サーブマシンを作るためのアドバイス

Question

突然すいません。
私は、工業高校の３年生で、課題研究という総合学習の一環でグループごとに別れテーマごとに研究する授業をしています。
そこで、３年間所属してきたバレーボール部に練サーブマシンを作りたいと思い取り組んでいます。
しかし、一からものづくりをすることは難しく、設計から苦労しています。
考えているのは、１００Vの直流モーターを２個使い調光器で速度調整をし、その中にボールを押し入れて、最高スピードを１００km/hのサーブを出したいと思っています。
モーターを買おうと思っているのですが、予算があまりないので１回しか買えず買ってテストをすることもできません。
モーターの回転数、トルクがどのくらいのものを買えばいいか参考になる意見を聞かせてください。お願いします。

Answer

下記URLに実際に自分達で一から製作した時の体験談が載っています。
余り詳しくは書かれていませんが、参考にはなりそうです。

又、サーブマシンをミカサ（ボールメーカー）で販売しています。
問い合わせて見てはいかがですか。

Answer

まず最初にＤＣモータ
現在の日本でｋＷ級のＤＣモータは絶滅種になってますので
既に在庫を持っていれば別ですがほとんど入手不可能です
http://www.indexpro.co.jp/search/search-ctg.asp?dcode=130200
マブチモータ
http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/catalog.cgi?CAT_ID=rs_540rhsh
同社に有る最大出力モータでさえたったの５０Ｗしか有りません

例外的に自動車エンジンのスタータモータは２ｋｗ程度ありますが
短時間定格であり連続運転は考慮されておりません
また、飛び出し式ピニオンが組み込まれており自動車エンジン以外の
用途に使うにはかなりの改造技術が必要ですので考慮外でしょう

従って３相２００Ｖ誘導モータ＋インバータ駆動が最善
と言うか他の選択肢はほとんど残されていない

構造的には野球のピッチングマシンの様なものでしょうか？
http://item.rakuten.co.jp/spcv/jugs-m1000/

タイヤ
http://www.bridgestone.co.jp/tire/b-style-ex_compact/size.html
軽自動車用１２”で外形約５００ｍｍ

タイヤ重量はメーカサイトに見つからないが↓
http://www8.plala.or.jp/pedex/hikaku.html
ホイール込で約１１ｋｇくらいか？

http://www.mikasasports.co.jp/sports/sports.htm
ミカサのトレーニングボールの重量は約４００ｇ
ボール打ち出し速度１００ｋｍ／ｈ＝１６６７ｍ／ｍｉｎ
タイヤ回転数＝１６６７／（０．５＊３．１４）＝１０６２ｒｐｍ

以上のスペックからほぼ動力計算可能です　↓計算式
http://www.inverter.co.jp/app/APP/B-01/3_1.asp
http://home.catv.ne.jp/hh/toku/jdsgn/inertia/inertia.htm
その結果は大体↑の例に挙げたピッチングマシンのモータは
概算では３相２００Ｖ　０．４ｋｗ＊２台で妥当とは思う
但し、バレーボールを短時間で初速ゼロから１００ｋｍ／ｈ
に加速させるトルクは計算してませんけど

インバータ及びモータ
http://www.monotaro.com/c/029/110/
http://www.monotaro.com/c/029/132/

単相１００Ｖ入力３相２００Ｖ出力インバータもあります
http://www.nagoya.melco.co.jp/inv/index.html
http://www.e-mechatronics.com/product/inverter/
http://www.fujielectric.co.jp/fcs/jpn/f/f_pro_p.html

Answer

このようなマシンのことは素人ですが、機械を造るのは結構難しくて、
ご苦労なさっていることとお察しします。
否定的なことを書くようなことになって申し訳ないですが、
忠告と思って頭の片隅にでも入れておいてください。
一般の人が使うにはDCモータよりも、交流のモータのほうが、入手が
簡単で、電源も手じかにあるので、DCモータを選択されたことが
最善か疑問です。速度制御も最近はインバータなど使ってＡＣモータも
割と簡単に速度制御（調整）ができるようになってます。予算との兼ね合いで
しょうが、流用品ではかえって大変なような気がします。
イメージとしては野球のピッチングマシンのような、対の回転する
ローラにボールをはさんで、回転力の摩擦で投げ出す方法を考えて
いるのでしょうか？それともウインドミルのような方法でしょうか？
設計は専門の方にお願いしたほうがよろしいかと思います。
どんな簡単に見えるものでも、それなりのノウハウや安全面の
強度計算がされていますので、素人が造ると思わぬ危険が潜んでいることが
考えられます。まして相当の高速度（２７ｍ/秒）の飛翔体を扱うとなれば、
使用方法によっては、周りの人に危害を加えるやも知れません。
機械が強度不足で壊れて、操作している人が傷つくかもしれません。
学校内で使う道具で、万一安全面で問題が出れば、いろんな人に
迷惑が掛かることになりますので、くれぐれも慎重にお願いします。
自分たちだけで考えずに、それなりの専門家に相談するのがよろしいかと
思います。ネットで得た知識や相談した程度のことではとても心配です。

サーブマシン作成アドバイス