【WTW共催】12/25(水)JR西日暮里駅構内飛行会開催!

【精密プラねじ】マイクロドローンを軽量化する樹脂ねじのすべて

たかが1gと思っていませんか?

マイクロドローンをやり始めてまず驚いたのが0.1グラム単位で軽量化に取り組む人が多い事。それに対して正直私はこう考えていました。

いやいやイヤイヤ・・・。
料理するときに砂糖の分量1g変わっただけで味変わります?
そんなもん誤差でしょ!

しかしマイクロドローンにある程度習熟し冷静になって考えてみると・・・


実際身近にイメージにしてみたのがこちら。

マイクロドローンにとっての1gは、成人男性基準だとMacbook Proとペットボトル2本に相当。そりゃ動きの軽快さが全然違ってくるよねって話です。

どちらも全重量の4%にあたる

バカにできないネジの重さ

機体軽量化においてバカにできないのがネジの重さ。US65系キャノピーを固定するネジ3本だけでも約0.2g!(500mlのペットボトル相当)なのです。

WTWCUP03の重量規定30gをギリクリアしたときの様子。ネジもう1本増えてたらアウトだった。

そこで機体サイズ・種類毎にネジがどれほどの重さを占めているのか整理してみました。

①65mmブラシモーターの場合:0.33g

キャノピー固定用ねじ4本だけですが、それでも0.33gあります。侮ってはいけません。

実測値を元に作成

②65mmブラシレスモーターの場合:0.87g

ブラシレスモーターの場合、キャノピーだけでなくモーター固定用にもネジが使われています。65mmブラシレス機の場合、モーター1個をネジ3個で固定しているため、全部で12個!キャノピー分も合わせると重量にして約1gになります。

従ってネジ軽量化は飛行性能向上に大きく貢献するでしょう。

数値はUS65の実測値を元に作成

③75mmブラシレスモーターの場合:1.00g

75mmブラシレス機になるとモーター固定ネジのサイズが大きくなります
(一部除く) 。モーター1個を2つのネジで固定しているためトータル8本と本数は65mmより少なくなるの、重量は0.67gと重くなります。

結果ネジだけで1gもの重さになっています。

数値はBETA75Xの実測値

④ 85mmブラシレスモーターの場合:2.71g

さらにひとまわり大きい85mmブラシレス機となると、ネジも75mmより大きくなる上に、 プロペラ固定用のネジが出てきます。

85mm機は現在持っていないため、BETA85Xの諸元がら推定

⑤FHD・4K空撮機の場合:さらに+1.75g

さらにFHDや4Kが撮影できる空撮機となると、ネジが加算されます。例えばRuncam Split mini2の場合、カメラと基盤を固定するためにネジが最低でも6本必要になるのです。

ナット・スペーサーを加えるとさらに増える

プラねじ化すると、どれほど軽くなるのか?

プラねじに換装するとどれほど軽くなるのか?実際に計測してみました。

キャノピー固定ネジ交換⇒0.30g減

なんと約91%も重量減しました。


65mmブラシレスモーター固定ネジ交換⇒0.43g減

ネジ数が12個と多い65mmブラシレスモーター固定ネジは約80%も重量減!

75mmブラシレスモーター固定ネジ交換⇒0.61g減

重量減少率は約91%と最高値!

つまりプラねじ化するとネジ重量が10~20%まで圧縮されるということです。
換装によるデメリットは全くないのでやらなきゃ損。

精密プラねじの種類と選定ポイント

金属ネジからプラスチックねじに換装するにあたり一番重要なのが、どんな種類があるのか全体像を把握しておくこと。

ちなみに私は調べ切らずに勢いで購入した結果、ミスオーダー連発。結局ネジに1万円以上も投じてしまいました・・・涙

プラねじの材質3種

プラねじの材質には大別して下記3種類あります。マイクロドローンクラスだとM1.2~M1.6規格のネジをよく使うため、RENYかPEEKの2つに絞られます。

RENYとPEEKの大きな違いは耐熱性・耐薬品性の有無。よほどハードな環境で飛ばさない限りRENYで十分と思います。

RENY(レニー)は三菱ガス化学が世界に先駆けて開発した素材。胸熱!

ちなみに私はPEEKしかないと勘違いし大量購入したのですが、価格がRENYの倍もするので、余計な出費となってしまいました・・・涙

ねじ頭の形状

材質だけでなくネジ頭の形状も重要です。プラねじには皿ネジ・なべねじ2種類あるのですが、用途が変わってきます。

接地面積が広い皿ネジは、弾力性があるキャノピーやゴムダンパーをフレーム固定するのに最適です(なべねじだとすっぽ抜けやすい)。

一方なべねじは固いもの同士をスキマなくカッチリ止めることができます。従ってブラシレスモーターの固定に向いています。

ねじ径の大きさ

ネジの太さはMという規格で表現されます。例えばM1.2 ネジ穴1.2mmに対応したネジということです。

マイクロドローンにおける精密ねじでよく使われるのはM1.2・M1.4・M1.6・M2.0の4種。それぞれどのクラス・用途に使われているか傾向を下記表にまとめてみました。

機体サイズが大きくなるほどネジも大きくなる

ねじの長さ

精密プラねじは長さも0.5mm単位で分かれていますが、手持ちの65~75mm機体で検証したところ、4mmなら大体どこでも使えそうです。

一方FHD・4Kカメラを固定する場合はマウント次第で変わってしまうので都度確認が必要です。

あくまでも参考値。85mmは未確認

精密樹脂ネジの調達方法

有名ネジ屋・Amazon・モノタロウですら扱っていない!

