木工(06)：三缺榫接合

三缺榫通常應用於簡單框架的角隅處，將榫接部份之材料厚度劃分成三等份，裂口的部分叫做榫孔，凸出的部分稱之為榫頭。其應用廣泛，衍生的變化更不勝枚舉，故列為木工裡最為基本的榫接。

三缺榫的畫分不一定要等分，而橫縱桿誰當榫頭或榫孔也不一定，重要的是要考量其結構強度是否得宜，以及視覺上的要求。有些製作接榫的材料其厚度不同，但也可以三缺接榫方式來製作結構。

1. 做記號
在製作接榫時，有一個重要的習慣就是「做記號」，不論是一開始配對好的縱桿與橫桿，亦或選擇好的正反面，甚至劃線決定要除料的部分都要「做記號」，不然很容易搞錯。因為料件不斷翻來翻去，一不小心原本該留的地方就被挖掉了。

2. 留線
其次另一個觀念是，用自動筆劃線的時候雖然都是儘量畫準，不過為了榫頭可以塞得緊，我都會「留線」做刨削。換句話說，榫頭要做比較寬，榫孔要做得比較窄，所以會保留「劃線」的痕跡，然後再看現配狀況繼續鉋削調整。有時甚至因為榫孔左右偏了一些，可以靠這最後的留線來調整榫頭的中心。一般來說榫孔與榫頭的干涉量大約是0.2mm左右，依木頭的軟硬程度有所變化。

3. 實際製作三缺榫
事實上製作時的細節很多，很難一一畫出或拍照片說明，只能重點式地寫下幾個關鍵的步驟：

(1) 首先進行畫線：
先決定材料上下左右的相對位置，並做出記號來。
待記號完成後，就將欲接榫的材料搭接起來，量測欲製作榫接的尺寸。
記得此處要多留1mm突出，以便製做完接榫後還可以鉋削整平。

這裡的重點在於直角規的應用，如果我們的角塊鉋得夠直角，那用直角規畫一圈出來就會接在一起，以做出榫孔、榫頭的底部基準。

再來就是使用畫線刀，用其承靠面可以協助我們，反覆地劃出延邊固定距離的尺寸。
如此可以畫出三缺榫欲割開的「線」。

(2) 用縱開鋸先做榫孔、用曲線鋸切斷榫孔的底部
鋸榫孔時，鋸子要偏要除料的地方(中間料)；榫頭時，鋸子要偏要除料的地方(兩側料)。

 

(3) 鑿刀修整榫孔的底部
此時鑿少終於派上用場了，利用鑿刀鑿出平整的榫頭孔底部。

利用當初磨平的鋼面，使鑿刀垂直地、貼緊平面地往下鑿去。

當初鋼面與鑿刀是否磨得鋒利在這個時候就知道了。

(4) 量測榫孔內是否平整、榫頭是否垂直平整
孔底可用直尺來檢查是否平直，如果直尺能與孔底線之陵線接觸且密合則表示其孔底平整，但是如發生只能與一邊孔底線接觸而另一邊產生空隙或兩邊皆產生空隙時，則表示孔底有凸出之現象，將接榫產生無法密合的狀況，故孔底需要剷平或稍微凹陷。

另外榫頭與底面是否垂直也要量測確認，以免塞入過緊或空隙過大。

(5) 試裝與鉋修
做好榫孔與榫頭之後，試裝看看空隙的狀況。
完成之後，把當初預留突出的部分，用鉋刀削掉，以平整表面。

(6) 完成
三缺榫完成之後的照片，之間還是留有不少空隙，其原因是鑿刀的使用需要更熟練與細緻。

木工(05)：鉋木頭

過去鉋刀為從事木工工作者主要手工具之一，直至今日機器當道的年代，木製品上若有微小需整平的地方，鉋刀依然是很好的選擇。而手工用的鉋刀種類雖多，但其構造大同小異，現以用途最廣、最常用的平鉋為例，其各部分名稱如下圖所示，現在要介紹的是其切削的原理，從原理去看我們如何鉋木頭，以及如何作好刀刃與台面的調整，否則無法鉋出理想的材面。

