皆さま初めまして.

アクア研所属の無職のspanaです.
普段は流体計算とかをやっているのですが今回は何をトチ狂ったのかadvent calenderの5日目の投稿用のネタとして3Dプリンターのみでハーモニックドライブっぽい何かを作りました.

動画は張り付けがよくわからなかったのでtwitterに貼りました.申し訳ありません.

減速比は83/3しかないのであまりハーモニックドライブっぽくは見えないですが…

経緯

部室にいたらAdCをかけと言われたのですが,ネタがなかったため24時間で作りました.
このスピードは3Dプリンターならではですね.
あと加工はしたくなかったので,全く加工せずに作り終わるようにしました.さすが3Dプ(ry

ハーモニックドライブ is 何？

皆さんご存じの通り質量の割に高い減速比が得られたり,静かだったりするのでロボット屋さんに人気の減速機ですね.
詳細な説明は開発元のハーモニックドライブシステムズさんが公開されているここを見るのが早いと思うので見てください.

要は重要な要素は下記の三つです.この三つがちゃんと設計,製造できたらとりあえず動きます.

• ウェーブジェネレータ
• フレクスプライン
• サーキュラ・スプライン

作ってみた

ウェーブジェネレータは本来楕円上のカムの外周に薄肉のボールベアリングをはめ込むのですが,それを再現すると部品点数が多くなるのでこのような構造にしました.
両端にベアリングをはめ,そのベアリングでフレクスプラインを変形させます.

寝不足で頭が働いていなかったためボールベアリングも3Dプリンターで作りました.とはいってもステーターとリテナーのみ出力して既製品の鉄球を組み合わせただけですが

フレクスプラインは変形する必要があるので気を使う部品です.
3Dプリンターで一般的に使われる素材であるPLA,ABS,PETなどだと摩耗や繰り返し変形や剛性を考慮しなければならず面倒くさいので最近購入した軟性フィラメントであるTPUを使用しました.
TPUは独特な設計が可能となるので持っていて損はないですよ.

サーキュラスプラインはただの剛体歯車なので当然どうとでもなるので割愛します.

作製したものを組み合わせたものがこちらです.

微妙にフレクススプラインが楕円形に変形しているのが分かると思います.

回してみよう

組みあがったのでモーターとくっつけて回してみたのがページトップの動画です.
今回モーターを選定する時間もあまりなかったので適当に転がっていたモーターを使いました.まあこのくらいのモーターはどこのご家庭の床にもころがっていますよね

案の定ベアリングのガタがひどく異音を立てていました
それと歯のかみ合いが悪く摩擦が大きかったですね.
まあ調整せずにすべての部品一発刷りなので,調整したら普通に回るようになると思います.

最後に

いかがでしたか.今回使用した部品はすべてflashforge様のadventurer3で出力しました.
最高の3Dプリンターとは言いませんが,15万円以下の3Dプリンターでは一番良いと思います.
公式様から7万円弱で購入できますので是非クリスマスプレゼントとして購入されてみてはいかがでしょうか？
（なおTPUは純正のフィラメントではありません.TPUを使用して不具合が万が一生じたとしても当方は一切関知しませんのでご了承ください）