2017年7月23日日曜日

100均扇子の強化

 
まことに暑い日が続く今日この頃ですが、明日から1週間さらに暑い深圳へ出張です。
ということで、仕事の準備でいろいろバタバタしているところです。そんな中、衣類袋などを買いに出たついでに新しい扇子を買ってきました。
今使っているものは、というか使っている扇子はずっと100均のものです。いや、ちゃんとした(笑)ものも持っているんですよ。でも海外出張なんかで忘れて来たらいやじゃないですか。ので100均のモノを愛用です。品質的にはナニですが、実用上ほぼ問題はないのです。
ほぼ問題は無いのですが、品質のばらつきによってはどうにも使えないものに当たることがあります。最もよく起きるのはカナメが壊れることでしょう。

こちらが購入した扇子。置き忘れたときのために2つ購入。


で、これがカナメです。扇子の骨をまとめて扇状に開くときの支点となる扇子の肝ともいえるパーツです。
肝心要(かんじんかなめ)とはよく言ったもので、このカナメが外れると骨がバラバラになって即座に完全破壊され扇子としての用を待ったくなさなくなります。


しかしながらこのカナメ、100均の扇子では実に頼りない作り方になっています。
プラスチック部材でできており、穴の両端部分が鉄アレイのように膨らんでいて外れないようになっています。が、この構造当たり前ですが両端のふくらみを作ってから穴に入れようったって入るはずがありません。穴に通したあとで作っているのです。
形状から想像するに、片方のふくらみは最初からあります。ちょうど鍋ネジのような形といえばわかりますかね。で、それを穴に通した後に、他端を熱で溶かして頭を作っているようなのです。リベット止めみたいな感じです。
問題はこの熱で溶かす工程です。上手に作業が出来ていると両方のふくらみは同じような形状になるのですが、へたくそさんが作業すると膨らみが小さくしか出来ておらず、すぐに削れてカナメが抜けてしまうのです。
これが今回買ったものの熱処理部分。実に怪しいです。


ということで、出先で外れることが無いようにこの部分を強化します。
まずいきなりですがこの怪しい頭を切り落としてカナメを外します。


そしてそこにM3の長ネジを入れます。このカナメ部材、きっちり3mmΦでできています。


手持ちのねじではちょいと長すぎて邪魔そうなので2mmほど切り落とします。
ここで電工ペンチが登場。


私の周りにはご存知ない方も多いのでここで電工ペンチのべんりな機能をご紹介。
ペンチの軸周りにこのようにM3だのM5だのと書かれた穴があります。じつはこれねじを切断するために使う部分です。


このねじ径が書いてある穴にはその径でねじが切ってあります、そこに切りたいねじをねじ込んでいきます。


すると一定角度開いた状態で裏側に貫通穴があり、そこからねじが頭を出します。


この状態でペンチを握るとねじがギロチンされてこのように切断されます。
ねじを入れた方はねじ切りがなされており、きちんと固定された状態でギロチンされますのでねじ山が潰れることがありません。
同じことをニッパー(を使うのはあんまりだと思いますが)のような刃物や金鋸なんかでやりますと、切断部分のねじ山が潰れてしまってナットを入れようにも入らないことが多いです。それがこの方法ではほとんど起きません。
私はこの方法でM3のネジまでは切断します。電工ペンチにはM5まで切断のための穴が開いておりますが、M3以上は並みの握力では切断できません。M4までは切ったことがありますが、一本がいいとこです。手が痛くなります。M5は切れたとしてもペンチにダメージがあるんじゃないかなあ。
逆にM2なんかはスパスパ切れますので、M2についてはある程度長いねじを買っておけば切って使うことができ、いろいろサイズをそろえる必要がなくなります。これ便利です。


さて、適切な長さにねじを切断してもう一度カナメの穴に通して、


ナットで締めます。ここでは早速3Dプリンタさんから外したゆるみ止めナットを使います。ホットベッド下の4か所だけにM3のゆるみ止めナットが使われていたのです。
ねじの端と締め込み高さそろえることで引っ掛かりを防ぐこともできますね。


