自製熱門玩具手陀螺

五月 22, 2017
Facebook
Twitter
文、圖/趙珩宇
圖片

首圖攝影:ADporter

手陀螺(Hand Spinner)近來自美國流行至臺灣,是一個透過手指撥弄就能流暢旋轉的療癒系玩具。在校園中也時常能見到許多在學生手上把玩,形狀更是五花八門。除了購買現成市售手陀螺外,其實我們可以利用許多方法製作出自己的獨特手陀螺。下面就跟著步驟來,製作出一個獨一無二的手陀螺吧。

材料

  • 608ZZ軸承(4)金屬製約為15~30元,陶瓷製的則要100~400元。
  • 3D列印線材
  • 壓克力
  • 密集板
  • WD-40
  • 針車油
工具

  • 3D印表機
  • 雷射切割機
  • 尖嘴鉗
  • 一字起子

圖片本文收錄於《MAKE》國際中文版Vol.29:桌上型數位製造終極指南2017

繪製外殼
手陀螺可以視為飛輪的一種,因此在製作上的重點不外乎中間軸承的選用以及外部配重設計。在這裡我使用Onshape來繪製外殼。Onshape是一套線上3D繪圖軟體,在操作上就與Solidworks等其他3D繪圖軟體相似——唯一的差異是這套軟體是免費的,卻同時支援Solidworks、Pro-E軟體的檔案,也能在繪製後輸出STL與DFX格式的檔案,所以在製作東西時極為方便。

首先,開啟Onshape,選取Top(上視)平面,並點選左上方的Sketch(草圖)開始繪製圖形。在臺灣市面常見的手陀螺多半是608ZZ的規格,這種軸承內徑8mm、外徑22mm、厚度6mm。因此,我們先在中間畫一個直徑22mm的圓形(用來卡住軸承),然後再畫一條輔助線,抓出約25mm的距離。這個距離因人而異,但是設計成直徑80mm以內會比較好夾在手上。畫好直線後,在直線另一端畫上一個直徑22mm的圓,然後再畫出外圈,並使用Cut(裁剪)將重複區域的線段剪掉。

這裡我們以「三軸」的手陀螺做為範例,所以每個「軸」搭配的區域對應到圓心應該是120度,因此要再做出輔助線來量出確定的角度,並使用Cut裁去不要的區域。這個步驟處理完後,就使用環狀排列的工具,將剩下的區域全部複製一次,草圖就完成了,最後只要將草圖擠出6mm,即完成圖檔的繪製。你可以輸出成STL進行3D列印,或是輸出成DXF進行雷射切割。當然,也可以列印成紙模,用線鋸手工裁切。


NOTE:轉動慣量
手陀螺為一種飛輪的變形,因此在設計時可以透過轉動慣量公式進行思考。轉動慣量的基本公式為,製作時只要注意中間軸承是否轉起來順暢,即可藉由增加四周重物的重量(m)的增加以及重物與中心距離(r)來設計出不同類型的手陀螺。
清洗軸承
手陀螺可以分為兩個區域:中間軸承以及外部配重。配重物沒有限定類型,只要能提供旋轉時的質量即可,所以也可以將軸承換成一元硬幣做為配重物。中間的軸承則是手陀螺的靈魂所在,你可以選擇較便宜的金屬軸承,或是品質較佳的陶瓷軸承來進行製作(陶瓷軸承又分為半陶瓷和全陶瓷)。一般來說陶瓷軸承不會上油,但金屬軸承中間則上了許多保護與潤滑用的黃油,由於這些黃油黏滯性比較高,不利於我們快速轉動手陀螺,因此需要將它洗掉。

首先我們必須將軸承兩側的蓋子打開。建議使用尖嘴鉗或是老虎鉗夾著軸承,然後使用一字起子從軸承邊緣破壞軸承外殼。在操作時請注意不要壓迫到軸承中央,以免傷到中間的鋼珠。
 
訣竅:如果你手邊的軸承邊緣有一圈金屬環,則只要以針挑起金屬環即可。

當上下的蓋子都拆開後,使用WD-40來清洗軸承。先噴上WD-40,靜置10分鐘,然後將軸承拿到水下沖洗,重複以上動作直到軸承上的油都清洗乾淨為止。洗乾淨後會發現軸承旋轉起來變得十分順暢,接下來只要小心地將軸承壓進製作好的外殼中,手陀螺就大功告成囉!
 
注意:將軸承安裝到手陀螺上時,請注意不要敲擊軸承,否則內部的鋼珠容易損壞。
更進一步
你還可以使用3D印表機或是雷射切割機做出可以讓手指頭捏住的地方,讓手陀螺可以更輕易地在指尖旋轉或是桌上旋轉。還可以設計成你喜歡的各種形狀,甚至是加上LED燈來讓你的手陀螺看起來更酷炫!
 
瀏覽更多手陀螺設計以及製作檔案,請參考筆者的Thingiverse頁面

圖片

趙珩宇 Henry Chao
師大科技所研究生,主攻科技教育,目前任教於永春高中。喜愛參與Maker社群活動,希望將自造社群的美好以及活力帶給大家。

Social media & sharing icons powered by UltimatelySocial