発泡スチロールカッター

作品の紹介

家電製品などに入っている発泡スチロールの緩衝材などを、溶かしながら切断できる「発泡スチロールカッター」を自作しました。

叩き割ったり、へし折ったりして発泡スチロールを壊す方法と比べると、
溶断するこちらの方法は、細かい破片が飛び散らないので後片付けが楽です。

コンパクトに収納できるように、折りたたみ式に設計しました。

■自作の動機
以前は棒材を4本組み合わせた即席の本体を作り、先端にニクロム線を巻き付けて乾電池1本をつないだものを使っていました。
しかし、厚さが20㎜ほどの発泡スチロールぐらいしか切断できず、厚い発泡材は叩き割るしかありませんでした。
もっと厚い発泡スチロールを溶断したいと思い、楽しみながら設計・自作しました。
（市販品は購入しませんでした）

■発熱などの測定結果
溶断できる厚さは、使う電池の種類／電圧／ニクロム線の直径 などによって変わってきます。
そこで簡単な実験装置を作って、各種の電池を使って切れ味を確認して、ニクロム線の長さを決め、本体寸法を設計しました。

測定結果の抜粋なども図面に貼り付けました。
　　→ 電源・ニクロム線長などと切れ味の測定結果
　　→ 配線図

実験したニクロム線の直径は0.15～0.35mmまでの5種類を試しましたが、
図面には実際に使った0.25mmのニクロム線の測定結果を中心に貼り付けています。

■発熱を調整する仕組み
今回は「電極アームの間隔」を微調整して発熱量を調整する方式に設計しました。

その他の方式
1.5～3Vの電源用の DC昇圧コンバーターを２種類
供給できる電力が限られていたので、ニクロム線の温度が上がらずに実験は失敗。

温度が上がり過ぎた場合に備えて小型のDC降圧コンバーターも試しましたが、大げさになるので使いませんでした。

■図面・設計の試行錯誤
今回投稿した図面は、細かく書き過ぎました。
図面を描いている内に、絵を書いている感覚に陥ってしまい、時間をかけすぎてしまいました。

ただ、図面を細かく書いたおかげで、部品同士の位置関係、寸法の思い違い、掘り込み加工方法などにいくつも気づき、図面を何度も修正したので、作り直しは避けられました。

当初考えていた「V溝 ベアリングプーリー」を電極に使う案はボツにして、
今回採用したビラカンを電極に使う設計案に落ち着きました。

発光ダイオードが光る様子

ニクロム線を見ただけでは周囲の人は発熱の有無が分かりません。
そこで周囲の人に注意をうながすために、電源スイッチを引いてニクロム線が発熱すると同時に、アームの表・裏に取り付けた小型の高輝度発光ダイオードが光るようにしました。

試し切りの様子

今回設計した寸法・単三型電池4本では、発泡スチロールが一応スーッと切れます。
しかし、慣れてくるともっと早くスカスカと切りたくなると思います。

そうなれば、発熱の実験で試した小型のモバイルバッテリーをマジックテープで電極アームに取り付けて使うつもりです。
接続用コードは、片方にUSBタイプB、もう一方にはディーンズ ミニコネクタ T型をハンダ付けしたものを使います（発熱量を調べる時に自作済み）

電極アームをコンパクトに折りたたんで保管

写真のような状態で棚の奥に保管しています。

ニクロム線の両単にスプリングを使うように設計したので、ノブボルトを緩めるだけで電極アームをコンパクトに折りたためます。
2本のスプリングは、収納時に各20mmほど伸びています。