【選定】自作クレーンゲームの部品/部材を選定しよう!

クレーンゲーム制作

さいしょに…

のぶ
のぶ

次は、どんな部品/部材を買うか検討しようか!

選定ってどうやってやるんじゃろ…?

かず
かず

とりあえず、アームの大きさ決めようか?
アームの大きさ決まれば、全体的な大きさが決まるかもね✨

うめ
うめ

いいね✨

どのモータを使うか?とかも決めたいな!
必要な電流/電圧とか気になるし…

必要な部品/部材を決めよう!

アームの選定

最初に、アームをどれにするか?調べて決めていきました!
今回は、家庭用のクレーンゲームをイメージしているため、
あまり大きいサイズじゃないほうがいいですね!

↓これがよさそうですね!
 手のひらサイズでいい感じです✨

リンク:ゲーム キャッチャー サイズS


詳細は以下の通りです!
※重さは購入してから実際に計測しました。

【アームの詳細】
 ・大きさ
  径: 16cm / 6.3インチ

 ・重さ
  557g(約0.56kg)

 ・定格電圧
  24V

DCモータの選定

DCモータを購入するにあたり、「定格トルク/rpm」が重要みたいですね~
そのため、必要な定格トルク、rpmを計算して選定していきましょ✨

【トルクとは??】
 ものを動かすには、「力」が必要ですよね?
 回転運動に必要な力を「トルク」といいます!

 計算式:Tq = F * R
       =m * g * R



 Tq:トルク [N・m]
 F:力 [N]
 R:回転半径 [m]
 m:重さ [kg]
 g:重力加速度(9.8[m/s^2])

【rpmとは??】
 1分間に何回転するか?を表したものです!
 今回は、1秒間にどのくらいの距離を進むか?を決定したのち計算することにしました!

 送りねじ機構を採用しているため、送りねじのリードを知る必要がありますね~
 ※リード:ねじ山が1回転でどのくらい進むか?を表したもの

 計算式:rpm = R / r * 60
 ※rpmの単位は、[回転/分]のため、単位を秒→分に直すため、60をかけています。

「トルク」と「rpm」がわかったところで、実際に購入するモータを選定するために、
計算していきましょ✨

トルクの計算

1つずつ、必要な要素を見ていきましょ✨

m(アームの重さ):0.56kg
R(プーリー回転半径):0.2m(仮置き)

うめ
うめ

じゃあ、実際にトルクの計算やろうで✨

【トルクの計算】
 Tq = m * g * R
    = 0.56 * 9.8 * 0.2
   =1.0976
   =1.1[N・m](1.12[kg・cm])

計算の結果、Z軸のDCモータは以下のものがよさそうですね✨
定格トルクが20[kg・cm]となっており、オーバースペックですが、
pwmで制御しようと思っているので、大丈夫そうです!
(pwm制御については、プログラム編で解説しますね~)

リンク:Bringsmart dc モーター 12v 80rpm 小型, ギヤード モーター トルク高 20KG.CM

のぶ
のぶ

なんか変わった形じゃな~

rpmの計算

送りねじは、以下のものを採用しました!(調べても種類が少なく、これが一番よさそうでした!)
送りねじのリードは2mmみたいですね~

リンク:500mm 8mm T8 送りねじセット

R(1秒間にに進む距離):60mm ※手動でのシュミレーション結果で採用www
r(送りねじのリード):2mm

かず
かず

こっちも計算していこう!!

【rpmの計算】
 rpm = R / r *60
    = 60 / 2 * 60
    =1,800[r/min]

計算の結果、X/Y軸のDCモータは以下のものがよさそうですね✨
定格rpmが3500[r/min]となっており、こちらもオーバースペックで十分そうですね!!

リンク:7Akiranoai 30W高速永久電気モーター DCマグネットモーター

のぶ
のぶ

この形が、Theモータって感じじゃな!
ちょい大きいみたいじゃけどwww

マイコンの選定

今回は、Arduinoを使いたいと考えています。
(高専でちょろっと使ったことがあるため…全然覚えてないですがwww)

アーム、コインの投入口、ボタン、スピーカーなど、多くのものを制御しないといけないですね…
マイコンを選定するにあたり、必要なピン数を検討する必要があります!

後から必要なピンが増えてもいけないため、一番多いピン数の「Arduino MEGA」を購入することにしました!

のぶ
のぶ

社会人パワーじゃ✨

その他 購入部材

確定したら更新しますね~

のぶ
のぶ

ごめんね…まだ全部確定してないんじゃ…

さいごに…

いかがだったでしょうか??
こんなガチで電子工作を行ったことがないので、僕らも探り探り行っています…

無事成功するように頑張りますね👍

次回は、クレーンゲームの具体的な大きさを検討するために3D CADを書いていきます!
初めてですが、自分なりに勉強して得たノウハウを残していけたらと思っています✨

のぶ
のぶ

読んでくれてありがと!!
ではまた!読みに来んちゃい✨

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