회전목마 만들기

FDM 3D 프린팅을 계속 하다 보면 결국에는 남는게 필라멘트가 감겼던 보빈입니다.

계속 놔두면 쓰레기가 되죠

그 보빈들이 엄청나게 남아서 이걸 다른 용도로 쓸 수 없을까 고민을 해 봤습니다.

그러다가 유튜브에서 회전목마를 보게 되었습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=IMQLBzedwWc

 

일단 원리를 파악을 해 봅니다.

가운데에는 큰 기어가 고정되어 있고 그걸 베벨 기어로 물려서 6방향으로 기어가 물려 있습니다.

전체적으로 돌리면 기어에 의해 축이 돌아가고 축에 크랭크 형태로 위아래로 직선 운동이 일어납니다.

 

기어 부분은 처음부터 작업하는 것은 여간 까다로운게 아닙니다. 

그래서 가장 유사한 기어를 다운로드 받는 것이 효과적입니다. 

그랩캐드에 로그인 후 베벨기어 검색 후 다운로드 받았습니다.

https://grabcad.com/library

Popular models | 3D CAD Model Collection | GrabCAD Community Library

 

이제 준비가 끝났으니 보빈의 크기를 재 봅니다.

 

단순한 형태이므로 모델링도 쉽습니다.

 

어셈블리를 만듭니다.

중심에는 긴 M8 볼트를 쓰면 적당하겠다고 생각을 했습니다.

이전에 모델링 해 놓은 M8 육각 볼트를 쓰기로 하였습니다.

 

윗 부분에 다운 받았던 베벨 기어를 배치를 해 봅니다.

 

그런데 배치를 해 보니 베벨기어가 공간을 많이 차지 하는 느낌이 들고 볼트에 연결하기 위해서는 홀을 뚫어 주어야 합니다.

파트 열기를 하여 수정을 해 줍니다.

축적 기능을 이용하여 줄인 다음 M8 볼트가 통과할 수 있는 8mm 관통홀을 뚫어줍니다.

 

M8 너트에 맞게 홀을 뚫어 줍니다.

 

같은 방법으로 가로 베벨기어 (피니언)을 수정을 해 줍니다.

피니언 기어에 들어갈 볼트는 M6 긴것으로 하기로 했습니다.

먼저 6mm 관통 홀을 만듭니다.

 

M6너트에 맞는 홀을 만듭니다.

 

이렇게 너트 홀을 뚫는 이유는 꽉 잠갔을 때 풀리지 않게 하기 위함입니다.

다시 어셈블리로 가서 M6 긴 볼트를 메이트 해줍니다.

 

목마 부분이 위아래로 오르락 내리락 하게 만들 수 있는 방법은 크랭크 식으로 해야 합니다.

와이어 밴딩기가 없는 상태에서 공장에서가  아닌 개인이 작업하는 방법은 한계가 있습니다.

특히나 직선으로 반듯하게 가야 되는 부분과 간격을 정확하게 만들기가 어렵습니다.

기어의 회전을 전달하는 방법 또한 어렵구요.

또한 같은 것을 여러개를 만들어야 하는 경우는 더더욱 그렇습니다.

 

그래서 그 방법을 쓰는 것보다는 편심을 이용하여 만들어 보기로 하였습니다.

편심으로 된 파츠를 그려줍니다.

 

어셈블리에 적용을 해봅니다.

 

양쪽에 너트를 채우면 돌아가는 것이 방지가 되겠죠.

 

자 이제 아래로 상하로 움직일 것을 만들어 줍니다.

 

보빈에 홀을 뚫어야 하는데 정확한 위치를 잡기가 어렵습니다.

이를 위해 홀의 위치를 정확히 잡기 위해 보빈 위에 위치를 가늠할 파츠를 만들어 줍니다.

총 5개의 상하로 움직이는 부분을 만들 것이므로 감안하여 파츠를 만듭니다.

보빈의 가운데 홀을 캘리퍼스로 잰다고 하더라도 정확하게 꼭 맞게 만들기가 어렵습니다.

이때는 꼭 맞는 돌출을 만들 되 약간의 구배를 주면 꼭 맞아 집니다.

 

어셈블리에 적용을 하면 아래와 같습니다.

 

수평 회전자가 잘 돌기 위해서는 베어링이 필요 합니다.

M6 사이즈에 가장 잘 맞는 베어링은 606입니다. 내경이 6 외경이 17입니다.

그런데 회전자가 현재 공중에 떠 있는 상태이므로 보빈 위의 상판과 결합할 지지대를 만들어 줍니다.

 

이제 인터넷에서 적당한 말그림을 다운 받은 후 그려준 다음 돌출로 파츠를 만듭니다.

 

어셈블리에 적용하여 메이트를 합니다.

 

이제 어느 정도 구색을 맞추어 주면 아래와 같습니다.

모든 파츠를 다 해서 할 필요는 없습니다.

왜냐하면 3D 프린터 출력 시에 갯수만 맞추면 되니깐요...

 

자! 이제 보빈을 회전시킬 부분을 작업을 합니다.

 

맨위의 유튜브에 영상에서 보이듯이 전체적으로 회전이 되어야 합니다.

보빈을 자동으로 회전하기 위해서 작은 모터를 쓰기로 하였습니다.

또한 동력 전달을 벨트로 하기로 하였습니다.

 

보빈 아래쪽에 벨트로 동력을 전달 받기 위해서는 풀리형태로 제작하는 것이 낫습니다.

 

회전을 원할하게 하기 위해서 가운데에는 M8에 맞는 베어링을 삽입할 홀을 만듭니다.

 

어셈블리에 적용을 하면 아래와 같습니다.

 

구동부도 그려줍니다.

 

이제 3D 프린터 출력후 완성합니다.