目次

1.はじめに

本ドキュメントは、BABLOONのメカ詳細設計書である。

2. 全体像(概形)

3. モジュール分割

BABLOONを構成する各モジュールの配置を以下に示す(図2)。

• ①クローラー部
• ②MIRSコンテナ部
• ③ストックモジュール
• ④ヘリウム供給モジュール
• ⑤シャボン玉吹き出しモジュール
• 赤枠内は制御部になっている。
• 赤枠は20×20アルミフレーム(長さ400mm4本　長さ500mm2本)　10×10アルミフレーム(500mm3本)で構成される。

4. モジュール説明

各モジュールを構成する機構を以下に示す。

• クローラーモジュール(図3)

  Fusion360による画像	３Dモデル

  標準機準拠の足回り。巡回走行のために使用する。 20×20アルミフレーム(500mm4本)でクローラー2個を支え、20×20アルミフレーム(505mm2本)でそれらをつなげる。

MIRSコンテナモジュール(図4)

機体を制御するための電子機器、電源を入れる箱。
主電源とモード(風船作成モード、巡回モード)の切り替えを行うボタンが取り付けられている。
MIRSコンテナに搭載するエレキ関連部品を以下に示す。

• Arduino UNO 3台
• Raspberry Pi
• 電源(LiFePO4 24V)
• モバイルバッテリー
• 24V→12V・5V降圧基板
• 電磁石スイッチ基盤
• 冷却ファン

ストックモジュール(図5)

Fusion360による画像	3Dモデル
図5 ストックモジュール
正面	裏面

風船を保管しておくモジュール、以下の機構・部品で構成される。

• 風船ストック(図6)
  風船が取り付けられた逆止弁を保持するための部品。
  風船(逆止弁)を上からひっぱって外せる設計。
  風船ストックのstlファイルをダウンロード


• ストック機構(図7)

  

  
  ワクワクフィーダー(図8)と呼ばれるからくりが三つ並んだもの。
  
  ワクワクフィーダーとは上下のラックギア(図9)でサーボモーターが付いたピニオンギア(図10)を挟み込み、サーボモーターで風船ストックを一個ずつ送り出すからくり。
  ワクワクフィーダー用ギアのstlファイルをダウンロード
  ワクワクフィーダー用ラックギアのstlファイルをダウンロード

Fusion360による画像	３Dモデル

• 風船ストック受け皿(図11)
  
  ストック機構(ワクワクフィーダー)から落ちてくる風船ストックが入る受け皿(図12)。 受け皿固定用パーツ1,2(図13,図14)と受け皿サポートパーツ(図15)でフレームに取り付けられている。
  風船ストック受け皿のstlファイルをダウンロード
  受け皿固定用パーツ1のstlファイルをダウンロード
  受け皿固定用パーツ2のstlファイルをダウンロード
  受け皿サポートパーツのstlファイルをダウンロード

  Fusion360による画像	3Dモデル
  図11 受け皿(静止画)

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• 風船ストック回収ボックス(図16)
  

  風船ストックを入れる箱(図17)返却口にリミットスイッチが取り付けられており、風船ストックがセンサに感知されることで⑤(シャボン玉吹き出しモジュール)からシャボン玉が噴き出す。
  20×20アルミフレーム(500mm1本)を介して赤枠のアルミフレームにつけられている。
  風船ストック回収ボックスのstlファイルをダウンロード

  Fusion360による画像	3Dモデル
  図16 回収ボックス(静止画)

• 色選択ボタン
  どの色の風船を膨らますか選ぶボタン、各レーンに一つずつつけられる。


• アクリル板
  機構を保護するための板。

※諸部品として20×20アルミフレーム(205mm4本)、20×20アルミフレーム(85mm6本)、20×20アルミフレーム(505mm1本)、20×20アルミフレーム(85mm2本)、鉄板(横85.6mm縦20mm厚さ3mm3枚)、マイクロサーボモーターマウント(図18)を用いる。


