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小型の回転バレル研磨機を作るまき【自作】

自作 回転バレル研磨機ブログ
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電動ドライバーで駆動する小型回転ランブラー

電動ドライバーで駆動する小型回転バレル研磨機を作るまき(How to Make a Rock Tumbler)

ものぐさの味方!DIYで役立つ回転バレル研磨機

今、家で一番稼働している電動工具(回転バレル研磨機)の小型バージョンを自作してみた。ネット上では回転バレル研磨機より振動バレル研磨機のほうが研磨効率が高いという記事が散見されるが、現在市場に出回っている小型バレル研磨機は研磨層が小さいうえ、回転スピードを調整できるため、研磨効率は振動バレル研磨機より高いように思う。研磨する工作物が小さい場合は、小型の回転タンブラーのほうがおすすめだ。

さすがに磁気バレル研磨機に比べると金属を磨くスピードは劣るものの、様々なメディアを使用することができるため、粗仕上げから光沢仕上げまで研磨領域が広いメリットが存在する。例えば、金属の塗装や錆を落としたり、加工時に発生するカエリやバリ取りも可能。さらに、その金属を鏡面仕上げまで磨きあげることもできる優れもの。さらには、金属だけでなくプラスチック・石・ガラス・陶磁器まで対応している。

バレル研磨機が小型であるメリット

  • 省スペースで使え収納性も高い
  • 割高なメディアを大量に購入する必要がない
  • 予備の研磨槽を経済的に複数用意できる
  • 指輪くらいの工作物であれば一度に50個はいける
  • 液体を撹拌できるから他用途にも使用できる

小型であると単に場所をとらないなどのメリットもあるが、一番大きなメリットはメディアの量が少なく済むことだ。実はバレル研磨用のメディアはかなり高額なため、メディア(研磨石)を複数購入すると、工作物だけでなくお財布のお金も削られてしまうのだ。現に自分も用途にあったメディアを探しているうちに、本体が買えるような出費が発生した。

メディアやワークを入れる研磨槽が小型であれば少量のメディアで済むため、メディアを複数購入しても出費が抑えられるうえ、割高な予備研磨槽も買わなくとも調味料の容器や丸形タッパーを利用すこともでき経済的。なので、既製品の回転バレル研磨機を購入するのであれば、ワークが少量の場合は、KT6808のような小型のものが個人的におすすめである。

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回転バレル研磨機の作り方

自作回転バレル研磨機の種類

海外では回転バレル研磨機を自作したユーザーが多く存在し、YoutubeやPinterestなで「rock tumbler」などで検索すると多くの動画がヒットする。自作している回転バレル研磨機の種類は、「研磨槽(容器)をモーターで回転する」と「ローラーガイド(車輪や丸棒)をモーターで回転する」2タイプに大別されているようだ。

色々な電動工具や木工機を使ってきたので容易に想像できるが、アタッチメントや先端工具を着脱するのに手間がかかる設計の製品は毎日使用しているとうんざりするので、研磨槽を工具レスで簡単にセットできて、中身をすぐに確認することができるタイプ「ローラーガイド(車輪や丸棒)をモーターで回転する」を自作することにした。

ピン歯車

まずは研磨槽を縦方向に回転させるローラーガイドを木で作ることにした。ピン歯車付きのローラーガイドにするため、CAD/CAM ソフトウェアの[Fusion 360]で作った図面を木に貼り付けて穴をあける箇所の墨代わりに。ローラーガイドの自作を手間と考える場合は、ゴム車輪を代用するとよいだろう。その他にタイミングベルトを木に巻いたシンプル歯車も目から鱗だった。

ピン歯車

印刷した図面をノリで木(檜の端材)に貼り付けて、ベアリングをはめこむ穴を座ぐりドリルであける。ローラーガイドは1mm以下のズレであってもブレが発生するため、精確に中心に穴をあけたものを選定。ちなみに穴をあけるところにポンチを打っても、木には硬い部分があったり、精度の低い先端工具もあるので、精確に位置合わせを行ってもズレたりすることがあるようだ。

ピン歯車(糸ノコ盤 )

ホールソーで墨通りに切り抜くことが非常に困難であったため、糸のこ盤(日立-FCW40SA)で少し大きめに切り抜いて、ベルトディスクサンダーで真円に削って加工することに。

ピン歯車(ディスクサンダー)

垂直に木材を研磨&研削できるベルトディスクサンダー(RYOBI-BDS-1000)のディスクペーパー部を使って、糸のこ盤で切り抜いたローラーガイドを真円に成形していく。追記:精度が低いので治具を作った。

歯車 ベアリング

ベアリングを差し込む穴のサイズは少し小さくしているため、スピンドルサンダーで穴をきつきつに入る程度に少し広げる。きつきつにしたのはボンドを使って接着したくなかったからだである。

ピン歯車(木ダボ)

