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名称 MIRS2401-MECH-0006
メカニクス開発完了報告書
番号 MIRS2401-MECH-0006

版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
A02 2024.2.14 前田 航月 青木悠佑 設計との誤差の改訂

目次

  • 1.初めに
  • 2.外観図
  • 3.制作部品
  • 4.各部の評価と改善点
  • 5.工数分析
  • 6.総括
  • 1.初めに

    本ドキュメントは、MIRS2401「GAPLESS」のメカニクス開発完了報告書について示すものである。



    2.外観図

    以下にGAPLESS全体の写真を示す。

    fig.1 正面




    fig.2 背面




    fig.3 上面




    fig.4 内面






    3.親機 制作部品

    以下に機体の大きさを示す。
    table1 機体の大きさ・重さ
    場所 長さ
    対角線(天板) 77[cm]
    内側フレーム 50[cm]×50[cm]
    高さ 105[cm]
    重さ 24.5[kg]



    制作部品を以下にtable2として示す。

    〇:設計通り
    △:小さな変更(調整のための加工など)
    ✕:再設計・大きな変更
    table2 制作部品
    制作部品 個数 開発状態 設計との誤差
    20mm角パイプ 4 アルミフレームと定荷重ばねを固定するm5のねじが短かったため、固定するために穴を広げたり、別に穴を開けたりした
    15mm角パイプ 4 補強のために追加した
    ディスプレイ固定器具の固定用に通し穴をあけた
    10mm角パイプ 16 外側フレームの変更に伴い、長さを変更した
    10m角パイプ固定器具1 8 外側フレームの変更に伴い、設計し直した
    10m角パイプ固定器具2 8 外側フレームの変更に伴い、設計し直した
    3Dプリンタで印刷したときに小さくなってしまったため、少し大きく設計し直した
    上下フレーム抑制器具 4 サイズがぴったり過ぎたため、少し程度小さくした
    LiDER固定器具 1 初期設計通り作成した
    定荷重ばね固定器具 2 ばねの支柱を3Dプリンタで印刷したため、それをはめられるように設計し直した
    先の固定器具の強度が不十分であったため、フレームに直接固定した
    ステッピングモータ固定器具 2 3Dプリンタで印刷したときに小さくなったため、少し大きく設計し直した
    穴位置が合わなかったため、m3の通し穴を大きくした
    ラック 6 はめあいがうまくいかなかったため、形を単純にしてはめやすくした
    歯車 2 モータの軸にぴったりはまってしまったため、少し大きく設計し直してねじで固定できるようにした
    ディスプレイ固定器具 1 3Dプリンタの印刷物では、寸法が合わなかったため、アクリル板を天板に使用したものに設計し直した
    天板 1 外側フレームの変更に伴い、設計し直した。

    fig.5 フレーム1




    fig.6 フレーム2




    fig.7 10mm角パイプ固定器具1




    fig.8 10mm角パイプ固定器具2




    fig.9 LiDER固定器具




    fig.10 定荷重ばね固定器具1




    fig.11 定荷重ばね固定器具2




    fig.12 ステッピングモータ固定器具1




    fig.13 ステッピングモータ固定器具2




    fig.14 ラックアンドピニオン1




    fig.15 ラックアンドピニオン2




    fig.16 天板




    fig.17 緊急停止スイッチ





    3Dプリンタで作成した部品で、ステッピングモータ固定器具と10mm角パイプ固定器具2が割れてしまった。


    fig.18 割れたステッピングモータ固定器具




    fig.19 割れた10mm角パイプ固定器具



    ステッピングモータ固定器具については強度不足が考えられる
    また、10mm角パイプ固定器具については、印刷完了時にはすでに割れていた。これは夜中印刷した時のクリエイティブラボの気温が低かったことが原因だと考えられる
    割れた部品は、どちらもその部品の機能には影響しない箇所であったため、そのまま使用した  

    4.各部の評価と改善点

    各部の評価を次の表に示す。
    table5 評価と改善点
    制作部品 評価と改善点
    昇降機構 昇降はできなかった。ラックとギアの組み合わせはうまくいった。トルク不足、モータドライバの故障などが原因である。
    モータのトルクについて考慮すべきだった。

    5.工数分析

    メカの開発に要した時間を以下に示す。

    fig.20 作業時間 前田(87.5時間)




    fig.21 作業時間 外山(108.5時間)




    fig.22 作業時間 武井(133時間)




    fig.23 作業時間 全体(329時間)




    実際に作業にかかった期間をガントチャートに示す。
    ガントチャート

    6.総括

     メカ全体の役割分担として、設計は前田、外山を、装飾は武井、前田を中心に組み立ては三人で行った。外山はレビュー資料作成やCADによる部品設計・印刷を担当し、武井と前田はベース構造の設計やCADによる部品設計、外装製作を担当した。また、機体の組み立ては全員で行った。
    メカとしての進み具合は、全体的に遅れが生じていた。その原因として、3Dプリンタによる印刷に時間がかかってしまったことや、設計の際バリを考慮していなかったため印刷のしなおしや、開発途中で設計を変えたりしたので詳細設計の作り直しなどがあげられる。 しかし、組み立てはスムーズに行うことができたため、結果的にそれほど遅れることはなかった。
    次に、実装実験を通してのメカ改善点について考える。一番の問題点は、時間的余裕がなかった点である。これは詳細設計の作成が時間的にギリギリだったため、開発途中で不具合があった際、設計を変更する時間がなかった。 また、昇降機構についても、トルク不足、モータードライバの故障などが重なり実装するに至らなかった。
    全体的に進行に遅れが生じていたので、ガントチャートを定期的に確認するなどメカにおける改善点は多々あった。 進捗状況の遅れや改善点等も多くあったが、部品の設計、印刷、組み立て、外装についてはほとんど妥協することなく製作できたのではないかといえる。




    関連ページ

    MIRS2401-MECH-0001全体詳細設計書
    MIRS2401-MECH-0002フレーム詳細設計書
    MIRS2401-MECH-0003固定器具詳細設計書
    MIRS2401-MECH-0004天板・外装詳細設計書
    MIRS2401-MECH-0005ラックアンドピニオン詳細設計書



    MIRS2401ドキュメント管理台帳