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おもちゃのオフロードバギーのリアサスペンションの修理

おもちゃ修理記事の2回目、今回はサンドバギーの修理です。おもちゃ病院では電子回路関係の修理を担当することが多く、メカの修理はあまりやらないのですが、めぐり合わせで担当することになりました。

▼サンドバギー
サンドエクスプローラー
2.4GHzの防水サンドバギーです。何とリモコンで操作出来るカメラが付いていて、静止画と動画をカメラに刺したマイクロSDカードに記録することが出来ます。

故障個所は、

▼リア左サスペンション
左後ろサスの損傷状況
ドライブシャフトが無くなっています。またロアーアームの車体側の軸も無くなっています。ロアーアームのジョイントも欠損と割れがあります。

▼リア左サスペンション
右後サスの損傷
こちらもロアアームの車体側に欠損と割れがあります。ちなみに、この写真はロアーアームの車体側のリンクを外した状態で、下の方にドライブシャフト(ドッグボーン)が見えています。

これ、かなり強い衝撃を受けたのだと思います。このおもちゃの性格から言って仕方が無いのかも知れませんが、こういう修理ばかり来るようになったら、ちょっと困ります。物は大事に使いましょう。

ともかく修理のためには、無くなってしまったドライブシャフトを作らないといけないので、簡単な図面を起こします。

▼ドライブシャフト(ドッグボーン)の図面
ドライブシャフトの図面
右側のドライブシャフトが残っているので、それを採寸して図面を作りました。おっと、ピンの中心間距離の寸法が抜けてますが、26mmです。

▼ドライブシャフトの製作完了
ドライブシャフトとサスペンションピン
手前が新しく作ったドライブシャフトです。6mmのアルミの丸棒があったので、それを加工して作りました。
一番上の曲がったピンはサスペンションの軸に使用するもので、φ2mmのIV線を曲げて作りました。軸の抜け止めを作るために変な形になっています。

▼シャフトを入れて具合を見る
新しいシャフトを取り付けてみる
可動範囲が確保されているかチェックしているところです。

部品さえ揃えば組み立ては簡単です。

▼組み立て完了
修理完了
サスペンションのピンはこの写真の赤い矢印で示す位置に差し込み、曲げた先をサスペンションのロアーアームにタイラップで止めて抜け止めとしました。

損傷していたロアーアームの軸穴は、横にφ1mmの穴を開け、そこにステンレスワイヤを通して軸受け部を外から縛ることで修理しました。なお使ったステンレスワイヤはφ0.28で3回巻きしました。

▼修理完了 (左後輪を下から見た写真)
修理完了左後ろから見る
アルミのドライブシャフトがたくましいです。この部品は絶対に壊れないでしょう。
ステンレスワイヤをツイストして締め上げた末端は尖っていて危険です。そこで安全のために先端を曲げ、更にホットボンドを盛って保護しておきました。(下側の2つの緑色矢印)

◆まとめ
ということで、修理は無事完了しました。こういうメカの修理は電子工作とは違った楽しさがあります。

これ、2.4GHzのトイラジですが、知らないことが多かったので記録を兼ねてここに書き留めておきます。
 1.ペアリング手順は、本体電源ON→リモコン電源ON→リモコンのステアを左右に操作。
 2.電池の消費電流は
  ・車両側:待機時 17mA、ペアリング時 10-20mA、運転時は600mAくらい
  ・リモコン:待機時 0.4mA、操作時 15mA
  ・カメラ用電池:待機時 102mA(車の電源を入れた状態)
 3.待機時の消費電流は意外と小さくて良く出来ている感じです。ただ、カメラ用の電池は単4電池2本なのですが、消費電流が 102mA と大きいので、これでは 6 時間くらいしか電池が持たないと思います。つまり本体電源を切り忘れると翌日には空になっているはず。
 4.フロントステアリングは遠心クラッチを使った動力伝達機構になっていて、衝撃に強い構造。
 5.リモコンの操作に対して実際の動作(前進/後退、ステア切り)がワンテンポ(0.2秒くらい?)遅れるので、あまり楽しくないです。ラジコンの信号処理がへぼい?

スキャンでおしゃべり ドリームレジスターの修理(音が出ない)

久しぶりにおもちゃ修理の事例の記事です。先週の土曜日に稲城市のおもちゃ病院があり、持ち帰った物があります。その中から事例として面白そうなものを紹介します。今回は2件を予定してますが、その第一回目は 「スキャンでおしゃべり ドリームレジスター」 というおもちゃで、音が出ないという症状です。

