Circuit Cubesでクレーンを作る方法：ステップバイステップチュートリアル

クイックアンサー

クレーンは4つの段階で組み立てます。幅広で重りを載せた土台、補強された垂直マスト、先端に滑車を取り付けた水平ブーム、そしてモーター駆動のウインチで糸を巻き取り、小さなフックを上下させます。クレーンが機能するかどうかを決めるのは持ち上げ機構なので、組み立て時間の大半をそこに充ててください。モーター1つ、ギアボックス、そして先端用の 3mm LED があれば十分です。

クレーンは、Circuit Cubesで作る最初の機械として最適です。なぜなら、すべての部品に目に見える役割があるからです。ベースは転倒を防ぎ、マストは荷重を支え、ブームは伸び、ウインチが実際の持ち上げを行います。クレーンが故障するときは、通常これらの役割のうちの1つで正確に故障するため、診断が容易です。

このチュートリアルでは、やり直しを避ける順序で組み立てを説明します。最初にフレームを組み立て、次に電動の持ち上げ機構を追加し、重いものを追加する前に軽い荷重でテストします。初回の組み立てには約30分、レイアウトを覚えた後は約15分かかります。

始める前に必要なもの

必要なものは、Circuit Cubes のモーター＆バッテリーブロック、ギアボックス、十分な数のビームとプレート、ひもまたは細いロープ、小さなフックまたは曲げたペーパークリップです。ギアボックスは、モーターの速度を回転力に変換するため、ウインチに必要なまさにその役割を果たす、ここで最も便利なパーツです。まだお持ちでない場合は、 ギアボックス - #6585 を追加するのがお手頃な方法です。

ブームの先端に小さなライトを2つ取り付けると、暗い部屋でもクレーンが使いやすくなり、電源が構造物の遠端まで届いているかどうかを目視で確認できます。3mmのLEDは標準的なブリックの穴にフィットし、消費電流が非常に少ないため、稼働時間が著しく短くなることはありません。

• ひもは必要だと思うよりも長めに切ってください。後で短くするのは簡単ですが、継ぎ足すのは簡単ではありません。
• レンガの山などの小さな重りを、負荷テスト用に用意しておきましょう。

ステージ1：倒れないベースを作る

幅が少なくとも8スタッド、長さが12スタッドの平らなベースから始めます。幅は、ブームが振り出されたときにクレーンが横に倒れるのを防ぐため、狭くてエレガントなフットプリントを作りたいという衝動を抑えてください。ベースを補強し、マストにしっかりとしたグリップを与えるために、上部にプレートの2層目を追加します。

バッテリーブロックは、ベースの低い位置で、ブームが届く方向と反対側の後方に配置します。その重さがカウンターウェイトとして機能し、低く保つことで、クレーンが落下してもブロックに着地しません。前の角を押してベースを確認します。後ろが持ち上がる場合は、続行する前にベースを広げてください。

• よくある間違い: 見た目がきれいだからといって、ベースを小さく作りすぎること。倒れるクレーンはクレーンではありません。

ステージ 2: ブレース付きマストを立てる

マストはレンガを単に積み重ねるのではなく、中空の四角い柱として組み立ててください。中空の柱は同じ数のパーツでもはるかに剛性が高く、モーターケーブルをブームまで通すための経路を確保できます。卓上クレーンには、高さ約10～12個のレンガのマストを目指しましょう。

ベースからマストのほぼ中間点まで、少なくとも2方向に斜めのブレースを追加します。これらのブレースは、ウインチが引っ張るときにマストが前方に折れるのを防ぎます。先に進む前に、マストの上部を4方向にそっと押してみてください。目に見えるたわみがある場合は、さらにブレースが必要です。

• チェックポイント：上部を押したときに、マストが弾力性ではなく、剛性を感じるようにしてください。

ステージ 3：ブームと滑車ポイントを追加

ブームが回転できるように、マストの上部に1本のピンまたはアクスルをヒンジとして取り付けます。ブームが回転すると、再構築することなくリーチを変更できます。ブームをマストの高さの約1.5倍に延ばし、ヒンジの後ろに短い後部セクションを追加してカウンターウェイトアームとして機能させます。

