Baumkuchen’s Workshop

バイオリンと電子工作、DIY、ジョギングなど。

カーポートに自動洗車装置を付けよう#4【暫定完成】


自動洗車装置の続きです。散水機構が完成したので、コントローラを作成します。

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コントローラ&バルブ

構想

散水機の制御にESP32はちょっと勿体ないかなと思いましたが、防犯カメラを兼ねてカメラ付きESP32を使うことに。水道水を制御するバルブは、隔壁(図では緑色)を挟んでESP32と反対側に置くことにしました。現時点では、スイッチ1個付けて、WiFiまたはスイッチからコントロールする構想です。屋外に置くので、防水対策は考えたつもり。

部品

基本的な水道水の制御用。

一応スイッチは防水です。

ケース製作

ケースの形状が複雑なので、何回か試行錯誤して形を作りました。最終的なケースは、別の色のフィラメントで印刷します。二つのカバーをステンレスの木ネジで真ん中の隔壁に固定する形です。

基板製作

基板と言ってもシンプルです。ESP32以外は、バルブ制御用(12V駆動)のトランジスタと、同じくスイッチ内臓のLED(これも12V用になってます)の駆動用のトランジスタが付くだけです。あと、12V電源からESP32用に5VDCにステップダウンするレギュレータを載せるだけです。ただ、電圧ドロップが大きいので、3端子レギュレータの放熱が大きいのでアルミ板で少し放熱します。あまり熱くなると3Dプリンタで作ったケースが融けそうですが、何とか持ちました。

前面ケースに防水スイッチを付けたところ。真ん中の穴が、カメラ用のものです。

仮組してスイッチのライトを付けたところ。形としては、ほぼ完成です。

プログラム

まずは、基本的な所を作っていきます。カメラサーバのサンプルプログラム(https://github.com/Freenove/Freenove_ESP32_WROVER_Boardより)に、ボタンスイッチと電磁バルブ制御用の処理を載せて行きます。処理と言っても、ボタンを押したらLEDを数秒点滅した後、一定時間バルブをオンにするだけ。バルブオン中にボタンが押されたら、バルブを直ぐにオフとして初期状態に戻します。WiFi経由のバルブ制御は、まだ、トライアル中です。

コントローラ完成

コントロールとして形にしました。見た目は仮組みと変わりませんが。12V電源用のDCジャックは、雨にかからない様に少しオーバーハングしたケースのところ(写真で水栓コネクタの→)についてます。

作動確認

散水機構に組み込む前に作動確認です。散水ホースの先にコントローラを繋げて、水量がコントロール出来るかの確認です。電磁バルブが開く時の水量変化で結構衝撃が走ります。これは意外でした。

装着確認

散水機構にコントローラを組み込んだところ。

水道配管とACアダプは、仮組のものですが、一応形になりました。

今後

水道配管が、散水ホースの先をつないだ状態で通路に転がっているので邪魔です。散水ホースとしても使えるようにしたいので、根元で分岐して通行の邪魔にならないように地中に配管を埋め込もうか考えています。

また、ACアダプターと配線も邪魔にならないように配置する必要があり、これらを行って本当の完成です。

あとは、実際に使いながら、手直ししていきます。

 

カーポートに自動洗車装置を付けよう#3【散水機構完成】

自動洗車装置の続きです。

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散水ノズル部

散水がむらなくできるように、穴あけは大変になりますが、Φ0.5mmとすることにしました。鉛直から、半径方向に4穴(中心入れると5穴)を8方位で計33穴/ノズルの計算です。

穴開け治具

0.5mmのドリルで穴を開けることになるので、全部をフリーハンドではとても開けられないので、穴開け用治具3Dプリンターで製作しました。ちょうど、キャップにシッカリはままる様にして、ドリルガイドの穴をあらかじめ開けておきます。あとは、ドリルを折らないように慎重に穴を開けるだけです。(このために、ドリルスタンドも作りました)

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3Dプリンタで作った穴あけ治具です。穴の位置と角度が、散水スポットが均等に並ぶようにしてあります。