▼ドリームレジスター
スキャンでおしゃべり ドリームレジスター
こういうおもちゃは音が出ないと楽しくないでしょうね。

早速分解します。

▼ばらばらに分解
本体内部
配線に無理な力が加わらにように注意して分解します。

▼プリント基板裏側
基板裏面

▼プリント基板の部品面
基板
片面基板で、配線の交差部にはゼロオームの抵抗が使われています。

左の黒い樹脂で覆われている部分がCOBで、ほとんどの処理はここで行われていました。スピーカーもこのチップから出ている2本のラインで直接駆動されていました。たぶんCMOSのデジタル出力を2つ使ったフルブリッジBTL駆動になっているのだと思います。なお、ハイインピーダンス状態にもなるのでトライステート出力か?。スピーカーまでの配線を追っても問題は無く、またスピーカーの抵抗は正常です(8Ω)。念のためにスピーカーを交換しても音が出ませんでした。

こうなるとCOBの不良ということになって修理不能です。但し、オシロで見るとPWM変調されているオーディオ信号らしきものが出ていました。一方の端子は波形の上側がプラスに張り付いているので、ブリッジの下側がオープンになっている感じです。ただ、もう少し複雑な状態になっているようで、まあほとんど虫の息の感じです。

ただ、インピーダンスは高そうですが、ともかくオーディオ信号を引き出すことは出来るので、外部にアンプを接続してスピーカーを駆動することにしました。アンプと言うと大袈裟ですが、中華なデジタルアンプなら20円くらいの格安で売っているのでストックがありました。

▼回路図
アンプ
スピーカーの端子から線を引っ張ってきて、Audio(+SP)の信号として使っています。

普通とちょっと違うのは、R1とVRで信号のレベルを 1/2 Vddに引っ張っているところです。信号を抵抗でGND側に引っ張ると、平均レベルが徐々に下がっていって、最終的には音が出なくなってしまったのでこういう回路にしました。理屈も何もあったもんじゃありませんが、美味しそうなところ(レベル)を探ることで、オーディオ信号を確保できたのでもうこっちのものです。

Q1 と Q2 は本体がスリープした時にアンプの電源を遮断する回路で、Q2のP-MOS FET によるハイサイド電源スイッチになっています。

このおもちゃは無操作状態が3分続くと 「また遊ぼうね、ばいばい!」 としゃべってスリープ状態に移行します。この時にデジタルアンプの電源も切らないと電池が無駄に消費されてしまいます。ちなみにデジタルアンプの無信号時の消費電流は約5mAなので、単三電池の容量が2000mAHあるとすると、16日くらいで電池が空になる計算です。

まあ、こまめに電源スイッチを切ってもらえば済む話なのですが、小さな子供にそこまで期待することは出来ないでしょう。それに、スイッチを切らなかったのが原因で電池が空になって、子供がママから怒られたらかわいそうです。

▼スリープ検出回路
動作中検出回路
ダイオードの先の青い線で液晶のセグメントドライブラインに接続しています。具体的には4枚目の写真の赤矢印のパッドへ行く線です。セグメントの駆動信号は7Vくらいのパルスなので、これを整流して動作検出信号にしています。なお、スリープ中は液晶が消灯するのでセグメント駆動信号は止まります(0Vになります)。

こういいうインチキ臭いやり方ではなく、COBから出ているピンでスリープ状態が判る信号が見つかれば良いのですが、1回のスリープ状態を作るのに3分かかるので、しらみつぶしに調べる訳にも行きません。他の方法として液晶の駆動電圧を作っているチャージポンプの出力(+7V)を使う手もあります。しかしこちらはスリープ中でポンプが止まっても、電池電圧の4.5Vは出ているので、そのままでは使い難いです。

▼デジタルアンプの周辺 (場所は2つ目の写真の緑色矢印の先です)
追加したデジタルアンプ
アンプの基板をホットボンドで固定し、他の部品はここに直付けで配線。部品や配線を適当にホットボンドで固定することで補強しておきました。

◆まとめ
これでめでたく修理完了しました。

電池の消費電流は、無音だと、レジスターモードでは25mA、電卓や数字学習モードでは10mA程度で、スピーカーから音が出ると50mAくらいに増えますがこれは想定内です。また、スリープ時は0.05mA程度まで下がるので電池の消耗は考えないで良いくらいまで下がっています。なおこのうち0.023mAは上の回路図のR1とVRに流れている計算になり、ここはQ2のドレインに接続しておけばよかったです。これ、後になって気付きました。

白状すると、実はアンプのシャットダウン回路は最初は付けていませんでした。スピーカーから音が出るようになってスリープモードがあることを知り、このままではスイッチの切り忘れで電池が消耗しちゃってまずいと気付きました。そんなことで、急遽アンプの電源の自動シャットダウン機能を付けたという次第です。

追記
このおもちゃの修理に際し、同じようなことをやられている事例が無いかと探したところ、下記の情報を発見してすごく安心しました。本当は本文中にリンクを貼りたかったのですが、見失ってしまっていたので、ここに改めてリンクを貼らせていただきます。ありがとうおざいました。
掛川菊川おもちゃ病院さんの、どうようカラオケえほんの修理

おもちゃのパチンコ台 でるぱち7 (おもちゃ修理)

