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エグゾーストキャノン2_32 エアタンク実装完了 [エグゾーストキャノン編]

 ヘリウムガスの使い捨ての8リットルタンクをエグゾーストキャノンに実装しました。

 ホームセンタでエアコン配管用のフレアナット(イナバ フレアナット FN-2B)という部品を1つ、90円で購入してきました。
 これはヘリウムガスタンクのノズルに切られたネジが、ガス管関係で今まで使用してきたサイズと異なるエアコン系の配管の規格であったためです。
 どうやらガス管とエアコン用の配管で使われるパーツのネジは、同じインチ系の規格であるのにネジのピッチが異なるようです。

 エアコン用の1/4サイズのフレアナットに1/8サイズのガス管用のネジを切り、1/8のネジ部分にホース継手をねじ込みました。これで、エアコン系1/4サイズ→ガス管系1/8ホース継手という形でエアコン系とガス管系の違いを解消しました。
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 ちなみにバルーンタイムのヘリウムガスタンクを使って空気を充填する際は、タンクをひっくり返す必要があります。これは、タンクのノズル部分に垂直に逆止弁が付いており、逆さにしなければノズル側から加圧しても空気がタンクに入っていかないためです。

 また、タンクからのホースはハイカプラにしたため、レギュレータを経由したエグゾーストキャノンには簡単に接続できるようになりました。
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 この改造により、例えば同じタンクをもう1つ製作した上で事前に高圧空気を充填しておけば、カートリッジのようにタンクを装填して連続した運用が可能になります。
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 実際に空気を充填してみましたが、自転車用ポンプしかなかったため苦労しました。
 タンク自体は8リットル程度あるため、200回ポンプしても4気圧程度までしか充填できませんでした。10気圧弱までフルで空気を充填するためには、かなりの肉体労働が必要になるようです。電動のポンプが本当に欲しいです。
 実際にエグゾーストキャノンを動作させてみましたが、何回撃っても圧力が減りません。利便性がかなり向上したと思います。


 エアタンクも大容量になり使用時間が増えたのも手伝って、先日実家から貰ってきたエアブラシを取り付けてみました。
 エアブラシのエア供給は1/4のガス管規格のネジであるため、ハイカプラを取り付けてエグゾーストキャノンの代わりに接続できるようにしました。
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 実動作も問題なさそうでした。まあエアブラシを今まで使ったことがないのでどう今後に活きる工作なのかは分かりませんが。
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 ということで、副次的に人力のエアブラシキットが6000円程度で構成できることが分かりました。自作のエアブラシという記事に分割しようかしら……。


エグゾーストキャノン2_31 エアタンクのブレイクスルー他力本願 [エグゾーストキャノン編]

 表題長いですが、エグゾーストキャノンのエアタンクについての情報更新です。

 使い捨てタンク付きヘリウムガスというものの存在を知りました。
 バルーンタイムという商品なのですが、これがヘリウム入りのタンクごと販売しているのです。

使い捨てヘリウムガス バルーンタイム 小120リットル

使い捨てヘリウムガス バルーンタイム 小120リットル

  • 出版社/メーカー: worthingtn
  • メディア: おもちゃ&ホビー



 前回、自作で1リットル程度のエアタンクを作って喜んでいた自分を恥じるほどの大容量化が既製品で実現できそうな予感がして、脊椎反射で注文しました。

 大きさは、直径20cm程度の太さ、高さは35cm程度でしょうか。どんぶり勘定でタンク容量は8リットル強ぐらいだと思います。
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 だいたい同じサイズのプロパンガスのタンクが1万円弱するのを考えると、4千円しないこの商品は、かなり安い買い物だと思います。しかも120リットル分のヘリウムガスのおまけ付き。

 パッケージは子供がテンション上がりそうなポップな感じですが、中身は高圧系工作好きにはたまらない素材が入っています。
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 購入前に気になっていたタンク自体の耐圧性能は、1.79MPaまでは大丈夫そうです。(出荷時の段階でこの圧力で99%のヘリウムが充填されているようです。
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 素人が扱える10気圧までは、充分に対応できる能力です。

 しかも、ネット上で拾った情報なので不確定ですが、同じようにこのタンクを工作に使っているアホなアメリカ人(褒め言葉です)の話によると、廃棄する場合に穴をあけるための安全孔が安全弁の役割を果たすらしいです。
 安全孔は300psi(20気圧強ぐらいか)で破れるらしいので、圧力をかけ過ぎて予想外の部分でタンクが破裂することはなさそうです。
 廃棄する際の穴開けポイントの説明が、タンク本体に記載されていました。
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 実際の安全孔は、タンク上部に直径3cmぐらいで付いています。
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 タンクに空気を充填するためにはホースなどを取り付ける必要がありますが、よく見てみるとヘリウムガスの出力ノズルの根元にネジが切られているようです。
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 このサイズだと1/4ぐらいなのかしら。ともかく、既存のエグゾーストキャノンのシステムに組み込むための改造や修正は、比較的容易にできそうな気がします。

