アクリル刻印部分に色を入れるテクニック

 　レーザ加工機でアクリルに刻印を付けた時に、表面を傷つけ、光の反射の関係で白く見えるようになります。（図の左の部分）

　この刻印部分に色を入れるテクニックです。

　刻印加工した面から、マジックで溝にインクが入るように塗ります。（図の中央）

この時はみ出ても構いません。

　次に、メラミンスポンジを使い、水を付けて表面の不要なインクを取り除きます。すると図の右部分のように、溝のインクだけが残り、文字やデザインが浮き上がります。

注意：　メラミンスポンジでアクリルの表面を擦り過ぎると、表面が傷つきます。

３Ｄプリンタ造形時のデータ出力による造形物の違い

　３Ｄプリンタで次のような傾斜のある設計を行い、造形をしました。その結果、フラットな面であるのに、造形した結果は、模様が出ていました。（２枚目の造形物の写真）

　BambuStudioでも、確かにプレビューすると、フラット面に模様があるのが確認できました。

　フラット面は、ボールが転がることを想定しているので、フラットにしたいということです。

Fusion360の出力方法を変える

　何とかならないかと試行錯誤しました。

　３ＤＣＡＤ（Fusion360）上で、傾斜を一旦無くして、出力します。

　次に、BambuStudioで読み込み、スライシングし、プレビューを見ると、フラット面が設計通りになっていました。

（造形してもフラットでした）

　CAD設計のデータの出力方法で、造形結果が変わることが分かりました。

結果として、傾斜のあるものは、できるだけフラットにして出力する必要がありそうです。

ものづくりキットの工夫１

　サッカーボール型立体迷路を設計し、組み立てをしているときに、何度か間違えたのが、「辺」となる部分（右図の表面の迷路の間にある白い部分）です。
　形状が２種類あり、特に五角形と六角形の迷路間のパーツには取り付ける向きがあります。
　これを間違えると、歪を起こし、うまくパーツが合わなくなってしまいます。

パーツの改良１

　ものづくりキットとして、誰でもが組み立てられるようにするための設計の工夫をしています。

　まず、行ったのが、向きを示す「目印」を付けるものです。右図のように、五角形の迷路になる面に、「丸い凹み」を付けました。組立するときに、この目印を目安にして取り付けることができます。

パーツ改良２

　「パーツ改良１」でも、製作していくと間違えることがあります。これを抑えるための改良をしました。

　「パーツ改良１」での差し込みをする枘（ほぞ）の凹凸は、長方形でした。これを右図のように「台形」にすることで、逆向きに入れることができなくなります。

　この改良でパーツの向きの入れ間違えをしないように工夫することができます。

サッカーボール型迷路の設計

 サッカーボール型立体

　サッカーボール型の立体は、切頂二十面体（半正多面体）と呼ばれる立体です。

　五角形の面が１２面、六角形の面が２０面あります。

立体迷路の設計１

　切頂二十面体で検索すると、いろいろな情報を得ることができます。設計する上で、大切なのが、「面のなす角度」です。

　五角形と六角形の面のなす角度は「142.62°」、六角形同士のなす角度は「139.62°」ということが分かります。これを基にして、迷路を押さえる辺となる枠、「接続枠」を設計します。

　この設計は、以前にアップしてある「正12面体の迷路（２）　迷路枠の設計」を参考にしてください。

　注意することは、面のなす角度が「五角形と六角形」、「六角形同士」で違うということは、辺となる枠の形状も違いますので、それぞれ設計していく必要があります。

　これで辺の設計が出来上がります。

立体迷路の設計２

　「頂点パーツ」の設計なのですが、「切頂二十面体」には頂点が６０個あります。また、辺枠の形状が２つあるため、「頂点パーツ」には向きが生じます。

　

　そこで、組み立てやすくするために、「頂点パーツ」を図のように五角形の迷路の周りの「頂点パーツ」同士連結して、１つのパーツにしました。　

　これで、６０個のパーツが１２個に削減することができます。

　

　

　横側（少し下側）からみると右図のようになります。ただ連結すると３Ｄプリンタで造形しにくい（サポートが必要）ため、下の面を平らになるようにカットしています。

　また、横側からみると右図のようになります。Ｖ字型になっているのは、３Ｄプリンタの造形の性質から45度以上であれば、サポートが不要であることを利用して、材料を減らすためにカットしています。

