传送带v1


传送带设计启动

2025/06/03

分工体制确定后,立即拆解TECH☆TECH的旧作品,利用原定废弃的木材制作框架。

随后确定大致设计方针,采购轴承与橡胶带。

设计草图

轴杆采购

2025/06/12

因先行采购轴承,需购买φ10轴杆,但铝管仅有φ9或φ12规格,故另寻替代品。

在木材卖场发现桧木圆棒φ10x1820mm,决定采用此材料。

桧木圆棒

开始组装

2025/06/14

设计并打印外径φ900(不含法兰)的大型滚轮轴。

单次打印耗时超过5小时。利用大学闭馆后多台设备并行打印,有效节省时间。

CAD屏幕截图

组装续篇

2025/06/15

继续组装。复用田宫的齿轮箱与坦克(履带)机体套装,采用同步链条实现驱动轮动作同步的结构。

因轴径增大,两组输送单元连接处的间隙过大导致文字部件脱落,故决定仅在连接部位使用φ35的小型轴。

电源采用两节D型电池供电,输出3V电压。

动力轴运作示意
轴配置示意图

v1 完成

2025/06/16

追加订购的橡胶带也已交付,进入最终组装阶段。

每条橡胶带长度为1000毫米,通过大量订书钉和塑料胶带将多条橡胶带连接起来。电气布线部分请菅原协助完成。

试运行时发现若干问题点:

  • 因手工连接橡胶带无法保证平直度,加之从框架到轴的固定均采用粗放式手工组装,导致受力张力分布不均。

  • 连续运行时皮带会持续向轴外侧偏移。虽因端轴带法兰而避免完全脱落,但仍令人担忧。

  • 齿轮箱发出巨大噪音。因未添加润滑油,计划尝试注入润滑剂(如KURE556)观察效果变化。

  • 轴间距过大(290mm间隔),导致输送带承载物品时产生明显下垂。

  • 链轮会从电机轴上脱落导致空转。用手指按压可复位,但过段时间又会脱落。

尽管如此,我们还是成功完成了能实际承载物品(文字)的输送带。看着它运转相当有趣——虽然噪音有点大。

在6月17日的中期汇报中,除齿轮噪音外未被指出其他问题。

用大量订书钉固定传送带
v1整体结构
运行状态

传送带v2


针对v2版本的规格研讨

2025/06/18

为提升稳定性,如所示图片所示,建议缩小滚轮轴尺寸并增加数量。

此外,正探讨采用Nema17步进电机作为新型驱动器,并设计弧形轴杆防止皮带脱轨等新方案。

目标结构示意图

v2 正式启动

2025/06/19

在方向性基本确定后,正式启动制作。同时重新订购电机,取消Nema17型号的使用。

滚轮轴结构如下:

  • 外径φ34~40,弧形设计,带轴承法兰(两端动力轴)

  • 外径φ34,直线型,无轴承,带法兰(间隔设置的导向轴)

  • 外径φ34,直线型,带轴承,无法兰(用于张力调节)

  • 外径φ18,直线型,无轴承无法兰(支撑用,俗称竹轮)

将根据需求组合使用上述部件。与ver.1相比虽实现大幅缩小尺寸、降低高度,但因轴数量显著增加,成本并未降低。且加工过程相当繁琐。

此外因轴间距缩小,轴承也需重新设计。此前每根轴使用4颗固定螺钉,但轴数量大幅增加时维持原螺钉数量比例会造成浪费,故改为8颗螺钉固定5根轴。效率提升达2.5倍。

新型轴件打印中
CAD屏幕截图

v2 续篇

2025/06/22

收集大量打印好的零件进行组装。

然而简单地堆砌并不足够。部分零件还误用了旧版本的打印件。打印耗时较长,应当提前计算好所需数量(反省)。

再次利用大学资源进行批量打印——虽然夜间禁止入内,但打印机可全天候运行。每次操作时都暗自祈祷中途不会发生故障停机。

零件堆积如山
打印进行中

v2 终见曙光

2025/06/23

即便如此大量打印,重新清点后零件仍告短缺。究竟要持续到何时?

