MODELAファン

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

2014-09-24T23:08:00.002+09:00

デルタ型3Dプリンタ『Be Kossel』の続きです。
　前回、ハードウェア環境整いましたので実際に動作検証を行います。

■ソフトウエア環境を整える

・Arduino IDEのインストール

　Sanguinololuを動かすためのファームウェア、Repetier-Firmwareをビルド・書き込みする環境を構築します。

Arduino公式サイトよりArduino IDE（開発環境）をダウンロードします。

　http://arduino.cc/en/main/software

　今回はarduino-1.0.5-r2-windows.zipをダウンロードしました。

　ダウンロードしたファイルを適当な場所に解凍します。
　（以下、C：\arduino-1.0.5-r2フォルダに解凍した前提で説明します）

・Sanguino定義ファイルのインストール

　次にArduino IDEでSanuinololuを認識させるためにハードウェア定義ファイルをインストールします。

　定義ファイルは以下のサイトよりダウンロードします。

　https://code.google.com/p/sanguino/downloads/list

　ファイル名：Sanguino-0101r1.zip

　解凍したファイルを C:\arduino-1.0.5-r2\hardware フォルダ以下にコピーします。

Arduino IDE（arudino.exe）を起動して『ツール』→『マイコンボード』にSanuinoxxxが追加されていればOKです。

▲Sanguinoxxxが追加されている

・Repetier-Hostのインストール

　以下のRepetierサイトからsetupRepetierHost_xxx.exeをダウンロードします。

http://www.repetier.com/download/

　今回ダウンロードしたファイルはsetupRepetierHost_0_95.exe　です。

▲RepetierHost

ダウンロードしたファイルを実行するとインストーラーが起動するので指示にしたがってインストールします。

・Repetier-Firmwareのソース入手

　つづいて、同じDownloadページからファームウェアのソースもダウンロードします。

http://www.repetier.com/download/

　今回ダウンロードしたファイルはRepetier-Firmware_0.83.zipです。

▲Repetier-Firmware

　ダウンロードしたファイルを適当なフォルダに解凍します。
　
　C:\Repetier-Firmware_0.83フォルダに解凍しました。

・ファームウェアのビルド

　開発環境が整いましたので、ファームウェアのビルドします。

　Arduino IDEを起動して『ファイル』→『開く...』でReptier.pdeを選択します。
　

▲スケッチを開く

　『ツール』→『マイコンボード』で『Sanguino W/ATMega1284P16mhz』を選択します。
　※購入するときはATmega644Pだと思ったのですが届いた基板にはATmega1284Pが使われていました。

▲マイコンタイプの選択

　『ファイル』→『保存』で一旦保存します。
　
　拡張子をpdeからinoに変換する旨のメッセージが表示されるのでそのままOKボタンを押します。

▲確認ウィンドウ

メニューしたのタブからConfigration.hタブを選択します。

▲Configuration.h

　MOTHERBOARDの値を62(Sanguinololu）に変更します。

// Gen3 PLUS for RepRap Motherboard V1.2 = 21
// MEGA/RAMPS up to 1.2       = 3
// RAMPS 1.3/RAMPS 1.4        = 33
// Azteeg X3                  = 34
// Gen6                       = 5 
// Gen6 deluxe                = 51
// Sanguinololu up to 1.1     = 6
// Sanguinololu 1.2 and above = 62
// Melzi board                = 63  // Define REPRAPPRO_HUXLEY if you have one for correct HEATER_1_PIN assignment!
// Gen7 1.1 till 1.3.x        = 7
// Gen7 1.4.1 and later       = 71
// Teensylu (at90usb)         = 8 // requires Teensyduino
// Printrboard (at90usb)      = 9 // requires Teensyduino
// Foltyn 3D Master           = 12
// MegaTronics 1.0            = 70
// ;egatronics 2.0            = 701
// RUMBA                      = 80  // Get it from reprapdiscount
// Rambo                      = 301
// Arduino Due                = 401 // This is only experimental

//#define MOTHERBOARD 33
#define MOTHERBOARD 62

#include "pins.h"

ファイルを保存したら、検証アイコンをクリックしてコンパイルします。

▲コンパイル

　問題なくコンパイルが終わると以下のようなメッセージになります。

　

▲ビルド完了

・ファームウェアの書き込み

　SanguinololuのCOMポートの番号を確認します。

　COMポートはコントロールパネル→ハードウェアとサウンド→デバイスマネージャで確認できます。SanguinololuのUSBを抜き差しするとポートが消えたり現れたりするのが確認できます。

▲COMポートの確認

　
　Arduino IDE の『ツール』→『シリアルポート』で先ほど確認したPOMポートを指定します。（当方の環境ではCOM6）

▲COMポート指定

　マイコンボードに書き込むアイコンをクリックしてファームウェアをSanguinololuに書き込みます。

▲書き込み

　問題なく書き込みが終わると以下のようなメッセージになります。

▲書き込み完了

・ファームウェアEEPROMの設定

　デスクトップ上のRepetier-Hostアイコンをクリックして起動します。

▲Repetie-Host起動

　起動したら、『設定』→『プリンタ設定』を選択します。

▲プリンタ設定

　　　　　Connector:：シリアル接続

　　　　　COMポート：COM6

　　　　　ボーレート：115200

　COMポートはSanguinololuのポートを指定します。

　ボーレートはファームウェアで設定した数値を指定します。

　ちなみにボーレートの数値はConfiguration.hのBAUDRATEで定義されています。
　※この数字を合わせないと通信できませんので注意

// ##########################################################################################
// ##                           Communication configuration                                ##
// ##########################################################################################

//// AD595 THERMOCOUPLE SUPPORT UNTESTED... USE WITH CAUTION!!!!