完成。これでカナメが外れるということはまず発生しません。最も弱いパーツから最も耐久性が高いパーツになりました。ここが壊れる前にほかの部分がダメになるのは間違いありません。


買って来た二本とも同じ改造を施しました。


これで安心して持っていくことができます。
あとは無くさないように注意であります。

自作3Dプリンタ その17

 
旧3Dプリンタさんの分解を続けます。
横浜基地はあんまり広くありませんので整理整頓が必要なのであります。

ステッピングモータをはじめとする機能部品が外されて骨だけになった3Dプリンタさん。というか3Dプリンタさんの残骸。


どんどん分解していきます。


旧3Dプリンタさんの骨格は寸切りネジを組み合わせたものでできていますので、基本的にはナットを外していけばバラバラになります。関節部分の白いパーツは全てPLA製で、3Dプリンタを使って作ってあります。


面倒なのは、端を締め付けているナットが全てゆるみ止めになっているということ。組み上げた後に緩んだりすることがほぼありませんのでその点はありがたいのですが、分解するときには厄介です。
ということで、寸切りネジをバイスプライヤーで挟んで空回りしないように保持しておいてレンチで緩めていきます。


半身になりました。


Y軸のベルトプーリーの軸、ここだけで外した両端のゆるみ止めナットを加えると実に10個のM8ナットが使われております。


3枚におろして、


さらにばらします。


バラバラになりました。分解は寸法とか水平とか平行とか、何にも考える必要がないのでホントに早いです。


すごいねじの量でしょ。


よくわからないと思うので、広げてみます。すごい量です。


こちらはジョイントやホルダなど、ほぼ全てPLAです。


さらにヘッドを分解します。
アクリルでできているフィラメント押さえは、最も最近修理された部分です。


ヘッドもねじ緩めていくだけでバラバラになります。


ホットエンドが外れました。


この2つのパーツには実に深い思い入れがあります。今日までよく頑張って動いてきてくれました。このパーツは今分解したこの3Dプリンタさんで作ったものです。自分で自分を作ったのです。それもまさに瀕死の状態で作業されたものでした。
もう4年近く前になるんですね。


作った当初はPEEKでできていたボディはアルミ製に進化しました。


ヘッド回りのねじはさすがに多くはありませんが、きちんと分類して回収します。


リミットスイッチの端子も使えそうなので取っておくことにします。


お次、ホットベッドを分解します。


旧3Dプリンタさんのベッドはこのように4隅をバネで浮かせて保持されており、水平の調整ができるようになっておりました。


ヒータの裏。サーミスタがカプトンテープで張り付けられていたとは。なんという適当な作り。よくこれで何年も持ったものです。つか、ステージの温度は大丈夫だったんですかね。


バラバラになりました。
ヒーターは何ともないので流用するのもいいかもしれません。あたらしいものは買っていますが、予備にしておけばいいだけです。


ということで、旧3Dプリンタさんは影も形も無くなりましたが、多くのキーパーツが移植されて新プリンタでも活躍してもらうことになります。
いい供養になることでしょう。