こんな感じで使います。0.5mmのドリルは細いです。ほんと。

試しに、一つ空けてみました。ドリルが細くて、削って空けてるのか摩擦熱で溶かしてか解らないほどです。穴あけ中もドリルにまとわりつく感じでクリアな穴あけにはならないので、あとからもう一度ドリルを通しで行く作業が結構地道に骨が折れます。先は長いです。最後までドリルが折れません様にと。

試し散水

お試しで、散水ホースに繋いで水を通してみました。いい感じで、それぞれの水の角度も割と狙った通りにできました。

これは完成イメージ。

本番加工

早速、本番の散水ノズルを加工します。

ノズル本体加工

最初に、ノズルの長さを全部揃えるために、本体用の塩ビパイプをカットして、仮組しています。ネジ側と塩ビパイプは既に接着していますが、キャップ側は、はめただけです。一旦外して、キャップだけで穴あけします(組み立てた長い状態では、ドリルスタンドが使えないので)。

ノズル部加工

穴が均等に空くように、目印を付けます。ビニルテープは治具がきっちりハマるための隙間調整も兼ねてます。

ドリルが細いので結構時間が掛かりました。途中、削りカスが治具の穴に詰まったりするので、同じくドリルで削っては、キャップに穴を開けるの繰り返しでした。一応空きましたが、中心部は8方向に穴を開けると密すぎるので、最初の1個(写真一番下)だけやって、残りは4方向のみ開けることにしました。

開けた穴を下から懐中電灯で照らしてみたところ。周囲の穴は、穴の角度の関係で見えませんが、それ以外はちゃんと穴が開いていることが確認できます。

ノズル組立

ノズルの長さが合うように、キャップをはめる位置にマスキングテープで印をつけ、あとは、接着剤で付けて、ノズルの完成です。

散水機構完成

ノズルを配管に接合します。そんなに圧が掛からないから要らないかもしれませんが、念のためシールテープを巻きます。

1つ付けたところ。特に問題なしです。長さ的にも、桁から少しでる位でピッタリです。

全部のノズルを付けました。これで、散水機構としては完成です。

運転確認

散水ホースを柱下のコネクタに繋いで、水を流しました。写真では少しわかりずらいですが、予定通りの範囲を散水できました。4つの散水ノズルからほぼ均等に水が出てくれたので、ほっとしました。

実際に、車の屋根に散水したところです。もう少し、穴の密度(散水スポットの数)が多い方が良いかなとも思いますが、水を流す時間を掛ければ何とかなるとは思います。ただ、最初から分かっていたことですが、前2つ、後ろ2つの散水ノズルの間は、やはり水が掛かりません(写真では右側)。散水ノズルを増やすか、少し角度を変えるかしないと行けないですが、とりあえず、これでしばらく使ってみて、また改善します。

今後

ということで、何とか初期構想の散水機構が完成しました。

次は、電磁バルブとコントローラを組み上げ、本当の意味での自動洗車(散水)装置とする予定です。


続きです。

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【超簡単】スライドレールを使った卓上ミニボール盤をつくる

水洗機の自作シャワーノズルの穴開けもあり、かねてから作ろうと構想していた卓上ミニボール盤を作ります。

構想は以下の通り。スライドレールを2本平行に取り付けて、モータがのるプレートが垂直に動くようにします。(青:ドリルチャック、緑:レバー、オレンジ:電源用DCジャック。奥側の緑:モータコントローラのノブ)

材料

主な部品です。モータとモータコントローラは、かなり前に購入してあったものを使います。

・スライドレース(246mm) 2個

・DCモータ(ドリルチャック付き)

・モータコントローラ

・ベニヤ板等

製作

スライドレールカット

スライドレールの寸法がそのままだと長すぎるので、カットします。ドリルの上下の動きを50mm以上は取れるように、かつ、全体の高さを30cm以下にするとの条件から、外側レールと内側レールをそれぞれ80mm、75mmづつカットしました。なお、最終的な長さを決定したのは、左右端の取付用の穴が残るようにしたのが大きいです。

