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4.自動給餌機の構造

製作した自動給餌機の基本的な構造を説明します。
ふたを機械仕掛けで開閉させるとなると、けっこう複雑なものになり、手作りするのは容易ではないと思います。しかも、4つのトレイにその仕掛けを用意するとなると、さらに大変です。
でも、ふたを閉めるのは手動で行い、エサを食べた後も開けたままとすれば、ふたを開ける仕掛けだけ考えれば良いはずです。そしてさらに、開けるのも決められた順番にして、バネの力を使って開くようにすれば、1つのモーターでも容易に開けられるはずです。
そのようにして作った自動給餌機の構造図を下に示します。
  ・自動給餌機の構造(上面図)
  ・自動給餌機の構造(側面図)

上面図でわかるように、トレイを横に並べ、複数のカムを1本のシャフト(カムシャフト)で動かして、順次フックを外す構造になっています。従って、カムシャフトが一回転すると、すべてのふたが開くことになります。カムシャフトを回すのは、図にあるように模型用のギヤボックスです。
また側面図にあるように、ふたはアクリル板で作った固定板に取り付け、蝶番(=ちょうつがい、ヒンジ)で約90度開くようにしました。
次の図は、このふたを開く仕組みをもう少し詳しく描いたものです。

ふたを閉じたとき、L字型フックの先が引っかかって閉じたままになります。フックの後ろの部分をカムに押されることによって、L字型のフックが外れてスプリングの力でふたが跳ね上がります。
この構造は、フックの寸法とふた固定板の位置が正確に合わないと、ふたがぴったり閉まらないとか、うまく開かないなどの問題が発生する可能性があるので、製作が難しい部分です。
カムシャフトが1回転するとすべてのふたが開放されるので、1つずつ開けるにはそれぞれ1/4回転以内の角度で開くようにしなければなりません。しかし、1番のトレイを検知するため、つまりホームポジションを知るために、もう一つカムと検知スイッチを設けているので、実際にはカムシャフトの1/5回転(=72度)以内で1つのふたが開くようにしました。


5.機構部分の製作

5-1.ギヤボックスについて

トレイのふたを開ける動力として、タミヤ製の模型用4連クランクギヤボックスセット(ITEM 70110)を使用しました。モーターも付属していて、組立式で4種類のギヤ比を選ぶことができます。使用したギヤ比は441:1で、定格電圧の3Vで動かした場合、出力軸は回転数30rpmで回るそうです。音が若干大きいですが、ギヤボックスまで手作りするのは大変なのでこれを使用しました。


5-2.トレイに使用した容器

次の写真は、今回トレイとして使用した密閉パックです。これは、ちょうど4つひと組になって100円ショップで売られていたものです。容量はひとつ110mlだそうですが、エサの1回分くらいは入るでしょう。
ただし、このままでは使用できず、右の図に示すように蝶番側を一部切り取っておかないと引っかかって開閉できません。元々、このパックはコーナーの部分を引っかけて密閉させるようになっているので、コーナー部分も少し削り取っておかないとスムースな開閉ができません。言うまでもありませんが、このような加工でパックの密閉性は失われます。


5-3.ふた開閉機構の製作

下記に、ふたを開閉する部分の組立図を示します。
部品の材料はt2.0のアクリル板で、アクリル用の接着剤で組み立てます。図にはありませんが、接着部の要所には3ミリのアクリル三角棒を接着して補強しています。

  ・ふた開閉機構部の組立図

ふたを開けるためのバネにはキックバネを使いたかったのですが、市販されているバネは意外と高価なので、ここではバネ付きの蝶番を使いました。
ふた固定用のL字型フックは、図にあるようにキックバネで元の位置に戻るようにしています。実はこのキックバネ、使わなくなった3.5インチフロッピーディスクから取り出したものです。

次の写真はふた開閉機構を組み立てたところです。ベースとなっているのは15×365×200ミリの木板(集成材)です。木ねじやタッピングビス(1種またはA形)で容易に固定できるので、木のベースとしました。
カムシャフトはφ3×325ミリの真ちゅう製丸棒で、両端にストッパーを付けて抜けないようにしています。軸受の部分は、t0.8の真ちゅう板をL字型に曲げて製作しました。
写真ではトレイを付ける位置に、すでにトレイ取り付け金具が付けてあります。トレイは、後ほど厚さ3ミリのウレタンフォーム製の両面接着シートでこの取り付け金具に貼り付けます。この金具は、t1.0のアルミ板で作りました。
なお、ウレタンフォームの接着シートでトレイを貼り付けることで、若干ですが開閉機構の寸法誤差を吸収して、ふたがトレイに密着しやすくなります。

ふた開閉機構部(〇印はマイクロSW) 組み立てた4つの開閉機構部

左写真の〇印は、ふた開放検知用のマイクロスイッチです。M1.4×8のビスでねじ止めして取り付けました。このマイクロスイッチ、手持ちにあったものを使ったのですが、少々小さすぎました。


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