【祝】110万人突破

 
とりあえず恒例ということで。



これからもよろしくお願いいたします。

2017年7月17日月曜日

自作3Dプリンタ その16

 
Y軸はリミットスイッチを除いてあらかたできましたので、Z軸を作っていきます。
Z軸にもDINレールスライダーを使いますが、ベルトではなくねじ送りにします。理由は二つ。まず、ベルト送りにするとZ軸送りモータの励磁が切れたときにZ軸が下に落ちてきてしまうのを避けることです。これはプリント完了後も励磁を切らないように命令するなど、Gコードの作り方で避けることができます。そして二つ目の方が大事です。精度の確保のためです。ベルトドライブに標準的なプーリー(Φ13mmだったかな..)をつけて、T2.5のベルトをかけると、1.8°/stepの16分割マイクロステップ制御をおこなった時の1マイクロstepでの送りは110umくらいになったはずです。つまり、最小の積層ピッチがこの値になります。それに対してねじ送りの場合、今回使うM8細目ねじのピッチは1mmですので、Z軸モータが1回転すると送りナットは1mm進むことになります。この時、モータは1.8°/stepの1/16回転が最小ですので、角度に換算すると0.1125°という非常に小さい値になります。ねじは一回転、すなわち360°で1mm進むわけですから、1マイクロステップで計算上0.3125um(ミクロンです!)進むことになります。これがねじ送りを使った時の積層の最小ピッチになります。どちらを使うべきかは自明であります。

ということで、あいかわらず前置が長いみら太な日々であります。Z軸を作っていきましょう。
先週作ったこのZ軸用のベアリングホルダ、バックラッシュ防止のためのバネのハウジングを作り込んであります。接着にはDAISOのUVレジンソフトタイプを使いましたが、全く問題なくくっついております。バネの力やX軸の荷重が接着部分にかかるような設計にはしておりませんのでこのまま行ける可能性があります。やってみましょう。


こんな感じ。


この小部屋の中に押し縮められたバネが入ります。


上から。
六角形が見えるのは、送りナットと押さえナットが収まるところです。


丸溝ベアリングつけて、


Z軸用の200mmのDINレールに取り付け、遊びが無いように締め付けを調整します。


Z軸は左右にそれぞれありますので同じようなものを二本作ります。


外した門に、


ネジ二か所で固定します。


両側に取り付けました。


スライドの具合を確認します。


ベースの上に軽く止めてみます。いい感じですね。


DINレールスライダーがあまりにスムースなので、


こうやって縛っておかないとキャリッジが下におちてしまいます。


 致命的な考え間違いがないことを確認できたら、一旦全体をばらします。


ばらしたのは、ベースにZ軸用のモータ二つを取り付けるためです。
モータマウントのパーツはすでに切り出してあります。


このような感じでモータを取り付けます。


が、手持ちの両軸が出ているモータでは軸が長すぎて使いにくいです。


....ということで、ついにこの時が来てしまいましたが、これまで活躍してきた3Dプリンタさんを分解してモータを流用することに。


満身創痍、複数回の大手術を乗り越えてこれまで実に様々なパーツ作成に活躍してきた3Dプリンタさんですが、ついにその役目を終える日が来ました。


しかしながら、使えるものは全部移植しますので、引退というよりもむしろ強化かもしれませんね。義体化というところかな。


このJヘッドタイプのエクストルーダーはさすがに引退してE3Dヘッドに交代します。


このノズルももう4代目じゃないかな。


こないだ骨折が見つかって緊急手術が行われたフィラメント押さえ。E3Dヘッドではこの辺りが全て金属になりますのでもう壊れることも無くなります。


制御基板。心臓というか頭脳ですね。これは完全流用予定。


改めてみると随分と古い設計というか、荒っぽい作りだったことがわかります。これでそこそこの精度でものが作れてたんですから大したものです。


珍しく大物の工具の登場です。


目的のZ軸モータから外します。今後は上下ひっくり返して使うことになります。


バックラッシュ防止機構部分。


片方外れました。


両方とも外れました。


支えを失ってX軸が落ちてきますので、ノズルに力がかからないように馬を噛ませて支えます。


ヘッド外して、


ハーネスごと基板と切り離します。


リミットスイッチ外して、


基板をおろします。


だいぶ簡単な体になってきました。


それにしても、リミットスイッチは全部このようなPLAのパーツで固定されています。ちょっと押すとすぐ動く(笑
いやよくこれでプリント出来ていたなあと思います。


M8送りねじとばねとナット。これももちろん流用です。


Z軸のスライダー。シャフトとリニアブッシュです。作るときにギコギコしていて不安でしたが、ちゃんと動いてました。外して改めて確認してみますが、やはりギコギコです。


X軸を外しました。


X軸のモータと反対側にあるプーリー。このパーツがどうしてもキットに入っていた物ではうまくいかず、結局ホームセンターでねじとワッシャ買って作ったように記憶しています。