金ノコでカットするとき、金属粉がベアリング部に入らないようにラップで包んで保護しときました。

スライドレールを最大伸ばした状態です。この状態で長さが約26cmなので、ベースの厚さを考えても高さ30cmには収まります。ただ、切ってみて思ったのは、インナーレールの上側(写真右)は、もう一つ左の穴直前までカットしても良かったです。

ベニヤ板カット

厚さ12mmの余ったベニヤ板をカットして使います。ベースは、120×100mmの大きさです。

スライド機構組立

スライド機構の組み立ては少し工夫がいります。スライドレールが分離できるタイプではないので、固定側、稼働側のプレートにレールをネジ止めするために、ネジ穴が見える位置にレールを上に下に動かして、片方ずつネジを止めていきます。

外側レール

スライドレールを平行かつ鉛直(ベニヤの左が下側)にするのが重要。ネジ止め時にずれないように、レールの裏には両面テープを貼ります。

念のためスコヤで角度を確認。このとまず、右側(上側になる)のネジ穴を固定します。

内側レールを下(左)に下げて、ネジ穴が見える様にしますが、あまりずらすとベアリングの球が外れて大事になるので注意が必要です(1回やってしまった)。組立が終われば、内側レールはベースプレートに底付きするので外れる心配は無いのですが。

何とか、平行も保ちつつ、外側レールの上と下をネジで止めました。ここまでくればあとは内側レール+稼働プレートを付けるだけです。

内側レール&稼働プレート

稼働プレートと内側レールを裏側(写真では下側)からネジ止めします。左右(写真では上下)のレールの位置は厳密に合わせなくても大丈夫ですが、あまりずれると稼働範囲を制限することになります。これも、1回ではネジ止めできないので、上側を止めたあと、内側レールを下(左)にずらして下側のネジを止めます。

このように動かしてもネジ穴が見えるように、レール寸法等をあらかじめイメージして決めておきました。

この状態で、モータ取付用のブラケットを取り付けます。ここでも、モータ軸が鉛直になるように、プレートの角度は慎重に調整しました。

本体組立&鉛直調整

スライド部をベースプレートに固定します。まずは、ベースプレートに置いてみて、モータブラケットが鉛直になっているか再度確認。OKです。

前後は、スコヤを当て、鉛直を出します。ベニヤ板1枚では、力を掛けると前後に歪むと思ったので、下部に1枚補助のベニヤ板を取り付けることにしました。ベースプレートに置けば鉛直になるように、補助のベニヤ板も接着しておきます。

接着剤が乾いたので、一度、ベースプレートから外し、モータ、スピンドルを組立ておきます。なお、補助のベニヤ板が動かないように裏からネジを一本固定しておきました。

改めて、ベースプレートと合体したところ(底から、皿ネジ4本で固定しています)。これで、ほぼ形になりました。

念のため、鉛直を確認します。OKです。

レバー

続いて、レーバーを作ります。レバーは余った薄い板材とアルミ角材の端切れを流用します。穴の位置は、現物合わせで決めました。

本体に組む前に、アルミ板とレバーをネジ止めしておきます。ナットとネジは緩まないように瞬間接着材で固定してあります。あと、動きを良くするため、M3のワッシャーを数枚と、高さ調整の薄板を加工した木製ワッシャーです。

本体に組み込むとこんな感じになります。スライドレールが意外と摩擦があるため、モータの自重を支えられてしまいました。スライドレールにはグリースを塗って滑りを良くするつもりですが、そうなると、モータの重さを支えるバネを仕込む必要があるので、追ってやります。

コントローラ装着&配線固定

最後に、配線の固定とコントローラの装着です。配線は、簡単にグルーで止めました。写真では、コントローラは仮止め状態です。

コントローラを固定するブラケット。

こんな感じでコントローラを装着しました。ブラケットにはちょっとしたレタリングも施しました。

完成

ということで、1日ほどで完成しました。意外とコンパクトに出来たと思います。ストロークも約80mmほどと、卓上ミニボール盤としては十分でしょう。

電源ケーブルは、ATX電源を活用した電源のターミナルに刺さるようにバナナジャックにしました。

baum-kuchen.hatenablog.com0後から見たところ。

最後に

作業台に納めたところ。意外と小ぶりに出来て満足です。これで、卓上でのドリル加工が楽に正確に出来そうです。

今回、半分思いつきで卓上ミニボール盤を作りました。製作時間もそんなにかからず、もっと早くに作っておけば良かったと思う次第です。

今回の記事が何かのお役に立てたら幸いです。

 

