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2023.04.25

科学館の展示装置をつくっているMedico-tec株式会社のお仕事紹介、第2弾です。

今回のテーマは、「クルクル回したい！」。『軸』を使って回す動きをつくるとき、どんな方法が使えるのか？という内容に触れてみたいと思います。

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工作やDIYで、「クルクル（なめらかに）回したい」と思う場面は意外と多いですよね。

そして同時に、回る部分は、思うように動かなかったり、よく壊れたりとトラブルの起こりやすい場所でもあります。

たとえば、かざぐるま。

回すうちに、羽根に通した軸の周りの紙が、どんどん抉れていきますよね...。いずれは軸から抜けてしまったり、なめらかに回らなくなったりします。

この対策として、羽根に軸を通す部分に補強を入れるというのはよくある手段です。紙を重ねて貼ったり、回転軸にストローを短く切って通したり。

"こどもの国『かざぐるまの作り方』より引用https://www.kodomonokuni.org/recipe/kazaguruma/"

展示装置でも、このストローに似た方法で「クルクル回す」動きをつくることもあるんですよ。

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それでは、展示装置で「クルクル回す」動きをつくる方法を具体的に見ていきましょう。

先述のかざぐるまの例では、ストローは以下のような役割を果たしていました。

・軸と羽根の接する面積を減らし、摩擦を減らす

・ツルツルした表面で摩擦を減らす

・紙より削れにくいため、強度を上げる

同じような考えで、回転物の軸と、軸を支える部品の間にすべりやすいものを入れて摩擦を下げ、なめらかに回していきます。

1.　潤滑剤

金属の部品同士の摩擦を減らす場合、「油をさす」のは日常的にもすると思います。自転車のチェーンしかり、ドアの蝶番しかり。

潤滑剤は特別な部品がいらず、省スペースで低コストです。

ただし、展示装置の場合、潤滑剤でお客さんの服や手を汚してしまってはいけないので、触れられる場所には使えません。

また、定期的にメンテナンスを行い、潤滑剤を差しなおす必要があります。メンテナンスしにくい場所や、潤滑剤が落ちやすい水を使う場所など、環境によっては向かない場合もあります。

2.　すべり軸受

"MiSUMi( https://jp.misumi-ec.com/)より引用"

ストローのツルツルした表面のように、すべりやすい面で回転体の軸を支える方法です。
比較的ゆっくりした回転向きです。

その「すべりやすさ」をつくる手段がいくつかあり、いろいろな製品が販売されています。

・樹脂
軽く、低コストな傾向にあります。樹脂自体のなめらかさや、表面の特殊加工ですべらせます。頑丈なプラスチックストローのイメージ。

・金属
金属の部品に油をしみ込ませたり特殊コーティングして滑りやすくしているため、長期間、油の差しなおしが必要ありません。樹脂より高い荷重に耐え、高い精度も望めますがコストは高めです。

たとえば写真の赤丸部分。金属製のすべり軸受で、回転軸（左上）を支えています。ご覧の通り水場にも使えます。

3.転がり軸受

" https://www.ntn.co.jp/japan/products/rollingbearing/radial_ball.htmlより引用"

軸と接する面ではなく、その周りに取り付けた球などが転がって摩擦力を下げます。

この転がりにも潤滑剤が必要ですが、油がこぼれない仕組みの製品があるためメンテナンスの必要性は低くできます。

呼び方はベアリングとも。しばしば、ベアリングホルダなどのハウジング（取付け用部品）と一緒に使用されるため、取付けに場所を取ることも。

おもに速いスピードでの回転（秒速なん百回転とか）のとき向きで、価格もお高めです。

展示装置では、よくモーターと組み合わせて使います。軽く・早く・正確に回したいときに重宝されます。

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くるくる回す部品の特徴まとめ

アイテム	環境	メンテナンス	コスト	回りやすさ
潤滑剤	△選ぶ	△定期的に必要	◎低い	△
すべり軸受	◎ほとんどOK	◎	○抑えられる	○
転がり軸受	○だいたいOK	◎	△お高め	◎最も軽い力

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弊社の作った展示装置でも、回す動きはたくさん使っています。

たとえば、こちら。

094大型竹トンボ装置
https://www.medico-tec.co.jp/device/000_9.html
ハンドルを回しておもりを持ち上げ、おもりが落ちる力で竹トンボを回転させて飛ばします。

104月の満ち欠け装置
https://www.medico-tec.co.jp/device/000_18.html
モーターの力で、ターンテーブルが回転します。

機械の動きを 電気を使って自動化するときによく使われる「モーター」から出力されるのは回転運動ですから、動く装置と「くるくる回す」動きは切っても切れない関係にあるんですね。

次回はもう少し発展して、「向きを変えて回す」部品についての予定です。

矢野恵美