　これを利用すると、右図のように

・「頂点パーツ」の中央に五角形迷路が入る

・「五角形と六角形」の辺枠が五角形迷路の周りに入る。

・「頂点パーツ」同士をつなぐ「接続枠」は「六角形同士」の迷路間に入る「接続枠」となる。

・「頂点パーツ」同士をつないでいくと、六角形の迷路が入る場所ができる。

という組み立てるときのルールが出来上がります。これで組み立てもやり易くなります。

ものづくりキットマニュアル

 ものづくりキットのマニュアルをダウンロードできます。

ものづくり工作キット No.1　　　ビー玉ガチャマシン
ものづくり工作キット No.2　　　立体迷路
ものづくり工作キット No.3　　　カプセルトイマシン(45mmカプセル)
ものづくり工作キット No.4　　　開店(回転)花輪　（知的所有権の関係で非公開）
ものづくり工作キット No.5　　　合格(五角)迷路　正12面体迷路
ものづくり工作キット No.6　　　立体迷路ミニ（75mmカプセルイン）
ものづくり工作キット No.7　　　マーブルマシン
ものづくり工作キット No.8　　　正12面体迷路ミニ（75mmカプセルイン）
ものづくり工作キット No.9　　　サッカーボール迷路

ものづくり工作キット No.10  　　フィッシング

回転軸をスムーズに動かす工夫

回転軸をスムーズに動かしたいことがあります。右の図は把手です。つまみを持って回転させる機構です。

　この時に必要なのはつまみがスムーズに動くことです。

３Ｄ設計

　この機構を次のように設計しました。

　左図のように、ハンドルにはφ6.0mmの穴が空いています。押さえの差し込まれる部分はφ5.5mmで、少しだけ小さくなっています。また右図のように、厚みではハンドルの穴が1mm、押さえが1.2mmと押さえの厚みが少しだけ熱くなっています。

　これにより押さえをつまみにネジ留めすると、つまみと押さえがしっかりと固定され、わずかな隙間があるため、ハンドルとはスムーズに動かすことができます。

　この機構は、ネジ留めで固定するときに、スムーズに動かす必要がある場合に活用することができます。

マイコンゲームの乱数初期化方法（２）

 　マイコンによっては、EEPROMが使えない場合があります。その時の一例です。

スイッチ回路

　右はスイッチ回路を接続した図です。

左のボードはESP32マイコンをGroveコネクタで接続できるようにした拡張ボードです。

　ブレッドボードにスイッチを配置して、GroveケーブルでIO13ーGND間に接続しています。

スイッチから乱数列を初期化する

　ゲームをするときに、ほぼスタートスイッチで始める場合が多いかと思います。このスイッチを利用します。スイッチを押してから離すまでの時間を使って乱数の初期化をします。

　プログラム例です。

#define SW  13
long cnt=0;
void setup() {
  pinMode(SW,INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(115200);
  delay(100);
  Serial.printf("Plese press the SW.\n");
  // 押されるまで待つ
  while(digitalRead(SW)!=0);
  Serial.printf("Plese release the SW.\n");
  cnt=micros();
  // 離すまで待つ
  while(digitalRead(SW)==0);
  cnt=micros()-cnt;  
  Serial.printf("cnt: %5ld\n", cnt);
  // 乱数の初期化
  srand(cnt);
  for(int i=0;i<10;i++){
    int r=random();
    Serial.printf("%5d\n",r);
  }
}
 
void loop() {
} 

　Arduinoでは内部時間を持ってします。millis()関数やmicros()関数を使うと、リセットされてからの時間を取得できます。

　これを利用して、スイッチを押したときの内部時間と話したときの内部時間の差を取ると、スイッチを押していた時間が取得できます。この時間は個人差があり、毎回異なります。この時間をmicros()関数で計算すると、マイクロ秒で時間を取得できます。マイクロ秒単位であれば、ほとんど同じになることはありません。

　実行結果を示します。

　先頭のcntがスイッチを押していた時間[μS]です。これを乱数の初期化に使うと、毎回異なる乱数列となります。

　Arduinoマイコンでない場合でも、押しているときに数値をカウントするだけで、同じ働きが作ることができます。