/** \brief Communication speed.

- 250000 : Fastes with errorrate of 0% with 16 or 32 MHz - update wiring_serial.c in your board files. See boards/readme.txt
- 115200 : Fast, but may produce communication errors on quite regular basis, Error rate -3,5%
- 76800 : Best setting for Arduino with 16 MHz, Error rate 0,2% page 198 AVR1284 Manual. Result: Faster communication then 115200
- 57600 : Should produce nearly no errors, on my gen 6 it's faster than 115200 because there are no errors slowing down the connection
- 38600

 Overridden if EEPROM activated.
*/
//#define BAUDRATE 76800
#define BAUDRATE 115200
//#define BAUDRATE 250000

　プリンタ接続アイコンをクリックしてSanguinololuに接続します。

▲プリンタ接続

　問題なく接続されると、緑のアイコンに変わります

▲プリンタ接続完了

　『設定』→『ファームウェアEEPROM設定』を選択します。

▲EEPROM設定

　以下の項目を設定します。

　　　X-axis steps per mm：88.8889

　　　X-axis max. feedrate[mm/s]：300

　　　X max length[mm]：340

　　　X-axis travel accelerration[mm/s^2]：3000

　上記項目をわかる範囲で説明すると

【X-axis steps per mm】　
　X軸のキャリッジが1mm移動するのに必要なモーターのステップ数を指定します。

　BeKosselの場合はタイミングプーリーにS3Mの24歯を使用しています。

　ピッチが3mmですので1回転すると24x3=72mmベルトを引っ張ります。
　キャリッジは滑車を利用して移動するので滑車の原理により移動距離は72mm/2=36mmになります。

　一方、ステッピングモータPKP244D15Aが一回転に必要なステップ数は200ステップ（1.8deg/STEP)になります。A4988ドライバでマイクロステップを1/16に設定してますので200x16=3200ステップとなります。

　これらから1mmあたりのステップ数は3200 / 36 = 88.88888.... となります。

【 X-axis max. feedrate[mm/s]】
　X軸のキャリッジの最高移動速度を指定します。単位は[mm/s]。

　とりあえず300を指定してます。F値[mm/min]に換算するとF18000になります。

【X max length[mm]】
　X軸のキャリッジの移動ストロークを指定します。

　リニアガイドのストロークが約340mmちょっとあるので340を指定してます。

【X-axis travel accelerration[mm/s^2]】
　 X軸のキャリッジの加速度を指定します。

　加速度をあげると移動時間が短くなります。ただあまりあげすぎると脱調します。

　とりあえず3000を指定してます。

・動作確認

　まずは原点復帰を行います。
　プリンタ操作タブのG-CODEテキスト欄に『G28』と入力して送信ボタンを押します。

▲原点復帰

　キャリッジが動きだし、リミットスイッチを検出すると止まります。

　その位置がX軸の原点(0mm）になります。

　動作検証用のNCコードを用意します。

　メモ帳などで以下のNCコードを適当な場所に保存します。

g90
g1 x340 f1000
g1 x0 f1000
g1 x340 f2000
g1 x0 f2000
g1 x340 f3000
g1 x0 f3000
g1 x340 f4000
g1 x0 f4000
g1 x340 f5000
g1 x0 f5000
g1 x340 f6000
g1 x0 f6000
g1 x340 f7000
g1 x0 f7000
g1 x340 f8000
g1 x0 f8000
g1 x340 f9000
g1 x0 f9000
g1 x340 f10000
g1 x0 f10000
g1 x340 f11000
g1 x0 f11000
g1 x340 f12000
g1 x0 f12000
g1 x340 f13000
g1 x0 f13000
g1 x340 f14000
g1 x0 f14000
g1 x340 f15000
g1 x0 f15000
g1 x340 f16000
g1 x0 f16000
g1 x340 f17000
g1 x0 f17000
g1 x340 f18000
g1 x0 f18000

NCコードの意味は0mm-340mm間を往復運動させるだけの単純なものです。

送り速度はF1000から1000づつ増加させF18000まで行います。

ファイル→ファイルを開くで、保存したNCコードファイルを選択します。

▲NCコード読み込み

ジョブ実行ボタンをクリックするとNCコードが実行されます。

▲ジョブ実行

　動作確認の様子アップしました。

　さすがにF18000近くになるとトルクがないのか指で押さえた程度で脱調してしまいますが、とりあえずは問題なさそうです。F10000前後が実用的な速度といったところでしょうか。

　ま、この辺は追々検証していきたいと思います。

　
　つづく。。。

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel_29.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel_29.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel.html

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

2014-09-23T22:05:00.001+09:00

デルタ型3Dプリンタ『Be Kossel』の続きです。
　前回、１タワー分の部品が完成しましたので、今回は実際に動かす為の下準備をおこないます。

■下準備

・制御基板について

　３Dプリンターを制御する基板です。

　制御基板には低価格の8ビットマイコンから高性能の32ビットマイコンを使ったものまで様々なものが開発・販売されています。（http://reprap.org/wiki/List_of_electronics)

