羽ばたく飛行模型作った

 昔、「天空の城ラ〇ュタ」というジブリ作品で、主人公の一人のパズーが、羽ばたく模型飛行機を飛ばすシーンがあった。

 これって、すごーい!と子供ながらに思ったものである。その後、月日は流れ、学生の頃に「大人の科学」という物作り系の書籍で「羽ばたく飛行機を作ろう!」という企画があり、買ったはいいが忙しくて作る暇がなかった。

 ようやく、この週末にかかることができ、分かりにくい組み立て指示書を読みながら15分ほどでできた。。。

動力は、ゴムである。

前翼は、上図のように、歯車が噛み合うようになっている。歯車の一つからは腕が伸びており、これが回転軸とくっついている。この機構により、

ゴム解ける⇒回転軸回る⇒歯車の一つが動く⇒歯車の噛み合いで、もう一つの歯車も動く ⇒ 羽が羽ばたく

という動きが実現される。ただし、上記の構造上、両翼で羽ばたくときに、歯車の間隙分のタイムラグが出てしまい、綺麗にバタフライできない。しかし、これはやむを得ない。。。

後翼は、上図のように角度をあらかじめ調整し、ロックする機構となっている。

この後、庭で飛ばしてみたのですが、3mほど羽ばたいて急上昇し落下しました。羽ばたきに対して、羽の接着が弱かったためか、材料のビニールシートが少し伸びてしまいました。涙  また、樹脂部品のバリで、運動機構の動きにやや引っ掛かりがあり、そこが羽ばたきを阻害していました。やすりでバリ取りをして、再度チャレンジしたら、5mほどまで距離を伸ばせました。面白い!

それにしても、、、みればみるほど、、

こいつや、

こいつ の飛ぶ能力を簡素に実現していると思い、感心させられました。

こういった、動的な機構を考え、作る頭を養いたいと思います。

神明大神宮

 JR橋本駅から歩いて10分ほどのところに、「神明大神宮」という比較的大きな神社がある。この神社の御朱印は、少し離れたところにある「亀岡八幡宮」にて発行されている。橋本に用事があったので、参拝してきた。

一の鳥居

二の鳥居と三の鳥居


参道にある「しだれ桜」が見頃を迎えていた。

天日鷲命( あめのひわしのかみ )が一緒に祭られているとは、びっくりしました。天照大御神が、天岩戸に隠れたときに弦楽器を奏でた神様です。その際、弦の先に大鷲が止まったのを周囲の神々が見て、世が再び明るくなること示す吉祥であると捉え、大いに盛り上がったそうです。開運・開拓・殖産の神様です。

本殿

橋本における、神明大神宮の創建は、1569年とのこと。戦国時代ですね!

この地は、相模川から甲州街道方面に行く公差地で、昔から栄えてきました。昔の人たちの平安への願いを感じながら、心が清められるよい神社であると思います。

桜②

 今週も桜を撮りに出かけてきました。

場所:東京都某川沿い

カメラ:coolpix s7000

桜雲です!@境川

燃え盛るようだ!

鳩のツガイがいました!

お尻。前もこの構図みたような…

小山内裏公園( 旧戦車道路 ) 山桜が多いです。

今年の桜も、今週まででしょうか。。。ありがとう。

昨日に続き、桜の写真を更新。

場所:神奈川県相模原市某所( 公園、神社、小学校 )

使用カメラ:coolpix s7000

美しいものを見て、美しいと思えることが幸せです。ありがとう。

植物写真②

都郊外にある、長池公園に植物の写真を撮りに行ってきました。ここは、私が学生の頃からランニングでよく利用した場所です。今週は、桜の開花宣言がされました。さてさて、自然公園ではどのようになっていたのでしょうか?平成最後の長池公園での撮影です。

使用カメラ:coolpix s7000( 中古 )

モード:おまかせ撮影/画像サイズVGA( スマホサイズ )

長池公園の過去記事

http://blog.livedoor.jp/i_kiyopiko/search?q=%E9%95%B7%E6%B1%A0%E5%85%AC%E5%9C%92


鳥がいた!( 光学ズーム20倍 )

お尻。笑

桜だと思うけど、ソメイヨシノじゃない。。。カナブンを捕まえに来たのに、ハナカナブンを見つけて何か違うと思う感覚に似ている…。でも、これはこれで落ち着いて咲いている様が、いとおかし。

