第 24 章 組立中チェック¶
電気側の 第 8 章「電気のテスト中チェック」 と対応する章ですが、目的は少し違います。機械の組立には「通電」という明確なイベントがないため、組み進めながら各ステップで確認する 形になります。
この章で失敗しやすいこと
- オーバートルク — ねじ山をなめる、3D プリント部品を割る
- ケーブル経路の無視 — 組立後に配線が通らなくて分解し直し
- 可動部の干渉チェック忘れ — モータを回すと筐体にぶつかる
- 組立順の誤り — 後から入れるべき部品が入らなくなる
- 接着剤の頼りすぎ — 振動・熱・衝撃で外れる
- 通電したままハードを触る — 誤ってコントロール入力に触れて モータが突然回り出して怪我
組立中は電源 OFF が絶対原則
ハードウェアの取り付け・配線変更・ねじ締め直しを行うときは、必ず電源スイッチを OFF、USB ケーブルを抜く こと。
ロボットはマイコンにコントロール入力が入れば動いてしまう機械です。「ちょっと触るだけだから」「スケッチは書き込み済みで loop() 内で待機させてるから大丈夫」— こういう油断でモータが急に動き出し、手を伸ばしていた作業者の指が挟まれる 事故が起きます。
電源を切る手間は数秒、怪我は数週間の通院です。
最短で進める人向け（組立中チェックの芯）
- ねじは「仮締め → 干渉確認 → 本締め」の順に固定する
- 各フェーズの区切りで、可動部を必ず手回し確認する（通電前）
- 配線は 10〜15 cm ごとに固定し、可動部から 10 mm 以上離す
- 接着や最終固定など戻れない操作の直前で、必ず 1 回停止して再確認する
1. 組立中チェックの位置づけ¶
機械の組立は 「戻れる段階」と「戻れない段階」の連続 です。ねじで固定するだけならバラせますが、接着剤やリベットを打ったらもう戻れません。戻れない操作の直前 に必ず一度止まって、確認するのが鉄則です。
組立は大きく次のフェーズで進みます:
- 下から積む — 底板 → 側板 → 内部部品
- 駆動部を入れる — モータ、シャフト、ベアリング
- 電気部品を搭載 — マイコン、ドライバ、センサ、電池
- 配線 — ケーブルを通して接続
- 最終確認 — 蓋を閉める前に全体を見る
各フェーズで本章の関連する節を参照しながら進めます。
2. ねじ締めの感覚¶
ねじは「強く締めれば安心」ではありません。オーバートルクでねじ山をなめる、部品を割る という事故は、初心者が最も起こしやすい機械系のトラブルです。
2.1 手締めの目安¶
| 感覚 | トルクの目安 | 判定 |
|---|---|---|
| 指 1 本で軽く回る | ゼロトルク | まだ緩い |
| 2〜3 本指で普通に回る | 約 0.3 N·m | 締まり始め |
| 手のひら全体で「ぐっ」と止まる | 約 0.5〜1 N·m（N·m ＝ ニュートン・メートル、回転する力の単位。1 m の長さのレバーに 1 N＝約 100 g の力をかけたときの回転トルク） | M3 の適正 |
| ドライバを持つ手首が痛い | 約 1.5 N·m 以上 | 締めすぎ、危険 |
| 工具を延長して回す | 2 N·m 以上 | ほぼ確実にねじ山がなめる |
2.2 材料別の注意¶
| 材料 | 注意 |
|---|---|
| 金属（アルミ、鉄） | 比較的タフ。ただしアルミのタップ穴は締めすぎで広がる |
| アクリル | 締めすぎで ねじ穴の周りが割れる・クラックが伸びる。平ワッシャを必ず挟む（アクリルはねじ頭との接触面に応力が集中すると割れやすく、ワッシャで力を広い面積に分散する） |
| 3D プリント（PLA） | 最も繊細。ドライバを回していて 「抵抗が急に強くなる瞬間」＝ 締め付け完了のサイン。これを通り過ぎてさらに力を入れると、ねじ山が樹脂を削って空転状態（なめる）になる。不安なら熱圧入インサートを使う |
| 3D プリント（PETG） | PLA よりマシだが、やはり注意 |
2.3 緩み止め¶
振動が多い箇所（モータ周辺、車輪周辺）のねじは 緩み止め を入れます。
- スプリングワッシャ — 最も簡易、1 円未満
- ナイロンロックナット — より確実、数円
