ぽんず製造所

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回生型コイルガン-弾作り・レーザーサイト

そういえば弾について書いてませんでした。
今回のコイルガンでは弾に直径12mmの鉄丸棒を用います。
いままでは試験用の弾として偶然手に入ったソレノイドのピンを使っていましたが、やはりちゃんとしたものを作りたくなります。数も足りないですし。
家では鉄棒の加工はできそうになかったので、母校の後輩と先生にお願いして加工してもらいました。感謝です。
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数が大量にあるのは重さの違う弾を数種類作って実験したかったから。
中を肉抜きしていますが磁束的に良く無さそう???
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それはそうと、撃って遊んでたら弾同士がぶつかって先端が潰れるわけよ
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まぁ安全のためにも尖らせなくてもいいかなと言うことで丸く削りまして。
あとは磨いたりして完成。
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いやホントは"銃弾らしい形"にしたかったんですがね、コイルガン本体の仕様上そういうのが難しかったんですよね。なんでそれっぽい形ということで...


あとレーザーサイト作りました。
厚さ5mmの黒いアクリル板に直径4mmのレーザーモジュールを入れてみました。加工中割れそうで怖かった。てかこのサイズでよくレーザー作れるよな...。
後ろを斜めにしたのがお気に入りです。
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裏、フライス加工(笑)とかやったり接着剤のせいでめっちゃ汚くなっちゃいました。正直見えないからどうでもいい(?)
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コイルガン本体の後ろ側にコネクタ付けてレーザーサイトが嵌まるようになってます。
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取り付けて確認してみると、先端と干渉してしまったので
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サイトと本体の隙間に熱収縮チューブの破片を入れて強引に解決してやりました。
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良い感じです。ちなみに撃つモードかつ弾がセットされている場合のみレーザーが点灯するようになっています。
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回生型コイルガン-筐体部品磨き

筐体となっているアクリル部品をヤスリで磨きました。めんどくさかったもんでずっと後回しにしてました。

まずは仮組状態になってたコイルガンを掃除も兼ねて全部バラました。
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アクリル部品は320, 600, 1000, 2000番の順で磨いた後、研磨剤で磨いてみました。

こちらは磨く前。ソーテーブルで切ってそのままの状態です。DSC_3485

#320で磨いた後。
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#2000で磨いた後。
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研磨剤で磨いた後。
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透明になってることがわかりやすいようにトロイダルコイルを置いてみました。
研磨剤で一気にきれいになるのすげぇよなぁ。

あと!某屋にレーザー加工をしてもらいました。
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最高かよ。
レーザー加工って表面がツルツルで磨かなくてもめっちゃきれいなのが良いね。

で、これにタップ立てたり斜めに削ったりしました。
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全部品完成したので並べてみました。
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後は組み立てと調整です。

回生型コイルガン-リポ化・ソフト制作

今まで電源は電源装置から供給して安全な状態で実験していましたが、各種テストもうまくいったのでリポバッテリーから動作するようにしました。
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動作は良好です。リポがめっちゃ怖かったので最初の頃はビクビクしながら電源入れて様子見していましたが全然大丈夫みたいです。しばらく使ってもリポが膨らんだりはしませんでした。



ソフトウェアの方も仕上がってきました。記事が短くなりそうなので簡単に紹介します。

・電源ON時
Bはバッテリー残量、Cはコンデンサエネルギーです。
電源を入れるとCが100%までギュイーンと上がっていってかっこいいです。
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・通常時
普通の射撃モードです。セーフモード(射撃禁止)・セミオート・フルオート・3点バーストを実装してみました。
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射撃可能状態になるとOKが表示され、トリガが光ります。
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なお右側のP0とかは通電時間プロファイルです。P0~9まで用意してあります。


・最適化モード
最適な通電時間を見つけて保存するモードです。30発くらい(テキトー)撃ったらいい感じのパラメータを見つけてくれます。パラメータはP0~9のいずれかのプロファイルに保存します。
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・測定モード
消費したエネルギーやコイル内の通過時間を表示します。
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弾速推定モードも実装してみましたがあんまり使い物にならないっぽいです。実験から出した係数を通過時間にかけて推定してます。
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・シャットダウン
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決定ボタンを押すとコンデンサの電荷を放電して
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安全に電源を落とせるようにします。
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まあこのモードやらないで勝手に電源切っても良いとは思うけどやったほうが精神衛生面上いいよね(?)