ピン歯車のピンは6mmの木ダボを使用。6mmの穴をあけて6mmのダボを差し込んで木工ボンドで接着。
無負荷の状態だと、この大雑把なピン歯車でもパーフェクトに回転したものの、ローラーガイドの上に研磨槽を置いた状態で回転すると、歯が微妙に噛み合わずがたつきが発生。おそらくピンとピンのあいだに遊びがあることが原因だと考えられる。ちなみにがたつきが発生すると本機とドリルドライバーが動いて離れてしまうため、クランプ等で固定する必要があった。
タイミングベルト 歯車
一般的な歯車を作るのが面倒なため、手っ取り早く歯車を作る場合は、円盤の円周に「タイミングベルト」を貼り付けるのが最も簡単かつ精度が高いと考えられる。はじめははそうしようと考えていたのだが、どうしても原始的なピン歯車に興味を惹かれ避けられなかったという。

液体ゴム(滑り止め)

木のローラーガイドだと研磨槽が滑って回転しないため、ローラーガイドを滑り止め効果のある液体ゴムで塗装。この液体ゴムは手でこすると簡単に剥がれたため、3度塗りした。ちなみにクリアやホワイトだと汚れが目立ったので、見た目が気になる場合はブラックを選んだほうが無難。ただし、滑り止めのテープやゴムを貼ったほうが安価なうえ、滑り止め効果が高いように思った。

追記:Amazonにある批判レビューと同じで、すぐにボロボロと剥がれてくるので買わないほうがよかった。摩擦が発生するような場所では不向きかもしれない。車輪や丸棒に滑り止め効果がない素材を使用する場合、容器に梱包用で使われている太い輪ゴム丸ベルトを巻いたほうが空回りしにくく経済的だった(後者のほうが摩擦や乾燥による耐久性が高い)。

ピン歯車 丸棒

ローラーガイドにはめ込んだベアリングの内輪に丸棒を差しこむ。これもボンドを使用したくなかったのできつめの状態にしている。

丸棒セット

セラミックメディア

丸棒を2枚の板で挟んで固定。これだけだと不安定だったので、側板と底板を取り付けて補強したところ、中にメディアを収納できるスペースができた。

木に埋め込んだベアリング

回転しているローラーガイドを眺めていて後悔をした。上写真の様にベアリングを左右の側板に埋め込んで、ベアリングの内輪に丸棒を差し込む。そして、その丸棒を(モーター)で回転させたほうが簡単に作ることができたなと思った。また、長い丸棒を使用すれば、複数の研磨槽を同時に回転させられるメリットも存在するだろう。

ピロー型ユニット

木の加工が面倒な場合は「ピロー型ユニット」や「サドルバンド(サイズVP16」をネジ止めするとよいだろう。後者は外径22mmのベアリングを用意する必要がある。
Homemade Rock Tumbler
調べてみると似たような設計の回転タンブラーを作っている動画(上)を発見。この方の作品は自分がイメージしたものよりさらに上をいっており、省スペースで複数のローラーガイドを回転させている3段式。モーター軸の回転伝達はプーリーと平ベルトのような紐状のロープを使っており、回転を伝えられる側のプーリはかなり大きいので、回転速度を小さくしているだけでなく、大きなトルク(重たい研磨槽を複数個回しても止まりにくい)があると考えられる。

研磨槽

メディアとワークを入れる研磨槽は、鶏ガラスープの元が入っていた容器を使用。このまま円柱状の容器を回転させると、メディアや工作物の種類によっては空回りすることがあるので、容器の中にメディアを持ち上げるブレードをボンドで接着。。
ブレード2本の場合、回転スピードを遅くしたときにメディアの流動が止まる瞬間があった。ブレードを3本に増やすと、回転スピードが遅くても常に流動が発生している状態になった。

コーキングでプラスチックゴムを接着

当初、ゴム製のブレードを「ウルトラ多用途S・U プレミアムハード」で容器に接着していたが、ステンレスメディアの量を500gに増やして4時間ほど回しているとボンドが剥がれ落ちてしまった。そこで、屋外用のコーキング材「変成 シリコーンシール」で接着したところ、強固に接着することができた。ちなみに、私が使用した「変性シリコーン系コーキング材」より、「シリコン系コーキング材」のほうが耐久性や接着性が高いようだ。

コーキング 樹脂に盛る

追記:ステッピングモーターを使って20日ほど連続で回していると、コーキングで接着していたブレードも剥がれ落ちた。ただし、容器についたコーキングは剥がれていなかったので、コーキングを山状に盛ってコーキング自体をブレード代わりにしたほうが耐久性が高いかもしれない(検証中)。何かを固定する場合は、粗いヤスリで表面を研磨した樹脂のほうがいいだろう(ゴムとは相性が悪いようだ)。