1. 撕裂與剪斷的效果
對於木材的切削原理而言，切削角小時則所發生的作用，僅有撕裂的作用，如同用楔子把木材向兩方劈開，而切削角漸漸加大時，在撕裂作用之外並具有剪斷作用，若更加大角度則撕裂作用減小、剪斷作用加大。如果達到90度的切削角度，則全屬剪斷作用，而刀刃在木材表面上的切削僅有刮削作用而已。

另外一般撕裂作用可提高切削效率使鉋削面光滑，但是木理的排列錯亂時則容易出現逆紋痕跡，相反的剪斷作用會降低切削效率使鉋削面粗糙，但不易出現逆紋痕跡，因為木材的纖維組織有方向性。

新手實務上，因為鉋台的角度都已經定好了(約30度)，我們能夠做的就是壓鐵與刀鋒的距離儘量地縮短，如此會讓木紋還沒撕裂前就被折斷了，以獲得光滑的面，又較少逆紋撕裂的狀況。

2. 鉋削表面效果與木紋方向關係
由於木材切削方向不同其切削抵抗力及切削面各異，一般切削端面較縱削的切削抵抗力為大。此外其切削面如以縱削為準，則橫削較縱削粗糙，端面切削則更粗糙。

下圖則是各項鉋削的狀態，
(1)常態木紋(順紋)縱削的情形，前裂是朝上的所以切削面光滑漂亮；
(2)是逆紋縱削的情形，前裂是向下的情形，容易有撕裂的狀況；
(3)端面的鉋削則會產生顯著的凹痕，削面都是粗糙的，鉋屑是細碎的；
(4)橫削的情形，有前裂情形出現，切削面雖稍粗但不易出現逆紋痕跡。

木工(04)：磨鉋刀

前篇是介紹研磨鑿刀《木工(二)：開始磨鑿刀》，接下來就是研磨鉋刀的時候。先介紹鉋刀的結構如下圖，主要包括：

(1)鉋身：鉋身多以硬木製成、構造堅實、耐敲不易變形，如相思木、櫟木為良好的鉋身材料。鉋台與被削材接觸的這個平面稱為誘導面，它是必須絕對平直的，藉以確定鉋削面平整，因此使用一段時間後就要整理一次。

(2)鉋刀：如同鑿刀一樣，由鑄鐵結合高碳鋼而成，鋼質為鉋刀耐不耐用的主要因素，坊間習慣分為紅火與白火兩種規格，所謂紅火就是高碳鋼，而白火指的就是中、低碳鋼，當然以紅火比較持久，但也比較難磨。而高碳鋼這一面稱為鋼面，鋼面前端只有約3 mm是平直的，以便用來鉋削，其它部份是內凹而不是一片平面，內凹的主要目的是減少磨刀時的真空的現象，如果是一片平面，磨刀時會因為靜壓而「吸住」磨刀石動彈不得。

另外鉋刀之刀角大小應視木材之軟硬而定，鉋軟木材時刀角可較小（刀角小較鋒利，但易缺損），鉋硬木材時刀角應較大（刀角大則不鋒利），一般刀角以25~30度最佳

(3)壓鐵：
壓鐵之功用在於壓緊鉋刀與折斷鉋花之功用，以致不會撕裂木紋理。甚至壓鐵如果整理得好，甚至可以克服逆向的木紋理。緊貼鉋刀之斜面與誘導面之夾角稱壓角，通長平鉋之壓角為40度，若鉋硬木材可酌量增加角度，鉋軟木材可減至30度左右。粗鉋時壓角可稍小，細鉋時壓角應稍大。

接下來要說鉋刀的裝卸與調整，把鉋台翻過來拿，左手的虎口順道握住鉋刀，以免待會掉下來。然後用一隻平頭的尖尾鎚去敲鉋頭，讓壓鐵與鉋刀鬆開來。不過要記得的是鐵鎚不要敲在誘導面的那一側，不然誘導面的鉋頭端會因為常敲而「膨ㄆㄚˋ」，以至無法鉋出平整木面了，如下圖所示。