- ネジロック剤（ロックタイト 222 等） — 最も確実、ただし後で外しにくい
3. 可動部の干渉チェック¶
駆動部を組み付けたら、通電前に手で回してみる。これで干渉・引っかかりを検出できます。
3.1 チェック項目¶
- 車輪を手で回す — 1 周スムーズに回るか、引っかかりがないか
- シャフトの回転 — ベアリングで支えられた軸が、片手の指で軽く回るか
- モータ軸を手で回す（モータドライバを繋ぐ前に実施。理由：ドライバ経由の通電状態で無理に回すと 逆起電力でドライバ IC を壊す 可能性があるため、機械的な抵抗確認は電気を繋ぐ前に終わらせる）— 回転抵抗が妙に大きくないか
- サーボのアーム可動範囲 — 可動範囲の両端で筐体と干渉しないか
- ケーブルが可動部に触れていないか — 配線が車輪に巻き込まれないか
3.2 干渉を見つけたら¶
- 軽い擦り → やすりで該当部分を少し削る、または位置調整
- 明らかな干渉 → 分解して再設計（この段階で気付けばラッキー、稼働後に気付くとモータが焼ける）
- ケーブル干渉 → 配線経路を変える、結束位置を変える、保護チューブを入れる
4. クリアランス（隙間）の確保¶
組立時に気を付ける主な隙間:
| 場所 | 推奨クリアランス |
|---|---|
| モータと筐体側面 | 2〜3 mm |
| 車輪と筐体 | 3〜5 mm（路面の変形でも触れないよう） |
| 歯車同士の噛み合わせ | 歯車の設計値（通常は CAD で自動算出） |
| シャフトと通し穴 | 0.5〜1 mm（振動で擦れないよう） |
| 基板とケース内壁 | 5 mm（配線・放熱のため） |
4.1 クリアランスが不足したら¶
- 板の位置を数 mm ずらす
- スペーサを挟んで高さを変える
- 部品を別の向きに取り付け直す
「組立時に気付かず、稼働させてから擦れる」のが最悪のパターンなので、通電前に手で全可動部を動かす 習慣を付けてください。
5. 組立順の計画¶
後からでは入れられない部品 があるので、組立順は重要です。
5.1 典型的な組立順の罠¶
- ベアリングを最後に圧入しようとしたら、筐体が既に閉じていて圧入工具が入らない
- モータを先に固定したら、モータの裏側の配線が通せなくなった
- ねじを最後に締めようとしたら、ドライバが入る角度が確保できない
5.2 組立順を決めるコツ¶
- CAD 上で「分解手順」を逆に辿る — 完成品を分解すると仮定して、最後に外す部品 = 最初に取り付ける部品
- 工具が入る向きを考える — ドライバ、六角レンチ、圧入工具が届くか
- 写真で順番を記録 — 試作段階で組立順を写真に撮っておくと、2 台目以降が速い
5.3 記録：組立ログ¶
組立時に以下を記録しておきます:
- 各ステップで何を組んだか（写真＋短いメモ）
- 詰まった箇所と対処
- 使ったねじの長さ・サイズ（あとで「どこに何が入っているか」の参照に）
6. 接着剤の使いどころ¶
機械の組立で接着剤は 補助 として使うもので、主要な固定を接着だけに頼るのは避けます。
6.1 本書で出会う接着剤¶
| 種類 | 向く用途 | 避ける用途 |
|---|---|---|
| 瞬間接着剤（シアノアクリレート） | 小部品の仮固定、やすりがけしたアクリル面 | 振動・衝撃がかかる場所（剥がれる） |
| エポキシ樹脂（2 液混合） | 強度が必要な接着、金属・プラ混合 | すぐ分解したい場所 |
| ネジロック剤 | ねじの緩み止め | 接着自体 |
| 両面テープ | センサ・小基板の仮取付 | 高温・高振動の場所 |
6.2 接着の前にやること¶
- 接着面をアルコールで脱脂（油分があると接着強度が 1/10 になる）
- 接着面を紙やすりで荒らす（ツルツル面より食いつきが良い）
- 接着剤は少量（多いと硬化時間が延びて、はみ出す）
6.3 禁じ手¶
- モータ軸と車輪の固定を接着剤だけで行う → 振動と熱で必ず外れる。イモねじで機械的に固定してから、補助として接着
- ねじ止めを省略して接着だけで筐体を組む → 分解できなくなる、寿命が短い
7. 組立フェーズ完了の判定¶
組立が「完了」したと判断する基準:
- すべての部品が設計通りの位置に固定されている
- 可動部を手で動かしてスムーズに動く