こちらが真打ちですね!涙が出そうです。

古今和歌集でも、桜を題材にした歌は人気です。心に冷めたところのある私のお気に入りは、下記の二首でしょうか。

「はなの木も 今はほりうゑじ 春たてば うつろふ色に 人ならひけり」素性法師

【現代語訳】

(春に)花の咲く木は、これからは植えないことにします。春になって、その色の移ろいゆく様に、人は心を重ねてしまうから。

春は、梅、桃、桜など色んな木が時期を微妙にずらし、重ねつつ花を咲かせます。その一つ一つがとても美しく、見るものを幸せにさせます。しかし、その一つ一つは散るのも早く、人の関心は直ぐに移ろっていきます。こうした花の変化を感じたとき、人はつい、自分の変化も考えてしまうものです。大好きなあの人が、春の花の色の移ろいをみて、心変わりしないでほしい!という貴族受けしそうな歌です。

変わること、変わらないことの大事さを思い出させてくれる歌です。


「のこりなく ちるぞめでたき 桜花 ありて世の中 はてのうければ」よみ人しらず

【現代語訳】

桜の花は、綺麗さっぱり散ってしまうのが一番良い。いつまでもあると、そのうちに嫌なものになってしまうから。

老兵は死なず、ただ消え去るのみ。と言ったのは、ダグラス・マッカーサーですが、いつの世も、引き際というのは大事です。

何かの溜池。蛍だか、トンボだかを育てているみたい。夏が楽しみです。

でも、近くにこいつがいたから、ヤゴとか食べられちゃうかもね。クロサギ。

過去のサギの記事

http://blog.livedoor.jp/i_kiyopiko/search?q=%E6%B5%85%E5%B7%9D

春は、動植物が活発になる季節です。スマホやデジカメを持って、その美しい生態を撮影し、思いを巡らせてみたらいかがでしょうか?きっと素晴らしい発見ができると思いますよ!

※ なお、今回から撮影に使用したカメラが変わりました。理由は、今まで使用していたZR-1600が壊れてしまったからです。簡単に使用感を言っておこうと思います。

簡単に、早く良い写真が撮れるのは、ZR-1600 です。自動ピント機能は、とても優れています。今まで、この使用感があったので、Coolpix s7000を使ってみて、その性能差にびっくりしてしまいました。確かにレンズや光学はニコンやキャノンなのかもしれませんが、ソフト系はカシオやソニーが圧倒的な気がします。

「カメラは趣味ではないけど簡単に良い写真が撮りたい」、「スマホのカメラは電池消耗が激しいからコンデジ必要」といった、The素人 は、自動ピントなどのソフト系の優れた、ソニーやカシオがおすすめですね。ただし、カシオは、コンデジ業界から撤退したので、もう中古品しか買えません。となると、ソニーですね。では!

植物写真(3月)

実家と近所の植物の写真をUPします。

撮影カメラ:ZR-1600

花って、不思議な形をしていますよね。物心ついたときから当たり前のようにあるので、改めて考えることが無いですが、見れば見るほどその形の必然性が分からず戸惑うと同時に、その形の奥ゆかしさに心が和まされます。。。

フキノトウが茎を伸ばしていました。後1W早く気が付いていたら、天ぷらにできたものを・・・惜しいことをしました。

タッピンネジについて

ネジは、重要な機構部品である。部品間の締結に使う道具である。

今日は、その中でも混乱しにくいタッピンネジについて述べたいと思う。

タッピンネジとは?

通常、ネジは、ネジ自身と相手部品が、互いに凹凸の関係になり噛み合うように作られている。一方、タッピンネジとは、ネジ自身には弦巻があるが、相手はただの穴で、ネジの弦巻で相手部品の穴に溝をつけながら締結するネジのことを言う。

このように締結することを、「セルフタップ」という。自分でタップするということですね。

タッピンネジの欠点とは?

溝のない穴に溝を切りながら締結できるタッピンネジだが、ネジを無理やり切っていくので、強いトルクが必要となる。

ネジのサイズが大きくなると、締結のために大きなトルクが必要となるので、作業性が悪くなる。

作業性を改善するためには?

作業性を改善するには、「タップタイトネジ」を使うのが一般的である。

通常、ネジのネジ部(= 溝が彫ってある部分 )は、円柱形、または円錐形である。しかし、タップタイトは、断面が「円」ではなく、「角の丸い三角形」なのである。

このネジを使うと、穴に対するネジの接触領域が、丸みを帯びた角だけになるので、締結のために必要なトルクを下げられる。

また、穴の壁面と主に接触しているのは、三角形の角であり、それ以外の領域は隙間が空いていると思いきや、穴の壁面が収縮してくるためにあまり空いてはいない。よって、タップタイトは回り止めを抑制する効果が期待できるのである。ネジ緩み、空転対策に使ってみたらどうであろうか?