答案很明确:直到稳定运行为止。

于是继续推进。虽因新型动力设计失误、3D打印机状态不佳等诸多问题,但总算将几乎所有零件装配到较长的框架上(动力部分尚未安装)。

另外在敲入轴承时,不小心敲到了食指导致内出血。大家务必小心。

附图是受伤的大渕缺席时,由渡边(TECH☆TECH成员)代劳将轴承和轴敲入轴套的场景。

众多轴件
敲入轴心

v2失败

2025/06/24

因未确认解决诸多问题便强行推进完成,导致问题频发。

  • 新订购的小型齿轮电机体积过小,完全无法提供足够旋转扭矩。

  • 紧急改用田宫齿轮箱,但该部件本身存在问题(链轮脱落导致空转、噪音过大、占用空间等)。

  • 不仅未改善自ver.1延续至今的最大问题——皮带脱轨现象,反而更加严重。

  • 尤其在动力单元中,皮带脱轨导致皮带卡入正时链条与齿轮之间。

综上所述,ver.2现阶段无法投入使用。考虑到连物体搬运这类最基本功能都无法正常运作,甚至可以说比ver.1更糟糕。

决定在保留基本设计的基础上,大幅修改各部件设计,开发ver.2.1版本。

扭矩不足的电机
新型零件打印件

传送带v2.x


面向v2.1版本

2025/06/25

相较于ver.2的主要变更点:

  • 大幅增大法兰尺寸,有效抑制皮带偏移

  • 将轴承连接件(前后模块连接部位)与轴承动力单元(电机安装的动力部分)整合为单一组件

  • 通过减少输送机整体张力较大的滚筒轴数量,降低摩擦以节约所需旋转扭矩

  • 经反复推敲,最终采用Nema17电机(Arduino控制)

此外,因日程安排限制,7月1日预展将仅使用部分输送模块(暂定总长2.5米中仅启用800毫米段)。该方案因零件数量精简,具备更强的故障恢复能力。

私人垃圾袋里塞满了大量不再使用的旧版3D打印零件。虽觉可惜却无可奈何……

CAD屏幕截图
NEMA17电机

v2.1完成,但

2025/06/27

虽然ver.2.1已完成,但存在根本性问题:

  • 动力轴与皮带接触面积不足导致打滑

  • 尝试缠绕双面胶带等方法均无效

  • 若为增加摩擦力而加大张力,则会导致扭矩不足

因此决定升级至ver.2.2版本:将动力轴移至两端,并在两端配置电机(实现双电机驱动)。

值得一提的是,在此期间恰逢参加“hebocon25”活动,导致日程安排异常紧张。虽已濒临崩溃边缘,但在TECH☆TECH成员的协助下总算挺了过来。

这张照片拍摄于东京行巴士发车前一小时,当时我们正因装置无法正常运转而束手无策。

巴士发车前
束手无策

v2.2完成

2025/07/03

通过将动力轴置于末端,实现了高效张力传递,运行稳定性显著提升。这下总算能松口气了。

此外在控制系统中接入两个拨动开关,实现了手动双向运行功能。原本只是为测试动作而添加的装置,没想到意外形成可用于展示的流程,令人忍俊不禁(详情参见整体情况)。

传送带v2.2
演示用视频录制
双向运行

改为黑色


开始打印黑色部件

2025/07/14

为突出文字的白色,同时增强作品整体感并确保与背景的对比度,决定将所有构造部件统一为黑色。

原型制作室免费提供的线材仅有白色。已订购拓竹科技原装PLA Basic线材(黑色)2公斤,将用于打印滚轮轴。由于无法像往常那样多台并行打印,耗时较长。

感谢AmazonPrimeDay
开始打印黑色部件

黑色部件打印续篇

2025/07/19

滚轮轴打印完成后,接下来打印轴承。

同时打印链轮和垫圈。

(打印完成提示音响起)

轴承打印中
打印完成

黑色传送带完成

2025/07/20

大功告成。木框由鵜飼负责喷涂,请看这令人心醉神迷的绝美效果(自我夸耀)。宛如iPhone7的亮黑色(?)

运行状态良好。黑色涂层未引发新问题,至此传送带主体(ver.2.2-B)宣告完成。接下来大渕将着手处理资料整理、展品设备配置等杂务。

实际驱动传送带的Arduino编程工作将委托鹈饲负责。拜托了!

完成的黑色传送带