　多くの製品がオープンソースで開発されていて情報が公開されていますので、市場には本家以外にもクローンや派生製品が沢山溢れています。

　買う側からすると選択肢がたくさんあるというのはとても良いことではあるのですがたくさんありすぎてどれを選択していいのか迷ってしまいますが多くの３DプリンターではArduino系の制御基板が採用されているようです。

ちなみに、本家Kosselでは以下の制御ボードを推奨しています。

▲Baboi(Reprapwikiより）

▲Azteeg_X3(Reprapwikiより）

▲RAMPS_1.4+ArduinoMEGA(Reprapwikiより)

▲Printrboard（Reprapwikiより)

▲Brainwave(Reprapwikiより)

　この中から選ぶとすると、値段や入手性などを考えると『RAMPS_1.4 + Arduino MEGA』がよさそうですです。　初期に開発された製品で他のものに比べて性能が見劣りがちですがその分日本語での情報も多いので初心者にはやさしそうです。

　更に調べてみると『RAMPS_1.4 + Arduino MEGA』を一枚のボードに一体化したRUMBAというの制御基板を発見。　

http://reprap.org/wiki/RUMBA

▲RUMBA一式

　Arduino MEGAのコンパチブルでトリプルエクトルーダーを想定していてモータードライバが6軸分！？もあります。

▲接続イメージ

入手先はrerapwikiで紹介されてたあったRepRapDiscount Onlineサイトで購入しました。

　モータードライバがA4988タイプとDRV8825タイプがあり、今回は値段が安いA4988タイプ（119ドル+送料20ドル=139ドル）を選択しました。ケーブルやらプーリーなどがセットになっているのでかなりのお得感。他の中華サイト（AliExpress等）ですとさらに安く買えるようです。

・ファームウェアについて

　御基板を決めたら基板を動かすためのファームウェアを選びます。

　こちらも様々なものがありｒerapwikiで紹介されてるのだけでも12種類あります。

　（羅列するのも面倒なので下記URL参照してください）

　http://reprap.org/wiki/Firmware

　デルタ対応のファームウェアで有名どころなのがMarlinとRepetier-Firmwareの２つのようなので、このどちらかを採用しとけば問題なさそうです。どちらにするかは好みなんでしょうが、今回はRpetier-Firmwareにしました。

▲Repetier Firmware

・ホストプログラムとスライサーについて

印刷したい３Dモデルから印刷用のデータを作成して３Dプリンターに送信するソフトウェアです。

　その他に３Dプリンターの速度やヒーター制御などもおこないます。

　これらのプログラムも様々なものが開発されているのですがRepetier-Firmwareに最適化されているRepetier-hostが使いやすそうなのでホストプログラムはRpetier-Hostにします。

　スライサーもいろいろあるようですね。(；´∀｀)

　　http://reprap.org/wiki/Slicer

　　・Skeinforge

　　・Slic3r

　　・Cura

　　・RepRapPro_Slicer

　　・Kisslicer

　　・E3D

　スライサーによって生成されるG-CODEに癖があるようで品質も変わるようです。

　現時点ではよくわからないので出力できるようになってから検討したいとおもいます。

・電源について

電源は12Vが必要なので身近なPC用のATX電源を流用してる方も多いようですが、自分はヤフオクで安定化電源を購入しました。12V400Wで送料含めて3000円ちょっとでした。

▲１２V 安定化電源

キーワードを『12V』、『安定化電源』で検索するといっぱいでてきます。

　にしても、400W 電源が3000円で買えちゃうんですね。有名どころですと１００Wでもこの値段じゃ買えませんよね。基板もそうですが安すぎて心配。(´・ω・`)

■制御基板の設定

・RUMBA　- トラブル発生！？

注文したRUMBAですが無事とどきました。海外からの発送なので不着が心配でしたが、注文してからだいたい2週間ほどで届きました。発送元をみると香港からのようです。

▲届いたRUMBA

　早速、PCと接続して設定しようとしたところ、なぜか認識しないです。

　USBシリアル変換にチATmega8U2/16U2が使われてるのでドライバをインストール必要があるようです。下記サイトからドライバを入手します。

　・RUMBA USB Driver for Windows

　ドライバをインストールしてみたのですが、それでも認識してくれません。　USBコネクタの指し具合で通電したりしなかったりするので、なんとなく接触不良っぽいのですがよくわかりません。(?_?)
　
　一応販売元にメールでアドバイスを求めまたのですが、Google翻訳での英文メールで意味が通じなかったのか現時点で音沙汰なしです。これぐらいのトラブルは自力でどうにかしろってことなんでしょうか？

　トラブルの様子の動画をアップしました。もし原因わかる方いましたらコメントくださいm(_ _)m

　・他の制御基板の入手

　せっかく購入したRUMBAですが、そういう状況なので一旦使用を保留します。

　もう一枚RUMBAを注文してもいいのですが、同じトラブルにあうと自分のスキルではお手上げ状態ですし、どうせ購入するのなら他の制御基板検討してみることにします。

　で、新たに購入したのがこれ。

・Sanguinololu ( http://reprap.org/wiki/Sanguinololu )

▲Sanguinololu

　チップはATmega644PでMEGAに比べてI/Oポートが少なくなっているのでモータードライバが4軸分でRUMBAと比べると見劣りしますがその分お手頃な価格になっています。予算も限られてるのでその点ありがたいです。RUMBAのA4988モータードライバもそのまま流用できるのも助かります。

▲接続イメージ

　購入先はBanggood.comで送料込で50ドルぐらいでした。モータドライバーなしの基板のみですと30ドルちょとで更に安いのですがせっかくなんでモータードライバのセットを注文しました。

