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プロジェクタ８

プロジェクタスクリーン電動化

2020年5月15日

プロジェクタスクリーンを電動化します。
	巻き取り動力としてタミヤの6速ギヤーボックスHEを利用します。
	リールを印刷しました。巻き取り径はφ20です。 kgcmのトルク値と同じ荷重を巻き取れる事になります。
	減速機にリールを取り付けました。
	スクリーンを吊り下げている柱に固定しました。
	動作テストです。何とか巻き取りますが問題ありです。こんなおもちゃのギヤーボックスではダメでした。１．速度が遅い。２．途中で止まる。３．音がうるさい。スクリーンの巻き上げスプリングは意外と強いです。パワーは少なくとも10倍は必要です。
	写真のようなギヤーモーターを2台注文しました。 50rpmでトルクは2kgmのものです。回転数は約30秒でスクリーンを引き出せる事を条件に決めました。スクリーンの引き出し荷重はペットボトルに水を入れてチェックしました。約3Kgで引き出し可能です。余裕を持たせてトルク2kgmのモーターを2台で駆動します。入荷したらまた試します。
	ステッピングモーターを利用したカーテンの電動化がうまく行ったのでスクリーンの電動化でもステッピングモーターを利用します。写真のようにスクリーンの中央に手で引っぱるひもが付いています。スクリーンの後ろにテレビがありますのでそのひもを引っ張るとテレビの邪魔になります。それを避けるため引っ張るひもは左右に分けて2箇所で引っ張る事にします。
	写真のようなパーツを用意しました。リール巻き取り式ではなく、電動カーテンのようにベルトかけ式にします。ベルトは3Dプリンターで使用しているタイミングベルトを利用します。スクリーンは4kgの力があれば引出しできます。ステッピングモーター2台で4kgの力が得られるので正常に引き出せると思います。
	上にアイドラーを取り付けました。
	下にステッピングモーターを取り付けました。ベルトは3Dプリンターに使ったタイミングベルトで余り物を流用しました。長さが足りな買ったのでつないで使っています。 (色が白の部分と黒の部分があります。) ドライブ用のプーリーにはつなぎ目が来ないようにしています。
	しかしこの形ではベルトが滑ってダメでした。ベルトを強く張ればよさそうですがそうしてもスクリーンのスプリングには勝てず滑りました。
	写真のようにドライブプーリーの両側にアイドラーを付けました。これでベルトが滑らなくなりました。この構造はベルトドライブのCNCルーターでよく見かけます。何か名前があるのでしょうね。アルミ板はとりあえずの間に合わせ品なのできれいではないです。近日中に直したいと思っています。
	無負荷で回してみました。
	スクリーンの左右2箇所に引き出しのヒモを付けてベルトに縛り付けました。
	今度は左右にステッピングモーターがありますのでそのステッピングモーターを同時に制御する必要があります。制御装置のA軸はXYZのいずれかの軸のミラーリングが可能です。ここではZ軸と、Z軸をミラーリングしたA軸でスクリーンを動かします。
	まず下降の動作テストです。正常に下降できました。下降が終了するとステッピングモーターの回転がフリーになるのでスプリングの力で少し上に上がってスクリーンがロックされます。この動作は手で引っ張った時と同じです。上昇する時はもう一度少しだけ下げてロックを外す必要があります。この辺の手間はプログラムで組み込む必要があります。
	とりあえずロックは手動で解除しました。続いて上昇の動作テストです。何とか正常に動きました。ステッピングモーターでうまく動きました。直流モーターを注文して余分でした。でもまた何かのおもちゃに使えると思います。
	ステッピングモーターの樹脂製ブラケットは強度に不安があったので止めました。ステッピングモーターとアイドラーを1枚のアルミ板(厚さ5mm)に固定して一体化しました。アイドラーはタイミングプーリー(ベアリングなし)を止めてベアリングに変えました。
	動作テストベルトの滑りはまったくなくとてもスムーズに動きました。
	動作テスト(下降)
	動作テスト(上昇)
	専用の制御基板も作りました。制御基板は3Dプリンター用を流用しました。 Arduino MEGA+RAMPS1.4です。ソフトは電動スクリーン専用に作りました。下記の3個のスイッチで電動スクリーンの操作を可能としました UP・・・50mm上昇 DN・・・50mm下降 FL・・・このスイッチとUPまたはDNの同時押しで1400mm上昇または1500mm下降
	UPとDNの単独テストこのスイッチを単独で押すと50mm上昇または50mm下降します。
	UPとDNの長押しテスト UPまたはDNは押し続けると50mmの整数倍で動きます。 50mm刻みの任意な位置に移動可能です。
	フル上昇とフル下降のテスト FLスイッチを押しながらDNを押すと1500mm下降します。 FLスイッチを押しながらUPを押すと1400mm上昇します。
	元々手動式スクリーンなので下ろしたときは少し戻って止まります。上げる時は少し下ろして手の力を抜くとバネの力で上がります。この動きを自動化しました。 FLスイッチを押しながらDNを押すと1600mm下降後50mm上昇します。 FLスイッチを押しながらUPを押すと50mm下降後1600mm上昇します。