(2022.12.26更新)

追加改修

自分で言うのも何ですが、コンパクトで、とっても便利です。

ただ一つ、スライドレールの摩擦だけでは、ドリルが落ちてきてしまうことがあり、レバーで支える必要があり、若干使いずらいです。

なので、スプリングを買ってきて、スライド部全体を上に引っ張り上げることにしました。

ホームセンターで、固定プレートとスライド部の間に入る径のスプリング2種を買ってきて、合うのを使うことにしました。

スプリングの強さ的には、50mmのスプリングの方がちょうど良さげでしたので、取付て見ました。

スプリングは、いつもは隠れた位置にありますが、スライド部を一番下まで下げた上程での写真です。取付は、ナベ頭の木ネジに引っ掛けるだけのシンプルなものです。

これで、手を離してもドリルが下がらなくなり、より一層使い勝手が良くなりました。

あと、欲を言えば、ドリルのところを照らす照明位かな。また、おいおい改善していきます。

 

 

カーポートに自動洗車装置を付けよう#2

自動洗車装置の続きです。

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配管の続き

4つの散水栓への配管を予め寸法を合わせて、台下で組んでおきます。

最初は、ひもで縛って位置決めしました。

3Dプリンタで作ったサポートを両面テープで仮止めし、配管を接合します。この時点ではまだ、サポートの位置が最終的に決まっていなおので、サポートをネジ止めしていないので、落下防止のため、テープは残したままです。

散水ノズルの装着イメージです。実際には、桁の下ちょうどのところにノズル(自作)が来るようにするつもりです。

全部の配管を敷設したあと、位置を確認しながらサポートのネジ止めを行いました。カーポートの柱と梁にドリルで穴を開け、M4のタップを切ってM4ステンレススクリューで固定しました。

ドリルで穴を開けてタップを切ったところ。柱の強度的にどうなのかと心配な面もありますが、雨どいも同じように取り付けられているので、多分大丈夫でしょう。

M4スクリューで固定しました。シッカリ固定できています。

最初に散水栓を配管した所をネジ止めします。

残った散水栓側は、寸法が決まったので、最初にサポートをネジ止めしてしまいます。

配管を接合し、結束バンドで固定します。

結束バンドの余計なところをカットして完成です。

試運転

配管自体は出来たので、この状態で一旦試運転です。

庭の散水栓とつないで、水を流したみました。一応、各ノズルのところから水が流れるのを確認しました。水圧が足りなくて水が出ないといったこともなくてまずますです。

数分間、水を流したあとです。カーポート全面が均一に濡れるくらいの水量はありそうです。あとは、散水ノズルをうまく作れば何とかなりそうです。

今後の予定

平行して散水ノズルをどう作ろうか検討中ですが、今回は、まずはここまで。

散水ノズルが無事出来て初めて完成ですが、果たして、上手くできるでしょうか。

よろしかったら最後までお付き合い願います。


続きです。

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カーポートに自動洗車装置を付けよう

車を洗うのは面倒です。特に、冬の寒い日は。

ということで、カーポートに、自動洗車装置を装備します。

構想

自動洗車装置と言っても、作れるのは自動散水装置です。カーポートに車を止めた状態で上からシャワーを掛けて汚れを落とす構想です。あとは軽く拭きあげれば、いつも綺麗にしていられるという算段。

全体の構想です。カーポートを上から見た図です。

庭の散水栓に電磁バルブをかまして繋げば、後は、リモコン、タイマーでどうにでもなるという甘い考え。バルブとその制御系は、基本部が出来てから考えることにして、まずは散水栓機構を作成しながら考え行きます。

散水ノズル

問題は、散水ノズルです。なかなか良い散水ノズルが見つけられません。少なくともホームセンターには、植物への水やり採水ノズルしか無いです。水やり用の散水ノズルをぶら下げるのもイマイチかっこう悪いです。