が、届いたのは基板のみ。　しかも、電源コネクタがATX電源タイプ。（商品説明の写真ではネジ端子になってたのですが、、、）

▲届いたSunguinololu

　電源コネクタの件は余ってるATX電源があるのでそれをつかうとして、モータードライバの欠品は痛いのでダメ元で販売元に問い合わせてみました。グーグル翻訳メールでのやりとり数回の後、なんとか無事送ってくれることになりました。後日ちゃんと届きました。海外通販で初のトラブルでしたがちゃんと対応してくれてよかったです。

動作確認もPCとUSBケーブルで接続するだけで問題なく認識してくれました。

・BeKossel Towerユニットと接続する

　BeKossel TowerユニットとSanguinololuを接続します。

　下図の接続イメージのようになります。

▲接続イメージ

▲電源とPC

▲マイクロフォトセンサー

▲ステッピングモーター

　モーターとフォトセンサーの接続には本来モレックスのコネクタ（Molex 22-01-2046、Molex 22-01-2035）を使用するのですが、購入するのも面倒ですしRUMBA付属のケーブルがそのまま使えたのでこれで接続しました。

・ATX電源を単独で使用できるようにする

　ATX電源はそのままだと電源が入りませんので、メインコネクタの黄緑の線と黒の線（複数線あるのでどれでもいい？）をショートさせます。ショートさせるには道通してるのならなんでもいいみたいなので余ってる抵抗使いました。

▲PC電源のメインコネクタ

　正常にATX電源がONになるとファンが回転しLEDが点灯します。

▲LED点灯

・何かがおかしい！？ - トラブル発生

　ここまで大きなトラブルなく順調に来ましたがトラブル発生です。

　具体的な症状としては

　　・ATX電源がOFFになる。

　　・PCのUSBが認識しなくなる。

　　・Sanuginololuの電源コネクタ近くのコンデンサが発熱

　　・LM7805レギュレーターの発熱

　色々検証してみると、基板に電源コネクタを挿すと電源の安全装置が働いたのかATX電源がOFFになっているようです。何度か抜き差ししてみるとPCのUSBが認識しなくなったり、ATX電源がOFFにならないケースもあるのですがその時は基板から焦げ臭い匂いがしてきたので慌ててプラグを抜く始末。

　素人的に考えても電源周りのトラブルっぽいのはわかるのですが、何が何やらお手上げ状態。

　ジャンクPCから取り出したATX電源なのでこれが原因かと思いましたが、単体で動作させるとちゃんと12V/5V出てましす、念のため別のATX電源をつなげたところ同じように安全装置がはたらいて電源がOFFになります。

　気のせいか電源コネクタを指すと火花みたいなもの見えます((((；ﾟДﾟ))))ｶﾞｸﾌﾞﾙ

　ATX電源側に問題ないとすれば基板の不良品ということになるんでしょうか？RUMBAに続いてまたもや不良品つかまされるとはついていないです。(;´д｀)ﾄﾎﾎ…

・今後の対応

　凹んでいてもしょうがないので気を取り直して今後の対応を検討します。

　対応案は以下の３つ

　１．販売元にクレーム

　２．新たに制御基板を購入

　３．原因調査続行

　

　１．販売元にクレームについて
　制御基板の不良なら素直に販売元にクレームを入れて返品なり交換してもらうのがよさそうですが、Google翻訳英語メールのやりとりうんざりですし、そもそも現時点で制御基板の不良とは確定してませんのでクレームは早計すぎる？

　２．新たに制御基板を購入について
　　もう一枚新たに制御基板を購入するのが一番手っ取り早そうです。
　　さすがに海外からの購入はリスク高すぎるので、購入するとしたら国内でしょうか。
　　ちょっと調べてみると国産のSanguinololu互換ボードでMomoinololuというのを発見。
　　本家のSanguinololuをブラッシュアップした製品ですごく良さそうです。
　　修理プログラムも用意されていて安心サポート体制です。
　　ただ価格は本家の倍ぐらいします。
　　予算が足りねえ、、、って最初からこれ購入しとけばよかったんですが後の祭り。(´・ω・｀)

　３．原因調査続行
　　素人だからとか初心者だかと言い訳がましいこと言わずに原因調査をする。
　　やれることはまだあるはず。

・原因調査続行

ってなわけで、原因調査を続行します。

　まずは某掲示板の電気工作初心者スレで質問しました。あくまでも人任せ(；一_一)