- 配線がすべて接続され、可動部に干渉しない
- ケーブルタイ・保護チューブで配線が整理されている
- 電源を入れる前の状態（テスト前チェックに渡せる）
ここまで来たら、電気側の 第 7 章 テスト前チェック に戻る 形になります。機械と電気が組み上がった状態で、電気的な健全性（ショート、極性、分離）を再確認してから通電します。
8. 失敗パターン集¶
オーバートルクでねじ山をなめる
最頻出。特に 3D プリント部品で起きやすい。「ぐっ」と止まったら、そこで終わり。さらに力を入れない。
組立順の誤りで後戻り
ベアリングの後入れ、配線の後通しはほぼ不可能になる。CAD 上で分解手順を確認 してから実作業に入る。
可動部の干渉見逃し
手で動かして気付かないと、通電後にモータが「ウィーン」と唸って動かない or 発熱する。通電前に必ず全可動部を手で動かす。
接着剤への過度な依存
振動で外れた部品が動作中に干渉すると、連鎖的に他の部品も破損する。機械的固定が原則、接着は補助。
ねじを床に落として見つからない
M2・M3 の小ねじは 絨毯やフローリングの隙間に紛れて行方不明 になる。予備を出して使う → ところが予備も数が足りなくなる → 作業中断。作業机にトレー（仕切り付きの小物ケース）を必ず用意する。床に転がしたら 懐中電灯を斜めから当てて影で探す。
ねじを締めている途中でモータ内部に落とす
開放型モータ（FA-130 系）のギアボックスに、手を滑らせたねじが上から落ちて内部にめり込む。最悪、モータ分解が必要。モータの開口部には 作業中マスキングテープで蓋をする。
部品を床に落として踏む
小さな 3D プリント部品やベアリングは、一度床に落ちると目立たず、後で踏んで粉砕 or 足を切る。落としたらすぐ拾う、無理なら作業エリア外まで歩かない。
ケーブルを引っ張って断線・端子部ハンダ剥がれ
組立中に配線が引っかかって、反射的に引っ張る → コネクタごと基板から剥がれ たり、内部で断線。外れそうに見えたら、まず電源 OFF → 配線経路を確認してから 慎重に処理。
タイラップを逆向きに挿して戻らない
ケーブルタイには 通す向き がある（ラチェット構造）。逆挿しすると 締まらず抜けなくなる。予備のタイに交換、ニッパで切って捨てる。
ねじを斜めに入れて（斜めねじ込み）ねじ山を潰す
ねじ穴に対してドライバが斜めのまま力を入れると、ねじ山を相手側に切り進めて穴自体を潰す（斜めねじ込み）。初回は必ず 指で軽く仮締めして真っ直ぐ入ることを確認 してからドライバで本締め。
モータ軸の向きが想定と逆で直進しない
左右のモータの 配線を同じ極性で繋ぐと、片方は前進・片方は後退する（モータの向きが左右対称に取り付けられているため）。最初のテストで「曲がる」「回転する」場合、片方のモータ配線を入れ替える だけで直ることが多い。
M3 ねじと M2.5 ねじを混ぜて使う
ちょっと見は同じ太さで、M2.5 を M3 の穴に入れると締まらず空転。逆に M3 を M2.5 穴に無理に入れると穴が割れる。サイズごとに別トレー で管理。
車輪を逆向きに取り付ける
ゴム車輪は 内面（モータ側）と外面 で形状が違うことがある（特にトレッドの向き）。左右同じ向きに揃って いるかチェック。左右非対称だと直進性・旋回性が狂う。
電池ボックスに電池を入れたまま分解・組立
電源を切ったつもりでも、電池が入っていれば ラインは常に活きている。電池の入った電池ボックスは、端子が机の金属部品（ねじ等）に触れてショート を起こす。作業中は 電池を物理的に抜いておく。
両面テープで貼り付けた部品が走行中に剥がれる
両面テープは便利だが、モータ振動で数分から数日で剥がれる。「仮固定」以上の用途にはねじ締結 or 接着剤を使う。
9. 次章への橋渡し¶
組立が終わり、電気のテスト前・テスト中チェックも通って、ロボットが動くようになった — のが理想ですが、実際には 想定通りに動かない ことが頻繁にあります。
次の 第 25 章「機械のデバッグ」 では、「モータは回っているのに進まない」「異音がする」「振動が激しい」「まっすぐ走らない」といった 機械系の不具合 の切り分け方を扱います。電気側の 第 9 章「電気のデバッグ」 と対応する章で、Part VI の最終章です。