ブームの先端に、紐用の滑らかなガイドを作成します。小さなアクスル、プーリーホイール、または丸みを帯びたビームの端でも機能します。重要なのは、紐がプラスチックを切らずに滑ることです。ウィンチからマストを上り、ブームに沿って、このガイドポイントの上に紐を通します。

• よくある間違い：鋭いレンガの角に紐を通すこと。摩耗が進み、摩擦が増えてモーターが停止します。

ステージ 4：電動昇降機構の構築

モーターはブームではなくマストの基部に取り付けてください。基部に重量があると安定しますが、ブームにかかる重量はてこの原理で逆効果になります。モーターをギアボックスに結合し、次にウインチドラムとなる小さなアクスルに結合します。

ドラムに紐を3〜4回巻き付けて結びます。巻き数が多いほどグリップが向上し、滑りにくくなります。電源を接続する前に、手でドラムを回して紐の経路がクリアでブームガイドが自由に回転することを確認してください。その後、モーターを短いバーストで動かし、ドラムがどちらの方向に回るか観察します。

• チェックポイント：モーターが負荷をかけているか紐が滑っている場合は、他の変更を行う前にドラムにさらに巻き数を追加してください。

ステージ 5: テストしてから負荷をかける

まず空のフックを取り付け、ウインチを全範囲で上下に動かします。ロープがブームガイドから外れたり、マストが引っ張りでたわんだりしないか確認してください。これらの問題は荷重をかけると悪化するため、重量を追加する前に修正してください。

次に、小さなレンガ数個などの軽い荷物を追加し、ゆっくりと持ち上げます。クレーンが耐えられる場合は、限界に達するまで少しずつ荷重を増やします。その限界は有用な情報です。ベースを広くする必要があるか、ギア比を低くする必要があるか、ブームを短くする必要があるかを教えてくれます。

• 荷物を載せたクレーンを無人で放置しないでください。モーターとバッテリーは荷重に抗して作動し続けます。

クレーン組み立て手順の概要

1. 幅広で重みのある土台を置く： 幅8個、長さ12個以上の土台を作り、バッテリーブロックは低く後方に取り付けてカウンターウェイトにする。 前の角を押す：後ろが浮いたら、先に土台を広げる。
2. 支えのあるマストを立てる： 中空の角柱を10〜12個の高さで使い、少なくとも2面に斜めのブレースを追加する。 マストの上部を4方向に押したとき、しっかりと固定されている感じがするはずです。
3. ブームをヒンジで取り付け、ガイドを追加します： ブームをマストの上部にピンで固定して回転できるようにし、マストの高さの約1.5倍に延ばし、先端に滑らかなガイドを取り付けます。 指を糸の経路に沿って動かしてください。鋭い角があると糸が摩耗し、モーターが停止します。
4. ベースにウインチを取り付けます： モーターをギアボックスと小さなアクスルドラムに結合し、ドラムにひもを3～4回巻き付けます。 最初は手でドラムを回します。引っかかる場合は、電源を入れる前に経路を修正してください。
5. 無負荷でテストし、その後段階的に負荷をかけます。 フックを無負荷で動かし、ひもの飛び出しやマストのたわみを確認してから、少しずつ重りを追加します。 負荷の兆候が見られたら停止し、負荷限界を記録します。その数値が、何を変更すべきかを示します。

この組み立てを簡単にするパーツ

• ギアボックス - #6585: ギアボックス1個単位で販売、数量1。ギアボックスはモーターの速度を回転力に変換し、小型ウインチドラムが停止せずに荷物を持ち上げられるようにします。
• 3mm LED: 3mmのLEDがペアで付属します。リストには、組み立てキットは含まれておらず、参考用であることが記載されています。2つの小さなライトでブームの先端をマークし、クレーンの遠端まで電力が届いていることを確認でき、消費電流もごくわずかです。

最初にベースとマストを組み立て、ウインチを下部に配置し、クレーンに重量をかける前に空のフックでテストしてください。確実に持ち上がったら、より長いブームや2つ目のプーリーポイントを試して、リーチが扱える荷重にどのように影響するかを確認してください。