卸下鉋刀之後，跟磨鑿刀一樣，先是整平磨刀石，由中磨石開始磨鋼面的部分，然後再來磨斜面的地方，之後再用細磨石操作一次。

磨完之後鉋刀之後，用油壺塗上機油後，再把鉋刀帶著壓鐵安裝入木身之中，然後用鐵鎚去敲壓鐵以致壓緊，但先不要讓鉋刀伸出來 (目前只為撐住木身的形狀)，把底面翻過來用鋼尺去量測水平。如果不平的時候，用砂帶機去磨平，使得鉋刀木身的底面可以整平好。

最後因為怕鉋木頭時，底面完全整平容易導致負壓真空，進而將誘導面吸在待鉋木上面，所以要用鑿刀在刀面突出處之後刮幾痕。

最後就要調整 (1)壓鐵與刀鋒的距離，約0.3~0.6 mm左右 (2)鉋刀伸出的量，也是0.3~0.6左右，越硬的木頭，出刀量越小越好。不過因為若要鉋若薄紙，出刀量會少到不是眼睛所能看到的，所以需要使用拇指皮膚輕輕摸過來感覺出刀量是否恰當。

再來就要試看看鉋木頭的狀況了。

木工(03)：磨鑿刀的心得

所有的學習必定有其基本功要練習，而磨刀就是木工的基本功。

我也曾經質疑過為什麼要花那麼多時間在磨刀上？

因為這不單單只磨耐性，

更重要的是在練習「看、想、做融為一體」。

我們經常看到、想到，但不一定做得到；

看到、摸到的，但不一定知道 ！

就像是練心算一樣，擁有好的心算能力，

才能對數字擁有莫名的直覺。

這也是一種修行。

我這次磨刀因為磨刀石沒有確實的整平，就算再怎麼努力都是做白工

我有一種體會，為什麼多年來，看似很努力工作，但其實我的成果並不好？

這就是一個很典型的我：我很努力，但磨刀不單單只是努力地磨刀而已

整理磨刀石的時間是應該要比磨刀來得多的，而我卻沒有確實達成

我很認真實在地磨刀，但卻沒有實在地整理磨刀石

我很專心，但我不應該只專心眼前那小小的事而已

反而要三不五時地抬起頭來修正自己的做為。

換句話說，20%的精力則花在出力上，但80%的精力應該是花在「準」度的維持上。

但我平常做事則是20%用在維持「準」度，80%用在出力上，所以看起來很努力，但一點準頭都沒有。這次的磨刀讓我重新檢討了自己。如何準持「準度」，不斷地檢查，不要當一個瞎子一直做，很容易做過頭而不知。功夫越沒有一次就做準的能力，越需要小心地檢查，來維持準度。

最後，因為磨刀的錯誤，我花了更多的時間在重新整理我的鑿刀

從這一件事，得到了一些啟發。

不是慢慢做就好，不是捚頭幹就好，而是要不斷地檢視自己。

每個果都有一個因，看到不太對勁時，不是傻傻地繼續捚頭做，

而是抬起頭來好好地修正自己。

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相關連結：
木工(二)：開始磨鑿刀
木工(一)：基本手作工具的介紹

木工(02)：開始磨鑿刀

上一篇是工具的總合介紹，但接下來個別工具都會在接續的每一堂課上使用到，然後才會做更詳細的解說。另外要說的是，內容其實不盡然全部由懷德居的老師那copy而來，一來copy很沒誠意，二來我希望真的是自己消化吸收之後，再寫出來的東西。因為每周只練一次，如果不好好吸收整理，那真的過不久就忘光了。

