書籍『はじめてのM5StickC』のご紹介!記事掲載して頂きました。

【3Dプリンタ】3Dプリントパーツのみで作るトゥールビヨン機構に挑戦!

トゥールビヨン』という機構をご存知でしょうか?
腕時計好きの方なら知っている方も多いと思いますが、超絶技巧とも呼ばれる組み上げることが困難で非常に複雑な機構のものをトゥールビヨンと呼ぶようです。

腕時計の世界では、音で時刻を知らせる『ミニッツリピーター』、長期間カレンダー調整が不要な『永久カレンダー』、そして機械式時計で重力の影響で発生するズレを克服するなどの機構を備えた『トゥールビヨン』は世界三大複雑機構と称されるようですね!

そんな『トゥールビヨン』機構を3Dプリンタでパーツを作り組み上げる作例は、いろいろとデータが公開されています。
前々から非常に気になっていた機構なのでThingiverseにあったデータをお借りして3Dプリンタで作ってみました。

トゥールビヨンは非常に複雑な機構となります。
その中でも3軸トゥールビヨンは特に素晴らしく、その機械の動きはいつまでも見ていられる感じですね!

そんな非常に複雑な3軸トゥールビヨンを3Dプリントパーツを使って再現してしまうすごい方もいるようです。

すごいですよね!
そしてこの3DプリントデータはThingiverseに公開されています。
そうです、3Dプリンタでこんなものが実際に作れるんですね!

参考 Clockwerk - A 3D Printed, Three-Axis TourbillonThingiverse

残念ながら今回はこれを作った話ではありません。
当初こちらのものを作ろうと考えていたのですが、機構が複雑すぎて説明文を読んだだけではパーツ出力後に組み上げることがおそらく出来ないだろうと・・・

今回は初めてのトゥールビヨンに挑戦!ということで、パーツ点数が10点ほどと比較的少ない形状のものを選択しました。
しかしそれでも3Dプリンタでパーツを出力後、組み上げるのには1時間以上もかかってしまいました。

これからトゥールビヨン機構のものにチャレンジされてみようという方は、まずはこれくらいのスケールのものから試されるのがいいかと思います。

【3Dプリンタ】初めてのトゥールビヨン機構に挑戦!

トゥールビヨンが非常に複雑な機構のものであることは分かりました。
3Dプリンタでパーツを出力させ組み上げるトゥールビヨン機構のもので、今回データをお借りしたものはこちらのものとなります。

参考 Flying Tourbillon Model 1.5 RemixedThingiverse

シャフトやネジ、ベアリグなど金属パーツを使わず3Dプリントパーツのみで動く形状となっています。

全パーツは11点となりますが、スタンドパーツが1点含まれているので機構としては10点のパーツで構成されたものとなり動力源であるバネも3Dプリントパーツで出力します。(名称はダウンロードしたSTLファイル名となります)

パーツの出力はPLAを使いインフィル30%で強度的には問題ありませんでした。
Thingiverseに上がっているトゥールビヨン機構のものではおそらく最小パーツでの構成になっているのものかと思います。

パーツ点数が少ないのでサクッと組み立て・・・なんて考えていましたが、組み立て手順方法などの説明がないため四苦八苦しながら1時間以上もかかってしまいました。

一度組んで仕組みが分かれば簡単なんですが、これから製作される方のために組み立て手順もご紹介しておきます。

組み立て手順

かなり組み立てに手こずったので、これから作られる方のために組み立て手順を残しておきます。
パーツの向きなど注意して見て下さい。

向きが間違っていてもマウントできてしまう箇所があるため上手く動かず、CAD上で一度組んで確認したりと初めてだと非常に手間がかかりました。

まずはこの3つのパーツ(SPRING/BALANCEWHEEL/ROLLER)を接合します。

ハメ込む向きに注意して下さい。

次にFRAMEAパーツに軸となるフィラメント(1.75mm)を差し込みます。

ANCHOR/ROLLERパーツを配置します。

軸がブレると最終的な動きが非常に悪くなるので、フィラメント軸の高さを合わせ先端をカットします。

次にFRAMEBパーツと結合です。
綺麗にハマらないようならフィラメント軸の長さを調整します。

BASE_MAINSPRINGパーツにMAINSPRINGパーツをハメ込みます。
このスプリングの向きにも注意して下さい!

さらにGEAR_BASEパーツをハメ込めば、あとは先程組んだものを差し込んで完成です!
スプリング接合部分はヤスリがけをしないと結構キツイかと思います。

動きは滑らかで2分近く動きます!

完成するまでには何度か作り直し非常に時間がかかりました!
みなさんは上記手順でパーツの向きなどを確認しながら作れば大丈夫です。

非常にスムーズで2分近く動いてくれます。
製作者の方に感謝です!

ギアやアンカーパーツを固定するシャフトには今回フィラメントを使いました。
金属シャフトなどを使えばさらに無駄な摩擦も減り動作時間は延びるかと思います。

よく出来た機構です!

構造としては、動力源となる後ろ側の大きなスプリングバネを回しテンションをかけておきます。

その状態でバランスホイールを少し回しきっかけを与えてあげると少スプリングが回転・逆転を繰り返します。

この小さな動きをローラーとアンカーに伝え、ギアを大スプリングの動力により動かしカチカチ・・・と連続回転を続ける機構となります。
ほんとよく出来た構造ですね!

最後に!

3Dプリントパーツのみでこのような機構のものが作れるのは驚きですね。
アナログで機械仕掛けな構造で動かしてみると非常に気持ちがいいです。

興味を持たれた方は一度挑戦してはいかがでしょうか?
私のように初めてという方は、まずはこのスケールのものから作ってみるのをおすすめします。

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