 おもちゃ修理の記事の3回目、今回はトミーのおもちゃパチンコ台 でるぱち7です。症状としては玉が打ち出されなくなる、というものです。

▼でるぱち7
トミーのでるぱち7
 昭和の時代のおもちゃで、レバーを廻すと電動で自動的に玉が打ち出される仕掛けになっています。電池は動力用に単一電池が2本、効果音(軍艦マーチ)用に単三電池1本が使われています。

▼表カバーを開けた状態です
表カバーを開けた状態
 左側が表カバーですが、上下を逆に置いてしまっています。表のカバーの内側はパチンコ玉のスペースなので、分解する時に玉を落とさないよう注意が必要です。

▼メカケースを外す
メカボックスを外す
 作業がやり難いので、本体からメカケースを外します。配線が繋がっていますが、うまくやれば線は切らずに平らに置けます。

▼メカボックスの表パネルを外す
内部メカ
 大量の歯車が出て来て思わず息を呑みました、これは凄いです。かなり複雑な動きをするのですが、それをたった一つのモーターで動かしていたとは、恐れ入りました。

▼メカ中心部
メカ中心部
 中央付近が、スロットの回転から停止までの一連の動きの制御を行うメカです。ドグクラッチや遊星歯車が使われていて、一見しただけではどういう動きをするのか、さっぱり判りません。

 玉が入るとストップボタンが押されるまでルーレットを回転させ、当たり(777)が出た時は下のゲートを一定時間開いて玉を集め、最後に元の状態に戻す、という条件分岐を含んだ複雑なシーケンスをメカだけでやっている訳で、すごい技術です。

▼割れていたピニオン
割れていたピニオン
 一つ上の写真のスロット動作制御部から右上に出ているシャフトの先に付いているピニオンが割れており、これが故障原因でした。この歯車の先の動力の経路には入賞検出のメカなどがあるのですが、玉が入ると負荷が重くなるので、ピニオンが滑っていたようです。 

 なお、このピニオンはm0.5, 10T, 軸径φ2.45でした。軸径が半端ですが、3/32インチ(2.381mm)なのかも知れません。

▼修理したピニオン
ピニオン修理(接着)
 シャフトに少し傷を付けて引っ掛かりを作っておいて接着剤を塗り、ピニオンを入れて固定しました。また軸の手前側に少しスペースがあるので、写真のように接着剤を肉盛りして補強しておきました。なお使った接着剤は2液のエポキシです。

 せっかくの機会なので、もう少し見て行きます。

▼メカ下部
主要部
 見づらいですが、赤字で修理したピニオン、と書いた位置が割れていたピニオンです。右上に効果音を出すためのフイゴがあります。

▼フイゴ
効果音用の笛
 フイゴと笛です。玉が入賞するとピッと音がします。またスロットが廻っている間はピピピピ・・・と連続して音が出ます。今だったら電子的に効果音を出すのですが、そんな物が無かった(高かった)時代の工夫ですね。

◆入賞玉の処理機構の動画 (youtube埋め込みオプション ?loop=1&playlist=FOz1ZRXcs8s&rel=0)

 一度に大量に入賞玉が発生しても、順番に処理する仕掛けになっています。なお、パチンコ玉の直径は4.75mmだったので、3/16インチのベアリング用鋼球が使えそうです。 

 動画では歯車音がうるさいですが、玉を送る度にピッという音がしています。また、音と同時に連結機構が動いてカウンターをカウントアップしています。なお、玉が飛んでしまうので、この動画では打ち出しハンマーは外していますが、実際には上に玉を押し上げて発射位置にセットした後、ハンマーで打ち出すようになっています。

▼パチンコ玉のパス
玉の経路
 大当たり、入賞、外れの玉の経路はこんなふうに別れています。大当たりの玉が落ちて来てきて、白いレバーに当たると、スロット回転のシーケンスが始まるようになっています。

 なお、スロットが回転してストップボタンで777が出ると大当たりになり、玉がジャンじゃん入る仕掛けになっています。また、タイマーで自動停止する機能があるので、一定時間内のポイントを競うような遊び方が出来ます。

 あと、効果音の軍艦マーチは電源スイッチが入っている間は鳴り続けるようになっています。

◆まとめ
 おもちゃの修理としては「ピニオンが割れていたので修理しました」と書けば済む話です。でも、内部の仕掛けがあまりにも素晴らしかったので、詳しく紹介してみました。

 それにしても、よくこんな複雑な物を作ったものだと感心ます。作られたのは1980年代だと思いますが、CADなんか気軽に使えなかった時代なので、ドラフターを使って手書き図面で設計したのでしょう。

 ということで、おもちゃ病院のドクターの役得ということで、良い目の保養をさせて頂きました。

 これで今回の一連のおもちゃ修理の事例の記事は終わりです。また次回ネタがあれば記事で紹介したいと思います。

 あと、おもちゃ修理の記事が増えたので、専用のカテゴリにまとめたいと思います。現在は電子工作の修理分解カテゴリになっています。
 おもちゃ修理関係ののカテゴリを作り、関連記事をここに移動しました。→ おもちゃ修理のカテゴリ (2018/12/18)
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