自作 回転バレル研磨機

ドリルドライバーと本体を固定してラバークランプ等でスイッチを軽く引いた状態にして使用。マキタの充電式ドライバーを使用していたところ12~13分で自動停止することから、リョービのコード式ドリルドライバーに変更。ただし、一日中使用しているとモーターに負荷がかるため、コンセントタイマーを介してコンセントに接続し、15分ごとにON/OFFに切り替わる設定にした。どちらもブラシ付きモーターが使用されているモデルなので、使用頻度が高い場合は摩耗するブラシと整流子がない「ブラシレスモーター」か、ブラシの交換が簡単にできる「ブラシ付きモーター」を使用したほうがよいのだろう。

使用しているメディア(研磨石)

セラミックメディア

セラミックメディア(研削+研磨したい場合に最適)

セラミックメディアは、バレル研磨用のメディアの中で最もスタンダードな研磨石。番手は[重切削][一般切削][軽切削][微小切削][平滑仕上][光沢仕上げ]の5種類が用意されている(右になるほど目が細かい)。

後述するスチールメディアと違い小さな傷を除去できるほど研磨力&研削力が高いため、金属に施されたメッキ・塗装・錆を剥離するのに最適なメディアだった。番手の細かいものを使用すれば艶のある光沢仕上げも可能。

写真の(右)はクロメート処理された金具(左)をセラミックメディアで剥離したもの。工作物が平面であれば丸い形状で問題ないが、内角部や凸凹と入り組んだ箇所がある場合は、角の尖った形状を使用したい。

また、同じ番手のメディアでも形状が丸と角のあるものでは研磨力が段違いなので、頑固な錆や塗装を落とす場合は迷わず角のあるメディアを選びたい。メディアは高価なので、キロ単位で販売しているショップから購入すると経済的。

ピンクコンパウンド

スチールメディア+コンパウンド(光沢をだすのに最適)

スチールメディアは鋼(鉄)やステンレスを素材とした研磨石で研削力はセラミックに劣るものの、コンパウンドと組み合わせることで、金属に光沢をだすことができる。耐久性はセラミックより上で消耗しにくいが、小さな傷を除去できる強い研磨力はない。

形状がボール(球)のみだと工作物の平面のみしか当てることができないため、細かく入り組んだ箇所がある工作物を研磨する場合は(ピン型)や(UFO型)を使用するようだ。自分は面倒くさいのですべて混ぜたものを使用している。mm以下の細いステンレスピンも混ぜれると、細かく入り組んだ箇所にも対応。高額なのでAmazonに出店している中華業者から安価なものを探そう。

Amazon.co.jp: ステンレス鋼研磨ボール、振動研磨機用ジュエリー研磨ビーズジュエリーゴールド研磨と加工 : ホビー
Amazon.co.jp: ステンレス鋼研磨ボール、振動研磨機用ジュエリー研磨ビーズジュエリーゴールド研磨と加工 : ホビー

スチールメディアに混ぜるコンパウンドは現段階では、「NS ピンクコンパウンド」が一番の感動をおぼえた。今まで使用してきたコンパウンドの中で最も段違いの光沢をだすことができたからだ。サンポールのようにpHが偏っているのかもと思ったが、中性のためどんな素材の金属も痛めることなく磨くことが可能。

Youtubeでは研磨層にコンパウンドを投入せずにスチールメディアのみで研磨している回転バレル研磨機の動画が散見されるが、コンパウンドをいれないと研磨剤のついてないバフで金属の表面を磨いているようなものなので、いくら回転させても金属に光沢をだせないので注意。

ソフトメディア(クルミ)鏡面

ソフトメディア(鏡面仕上げに最適)

ソフトメディアはクルミの殻を小さく砕いたものや、トウモロコシの芯にアルミナ(研磨剤)を油脂でコーティングした研磨石である。どちらも乾式用となっており、金属表面に物が映るような鏡面仕上げにすることができる。

ただし、傷や凹凸を除去する研磨力はないため、正しい研磨手順を踏まないと、光沢や鏡面は得られても、逆に目に見えなかった小さな傷や凹凸が目立つ仕上がりとなってしまうことも。

上のものは、クルミの外殻でできた[SMB ソフトメディア]で1日12時間を3日程度回転させたものだが、さらに1週間ほど回転させるとバフで磨いたような鏡面を得ることができた(下写真参考)。

100円玉 鏡面仕上げ

100円玉 大量鏡面

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電動ドライバーで駆動する小型回転バレル研磨機を作るまき(How to Make a Rock Tumbler)
管理人
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この記事の動画はこちら↑からどうぞ。
回転バレル研磨機は労力をかけずに金属の汚れを取ったり、光沢のある仕上げにできるので楽しいです。布教用の動画も作成しています。

  • うるさいバレル研磨機の防音対策はこちらの記事から
  • 回転バレル研磨機で10円玉を鏡面にした動画はこちらから
  • 回転バレル研磨機で100円玉を鏡面にした動画はこちらから

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