　そこでのアドバイスによると電源周りのトラブルで多いのは逆接（＋と-を逆に接続）だそうです。

　逆接といわれてもコネクタに爪ついてるし逆に差しようがないのですが、一応確認してみます。

▲爪の位置

▲正しく接続されている

　基板の裏側も確認してみます。

▲基板裏側

　特に問題なさそうです。

　一部ハンダ付けが汚いところがありますが問題なさそう（根拠なし）

　電源コネクタ部分にシルクスクリーンがあり12VとGNDの位置も問題なさそう、って、、ん！？

▲爪の位置？

　何やらコネクタの爪の位置らしいのがプリントされてます。

　もう一度コネクタ側を確認。

▲爪の位置は基板外向き

　コネクタの爪は基板の外側にあります。

　もう一度基板裏側を確認。

▲爪の位置？

　コネクタの爪の位置らしきものは基板の内側になっています。

　ネットで拾った表側のシルクスクリーンの画像も確認してみます。

▲爪の位置？

　やはりコネクタの爪の位置らしきものは基板の内側になっています。

　ネットで拾った他のSanguinololuの実物写真とも比べてみます。

▲爪の位置

　コネクタの爪の位置は基板の内側になっています。

　もう一度、手元にあるSanguinololuを確認してみます。

▲爪の位置

　コネクタの爪の位置は基板外側になっています。

　コネクタで見えにくいですがコネクタとコンデンサの間に爪の位置らしきシルクスクリーンが確認できます。

　もう一度、裏側の、、、、ってもう確認はいいか。

　これはコネクタの向きを逆にしてハンダ付けしてしまったってことなんでしょうか？？？？
　いくらなんでも検品して出荷されてるだろうしコネクタの向きはこれが正しくて、ATX電源によってプラスとマイナスが逆になる場合があるんでしょうかね。

・原因は電源の逆接と判明

　ま、とにかく原因は某掲示板の助言どおり電源の逆接と判明したので対処します。

　ATX電源のコネクタ一度ぶった斬ります。
　

▲ATX電源のコネクタ

　線の端にバナナプラグをハンダ付けし、黒-茶間で接続しなおします。

▲黒-茶間で接続

　これで正しく制御基板に12V供給できるようになりました。

▲コネクタの向きは逆だけど逆接回避

　電源コネクタを基板に接続しても、ATX電源がOFFになることないので正常に供給されているようです。

・５Vが供給されない！？

問題なく動いているように見えてたSanguinololuですが、テスターでLM7805を調べてみると5Vが出力されていないようです。orz

　逆接を繰り返している時にかなり発熱してましたから、それが原因で壊れてしまったっぽいです。　
　幸いにも手元に予備のLM7805があるので交換してみることにします。　

　まずはハンダゴテをLM7805の足に当てながら基板から取り外します。

　ただ中々難儀な作業で結局ニッパーで切りました。

▲破損したLM7805

制御基板に残った足も何とかとれたのですが、ランドにまだハンダが残ってます。　
　

　あとはドリルで穴開ければいいかと思いましたが、ランドの銅箔が剥がれて絶対やっちゃダメだそうです。

　はて、どうしたもんかと途方にくれていたところ、ふとSanguinololuの電源のコンフリクト問題というのをおもいだしたました。　以下のブログのコメント欄でそのことにふれています。

　　Genie's Blog　-　Sanguinololu Rev.1.3 改

　USB端子から出力されている5VとLM7805が出力する5Vが衝突する問題らしいです。

　何が問題なのかは不明ですが問題あるのなら取付けないほうがよさそうです。

ヾ(・∀・；)ｵｲｵｲ

　LM7805から出力される5VはATmega644Pとリミットスイッチ端子への供給をおこなっています。

　ATmega644PはUSB端子出力5Vから供給できますし、リミットスイッチ端子にはLM7805出力の5VかATX電源出力の12Vの選択ができます。

　今回使用するフォトセンサーは5V～24Vまで対応しているので12Vでも問題ありません。

　PCと接続した状態でしか使用できない不便はありますが動作検証には問題ないのでこれでよしとします。

・リミットスイッチ端子への電源供給

リミットスイッチ端子への5V/12V切替は基板裏側にあるソルダーパッドで行います。

▲ソルダーパッド

３つあるソルダーパッドの左から2つをハンダで盛ってつなげてあげます。

▲ハンダを盛る

　これでリミットスイッチ端子に12Vが供給されるようになりました。

・ステッピングモータの電流値の設定

ステッピングモータに流す電流値を決めA4988に設定します。

　A4988は最大で2Aの電流を流せます。

　今回使用するステッピングモータPKP244D15Aの定格は1.5Aになります。

▲PKP244D15AL

　電流値を設定するには各A4988基板の半固定抵抗のボリュームを調整して行います。

▲半固定抵抗

　半固定のボリュームとGND端子間の電圧を測定し、希望の電圧値に調整します。
　時計回りに回すと電圧が増え、反時計周りに回すと電圧がさがります。

▲ボリューム回転させて調整する

　設定する電圧は以下の式から求められます。

　電圧 =　設定電流 x 0.4

　例えば1.5Aに設定する場合は、1.5Aに0.4をかけた0.6Vになるように調整します。
　

　ただし、最大2Aまで流せるA4988ですが適切な放熱対策していることが前提のようです。適切な放熱対策をしていないとチップがすぐ焼損してまうようです。　一応申し訳程度のヒートシンクで対策は行っていますが1.5Aには対応できなさそうです。

　ですので今回は動作確認だけですので、とりあえず1Aに抑えて調整します。（1A x 0.4 = 0.4V)
　
　※電流値は最終的に組み上げた上でモーターが脱調しない程度に尚且つ無駄な発熱もしない程度の電流値で運用するみたいです。

▲0.4Vになるように調整

　あと調整する上で注意点として、ボリューム端子を調整する時に精密ドライバを利用するケースが多いようですが、ボリューム端子に通電してるので金属製のドライバを使うと問題起こることがあるようです。