なので、作るしか無いです。パイプにドリルで小さな穴を開ければ出来そうですし。

散水ノズルの実験

まず、どのくらいの穴径を空けると良いのか全く検討が付かなかったので実験する事にしました。ネットで調べると一般的な水道のスペックは、毎分20Lの圧力0.8M paとあります。

洗車するときの水量は、maxでは出していないと思うので、水量としては半分の10Lをターゲットと考えました。

塩ビの水道パイプにドリルで穴を開け、水量を測る実験をしました。結果としては、穴径0.5mmと、0.8mmのそれぞれで確認した結果、次のようになりました。

 0.5mm :0.0728L/分 →137穴

 0.8mm :0.373L/分 →27穴

穴数は、10L/分を達成するためのものです(前提としては、流量により圧力低下が無いと仮定した場合)。よって、4っの散水ノズルとすると、1ノズルあたり7穴(0.8mmの場合)となります。これだと、すこし密度が少ないので水が当たらないところが出るかもしれないですね。かといって、34穴もあけるのも大変ですし。中間のドリル径があればいいんですが。

水栓機構の作成-配管組み立て

部品調達

部品は、殆ど水道配管用のΦ13の塩ビ管及び継手です。右のキャップ4つに穴を開けて散水ノズルにします。

配管サポートの製作

サポートの製作は、3Dプリンタの出番です。カーポートの屋根下は、部材の隙間を上手く活用して上から吊るす方式にしました。サポートを2分割して、溝にはめ込んでから一体として、結束バンドで固定します。写真では見えませんが、サポートには結束バンドを通す穴を開けています。

梁の横に配管するためのサポート。梁への固定は、M4のネジの予定。パイプの固定はやはり結束バンドです。すこし欠けて見えるところが、結束バンドを通す穴です。

柱に配管するためのサポート。固定方法は、上のものと同じ。

屋根下の渡り配管

今回で、一番長い配管です。取り付ける前に2本の塩ビ管を繋げて置きます。

サポートをはめ込んで、配管を結束バンドで固定したところ。この時点では、仮止めで、現物合わせで配管長さを決めます。両側の梁の間に置く配管なので、長さをキッチリ出さないといけないためです。

エルボーを接着して、正規の取付です。エルボーと配管の接着部分の長さ(約19mm)も考慮して、長さはピッタリにできました。

反対側です。写真の右側から水が上がってきます。青いサポートは両面テープで仮付けして寸法だしに使ってます。

柱への配管

両面テープでサポートを仮付けしながら、配管を決めていきます。梁と柱の段差をうまく処理するようにエルボーを2個使い現物合わせて位置を決めます。

柱まで配管を持ってきたところ。鉛直の配管は、位置決め用の仮配管です。

柱の下まで、配管できました。この時点では、まだサポートはネジ止めしてません。全体の形が出来たら柱に下穴開けて、ネジ止めします。

水栓まで配管

水栓へのつなぎ口までの部材を先にモジュールとして組んでしまします。

柱からの配管につなげたところ。この先に最終的には電磁バルブが付く予定。

今後

今回は、ここまでで一旦、作業終了です。寸法も含め、大体、設計通りに加工できたかと思います。次は、梁につける配管を取り付け、サポートのネジ止めも含め、全体を固定して配管の設置が終了する予定です。

自作の散水栓の製作はその後です。多少、試行錯誤がいると思いますが、頑張ります。

今回も最後まで御覧頂きありがとうございます。カーポートに洗車装置を付けたい方の参考になれば幸です。


続きです。

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3Dプリンタでバイオリンを作る【サンドペーパー&部品溶接】

全部の部品が印刷できたので、組み立て行きます。まずは、サンドペーパ掛けから。

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印刷部品(再掲)

 

サンドペーパー掛け

印刷し終えた部品の表面をサンドペーパ掛けします。最初は#120のサンドペーパから、#240、#400と最後は#2000+コンパウンドで磨きまで頑張ってみようかと。PLAは熱に弱いので、あまりこすると溶けてきてしまうので、耐水ペーパで水を付けながらの磨きです。PLA樹脂はなかなか硬いのか、遅々として進みません。3Dプリンタのレイヤーの模様が消えるまで削らないといけないですが、先は長いです。