というわけで回路とソフトはほぼ完成です。

回生型コイルガン-装弾機構とソレノイド

最近コイルガンの制作を再開しました。

さて、今回のコイルガンでは、弾をマガジンから加速コイル内に移動させる時、市販のソレノイドで押し出す方式を採用しています。
ソレノイド弾押出説明

前回の記事で書いたようにこれが全然うまくいかないんですよ。前回の記事をまとめると、
①ソレノイドのパワーが足りなくて弾を押し出せない
→定格の倍(24V)かけてゴリ押して解決できそう
→ソレノイド電源用の昇圧回路追加しなきゃ
②無事押し出しても、次の弾が上がってきてソレノイドを押さえつけてもとに戻らない
→戻し用ソレノイドを追加して解決できそう
といった感じでした。


ということで、まずソレノイド用電源回路を制作しました。LT1370を使用した50W級DC-DCです。力こそパワー。
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スペースがない上に、ソレノイドが48Wも食うので設計が非常にきつかったです。だからこんなクソ高いめっちゃ性能の良いIC使ってるんだけど。ただ短時間動作なので熱に関しては楽だったかもしれない。
はんだ付けいろいろミスして汚くなってしまいましたが動くのでどうでもいいです(適当)

メイン基板に実装。乗せるの無理やりすぎやろ
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ソレノイドの動きは実験通り良好です。ソレノイド自体の発熱に関しては、思ってたよりも平気で問題になりませんでした。


②は言葉だとよくわからないかもしれないので図です。
戻らない
図でもよくわからないですね。とりあえずソレノイドがもとに戻らないんです。それで戻し用ソレノイドを付けたってわけです。
よく考えてみると、ソレノイドの先端につけていた押し出す部品の形状が良くないのでは???ということになり、もうちょっといい感じに改良することにしました。

上が最初につけてたもの、下が新しく試作したものです。
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これが大正解だったようで、初期に比べるとかなりスムーズに動いてくれます。
初期Verは次の弾をモロに受けてたので押さえつけが発生してたのですが、新型は次の弾をスムーズに受け流す形になっています。
同時に、この形状ならば戻し用ソレノイドが無くてもソレノイドが元の位置に戻ってくれる事が判明。結局ソレノイドを1個に取っ払いました。
ちなみに、先端部品は結構な衝撃が加わるのでポリカーボネートで制作しています。

その後も試行錯誤して良さそうな形状を探してみました。上から制作した順です。一番下とかもうわけわからんでしょ、でも現状これが一番良く動いてくれてます。
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実際にソレノイドに取り付けるとこんな感じ。
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マガジンを入れるとこう
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ソレノイドを動かすとこんな感じになります。
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現状はこの先端部品で概ね良好ですが、たまに装填エラーが発生するので、気が向いたら新しく作ってみます。

回生型コイルガンの現状

今のところ回生コイルガンの制作を一時中止していますが、どこまで作ったのか自分が忘れそうなので書いておきます。

まず、一番めんどくさがっていたフレーム類を大量に作りました。
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これでも大まかなところしか作ってない上、作ってみてから発覚する設計ミスとかでまだまだ部品を作る必要があります...。
とにかく、大体の形にはなるので実験しやすくなりました。

フレームができたのでマガジンをはめてみました。
  

マガジンから弾を押し出すソレノイドとか。

マガジンと弾とバレルの位置を合わせる部品を3Dプリンタで作りました。
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ついでにこの部品に光センサをつけて弾切れを検出できるようにしました。
白いと光センサが反応してしまう恐れがあったので中を黒く塗りました。
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シャットダウン機能実装して遊んだりしました。まぁ安全に電源を切れるので実装して損はなさそう。
※OKが0Kになってるのは単純にミス

それと、試作マガジンから得られた問題点を改良した本番用の新しいマガジンを作り中です。
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フレームに組み込んで発射できる条件は揃ったので撃ってみると
まぁ発射できなくはないんだけど、威力が低すぎなんですわ、試射したときに16m/sくらい出てたのが5m/sくらいしか出てないんですよ。
マガジンのバネの押す力が強くて弾を押さえつけちゃってるのが原因でうまく加速できてないみたいです。
というか発射できるのはまだ良い方で、そもそも弾を押し出せないというときのほうが多いです。
発射したらしたで、次の弾が上がってきたときソレノイドの押す部分を押さえつけちゃってソレノイドが戻らないという事態が発生しました。

というわけで、戻す用のソレノイドをもう一つ追加してみました。対象に配置してピンははんだ付けで合体...。
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それに伴ってソレノイド周りやサブ基板の改造などを行いました。

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確かに戻るようにはなったのですが、やはりどうしても押す力が足りないようでした。いろいろ調節したんだけどねぇ

パワーが足りないなら電圧をぶち込んでやろうということで、試しに定格の二倍の24Vで動作させてみました。
結果、かなり良好に動いてくれました。
問題点として、ソレノイドがかなり発熱することと、24Vを得るために別の昇圧回路が必要なことです。
発熱はまぁ......最短時間で動かせばなんとかなりそうだし、昇圧回路はスペース的な不安はあるけど多分大丈夫なのでまぁいけそうです。

これでうまくいかなかったらどうしようかね モーター使うかね
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