リップスティックを作ってみた

息子からリクエストがあったので、親子で「リップスティック」を自作しました。製作過程を記事にまとめました。

リップスティックとは？

子どもたちがクネクネと乗りこなしているスケボーみたいなやつです。スケボーと違って、クネクネと動かすことで前に進むことができます。

(画像引用元：RIPSTICK日本公式サイト)

中央部の軸で"ねじり方向"に可動でき、内部に仕込まれた板バネ（トーションバー）によって適度に動きが制限されています。

(画像引用元：Youtube 「リップスティックネオ　分解」)

製作のコンセプト

• 3Dプリンタやレーザーカットを駆使して手軽に作る
• ねじり機構は、軸や軸受を使わないオリジナルの構造で実現する
• 息子(小1)にできるだけ作業を投げてみる

ねじり機構の構想

軸や軸受を使わない"ねじり"で、この機構を思い出しました。軸方向の往復運動を、構造の変形によってねじり方向の回転運動に変換する機構です。これはドリルによる穴あけのための機構です。

(画像引用元：芝浦工業大学プレスリリース)

これを模倣し、曲げ方向に剛性が強く、捩じり方向に剛性が弱い構造を、3Dプリントやレーザーカットで再構築することにしました。

最初はMDF材を使用することを想定し、レーザー加工で試作してみました。

トーションバーの試作。やりたい事は見えてきた。レーザーの調整ミスって汚いけど。 pic.twitter.com/mCwr38yNsK

— Nii (@neet2121) 2021年11月20日

この構造で、曲げに強く、ねじり易いトーションバーが作れそうな感じです。 MDF材では繰返し荷重でいずれ破断する気がしたので、ポリカーボネート板を採用することにしました。ポリカーボネートは耐衝撃性が高く、復元力も大きいため、トーションバーに使用するのにちょうど良さそうです。

全体のデザイン

Fusion360で3Dモデルを作りました。MDF板、ポリカーボネート板、3Dプリント部品を組み合わせて製作します。

3Dプリントでテーパーピンを出力し、クサビの作用でトーションバーを固定します。

トーションバーの中央部のオレンジ色の部品にも重要な役割があります。曲げ荷重に対し、トーションバーの曲がりを拘束し、座屈を防止します。

レーザー加工

僕らのガレージの40WクラスのCO2レーザー加工機を利用しました。

MDF材のベース部分は、カット後に木工用ボンドで接着しました。

ポリカーボネートのレーザー加工はコツが必要でした。MDFに比べて加工時の反りが大きく、レーザーの焦点がズレることで上手くカットできない部分が出来ました。四隅を固定してみましたがこの有様です。

僕らのガレージには、作業を手伝ってもらうために息子も連れて連れて行ったのですが、転がっていた端材で勝手に何か作ってました。

3Dプリント

自宅のAdventurer3でPLAフィラメント(PolyMaker社/PolyLite PLA)を使用しました。トーションバーのベース部分は260gと重たくなったので、片側は構造を変更し、170gに軽量化しました。

キャスターを斜めに取り付けるための部品も3Dプリンタで出力しました。

塗装

レーザーカット後のMDF部品は水性塗料のNUROで塗装しました。色のチョイスは息子に任せました。

組立

トーションバーを組み立てると、狙い通りの動きになりました。

良いねじり！！ pic.twitter.com/3c2QSo9JSJ

— Nii (@neet2121) 2021年12月7日

その他の組立は子どもたちにお願いしました。M3のボルト・ナットの固定に苦戦していました。

組立後の写真です。

結果とまとめ

乗って走ることができました。

完全に機能している！！やった！！ pic.twitter.com/x8CgMOwsMW

— Nii (@neet2121) 2021年12月7日

自慢気な顔でポーズを取ってくれました。本人も喜んでくれたみたいです。