表板の前と後ろをある程度削ったあとです。前側の方がかなり表面が滑らかになってきました(表面の光沢も無くマットな感じになってます)が、まだまだです。

部品溶接

なので、先に2つづつに分けて印刷した部品を接合してしまいます。強度的にはどうしても溶接が必要なようです。

それぞれの部品を瞬間接着材で仮固定したあと、半田ゴテでPLA樹脂を融かしながら部品をくっ付けて行きます。ちょうど、半田ゴテの温度設定で200℃があったので、PLA樹脂を融かすにはちょうど良い感じです。(樹脂が小手先に付くと小手先が痛んでしまうかもしれないと思いつつ、他に良い方法が思いつきません)

PLA樹脂を継ぎ足しながら、境目のPLA樹脂をぐりぐりしながら2つの部品をくっ付けて行きます。半田ゴテでやると細かいところもやりやすいです。

表板完成。f字孔あたりの形状は、印刷のときの変形のためか、ピッタリと合いませんでしたが、PLA樹脂を足したり小手先で整えたりして、何とか形を整えました。また、全体的に凸凹しているところもありましが、部分的に熱湯を掛け樹脂を柔らかくして指で押して整形しました。

側板です。印刷時にベースから少し浮いてしまったところも、PLA樹脂を盛って平らに整形しておきました。今後、この手は使えるかもしれないです。

裏板です。溶接すると、結構な強度が出る様で、すこしぐらい力を掛けた状態ではびくともしませんでした。

仮置き

個々の部品が溶接できたので、あとはひたすらサンドペーパ掛けですが、その前に仮置きしてみました。いい感じです。サンドペーパ掛けを耐えるモチベーションアップになります。

今後

次は、溶接で盛ったところも滑らかにしつつ、ひたすらサンドペーパ掛けです。はたして、どのくらいかかるものやら。また、綺麗に仕上がるでしょうか。

と言った懸念はあるものの、よろしかったら、最後までおつきあい願います。

3Dプリンタでバイオリンを作る【側板、裏板、テールピース等】

引き続き、残りの部品をを印刷していきます。

折角、新しいバイオリン買ったのだから、練習しろっていう話ですが、印刷はもっぱら夜(なので練習できないです)です。

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構想(再掲)

最終イメージです。

ネックと側板の取付を考えて、一部、こちらのモデルを使うことにしました。

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側板

新しいモデルで、ネックとの接合部が工夫されてます。

裏板

一番時間が掛かりました。前側の部品は、ネックをサポートする出っ張りが付いてます。また、写真には写ってませんが、裏側に、側板を位置決めするためのピンを刺せる穴が開いています。組み立てる時に便利と思います。

テールピース

強度が要るということで、充填率100%です。それなりの強力ですが、バイオリンの弦の張力は40Kgfにもなるようで、もつか心配ではあります。

ペグ&魂柱、駒、チンレスト

ペグは、回転に力が掛かるため、壁を4重にするとあったので、そのようにして見ましたが、サポート材をとるときにやはり軸と手でもつところが割れてしまいました。写真は瞬間接着剤で付けたものですが、弦を張る時のトルクには耐えられないと思います。

今回、全体的に印刷して思うのは、シルクタイプのPLAは強度(層間剥離がしやすい)が意外と弱いという印象です。なので、3Dプリンタで製作したバイオリンは、オブジェにはなっても実際に弦を張って音を出すのはかなり難しいのではないかと思い始めてます。

印刷終了

とにかく、今回で、印刷は終わりました。

印刷時間と総質量の結果は、次の様になりました。部品質量の総計は、実際のバイオリンとほぼ同じ質量です。フィラメントもかなり使ってしまいました。

今後

次は、いよいよ組み立てに入ります。まずは、表面を紙やすりで削って滑らかにするところからです。

よろしかったら、最後までおつきあい願います。


続きです。

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