　なので調整には樹脂などの絶縁性の精密ドライバを使うほうがいいみたいです。

　自分はRUMBAに付属していたものを使用しました。

▲絶縁性精密ドライバ

　かなり長くなりましたが、制御基板側の設定はこれで概ねおわりました。
　
　次回はソフトウェア側の設定をおこないます。

　つづく。

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel_29.html

スピンドルモーターの交換　その４

2014-06-26T17:50:00.002+09:00

スピンドルモーターの交換その４です。

　前回はマブチモータのRS-365SHの交換に成功しましたが、今回はスピンドルユニット全体の強化について考えてみることにします。

▲RS-365SH ブラシモータ

■ER11仕様スピンドルユニット

　以前、ナカニシコレット仕様のスピンドルユニットなるものを製作しましたが、使い勝手が良いとは言えないものでした。
　
　今回はナカニシコレットではなく、値段も安く入手も容易なER11コレット仕様のものにします。
　完成イメージとしてはこんな感じです。（流用パーツはモーターカバーだけになってしまいました）

▲ER11仕様スピンドルの完成イメージ

　スピンドルシャフトはEbayで入手したER11Aのスピンドルシャフトを使用します。（直径10mm、長さ100mm）

▲ER11Aスピンドルシャフト

　中華製ですが、Accuracy: 0.01mmと精度もよくて（何が0.01mmなのかは不明ですが(^^ゞ）、熱処理もされているようで強度的にも問題なさそうです。何より価格が安いです。売り手によって価格は上下しますがだいたい送料込で2000円前後で入手できます。
　ナカニシコレット仕様のシャフトは加工費だけで1万円ぐらいかかったことを考えると恐るべし中華製っていったところでしょうか。

■動作確認

　早速、組み上げて動作確認したところ、辛うじて回転はするものの2000rpmぐらいまでしか回転数があがらず、しばらくすると負荷がかかりすぎたのかモーターが熱ダレして回転が止まってしまいました。orz

　原因としてはRS-365SHのトルク不足や、ベアリングの慣らしがまだなので回転抵抗が大きいことが考えられます。
なのでトルクがある純正モーターを使えばなんとか使えそうな気もしますが、慣らし運転もままならない状況ですし、ここはより強力なモーターを使うことにします。

■ブラシレスモータへの交換

　で、使ったモーターがこれです。
　一年ぐらい前に入手してそのまま放置してたものですが今回やっと日の目を見ることになりました。

▲F2836-3800ブラシレスモータ

　主にRCヘリ等に使用されているブラシレスモータで、サイズやネジ穴の位置などモデラの純正モーターとほぼ一緒なのでマウンターもそのまま使えます。（軸径は2.3mmより太く3.175mmになります）
　Kv値は3800、電圧１２Vでフルスロットルだと３万回転以上で回ります。恐ろしい。。

　

　RS-365SHを取り外してF2836-3800モータをスピンドルに取付けます。

▲モータ取付け

　MODELAに取り付けます。
　


▲MDX-20に取付け

写真下側：電源（12V30A)、ワットメーター、ESC、サーボーテスター
　モーターはフルスロットルで100W近く消費しますのでモーター用の電源を別途用意しています。
　（電圧はモータのKv値が高い為10Vまで落としてます）
　モーターのON/OFF制御はサーボーテスターを使って手動でおこないます。
　（MODELAはただスピンドルユニットの固定目的だけです＾＾；）

　回転中の動画です。
　大音量ですので注意してください。

■まとめ

　かなりのパワーです。音もすごいですが発熱・振動も半端ないです。
　まだ無負荷運転しかしていませんが、3万回転オーバーだと実用的ではないかもしれないですね。実際運用するとなると1万～2万回転ぐらいになるんでしょうか。

　次回はMODELAからブラシレスモータのON/OFF制御する方法について考えたいとおもいます。

つづく。。。

■関連記事
・スピンドルモーターの交換　その１
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/06/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/08/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その３
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/09/blog-post.html

・スピンドルユニット for MDX-20　ナカニシコレット仕様　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2012/09/for-mdx-20_16.html

・スピンドルユニット for MDX-20　ナカニシコレット仕様
http://modela-fan.blogspot.jp/2012/09/for-mdx-20.html

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新型３Dプリンタ（ARM-10）/新型モデラ（SRM-20）見てきました

2014-06-26T04:33:00.002+09:00

今月２５日から東京ビックサイトで開催されている『設計・製造ソリューション（DMS）展』に、RolandDGから今秋発売予定の新型３Dプリンタ（ARM-10）と新型モデラ（SRM-20）が参考出品されるとのことなで本日見てきました。

　少ないですが、写真撮ってきましたのでアップします。

　

▲DMS展入り口

▲ローランドDGのブース（東7-39)

▲2014年今秋発売予定とのこと

▲新型３Dプリンター ARM-10

▲新型モデラ SRM-20

▲切削加工サンプル
蝶をモチーフにしたハサミ

▲３Dプリンタ出力サンプル
数字のオブジェ

▲３Dプリンタ出力＋切削加工サンプル
ボール？

▲３Dプリンタ出力＋切削加工サンプル
メガネフレーム

▲３Dプリンタ出力サンプル
猫のオブジェ

　ARM-10とSRM-20が各２台といくつかのサンプルだけの小ぢんまりしたブースではありましたが、かなりの人で賑わっていて皆さん展示スタッフの商品説明に熱心に耳を傾けていました。

　ただ説明内容はというと箝口令が敷かれてる？と思われるぐらい詳細についてはよくわかりませんでした。（開発が難航してるんでしょうかね？）
　配布できるパンフレットもまだ用意できてないらしく、伝えれる情報が少なくスタッフの方も申し訳なさそうにしてました。(；´∀｀)

