みなさん，こんにちは
おかしょです．
このブログでは電子工作に関する知識や情報を公開しているのですが，使用している電子部品の収納はパーツケースに保管しています．
また，ニッパーやペンチ，電動ドリルなどは工具箱に収納しています．
これらのケースや箱が非常に邪魔に感じたので，それらを収納するものを作ろうと思いこのプロジェクトを始動しました．
この記事はその作成編ということで説明いていきます．
この記事を読むと以下のようなことがわかる・できるようになります．
- 3Dプリンターでのモノづくり
- 設計の大切さ
- 工具箱などの収納方法
この記事を読む前に
この記事は以下の記事の続きとなっているので，以下の記事を先に読んだ方が話についていけると思います．
まだ読んでいない方は是非読んでいただければと思います．
収納レールの構造
収納レールの構造については上の記事で詳細に解説しているので，ここでは簡単に説明します．
まず，今回作成するものは本棚の最下段に設置することを想定しました．
本棚の最下段にレールを取り付けます．
このレールには車輪が噛み合うようにしています．
その車輪をパーツケースなどに取り付け，車輪がころころ回転することでパーツケースを引き出せるようにしました．
具体的なイメージ図などはこちらを参照してください．
3Dプリンターによる造形
Fusion 360で設計をしたので，3Dプリンターで造形をしました．
試作機の造形
一度にすべてのパーツを造形してから組み立てると，寸法のミスなどがあった時が怖いので試作機を作ります．
試作機の全てのパーツを一度に造形することはできないので，小さいパーツはまとめて造形するようにして順番に造形していきます．
車輪の造形がきれいにできるか不安だったのですが，問題はなさそうです．
しかし，よく見ると問題が発生していました．
ラフトと接していた面を見ると，表面があれていました．
これはラフトとの結びつきをよくするために仕方のないものなのかもしれませんが，見栄えはかなり悪いです．
ラフトのせいで荒れてはしまいましたが，機能に影響を及ぼすことはないのでこのまま造形を続けます．
台車や車輪の造形ができたら，次はレールの造形を行います．
レールは長いので，造形に時間がかかりました．
また，一本が長いので分割して造形をしました．
接合部は矢印のような形で噛み合うようにしています．
試作をするためのパーツが一通り造形できたので，組み立ててパーツケースに取り付けます．
試作機なので，とりあえずマスキングテープで取り付けました．
動作確認をしてみたのですが，車輪が回転しません．
回転できるように余裕は持たせたのですが，足りなかったようです．
また，レールと車輪の摩擦のせいでスライドさせるとうるさいです．
問題の発見，および解決
試作機を作った結果，車輪が回転しない・スライドさせるとうるさいなどの問題点が見つかりました．
そこで，車輪の軸が回転しやすいように寸法を調整する・レールとの摩擦を少なくするように設計を見直しました．
設計を見直すと言っても寸法を少しいじっただけで，大した変化はしていません．
また，3Dプリンターの設定も少し変更しました．
先程ラフトのせいで造形物の表面があれてしまったので，設定を少し変更しました．
ラフトを最初に作成するのではなく，枠を使うことでラフトを不要としました．
その結果，先程とは違って画像のように表面が荒れることはなくなりました．
このような変更を加えて，すべてのパーツを造形しました．
本番機の作成
全てのパーツを造形し終えました．
造形が完了するまでに5日程かかりました．
フィラメントもかなり消費してしまいました．
先程の試作機で見つかった問題点を改善するために寸法の調整を行ったのですが，車輪を滑らかに回転させることはできませんでした．
少しやすってみたりもしたのですが，一応回転はしますが滑らかに回ってはくれませんでした．
レールに車輪を取り付けて動かしたりもしたのですが，騒音の問題は試作機よりは「まし」になった程度でした．
多少うるさいですが，滑ってはくれるので「まぁいっか．．．」と思ったのですが，しばらくすると以下のような状態になっていました．
造形したものとパーツケースの接着をグルーガンでしていたのですが，グルーガンがモーメントに耐えきれずはがれてしまいました．
グルーガンはもともと接着力は低いのですが，それでも耐えてくれるだろうと思っていました．
私が予想していたよりもパーツケースが重かったようです．
正直，今回のパーツケースの収納レールは「失敗」です．
失敗の原因
今回の失敗の原因は以下のものが考えられます．
- 接地面積が小さい
- 車輪が回転しない
- レールとの摩擦が大きい
- パーツケースの重さを考慮していなかった
接地面積が小さい
接地面積が小さすぎたことが今回の失敗の大きな要因です．
最悪，接地面積が十分あればグルーガンでもはがれることなく使うことはできていたと思います．
しかし，接地面積が小さすぎたため，モーメントを受けきれずにはがれてしまいました．
次に作成するときは接地面を大きくするか，トレーのようなものを作り，そこにパーツケースを乗せるような形にしたいと思います．
接着をしてしまうと，動かしたりするのが大変になってしまうので，接着する必要のないトレー式の方が良いと思います．
車輪が回転しない
試作機のことを踏まえて寸法を修正したのですが，車輪が滑らかに回転してくれませんでした．
このせいで，レール上を車輪が転がらずに騒音が発生してしまいました．
また，転がってくれないのでパーツケースを引きずるかたちとなってしまい，引き出しずらかったです．
次はもっと余裕を持った設計をします．
レールとの摩擦が大きい
これは騒音の最も大きな要因です．
レールとの摩擦が大きい原因は，先程の車輪が回転していないこともそうですが，車輪の幅とレールの溝の幅に余裕がなかったことが大きな要因です．
タイヤが回転しなくてもレールとの接する面積が小さいので，そこまで大きな騒音は出ません．
しかし，タイヤの側面とレールがこすれると面積大きいので大きな音が経ってしまいます．
次の設計では，タイヤとレールの間隔にも注意したいと思います．
パーツケースの重さを考慮していなかった
今回作ったものが壊れてしまったのは，パーツケースの重さを考慮していなかったことが原因です．
パーツケースが重すぎたたため，その重さに耐えきれずグルーガンがはがれてしまいました．
また，今回はパーツケースのみを試しましたが工具箱に関しても同じ構造のレールを作成する予定です．
私の持っている工具箱は，箱自体の重さが11 kgもある大きなものなのでそれに耐えられるように設計する必要があります．
重さに耐えられるようにするために，工具箱を支える車輪の数を増やすなどの工夫を施そうと考えています．
まとめ
この記事では，以前設計したパーツケースの収納レールの作成について説明しました．
今回，作ってみたは良いものの失敗という結果に終わってしまいました．
次は，今回の失敗した原因を踏まえて設計からやり直そうと思います．
続けて読む
この記事で説明したように，このブログでは3Dプリンターを使ったモノづくりを発信しています．
以下の記事では3Dプリンターを使ってノートPCとキーボードを立てて収納できるスタンドを作成しています．気になる方は読んでみてください．
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それでは最後まで読んでいただきありがとうございました．
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