYAウォームギアボックスNo.20)
2個
5ひのき材 5×5×900mm3本
6ひのき材 3×3×900mm1本
71mm厚アルミ板70×40mm
7木材 6mm厚 60x160mm1
7工作用紙
7ピアノ線約150mm
7ゴムチューブ(外径5mm、内径2㎜)約100mm

6のゴムチューブは、参考資料ではアルミ管だったのですが、手元になかったので、技術の授業で使ったゴムチューブの残りを使いました。

用意する工具

  • 工作基本セット(と勝手に呼ぶ)
    • 接着剤(セメダイン、木工用ボンド)
    • はさみ、カッター、カッターマット
    • 筆記用具(フリクションが意外に便利)
  • ピンバイス

参考資料

「起重機(クレーン)を作ろう(海保洋司)」、子供の科学(誠文堂新光社)1970年2月、pp.83-85。

作った人

  • Joe
  • 中学3年
  • Maker’s Club
  • 2020年7月10日~作成中(2020年7月25日)

感想

「だいたいでいい」と思って作ると、アームが平行にならなかったり、気の長さが足りなかったりして、初めからやり直す羽目になって悔しい思いをします。だけど、根気強くきちんと寸法取りすれば、なかなかにカッコよく仕上がります。

作ってみたよ(ほかの人が同じ工作をした時、ここにリンクを貼ります)

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