※ タップタイトは、相手部材の穴の設定値に厳格な規定があるので、使用の際は、設定値を調べて使用のこと。適当にやると、外れやすくなったり、下穴を破損させたりすることがあります。

Bタイト、Pタイト、Sタイトとは何か?

全てタップタイトネジの一種である。

構造的には、ネジのピッチで区分けされる。

・Bタイト ⇒ タッピン二種( 普通のタッピンネジ )と同じ

・Pタイト ⇒ タッピン二種より、ピッチが大きい。

・Sタイト ⇒ メートルネジと同じピッチなので、ピッチがかなり狭い。

通常のタッピンネジは、樹脂や鋼板に対しても使用できる。したがってBタイトは、通常のタッピンネジのように使える。

Pタイトは、ピッチが大きいので、樹脂に対して使用するべきである。ピッチが大きい分、早く締結できる。また、樹脂部材の白化や割れが起こりにくい。

Sタイトは、ピッチが小さいので、鋼板専用である。樹脂に使ってしまったら、じきに空転してしまいます。小ねじとピッチが同じなので、後で小ねじに切り替えることもできる。

とまあ、こんな感じでタッピンネジとタップタイトネジについて概要を描きました。

機構設計者として製品の筐体設計など担当したとき、ネジにどれを使うかいうのはいつもの議題になります。たいてい、樹脂を止めるときは、初めタッピンネジでやっていて、強度試験で緩んだらBタイト、それでもだめならPタイトという感じで変えていったりします。はじめからPにしとけばいいじゃねーかというご指摘もあるのですが、部品の共通利用の観点から、そう簡単にはできない事情もあるのです。

試作などの一点ものなら、緩みに不安があるなら、始めからPタイトにしておけばいいと思います。

滑車

人類が古代から利用している道具に、滑車(pulley,block,tackle,sheave)という物がある。これは何であろうか?

滑車とは?

重い荷物をもち上げるのに使う道具である。 持ち上げようとする荷物を「少ない力で持ち上げたり」、 「加える力の方向を変えたり」 することができる。

先日、NHKの番組で、古代ローマのコロッセオの壮大な仕掛けについてのドキュメンタリーがやっていた。そこで、闘技場の地下に導いた猛獣(ライオン、象etc)をどうやって闘技場にあげたのか?という課題について再現実験がなされていた。

初めは、歯車とロープを使うモデルが提案されていた。男たちが力を合わせて歯車を回す。それによって檻の天面に結びつけられたロープが巻き上げられ、檻が上に上がるというものである。

しかし、檻の重さだけでも500kg程あり、とても上がらなかった。

そこで、現場担当のエンジニアが思いついたのは、滑車を使うということであった。

滑車の基本原理

滑車は、一般に、「定滑車」と「動滑車」がある。軸が天井などに固定されて動かないものを定滑車。軸に重りがぶら下がっており、滑車が動く物を動滑車という。

定滑車は、重りをもち上げるためには、重りと同じ力でロープを引っ張らなければならない。しかし、重りをもち上げるために、力を下に加えることでそれを実現できる。定滑車は、「重りと同じだけの力が必要だが、持ち上げるための力の向きを変換する効果」があるのである。

一方、動滑車は、重りに対して持ち上げる力の方向は同じだが、半分の力で持ち上げることができる。「持ち上げるための力の向きは同じだが、半分の力で持ち上げられる効果」がある。まとめると、下図のようになる。

これらの性質から定滑車と動滑車を組み合わせることで、重りの重さに対して加える力をどんどん小さくすることができるのである。

(余談ですが、中学受験の理科のテストで、定滑車と動滑車を組み合わせた複合滑車の問題がしばしばでます。しかし、上の「二つの性質」と「力のつり合い」を知っていれば、全部解けます。)

滑車で重い物を軽い力で持ち上げる例

例えば、下記のような複合滑車を考えてみる。

定滑車と動滑車が二つある。二つの動滑車は互いに軸で連結されており、連結部材の中央に、W[kg]の重りがぶら下がっている。滑車の重さは無視するとする。FとWの関係式を求めてみる。

まず、各滑車の出入口のロープにかかる力は、滑車に種類よらず同じなので、非膣をFの力で引けば、下図のように各ロープにFの力がかかっていると考えられる。


次に、滑車に働く力のつり合いを考える。今、二つの動滑車の軸には、力Wがかかっている。よって、各動滑車には、W/2の力がかかっている。向きは、向かって下側である。

ここで、先に示した動滑車のロープにかかる力と軸にかかる力の関係を思い出す。動滑車のロープにかかる力は、軸にかかる力の半分である。

よって、F = (W/2)/2 = W/4 とわかる。

例えば、重りW=20kg だったとする。このとき、上記のような機構を用意すれば、F=5kg で持ち上げらる。

話が長くなったが、滑車はこのように、持ち上げるという目的に対して、定滑車と動滑車を組み合わせることで、力を加える向きを変え、かつ、小さな力でそれを達成できるのである。