 ということで、残る問題はこのヘリウムガスをどれだけ早く使うかということです。
 ひとまず娘が喜ぶので、以前しぼんでしまった風船にヘリウムを再充填しましたが、まだまだヘリウム残っています。
 実際の作業開始は、もうちょっと後になるかも知れません。


エグゾーストキャノン2_30 出力向上のためのピストン改良 [エグゾーストキャノン編]

 ライトセーバーの自作を進めたいのですが、布製のチューブをまっすぐ伸ばすための構造がいまいちうまく実現できず難航しています。(現時点では、提灯のような蛇腹型を検討していますがスマートさに欠けていまいちです)
 そこで、ついつい手近なキャノンの工作に流れて行ってしまいました。

 今回取り組んだ課題は、エグゾーストキャノンの出力向上です。

 今までそこそこな動作はしていたものの、なんとなく動作に無駄が多いような気がしていました。
 検討したところ、発射のトリガとなる後方排気に無駄があるような気がしました。
 キャノンのピストンには逆止弁が組み込まれているのですが、それが完璧でないとキャノンのシリンダ内に溜めた高圧空気が逆止弁を通過してしまい、後方から排気されてしまいます。
 素人工作で動作するようにしてある私のキャノンでは、動作することを優先していたため逆止弁はゴムパッキンをかませてあるだけの緩いものです。
 そのため逆止弁を高圧空気が少し逆流し後方から排気されてしまいます。この後方排気のために、キャノンの発射口からの出力が弱くなっているような気がしていました。
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 そこで、ピストン後方にもう1つバルブを追加して、発射時にピストンが後退するとバルブが閉じて高圧空気の逃げ道は前方の発射口だけになるように改造しました。
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 ピストン後方にバルブを追加したので、これまで発射口側にしか付けていなかったバルブを受ける丸座金を後方の異径ニップルに追加しました。(いつも通りエポキシ接着剤で接着しただけです)
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 ピストン自体も今までの吸盤を用いたバルブだと、ある一定以上の高圧で動作不良を起こしていたのでゴムパッキン(水栓用直径20mm)に変更しました。
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 丈夫になったので、よりメンテナンスフリーに近づきました。

 ピストン後方にも、同じようにゴムパッキンのバルブを付けました。ゴムパッキンの穴が直径5mm程度なので、M6ネジを使ったピストンには特に工夫もなくねじ込むだけで取り付けることができました。
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 逆止弁との位置関係も気をつけないと逆止弁がシリンダから外れてしまうため動作不良につながります。
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 実際に動作させてみると、確かになんとなく発射時に後方から無駄に排気している感じはしなくなりました。
 ただ、定量的に観測できていないので効果はちゃんと実験しなければ分かりません。
 改造前後で、同じ気圧、温度条件下で後方排気側の空気の量を測って比較するなどすれば分かると思います。(が面倒だなぁ)



エグゾーストキャノン2_29 インパルス消火器動作確認 [エグゾーストキャノン編]

 インパルス消火器の自作を目指していましたが、一応の完成をみました。
 エアタンクを自作し、水タンクも簡易的ではあるものの取り付けることができました。
 予算はまたあとでまとめようと思いますが、自作したエアタンクを含めて7000円程度なんではないかと思います。既製品組み上げ万歳です。

 実際に試射してみると、連射性などは問題なさそうです。
 むしろ、予想に反してかなりの速射が可能らしいこともわかりました。発射毎に水が気圧の関係で強制給水されているようです。


 ただ、現状の装置で発射される水の威力がいまいちです。
 これじゃあ、ただの大きくて重い水鉄砲なので改善が必要ですが、これ以降は微調整の地味な世界になるので、一旦インパルス消火器系の工作はひと段落とします。

 今後の空圧系工作は、小型化の研究をしてその派生として空圧式居合刀とかを作成したいです。
 ああ、その前にライトセーバー進めよう……。


エグゾーストキャノン2_28 ピストンの作成方法 [エグゾーストキャノン編]

 娘が熱を出し、看病していたら自分も罹患しました。娘が叩き出した40度近い高熱が出たら今の体力では死ぬかもなぁとおびえて不安になっていましたが、なんとか生き延びることができました。

 で、自分がまだ看病する側だった日は、家族がみんな寝ている状態なので少しだけ工作をすすめました。

 今回は、ピストンの製作です。

 これまでピストン部分を作るのに、アクリルタイヤにやすりがけするなど重労働で苦労していたのですが、今回試しにやってみた作業が意外と効率良い結果をもたらしました。


 使った材料は、ポリエチレン製のまな板です。キャノンを製作する界隈では、比較的メジャーなピストンの材料です。安価で容易に入手でき、加工性に優れており、さらにピストンの性質上、シリンダと接触する部分の潤滑が必要なところに、材料として自己潤滑性というものを持っている理想的な材料です。

