電子回路を見るときに、いつも気になることがあります。受動部品の3種類、抵抗器、コンデンサ、インダクタのうち、最後のインダクタは常に最初の2つよりもはるかに少なく表現されています。なぜだろう？

考えてみると、手動で素敵なインダクタの記号を描くのが難しい(他の部品では描画テンプレートが簡単に見つかるのに比べ)ため、電子エンジニアはそれらを設計に統合することを躊躇しているのではないかと推測し始めました。彼らの中には、テンプレートで作成できるものの、電子回路図の美しさをある程度損なうインダクタの不十分な周期曲線

トロコグラフの発明でこれは変わるはずです。トロコイドの描きは、誰にでも非常に簡単な作業になるでしょう。世界中のすべてのPCBに調和をもたらす新しい電子革命の時が来たのです！

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トロコグラフの原理

トロコイドは、回転ディスクの点の軌道に相当する曲線です。より正確には、長い(または拡張された)トロコイド(ループのあるもの)、この点は...外側ディスクは、ディスクの中心から周囲(ピッチ円)よりも遠くに位置しています。

ループのある曲線は、テンプレートで簡単には描けません。なぜなら、未接続のテンプレートが必要になるからです。

トロコグラフの背後にある発想は、クラシックなスピログラフが内部ギア上を回転するギアと同様に、ラック上を回転するギアを使用することです。これはうまく機能するでしょう。短くする(契約された)トロコイドとラックは、実際には「スーパースピログラフ」セットに含まれています。しかし、長円トロコイドの場合、ペン先はピッチ円の外にある必要がありますが、これは単純なギアでは実現できません。

それで、描画ギアがラック上に直接回転するのではなく、描画ギアを第二ギアに接続し、第二ギアはラック上に回転するより小さなピニオンに接続されているため、減速比が得られます。2つのギアの相対位置は、スライダー部によって維持されています。

機能、印刷、組み立て

デフォルトのパラメータ(提供されたSTLで使用)では、クレジットカードサイズのツールが得られ、これは3つのループで構成されるトロコイドで、長さ約20 mm(端部を含む)、幅5 mmで、電子回路図におけるインダクタの描画に適しています。

このモデルは印刷しにくくはないものの、良い印刷精度が必要です。私はPETGで良い結果を得ましたが、PLAでも問題なく動作します。

印刷設定

すべての部品は0.2 mmの層厚で印刷できます(デフォルトでは部品の厚さは0.2 mmの倍数です)。より小さな層厚でも問題ありません。私は2つの周囲、0.6 mmの底部/上部、および20%のインフィルを使用しました。

ギアを正確に印刷するには、低速かつ効率的な冷却が必要です。私は壁面速度に10 mm/秒を使用しました。

上面はできるだけ滑らかにする必要があるので、過剰な押出しを避けた方がいいでしょう。また、ベッドは高すぎてはいけません(Zオフセットをわずかに増やすかもしれません)。アイロンかけは試してみませんでした。また、Curaで「壁間の隙間を埋める」を無効にしました。これは、このような部品の印刷に無駄な移動動作を加えるだけで、印刷物に悪影響を与える

公差の調整

プリンター、印刷設定、フィラメントによって水平方向のプレイが大きく異なります。そのため、過度のプレイがないようにスムーズな操作を確保するために、いくらか調整が必要になる場合があります。

公差を調整する一つの方法は、OpenSCADでプレイパラメータをカスタマイズすることです。具体的には、shaft_play、teeth_play、rail_playの値を調整します。ギアはスライダーの対応する穴(shaft_play)で自由に動く必要があり、互いに強く押し付けられてはいけません(teeth_play)。このアプローチの欠点は、プレイパラメータがスライダー、トップ

もう1つのオプションは、スライス時に水平方向の拡張を調整することです。これは柔軟性は低いものの、レールのフィット感があまり良くない場合にのみギアを再印刷することができます。

組み立て

まず、以下の写真のようにギアを下部に配置します。

トロコイドギアの穴は左に向けなければなりませんし、大きなギアの三角形は下に向けなければなりません。両方のギアは左に寄せなければなりません。ギアを動かさずにスライダーを追加してください。

そして、上部を置きます。ピニオンの2本目の下歯がラックの2本目の歯(最初の「完全」な歯)と噛み合うはずです。

カスタマイズ

トロコイドの半径や比率はカスタマイズできます(後者は間接的に)。その他にも多くのことがカスタマイズできます。摩擦の考慮から、十分な自己交差がある場合にのみ、プロライト・トロコイドを描くことができます。

ギアパラメータの論理的な説明

摩擦を最小限に抑えるために、シャフト、小さなギア、ピニオンの半径をできるだけ小さくする必要があります。そのため、ピニオンの歯数はデフォルトで9ですが、これは可能な限り最小の数です(25度の圧力角で)。歯のサイズも、部品間のクリアランスによる噛み合いの問題が発生しない限りできるだけ小さくする必要があります。私は1.5 mmがギリギリで十分だと確

カスタマイズのプロセス

トロコイド半径(プロットの「幅」の半分に相当)は直接設定できます。ループの数も入力パラメータです。

次に、ループ間の所望の「ピッチ」を得るために、トップギアの歯数を変更する必要があります(計算されたピッチ値はOpenSCADスクリプトによって表示されます)。トロコイドの総長は、ピッチと回転数の積に等しく、それに半径の2倍が加えられます。これも表示されます。

もう1つの便利なパラメータはスライダーの長さであり、これは過度の再生や摩擦を避けるのに十分な長さでなければなりません。ケースの寸法は、境界ボックスを取って他の値から算出されます。

ノベルティと関連ツール

そのスピログラフ描画ツールは何十年も前から知られており、似たようなものを探しているときにそれを発見しました。スーパー・スピログラフこれにはラック(その他のものも)があり、したがって契約されたトロコイドを描くことができます。しかし、ここで提示された設計や拡張されたトロコイドをプロットする類似の方法についての説明は私の知る限りありません。ですから、誰かが以前の構造を私に示してくれない限り、これは新しいものだと考えています！