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プロジェクタスクリーンを電動化します。
	巻き取り動力としてタミヤの6速ギヤーボックスHEを利用します。
	リールを印刷しました。巻き取り径はφ20です。 kgcmのトルク値と同じ荷重を巻き取れる事になります。
	減速機にリールを取り付けました。
	スクリーンを吊り下げている柱に固定しました。
	動作テストです。何とか巻き取りますが問題ありです。こんなおもちゃのギヤーボックスではダメでした。１．速度が遅い。２．途中で止まる。３．音がうるさい。スクリーンの巻き上げスプリングは意外と強いです。パワーは少なくとも10倍は必要です。
	写真のようなギヤーモーターを2台注文しました。 50rpmでトルクは2kgmのものです。回転数は約30秒でスクリーンを引き出せる事を条件に決めました。スクリーンの引き出し荷重はペットボトルに水を入れてチェックしました。約3Kgで引き出し可能です。余裕を持たせてトルク2kgmのモーターを2台で駆動します。入荷したらまた試します。
	ステッピングモーターを利用したカーテンの電動化がうまく行ったのでスクリーンの電動化でもステッピングモーターを利用します。写真のようにスクリーンの中央に手で引っぱるひもが付いています。スクリーンの後ろにテレビがありますのでそのひもを引っ張るとテレビの邪魔になります。それを避けるため引っ張るひもは左右に分けて2箇所で引っ張る事にします。
	写真のようなパーツを用意しました。リール巻き取り式ではなく、電動カーテンのようにベルトかけ式にします。ベルトは3Dプリンターで使用しているタイミングベルトを利用します。スクリーンは4kgの力があれば引出しできます。ステッピングモーター2台で4kgの力が得られるので正常に引き出せると思います。
	上にアイドラーを取り付けました。
	下にステッピングモーターを取り付けました。ベルトは3Dプリンターに使ったタイミングベルトで余り物を流用しました。長さが足りな買ったのでつないで使っています。 (色が白の部分と黒の部分があります。) ドライブ用のプーリーにはつなぎ目が来ないようにしています。
	しかしこの形ではベルトが滑ってダメでした。ベルトを強く張ればよさそうですがそうしてもスクリーンのスプリングには勝てず滑りました。
	写真のようにドライブプーリーの両側にアイドラーを付けました。これでベルトが滑らなくなりました。この構造はベルトドライブのCNCルーターでよく見かけます。何か名前があるのでしょうね。アルミ板はとりあえずの間に合わせ品なのできれいではないです。近日中に直したいと思っています。
	無負荷で回してみました。
	スクリーンの左右2箇所に引き出しのヒモを付けてベルトに縛り付けました。
	今度は左右にステッピングモーターがありますのでそのステッピングモーターを同時に制御する必要があります。制御装置のA軸はXYZのいずれかの軸のミラーリングが可能です。ここではZ軸と、Z軸をミラーリングしたA軸でスクリーンを動かします。
	まず下降の動作テストです。正常に下降できました。下降が終了するとステッピングモーターの回転がフリーになるのでスプリングの力で少し上に上がってスクリーンがロックされます。この動作は手で引っ張った時と同じです。上昇する時はもう一度少しだけ下げてロックを外す必要があります。この辺の手間はプログラムで組み込む必要があります。
	とりあえずロックは手動で解除しました。続いて上昇の動作テストです。何とか正常に動きました。ステッピングモーターでうまく動きました。直流モーターを注文して余分でした。でもまた何かのおもちゃに使えると思います。
	ステッピングモーターの樹脂製ブラケットは強度に不安があったので止めました。ステッピングモーターとアイドラーを1枚のアルミ板(厚さ5mm)に固定して一体化しました。アイドラーはタイミングプーリー(ベアリングなし)を止めてベアリングに変えました。
	動作テストベルトの滑りはまったくなくとてもスムーズに動きました。
	動作テスト(下降)
	動作テスト(上昇)
	専用の制御基板も作りました。制御基板は3Dプリンター用を流用しました。 Arduino MEGA+RAMPS1.4です。ソフトは電動スクリーン専用に作りました。下記の3個のスイッチで電動スクリーンの操作を可能としました UP・・・50mm上昇 DN・・・50mm下降 FL・・・このスイッチとUPまたはDNの同時押しで1400mm上昇または1500mm下降
	UPとDNの単独テストこのスイッチを単独で押すと50mm上昇または50mm下降します。
	UPとDNの長押しテスト UPまたはDNは押し続けると50mmの整数倍で動きます。 50mm刻みの任意な位置に移動可能です。
	フル上昇とフル下降のテスト FLスイッチを押しながらDNを押すと1500mm下降します。 FLスイッチを押しながらUPを押すと1400mm上昇します。
	元々手動式スクリーンなので下ろしたときは少し戻って止まります。上げる時は少し下ろして手の力を抜くとバネの力で上がります。この動きを自動化しました。 FLスイッチを押しながらDNを押すと1600mm下降後50mm上昇します。 FLスイッチを押しながらUPを押すと50mm下降後1600mm上昇します。