 手順は、まな板をシリンダ内径に近い穴ノコギリで円形に切り出し、ボルトとナットで固定します。今回はシリンダの内径が直径27mmだったので、直径32mmの円形に切り出しました。
 その固定した円形のまな板をボール盤にセットしてある程度の大きさまでヤスリや金ノコギリの刃で削ります。直径28mmぐらいまで削ったところでヤスリがけ終了です。

 あとは、シリンダとなる長ニップルをボール盤にセットして回転している円形まな板に押しつけて、円形まな板の外周を削って形を合わせるようにします。
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 最初はヤスリをかけてボール盤を止めて長ニップル合わせてサイズを見て……という作業を繰り返していたのですが、途中で面倒になって回転しっぱなしのまな板に直接長ニップルを軽く接触させたら、意外と簡単にまな板が削れて長ニップルにぴったりはまるサイズになりました。
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 なんでこの方法にいままで気づかなかったのか、疑問です。たぶん、回転する材料に手持ちの材料を押しつけて変な勢いではじかれるのが怖かった、というか実際危険だからなのでしょうが。
 それにしても、作業時間が、これまでなんだかんだで1時間ぐらい掛っていたものが、20分程度で作業完了できるようになりました。工法ってのは、やっぱり大切なんだなぁと思いました。


エグゾーストキャノン2_27 ペイントガンの自作? [エグゾーストキャノン編]

 最近は帰宅後も家事など忙しく余裕があまりないので小刻み更新です。

 そんな中でキャノンの小型化を進めています。
 昨日、材料を入手したので小型キャノンの仮組み立てをしました。


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 すみません、どう見てもペイントガンのように見えてきました。

 本当はインパルス消火器のような水の供給機構を実現するためにチーズ管継手を取り付けたのですが、ここからペイント弾を装填すれば、ペイントガンみたいに連射して遊べるんじゃないかという気がしてきました。
 素人が使えるのは高圧ガス保安法で10気圧以下なのでそれ以下の圧力で使う前提として、エネルギーをどうやって抑えるか、検討しなければなりません。

 そういえば釘打ち機が銃刀法クリアしている理由が分かりません。日本のネイルガンは釘を打つ対象物に接触していないと釘を発射できない安全装置がついてているからOKってことになっているのかしら。


エグゾーストキャノン2_26 本体改造、ピストン小型化 [エグゾーストキャノン編]

 エグゾーストキャノンもエアタンクを製作して連射ができるようになったので、キャノン本体を改造してみることにしました。

 今回は、高圧空気の開閉を行うバルブピストンとシリンダの小型化を行います。小型化すれば、一回の射撃で使用する空気の量が少なくなり、威力は小さくなるものの連射回数が増えるはずです。
 バルブには、前回ゴムパッキンなどを用いていましたが、今回は自転車のバルブを流用することにしました。
 下図のように自転車バルブの逆止弁を利用してピストンを構成しようと思います。
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 自転車タイヤの英式バルブは、外径が約8mmなのですがネジのピッチが0.9mm程度であり通常のM8のナットなどが使えません。(というか、英式バルブの仕様や規格が検索しても探し出せませんでした)
 そこで、外が使えないならば内径を使えばいいと発想の切り替えで、バルブの内筒に6mmのネジ切りをしてネジを取り付けることにしました。

 タイヤからバルブを切り取り、バルブの根元の部分を金ノコギリで切断します。
 その後、6mmのタップでバルブ内径にネジを切りました。
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 これで6mmネジを取り付けて、バルブ側面の適当な位置に1mm程度の穴を開ければピストンに取り付ける逆止弁の出来上がりです。
 その他の材料は、2日後に入手予定なので作業はそれ以降か週末になるはずです。



エグゾーストキャノン2_25 空気漏れ解消とベルト取り付け [エグゾーストキャノン編]

 エアタンクの空気漏れは、結局まあ壊れても直せばいいだけかと考えて、豪快に水にドボンと沈めて空気漏れしている部分を特定しました。

 やはりエアタンク本体の継ぎ目から漏れていました。シールテープを数周巻く程度では防げなかったようです。
 ということで、困った時のエポキシ頼りでシールテープの上にエポキシ系接着剤を塗ってエアタンクを組み直しました。
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 結果、7気圧程度までエアタンクに加圧し、レギュレータは5気圧に設定にして30分放置した状態でも、4.5気圧を維持していたので及第点ということにします。
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 でも、じんわりとj空気が漏れるのは、どこからなのか気になります。水に浸けた時には他の接続箇所で気泡はなかったはずですし。レギュレータはバネの力で流量をコントロールしているだけだと思いますし。