120°ひっくり返して、


ヒートベッド外します。


取り外したパーツ類。様子を見ながら考えますが、ヒーターも流用するかもしれません。


X軸Y軸それぞれ1、Z軸に1個のステッピングモータ。このほかにエクストルーダーにモータがついていますが、E3Dヘッドには新しいモータがついておりますのでとりあえずこの4つを流用することにします。


骨だけになった旧3Dプリンタさん。お疲れさまでした。いままでありがとうございました。


では、必要な臓器が手に入りましたので直ちに移植手術に入ります。


Z軸用の2つのモータをねじ止めして、


ベースフレームに、


固定します。


あらら、ここまで頑張ったのに結局モータのお尻があたりました(笑
アクリル板の足は作り直しですね。


とりあえずできるところまで進めます。
ヒータの配線を引き出すための穴を、


MDFのベースに開けます。どうせバカ穴なので大体の目測で、


まあいいでしょ。この部分はいずれ作り直しになるような気がしています。


改めてY軸の調整です。一方のレールをフレーム基準で平行出しします。


前後の端で距離を合わせて仮固定します。


Z軸のモータは左右が同期して動かないとX軸が斜めになってしまいますので、一台のドライバで一緒に回します。そのために片方のモータを抜けた電流がもう一方のモータに流れるような配線になっています。


いまは散らかりますので、一旦切断して巻き取っておきます。


Y軸を動かしながらレールの調整をしておきます。


お次、Y軸のリミットスイッチ取り付けです。これもパーツをすでに作っております。


こんな感じにリミットスイッチを取り付けて、


図面だとこの位置に取り付けることになります。仮止めしておきます。


ここでようやくアクリル板を切り出して足を交換します。10mm長くしました。
旧足はサンドペーパーで一面を粗してすりガラス感を出したのですが、面倒なのでクリアのまま行きます。せっかく作ったのに(笑


廃棄(泣


Y軸のリミットスイッチがY軸スライダのねじと一部干渉することが発覚しましたので、プッシャの位置をオフセットしました。


ちょっと見栄えが悪いですが機能上は問題ありません。スイッチが押されたとこ。
干渉はfusio360の図面に長さを合わせたネジまで描いておけば事前にわかるんですけどね。ええ、面倒なんです。


ということで、小加工を追加してY軸リミットスイッチは完了。


ちゃんとモータの尻もちは改善されております。


さてさて、えらく遠回りしましたが、Z軸に戻ります。


Z軸のベアリングホルダにX軸を保持するためのL金具を取り付けます。


DINレールに干渉しないようにザグって皿ネジを入れます。


付きました。


なかなかに複雑な構造です。


これをレールに通しておきます。


もう一方のZ軸のベアリングホルダにはリミットスイッチを押すためのカムが飛び出していますので、力をかけないように注意してザグリ加工を行います。


ビビッてやったので汚い。


まあいいでしょう。


いよいよZ軸の組み立てです。


門の位置を調整して本締めします。前のフレームに対して門の柱が等距離になるように調整して固定します。


Z軸モータと送りねじはこのフレキシブルカップリングで繋ぎます。


モータ軸に締め付けて、


上から見て位置を確認します。芯はあっているように見えますね。


下の方に落としてもう一度確認します。ほぼ問題ないように見えます。


送りねじ入れていきます。


送りねじの二つのナットとバネ、そしてベアリングホルダというかZ軸のキャリッジの関係はなかなか複雑でありまして、写真ではよくわからないと思われます。


Z軸の位置を決めている、そしてX軸を支えることになるのは下のナットです。Z軸のキャリッジにあるアクリルの小部屋の床板の下にあって、床板を支えています。
そして、板を挟んだ床の上にバネの下端が乗っていて、