言歸正傳，第二個主題要學的就是磨鑿刀。
磨鑿刀有幾個工具先準備好：(1) 粗、中、細磨石、(2) 鋼直尺、(3) 待磨鑿刀、(4) 油壺

磨刀石可分為粗磨石、中磨石、細磨石。使用前要先泡水約半個小時左右，讓水透入磨石的細孔用，會讓磨的過程中好推。當泡好水之後，首先要做的就是整修磨石的表面，使之成為真正的平面。因為不平的表面，會在磨的過程中使鑿刀的鋼面產生弧度，進而無法產生銳利的尖端。所以我們會先利用粗磨石去整修中、細磨石。

那如何才能知道是否真的有平面呢？使用鋼尺去檢查平整度！就是把鋼尺側邊壓在磨刀石上，對著光線看，看是否有光線透過。有透光的地方就是凹下去，此時再用粗磨石把凸出來的部分磨掉，如此整修到完全平為止。不過因為鋼尺沾水會容易使光線透不過來，所以要量平面之前，先把磨刀石上的水分擦乾一下。

整修好磨刀之後，接下來就是要磨鑿刀了，鑿刀的結構主要分成「鋼面」與「斜面」，鋼面是由高碳鋼做成的，而鋼面的背後則是與鑄鐵結合在一起，讓鋼鐵的硬與鑄鐵的軟結合在一起。

首先鋼面要先修整出平面，真正的平面，不可以有弧面，弧面無法銳利的刀鋒。再次強調磨刀石的整平十分重要，非常重要，重要到不能再重要了。因為沒有平的磨刀石就不可能磨不出真正平的鋼面，所以要用一隻好的鋼尺去「隨時」整修磨刀石，所謂的隨時，就是磨個十下就要整修一下。(我發生一個慘劇就是沒有隨時整修，以至磨刀石一個面要削掉重磨)

木工(01)：基本手作工具的介紹

話說上木工課也好一陣子了，三月初在忙公司的事，後來又忙著關心社會運動，實在沒有時間整理所學。好不容易停了下來，趁這幾天好好重新整理這一陣子在木工上所學到的知識。

首先第一個主題就是「工具的介紹」

在機械化的時代，許多的工作是可以直接請機器代勞的，但是在機械代勞之時，手工的技巧依然值得被練習與傳承。就如同有超方便的計算機，我們還是得先學會算數一樣，所以在這裡依然要介紹基本手工具。但因為是新手的關係，工具的部分是由懷德居的老師幫忙挑選的，然後跟鹿港司大仁工具行買的。其中主要分成四大類：鑿、刨、鋸、尺

這次手上買的六隻鑿刀

鑿 (Chisel)

鑿刀是我們第一個使用的工具，最主要是用來鑿榫頭的孔，還有各式修邊的工作。
以使用的方式來分，鑿刀主要分成：
(1) 打鑿：用鐵鎚打入木材的打鑿，其把手的尾端有鐵環圈住，避免鐵鎚把木頭敲裂。
(2) 修鑿：用手腕之腕力衝刺，去修整木頭。

打鑿尾端有鐵環圈住，避免鐵鎚把木頭敲裂

若以鑿刀端面來分，則可以分成 (1)平鑿  (2)三角鑿  (3)斜口鑿  (4)圓鑿。
大部分都以平鑿為主；三角鑿則是在做一般燕尾榫孔底部使用；斜口鑿其刃口磨成傾斜，可用於鑿修榫孔底部或傾斜的孔等工作；而圓鑿刃口呈半圓形，用以鑿修圓孔、圓弧及圓溝。不過這次只有買平鑿與一隻3分的三角鑿。

而所謂的3分，是指稱鑿子的刃口寬度，例如2分鑿表示鑿刀之刃口寬度為 2台分 (6mm)。台分源自日治時期的度量衡，一台分 = 3.03mm。這次有買的有2分(6mm)、3分(9mm)、4分(12mm)、8分(24mm)、吋2 (36mm)。

鉋 (Planes)

鉋刀可概分為兩類，(1)鉋平木面，稱為平鉋，依其長度分為長鉋(>30cm)、中鉋、短鉋(<15cm)…等等。(2)為特殊加工用、如牛角鉋(滾鉋)，專用來鉋削曲面。