　そんな状況なんで確定された情報ではないし自分の勝手な思い込みもあるので嘘言ってるかもしれませんが、以下現状わかってることです。

新型3Dプリンタ - ARM-10
　・本体価格未定は説明の中で100万円前後になるのかな的ななニュアンスで話されていました。
　・ランニングコストも未定だがサプライ品としてRolandDGから購入できるとのこと。

新型モデラ - SRM-20
　・価格は未定だが、価格帯としてはMDX-40よりは安くなるとのこと
　・PCとはUSB接続（Arudino接続についてはなかったことになる模様）
　・駆動方式はワイヤーからベルトに変更
　・モーターの回転数は可変
　・送り速度は現行機種の倍の30mm/s（加工速度としては現行モデルの１割増しぐらい）
　・原点センサーにより機械原点の繰り返し精度向上
　・スキャンユニットは付属しない（機能そのものが削除された？）

以上、あくまでも参考までに。

　

展示会は今週２７日（金）まで開催されていますので、お時間取れる方は見に行ってはいかが？

　
最期にSRM-20の加工動画（というかほぼ段取りだけですが^^;）です。残念ながらARM-10の出力はしてませんでした。

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５

2014-05-20T19:00:00.003+09:00

　デルタ型3Dプリンタ『Be Kossel』の続きです。
　前回で切削加工パーツが揃いましたので今回からは組立になります。
　

▲組立完成イメージ

■パーツ一覧

　まずは今回購入したパーツです。

▲購入パーツ

・アルミフレーム 600mm　x　1個

・リニアガイド 395mm　x 1個

・ロッドエンド右ねじ x 2個

・ロッドエンド左ねじ x 2個

・ロッド x 2個

・Φ6x38mm M4シャフト x 2個

・Φ5x22mm 回転軸 x 1個

・42mm角ステッピングモーター x 1個

・マイクロフォトセンサー x 1個

・M2x10mmセルフタッピングねじ x 2個

・S3Mタイミングプーリー24T x 2個

・S3Mタイミングベルト x 1個

・結束バンド x 2個

・F695ZZ x 2個

・F693ZZ x 8個

・M3ワッシャー x 10個

・M5ワッシャー x 1個

・M3x15mmセットスクリュー x 1個

・M3x3mmセットスクリュー x 5個

・M3x3mm六角穴付ボルト x 62個

・M3x15mm六角穴付ボルト x　5個

・M3ナット x 40個

・ゴム足 x 1個

続いて前回MODELAで製作した切削加工パーツです。

▲切削加工パーツ

・frame_corner,Base Plate x 4

・frame_corner,Support x 2

・frame_corner,Motor x 1

・frame_corner,Idler x 1

・frame_fuide stopper x 1

・Vertical carriage x 1

■組立

１．リニアガイド

　リニアガイドのすべての座ぐり穴にM3x6mm六角穴付ボルトとM3ナットを仮締めします。
　その際にM3ナットとレールとの間隔を図のように1.1mm以上あけときます。
　

▲リニアガイド

　裏からみるとこんな感じです。

▲ボルトを仮締め

アルミフレームにリニアガイドを取付けます。

▲アルミフレームとリニアガイド

　　リニアガイドのM3ナットをアルミフレームの溝に添ってスライドさせていきます。

▲溝に沿ってスライドさせる

　後で位置調整しますので動かない程度にネジ止めします。
　また作業中にブロックが脱落しないようにブロックをテープで固定しときます。

▲テープで仮止め

『ガイド方式について』

本家Kosselで採用されているリニアガイドですが、そこから派生しているいくつかのKossel系３Dプリンタではリニアガイドは使わずアルミフレームとカムフォロア（ベアリング）を使った独自のガイド方式を採用しています。

▲Kossel Clear

　その理由のひとつとしてリニアガイドのコストの高さというのがあると思います。
　BeKosselでもなるべく安く製作したいということを考えれるとリニアガイドの採用を見送るとい選択もありましたが、加工パーツが増える、精度・剛性・組付けの容易さなどを考慮するとコスト以上のメリットがあると判断し、本家にならってリニアガイドを採用することにしました。
　
　届いたリニアガイドを見ると、さすが高いだけあってガタツキもなくスムーズに動作します。剛性も精度も申し分なさそうです。

