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2014年5月3日星期六

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。

2014年4月29日星期二

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。

2014年4月22日星期二

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

2014年4月19日星期六

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)

2014年4月17日星期四

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

2014年2月26日星期三

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

2014年2月23日星期日

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。

2014年2月22日星期六

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)

2014年2月16日星期日

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。

2014年1月22日星期三

Tear down：熱轉印式碳帶匣

公司印標籤管的碳帶用完了，雖然是簡單的東西，

但還是想看看裡面有沒有什麼特別的東西。

側邊有一塊晶片，看來是保護原廠碳帶生意的晶片鎖

用熱熔柱的方式，把兩邊的圓形的東西壓平 (事實上它們原本是柱子)

這樣剛好把chip夾住

取下chip之後翻開背面看，果真是一顆微晶片

型別是：12F629 (8-Pin FLASH-Based 8-Bit CMOS Microcontrollers)

不過我不太確定這塊確切要怎麼用，留給強者補充吧！

掰開之後 (真的是掰開)，看到邊緣是用超音波振動融合起來的。

不過因為沒有要防水，所以只有部分的小段，有超音波融合的痕跡。

2014年1月18日星期六

Tear down：3.5吋與2.5吋的硬碟

首先要感謝機械所的得祺貢獻了一顆3.5吋的硬碟，當然還有我爸那2.5吋的。所以我可以同時一起拆兩個來看看。不過網路上有關硬碟的拆解還多篇的，可見這世上壞掉的硬碟還蠻多的(誤~)

(1) 用flash做的解釋動畫：http://sr733.hchs.hc.edu.tw/file/2_2_2_2_3/play.htm
(2) 拆解的影片：http://www.youtube.com/watch?v=KLCkKess9Ho
(3) 寫得十分專業的翻譯文：http://www.osslab.com.tw/Storage/HDD/Hardware/HDA/Rlab

首先來看3.5吋的，先拍一張外觀。