這次所購入的中鉋與中小鉋

軸承種類與選用

雖然目前設計過的東西都還不太大，以至只有用過深槽滾珠與止推軸承。不過可以遇見未來設計遇到的狀況會越來越複雜，所以有必要對常見的軸承了解一番，並且整理出筆記，以實務的角度說明選擇適當類型的軸承。

而許多細節的數據，軸承供應商都會提供，我們要知道的是先選對軸承類型，然後直接查型錄可以check detail的負載、轉速等，因此以下重點在於選對軸承的類型。

1. 軸承選擇的初步三點
(1) 考慮軸徑 (軸的強度要先決定) >> 決定軸承內徑
(2) 考慮空間 (也許空間上有限制) >> 決定軸承外徑、厚度
(3) 考慮荷重 (荷重大小、方向、類型) >> 決定滾珠or滾柱or其它結構類型

2. 軸承負荷的大小、方向及性質

3. 軸承配置安裝 VS 不同軸承結構

Tear down: 汽車用安全帶

首先要感謝盧光恆學長提供車用安全帶當我們這次 tear down 的主角。其實拆東西分享一陣子之後，大家都會提供一些不錯的東西供我們使用，也歡迎大家一起加入Tear Down 的行列。

本次要拆的東西是汽車用安全帶，是「信昌」製做的，型號是HC-3P-A/ELR。

不過安全帶的構造比較複雜，若一個一個零件拆開來看，無法一眼就看出功能。

所以我將以功能來分類，提出相關的零組件介紹。 

1、平常安全帶拉開的時候，需要有收回去的力量

在一個典型的安全帶系統中，安全帶的織帶會先安裝在中心的金屬捲筒上，而金屬捲筒會連接到捲收器的機構上。捲收器的內側連接著 旋轉彈簧鋼片，彈簧施加旋轉扭矩，因此捲筒會拉緊任何鬆動的織帶。

利用Matlab做逆向運動學以控制6軸Robotic Arm

相關閱讀

(1) Project：利用3D printer製作6軸機械手臂 (1)

(2) Project：利用3D printer製作6軸機械手臂 (2)

(3) Project：利用3D printer製作6軸機械手臂 (3) 最終回的測試

(4) 利用LabVIEW做人機介面，再透過Arduino來控制機器手臂

(5) 利用Matlab做逆向運動學以控制6軸Robotic Arm

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台大機械碩士生 黃淵堯 蔡佳勳

關鍵字：Matlab, Arduino, RC Servo, Robotic Arm

夾取運動示範的影片:

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上個學期修習黃漢邦、林沛群老師的 "機器人簡介"，剛好有一個專題作業，是把課程的知識應用在機械手臂的控制程式上。為此我們向大明助教商借已經組裝完的六軸機器手臂。機器手臂的構造，在之前的文章裡面有提過，這邊就不再贅述了。

以下直接進行我們控制部分規劃的介紹。

我們使用Matlab進行正逆向運動學計算，然後將各關節的角度輸出到Arduino，由Arduino來發送脈衝訊號來驅動RC伺服馬達來旋轉到特定角度。MATLAB的部分，我們使用兩個函式庫來進行運算，Arduino IO函式庫可負責Matlab和Arduino資料傳輸的工作 (使用方式可參考: http://goo.gl/TMp9Qx)。而Robotic Toolbox可以進行機器手臂運動學的計算以及軌跡的規劃 (使用方式可參考: http://goo.gl/eTyJKR)

馬達選用的綜合筆記

這一陣子因為選用馬達的問題，做了一些筆記。

雖然原本就不是馬達的專家，但至少針對選用時所需要的知識，自己做了一下功課。

其實選用馬達很難說A情況，就一定選用B。

有時伴隨著特性、價格、還是控制方法，各式各樣的條件，都會造成不同選用結果。

所以這篇不是用系統化去分類選用的知識，而是看討論的topic是什麼，而有不同的說明。