 ともあれ、空気漏れがなんとか落ち着いたので、最後の腰ベルト対応を行いました。

 対応と言っても、もともと購入したレギュレータには設置するための固定用金具が付属していたので、その金具にカラビナ風のリング(対荷重15kg)を取り付けただけです。相変わらず、工作らしい工作をしていない気がしてきました。自分は本当に工作が好きなのか?
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 実際にベルトに吊り下げた状態も確認しました。腰にベルトを装着した場合はエアタンク本体が足に纏わり付きそうですが、まあ歩けないこともないので良いことにしました。ただ、やはり本物のインパルス消火器のように、背負った方が安定すると思います。
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 これであとは、給水機構を仕上げれば手作りインパルス消火器の完成です。

 1月16日追記:
 空気漏れはエグゾーストキャノン側にあることが判明。
 エグゾーストキャノンを分離した状態でエアタンクに9気圧まで加圧しレギュレータ5気圧設定にしましたが、3時間経ってもエアタンク内の気圧は9気圧のままでした。
 たぶん、タイヤゲージ部分に空気漏れがあるようなので、そこを改良すれば空気漏れは完全に防ぐことができそうです。

エグゾーストキャノン2_24 エアタンク空気漏れはどこ? [エグゾーストキャノン編]

 せっかくエアタンクを追加して連射できるようにしたのに、どうやらエアタンクに空気漏れがあるようです。

 音で判断すると空気漏れはエアタンク本体の径違いソケットと長ニップル間で発生しているようです。
 そこでシールテープを巻き直して再度接続しなおします。
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 ちなみにシールテープは接続するネジ切りの端からネジ数山分放して巻き付ける必要があります。ネジ切りの端ぎりぎりから巻いてしまうと、シールテープが切れてエアタンク内に入り、レギュレータや圧力ゲージに詰まって動作不良を起こす可能性があるためです。

 接続し直して、再度空気を入れてからこの部分から空気が漏れる音がしないか確認したところ、今回は音がしませんでした。
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 ただ、再度6気圧程度まで加圧して圧力維持時間の確認を始めたところ
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3分後には4気圧、
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20分後には1気圧になってしまいました。うーん、だめか。どこなんだ。
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 せっかく連射可能になっても、連射可能な待機時間が10分とかだったら意味ありません。徹底的に空気漏れと戦いたいので、それこそ自転車のタイヤパンク修理の時のように水にでも付けて確認したいところです。
 がしかし、レギュレータも付いている手前、これをそのまま水に漬けこんでもいいのかどうか判断に迷います。

 地道に石鹸水などで探していくしかないのでしょうか。

 あと、動作機能としては問題ないのですが、今後インパルス消火器のように体にエアタンクを取り付けて使う場合、ホースバンドの金具部分がどこかに引っかからないように工夫する必要がありそうです。
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 これは空気漏れと体への取り付け(たぶんベルトを使って腰につりさげる)が解決してからの対応になりそうです。



エグゾーストキャノン2_23 連射成功! [エグゾーストキャノン編]

 自作のエグゾーストキャノンに連射機能を追加してみました。
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 従来のエグゾーストキャノンにエアタンクとレギュレータを追加しただけですが、意図した通り連射が可能となりました。
 追加製作したエアタンクに8気圧程度空気を充填し、レギュレータで4気圧に絞って試射しました。
 キャノン本体の容積の4倍程度のエアタンクであるため、だいたい8発ぐらいは実用的な発射ができました。



 エグゾーストキャノンの発射のトリガとしてタイヤゲージを使っていたのが幸いして、空気注入用のレバーでエグゾーストキャノンに高圧空気を装填、減圧用ボタンで発射が可能です。
 なんとなく、銃砲をイメージするとレバーが大きなトリガに見えて、この運用方法は少し変な印象を受けますが、実動作優先として、そのあたりの違和感は無視しました。慣れりゃいいのです。

 連射する際は、レバーを握りエアタンクからキャノンに高圧空気を装填し、キャノンの圧力が任意の値になったらレバーを放して発射待機状態を維持、減圧用ボタンを押すことでキャノン発射、という動作を繰り返します。
 ちなみに追加で製作したエアタンクは市販エア工具のパーツを寄せ集めただけなので、使用工具はスパナとモンキレンチとカッターナイフ、マイナスドライバだけでした。

 なお、連射の動画もアップロードしました。相変わらず画質がいまいちなのはデジカメの動画モードで撮影しているためで、その点は残念な感じです。
 ただ、キャノンの発射音がしょぼくれた感じである理由は三脚で固定するためにマイク部分がほとんどふさがっていたからで、実際には結構大きな音が出ているんです、本当です、言い訳させて下さい。




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