• 一連の動き
  ストック機構には各レーンごと色の違う風船がつけられた風船ストックが四つずつ保管されている。
  ボタンにより風船の色(レーン)が選ばれるとそのレーンの風船ストックについた風船が膨らみ提供される、その後風船ストックはストック機構により風船ストック受け皿にのる。
  風船ストック回収ボックスには風船ストックがちょうど入る穴が開いているのでそこに受け皿にのっている風船ストックをいれる、すると⑤のシャボン玉吹き出しモジュールからシャボン玉が噴き出される。

ヘリウム供給モジュール(図19)
風船にヘリウムを送るモジュール、以下の部品機構で構成される。

Fusion360による画像	3Dモデル

• ヘリウムボンベ
  ヘリウムのボンベ市販品。
  内容量400L 1缶当たり風船40個生産可能。


• チューブ
  ヘリウムボンベとノズルをつなぐチューブボンベの付属品(内径5mm 外径7mm 長さ1000mm)。


• ガントリー機構(図20)

  Fusion360による画像	3Dモデル

  ノズルの位置を選ばれたレーンの位置に動かす機構、以下の要素で構成される。
  • ステッピングモーター
    タイミングベルトを回し、ノズル押し付け機構を動かす。ノズル押し付け機構に用いられるものと区別するため、以降このステッピングモーターをGモーターと呼ぶ。
  
  
  • タイミングベルト
    ステッピングモーターのギアに嚙み合わせ、ノズル押し付け機構を移動させる。
  
  
  • ガントリーレール
    ノズル押し付け機構を走らせるレール。20×20アルミフレーム(500mm)を用いる。
  
  
  • ガントリーレールマウント(図21,図22)
    ガントリー機構を図1で示した赤枠のアルミフレームにマウントする。
    ガントリーレールマウント1のstlファイルをダウンロード
    ガントリーレールマウント2のstlファイルをダウンロード


• ノズル押し付け機構(図23)

  Fusion360による画像	3Dモデル

  ノズルを風船ストックに押し付け、ヘリウム供給中にノズルが抜けないようにする機構。以下の要素で構成される。
  • ノズル(図24)
    先端に電磁石がつけられたヘリウムが噴き出す部分、一部がラックギアになっている。
    ノズルの挿入口をゴムやシリコンで覆っているため逆止弁に接着しやすい設計になっている。
    ノズルのstlファイルをダウンロード
  
  
  • ステッピングモーター
    ピニオンギアを回転させて、ノズルを動かす。以下Nモーターとする。
  
  
  • Nモーターマウント(図25)
    Nモーターをマウントする。ベアリングが付いた四つのタイヤ(図26)でガントリーレールを移動する。
    Nモーターマウントのstlファイルをダウンロード
    ホイールのstlファイルをダウンロード


• ボンベ制御機構(図27)

  Fusion360による画像	3Dモデル

  ヘリウムボンベの弁を開閉する機構。以下の要素で構成される。
  • ボンベ制御用モーター
    ボンベ制御用パーツを回転させるDCモーター。
  
  
  • ボンベ制御用パーツ(図28)
    ボンベの弁を開閉する部品。
    ボンベ制御用パーツのstlファイルをダウンロード
  
  
  • ボンベ制御用モーターマウント(図29)
    ボンベ制御用モーターをマウントする。
    ボンベ制御用モーターマウントのstlファイルをダウンロード


• 一連の動き
  ストック機構についたボタンで風船の色(レーン)が選ばれると、ガントリー機構により対象のレーンの風船ストックの前にノズルの位置が調整される。
  ノズル押し付け機構を用いて風船ストックにつけられた風船にノズルを刺す。
  ノズルの先には電磁石がつけられている、ストック機構には電磁石が付く用の鉄板が備えられており、ヘリウムの供給が始まった後風船ストックからノズルが抜けないよう電磁石が制御される。

シャボン玉吹き出しモジュール(図30)

Fusion360による画像	3Dモデル

シャボン玉吹き出し機構(図31)が左右に取り付けられている。シャボン玉吹き出し機構に接続したDCモーターを回転させシャボン玉を吹き出す。

Fusion360による画像	3Dモデル

風船ストック回収ボックスに風船ストックが入れられることによりシャボン玉が吹き出す。
DCモーターはシャボンモーターマウント(図32)
シャボン玉モーターマウントのstlファイルをダウンロード
シャボン玉機構のstlファイルをダウンロード

5.使用・購入物品