そのバネの反対側を上のナットで押さえつけます。こうすることで床板が上からばねで押さえられ、下からナットで支えられ、ということでガタつきが無くなるという仕組みです。


わかりますかね。


気をつけるべきは上のナットです。上のナットをフリーにしておくと送りねじが回転した時に軸と一緒に回ってしまってバネの押さえが緩む可能性があります。これを防ぐために上のナットが回転しないような規制をかけます。六角形に切り出したアクリル枠がそれで、この枠の中にナットが入るように位置調整をすることで、じくが回ってもナットはアクリルの枠の中で回転が規制されますのでバネのゆるみが生じることがありません。
なかなか賢い作りです。


もう一方の送りねじも同じように取り付けます。


出来たとこ。


これでZ軸送りねじが二本とも取り付けられました。


送りねじを回してキャリッジがスムースに上下することを確認します。なかなか良い感じ。芯はよく合っているよううです。


お次、Z軸のリミットスイッチを取り付けます。この位置の微調整のためのへんなスロットがあるパーツを使います。


リミットスイッチを、


取り付けて、


Z軸に仮固定し、動きを見ます。これはフリーの状態。


これがカムがリミットスイッチのノブを押し込んでスイッチが入った状態。構想通りの動きでいい感じです。


これでZ軸もメカ部分は完成しました。


いやあ、かっこいいですね。しばし眺めてしまいます。
基本的な構造はfusion360上で検討済ですので大きな間違いは生じません。三次元CADの力をいかんなく発揮というところですか。まったくもって素晴らしい。


ではいよいよ最後の軸、X軸の組み立てにかかります。
使うのはこのE3Dヘッドです。


一旦ばらして締め付けを確認しながら組み立てます。


X軸のキャリッジはこれ。ヘッド取り付け用のM4穴を裏からザグっておきます。


ベアリングつけてガタが無いように調整。


ヘッドを取り付けてみます。


ザグリ穴に皿ネジが落ちて裏はフラットです。目論見通り。


DINレールに入れてみます。


実にスムースであります。動画でどうぞ。


動作が確認できましたのでベルトをかけます。
裏側にピンを立ててそこにベルトをひっかける構造とします。


こんな感じ。


これで、X軸キャリッジは出来上がり。


DINレールを350mm切り出します。


今回は糸のこ盤出すのが面倒だったので手で切りました。


きれいに切断。


パーツはDINレールスライダー試作を作った時のものを使います。一端にモータを取り付けて。


ベルトをかけようとしてミスに気がつきました。ベルトのひっかけは中央ではなく端に寄せないといけませんでした。往復のベルトがあるので中央ではダメなのです。ついでに少しでもベルトが短くできるようにピンを縁ぎりぎりまで寄せました。


改めてスライドに通して、


ベルトを掛けていきます。


反対側にはプーリーを取り付け。


ベルトの他端をキャリッジ下のピンにかけてプーリーを動かしてベルトにテンションを描ければ出来上がり。


これだけで独立したスライダーとして動く状態です。いいですね。スリムです。


アルミのDINレールですが、重たいヘッドが片持ちでぶら下がってもしなっている感じはありません。とりあえずは行けそうであります。ここの剛性が今回の設計で一番不安があったところです。実際に動かしてみて剛性が足りない場合は、DINレールのバックアップにアルミフレームを入れるか、鉄製のDINレールを使うつもりでおります。


かっこいい。


あとはこれをZ軸キャリッジに取り付けたL金具に固定するだけです。
とりあえず仮止めして眺めてみることにします。


以下写真を何枚か。







いいですねえ。自画自賛です。
DINレールを使ったスライダーは実に良い感じで動いてくれます。
コーヒー淹れてしばし眺めることにしました。以下写真をもう少し。










X軸は仮止めでリミットスイッチもつけておりませんが、まずこれでメカ部分は一段落というところと思います。早く動かしてみたいですね。
来週はまだ難しいかな。頑張って夏休みにはテストプリントができるように持っていきたいと思います。