マイクロドローンの軽量化に効果抜群の精密プラねじですが、困ったことにリアル店舗はもちろん国内有数のEC(Amazon・モノタロウ)ですら扱っていません。

ねじのデパート西川電子部品@秋葉原でもM2.0規格未満取扱いなし

精密プラねじは日本独自の技術

それでも諦めきれず、さんざん調べまくった結果、1.2~1.6クラスの精密プラねじ製造元は「鍋屋バイテック」という1560年(永禄3年)創業の超老舗メーカーということが判明。海外ECサイトでも扱いがなかったことから、精密プラねじは日本が誇る独自技術のようです!

金属加工で有名な岐阜県関市が本社(出典:NBK公式ホームページ

鍋屋バイテック直販EC・アスクルで買える

精密プラねじは下記2つのルートで購入可能。

鍋屋バイテック直販:納期が早い。ただし送料が約600円かかる。

アスクル・インターネットショップ:購入金額1,000円以上で送料無料。ただし納期が1-2週間かかる。

よほど急ぎでなければ送料無料のアスクルがいいでしょう。

機体種類毎の必要ねじ数

では実際に機体種別に必要なネジ種類を列記していきます。なお精密ネジは10本単位のまとめ売りが基本です。

65mmブラシ機の場合

キャノピー固定用のみでOK。通常はM1.2 皿ネジでOKですが、ネジ穴が拡大すると外れやすくなる場合があるので、M1.4 の皿ネジも調達しておくと安心です。

SPA-M1.2-4-MC 1セット(10個入)
SPA-M1.4-4-MF 1セット(10個入)

65mmブラシレス機の場合

キャノピー固定用とモーター固定用2種類が必要です。

<キャノピー固定用>
SPA-M1.2-4-MC 1セット(10個入)
SPA-M1.4-4-MF 1セット(10個入)

<モーター固定用>
SPA-M1.4-4-MC 1セット(10個入) ×2 ←ネジ12個必要なので2パック

75mmブラシレス機の場合 (1103モーター)

キャノピー固定用とモーター固定用2種類が必要です。ちなみに75mmのブラシレス機でも小さめの08モーターだとネジサイズが65mmブラシレス機と同じなので注意しましょう。

<キャノピー固定用>
SPA-M1.2-4-MC 1セット(10個入)
SPA-M1.4-4-MF 1セット(10個入)

<モーター固定用>
SPA-M1.6-4-MC 1セット(10個入) ×1 ←ネジ8個必要なので1パック

85mmブラシレス機の場合

85mmブラシレス機はカタオカ所持していないため、BETA85Xデータに基づく推定です。

<キャノピー固定用>
SPA-M1.2-4-MC 1セット(10個入)
SPA-M1.4-4-MF 1セット(10個入)

<モーター固定用>
SPC-M2-4-P 1セット(50個入) ×1 ←多分長さ4mm?

<プロペラ固定用>
おそらくモーター固定用と同じ

FHD・4K空撮カメラ

カメラ・基盤固定用ネジは大体M2規格なのであとは長さだけ確認すれば良いと思います。

<カメラ固定用>
SPC-P 樹脂ねじ M2規格 長さ各種

専用ドライバーの重要性

意外と重要なのがドライバーの選定。金属ネジと比較して柔らかいので、適当なドライバーを使うとすぐネジ山がつぶれます。

100均の精密ドライバーを使ってたらすぐつぶれてしまったM1.2プラねじ・・・涙

そこでネジ規格に合うちゃんとしたドライバーを買い直したところ無事解決!

ベッセルの精密ドライバー(+00)に変えてからネジ山がつぶれなくなった!

私は(+00)サイズのドライバーを選びました。価格も200円台と超手軽。
精密プラねじは地味に高価なのでムダにつぶしたくない人は必携です。

プラねじの締め付けは緩めに

軽量なプラねじですが、キツく締めすぎるとネジ頭が破断します。(私も2度やりました汗)

破断すると取り外しが大変なので、締め付けはほどほどにしておきましょう。

精密プラねじの整理保管方法

精密プラねじは小さく軽いため、簡単に吹き飛んで他のネジと混ざってしまします。

必要なネジを正確に取り出せるよう、細かい仕切りのあるケースとピンセット(つる首タイプ)は必ず用意しておきましょう。作業性が全然変わります。

整頓ケースはセリアで売ってるものを使用

実機体への実装事例

最後にプラねじ化した機体をご紹介しましょう。

20g切り65mmブラシ機

軽量化によりGNB製260mAhバッテリーで4分以上飛びます。

65mmブラシレス機(キャノピーねじのみ交換)

WTWで軽量化を実施!

65mm 2セルFHD機

Runcam Split3 nano 搭載で30gちょいと超軽量!1セルリポ260mAh×2で2分飛行します。

軽量化実演動画をつくってみました

BETAFPVさんからMETEOを提供頂き、軽量化する様子を動画にまとめてみました。ご覧頂く事でイメージが湧きやすくなると思います。

まとめ

以上樹脂ネジ換装による効果とその調達方法をまとめました。

ねじの選定がちょっと大変ですが、樹脂ネジそのものはそれほど高くないのでまとめて調達しておくことをおススメします◎

高価なドローン部品と比べれば全然余裕ドロ・・・!

今日の一句

”ネジだけで あなたの機体も スリムドカン”

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です