先のコロッセオの猛獣用檻のエレベーターは、上記のような仕組みを使って檻の重さに対して加える力を複合滑車機構で小さくして達成していた。

普段の生活では、滑車の威力を実感する人は少ないと思うが、現在のエレベーターも基本は古代と同じである。人類の素晴らしい発明の一つだと思います。

まとめ

  • 滑車は、円盤の回転により、物を持ち上げる為の道具である。
  • 定滑車と動滑車、およびそれらを組み合わせた複合滑車がある。
  • 定滑車は、持ち上げるのに加える力の向きを変える効果がある。
  • 動滑車は、加える力を半分にする効果がある。

ベイズ統計

日頃の業務の中で、大量のデータがない中で判断しなければならないことはないだろうか?

こうしたときに役に立つのが、ベイズ統計である。

主観的確率統計などと言われることがある。条件付き確率という形で、高校の頃に習った人もいるかもしれない。

どうやって使うのか?

ベイズ統計では、まず、統計的に判断したい現象について、物語を作るところから始まる。物語は、「このように判断するかどうかを、こういう現象が起こるかどうかで決めよう。起きたら、判断は正しかったとより思えるし、起きなかったら別の判断をするべきだったと思う。」という感覚で作る。

もう少し具体的に書くと、「Aと判断したら、XまたはYという現象が起こりうる。Bと判断しても、XまたはYという現象が起こりうる。」という具合にする。

そして、AやBと判断する確率、および、AまたはB毎のXとYの起こりうる確率を、経験や議論で定める。ここで、起こりうる全てのパターンが自然に出来上がるので確率P[%]を求めておく。

次に、XまたはYという結果から、AやBと判断する確率を修正する。この箇所が、ベイズ統計による判断である。主観的と言われる所以は、起こりうる物語毎の確率を仮置きして求めるからだと私は思っている。

ベイズ統計の優れたところは、仮置きで一応の判断ができることと、それを少ない実験で精度を訂正していけるところにある。

こうした理論上の性質から、ベイズ統計は、企業が重要な判断を、コストや倫理的な犠牲を払わずに行うのに適している。では、具体的にどのように仮定し、更新していくのか、一例をあげたいと思う。

具体的にやってみる。

問題:合コンで初見の人が、信頼できる人かどうかを判断したい。

例えば、「相手が信頼できるかどうかを、会話の中で、正直者か嘘つきかで見極めよう。」と考える。

先のAとB、XとYに当てはめてみる。

A:信頼できる。

B:信頼できない。

X:正直なことをいう。(= 嘘をつかない )

Y:嘘つき。

Aと判断したら、XまたはYという現象が起こりうる。Bと判断しても、XまたはYという現象が起こりうる。

ここまでできたら、下のような樹形図を作って、起こりうるストーリーの確率を求める(まだ、実際には起こっていない)

初回デートで、相手の雰囲気からその人が信頼できる確率を、偏見なしの50%とする。そして、その場合、嘘をつかない確率を90%、嘘をつく確率を10%とおく。すると、最終的なストーリーの発生確率は上図のようになる。同様に、信頼できない場合の嘘つくつかない確率も仮定し、最終的なストーリーの発生確率を求める。

この分岐毎の確率は、自己の経験や専門家(占い師)などの意見をきくなりして決めると、精度がより上がる

マトリクスにまとめると下図のようになる。

これが初回デート前のシミュレーションである。この条件下で、デートに臨み、相手が、もし自分に対して嘘をついたとする。すると、その嘘により、信頼できる確率が下図のように修正されることになる。

デートの前は、初見での信頼できる確率を偏見なしに50%としていたのだが、一回目のデートで相手が嘘をついたので、それは11%に下がってしまった。逆に、信頼できない確率は89%まで上昇した。これを元に、二回目のデートをするかどうかを判断するのはあなた次第である。図にすると下記のようになる。

「信頼できて、嘘つかない」と願うあなたの思いは、9.9%しかないと判断できる。また、4つの起こりうる確率から、この人は、「信頼できず、嘘つき」である確率が最も高く、付き合うに値しない人であると判断できる。

このように、未知の減少で、お金や時間、倫理的理由など限られた条件下で、何らかの根拠をもって重要な判断しなければならないときに、ベイズ統計は有効である。

是非、仕事で、使ってみてほしい。この考え方は、経験をもとに判断し、経験によって修正するという我々人間の特性に近く、意外にすんなり受け入れられると思われる。

では!