２．ガイドストッパー

　ガイドストッパーをM3x6mm六角穴付ボルトとM3ナットでアルミフレームに取付けます。

▲ガイドストッパー

リニアガイド同様あとで位置調整しますのでボルトは位置がずれない程度に締めます。

▲アルミフレームとガイドストッパー

３．frame_corner support

　frame_corner supportパーツ x 2をM3x6mm六角穴付ボルトとM3ナットでアルミフレームに取付けます。

▲アルミフレームとfram_corner supportパーツ

アルミフレームの端面に合わせます。位置決めできたらボルトはしっかりと締め固定します。

▲位置決め

　このパーツを取り付けるとあとからM3ナットをいれることができなるくなるので、必要に応じて何個かM3ナットを挿入しています。

▲余分にM３ナットを挿入しときます

▲frame_corner supportパーツ取付け完了

４．frame_corner Base

　frame_corner Baseパーツの１つにマイクロフォトセンサーをM2x10mmセルフタッピングネジで取付けます。

▲マイクロフォトセンサーとframe_corner Baseパーツ

▲マイクロフォトセンサー取付け完了

frame_corner Baseパーツ x 4を図のようにM3x6mm六角穴付ボルトでアルミフレームに取付けます。

▲frame_corner Baseパーツｘ 4

センサー付きframe_corner Baseパーツの取付け位置と向きを確認。

▲センサー付きframe_corner Base

５．ベアリングアイドラー

　ベアリングとM3x15mm六角穴付ボルトとM3ワッシャーでアイドラーを４つ作ります。

▲ベアリングアイドラー組立図

　バラバラにならないようにM3ナットで仮止めしときます。

▲ベアリングアイドラー x 4

６．キャリッジ

　Vertical_carriageパーツにベアリングアイドラーとM3x15mmセットスクリュー（センサードグ）を取付けます。

▲キャリッジ組立図

　ベアリングアイドラーはM3ネジで固定します。

　ベルトをかけたときに位置調整（テンション）しますのでまだ仮締め状態にしときます。

▲キャリッジ裏側

▲キャリッジ

７.frame_corner Idlerとframe_corner Motor

　frame_corner Idlerパーツに各種部品を取付けます。

▲frame_corner Idler組立図

▲frame_corner Idler

　frame_corner Idlerをframe_corner baseにM3x6mm六角穴付ボルトで固定します。

▲M3x6mm六角穴付ボルトで固定

▲fram_corner Idlerを取付けたところ

　frame_corner Mororパーツに各種部品を取付けます。

▲frame_corner Motor組立図

▲frame_corner Motor

　frame_corner Mortorを反対側のframe_corner baseにM3x6mm六角穴付ボルトで固定します。

▲M3x6mm六角穴付ボルトで固定

▲fram_corner Motorを取付けたところ

リニアガイドとガイドストッパーを下図のように位置調整したらボルトをしっかり締めて固定します。

▲リニアガイドの位置決め

８．キャリッジ

　キャリッジとΦ6ｘ38mmシャフトをリニアブロックにM3x6mm六角穴付ボルトで固定します。
　念のためシャフトの固定用にM3x3mmセットスクリューで締めます。

▲キャリッジ組立図

▲キャリッジ

９.ゴム足

　ゴム足をアルミフレーム（frame_corner Idler側）に取付けます。

▲ゴム足組立図

　アルミフレームの穴にM3タップでネジ切りしてからM3x15mm六角穴付ボルトで固定します。

▲M3タップ

１０.タイミングベルト

　タイミングベルトを下図を参考にして掛けていきます。

▲タイミングベルトの掛け方

▲S3Mタイミングベルト

　購入したS3Mタイミングベルトはエンドレスベルト（輪っか）なので、ベルトの一箇所をカットします。

▲ベルトをカット

　カットしたベルトの端を結束バンドで結んで輪っかをつくります。

▲輪っかをつくる

わかりやすいようアルミフレームから外した状態でベルトをかけてます。

▲frame_corner Motor側

▲frame_corner Idler側

▲キャリッジ部分

　キャリッジのアイドラーはそれぞれ1.5mmほど前後にスライドできますので、ベルトテンショナーの役割を兼ねてます。

▲アイドラーのスライド機構(?)

指でテンションをかけながらアイドラーの六角穴付きボルトを締めて固定します。

▲テンションをかける

　ただ、この方法だと適切なテンションが掛かってるのかよくわからず微妙な感じ。（それぞれ1.5mm程度しかスライドできないのでテンショナーの役割自体機能してないかもです）

　動作検証には問題なさそうですが、次回以降製作する場合は設計の見直しが必要かも。

『駆動方式について』

　本家Kossel同様にベルト駆動を採用しています。

多くの３Dプリンタ－で採用されている方式ですので実績・信頼からいってもこの方式一択で間違いないでしょう。

　ただ心配なのがタイミングベルトの寿命でしょうか。タイミングベルトは基本的に消耗品扱いで定期的な交換が必要なのですがなるべく長く使いたいものです。そのあたりを考慮してオリジナルから以下の点を変更をしています。

　GT2タイミンベルト→S3Mタイミングベルト（ピッチ2mm→3mm）
　位置精度的にはGT2規格のほうが優れてるようなのですが、国内での入手性がいまいちよくないので比較的入手容易なS3M規格に変更してます。高トルク仕様なのでベルトの耐久性はGT2に比べあがっています。
　プーリー15T→プーリー24T
　プーリーの歯数は15から24に増やしています。これも入手性が主な理由ですが（国内では少数歯の入手性がよくなく購入できてもコストが高くなる傾向があるようです）、歯数を多くしたことでベルトの歯飛び防止にもなりベルト寿命にもよさそうです。
　滑車（アイドラー）の原理を応用して効率化と耐久性アップ
　いわゆる動滑車の原理で引っ張る距離は２倍になるけど力は1/2になるというやつです。（ベルトとワイヤーの違いはありますが、モデラ（MDX-20/15)でも採用されいる方式です。）
　駆動用プーリーを大きめのに変更した分トルクが必要になったのでそれ補うのと、キャリッジをベルト２本で支える構造になるのでベルト負荷の分散を狙って採用してみました。

▲ベルト１本で支える構造（オリジナル版）

▲ベルト２本で支える構造

　メーカーによるとS3Mタイミングベルトの寿命は『適切な環境・条件』で使用した場合、１万～１万５千時間を目安としているようです。実際は使用状況によって左右されるので１万５千時間超えても使えるかもしれないし、１万時間未満でも破損してしまうケースもあるようですので正確な寿命をもとめるのは難しそうです。

　とりあえずは最低でも１日12時間使用で１年間はもってほしいということで12x365=4380時間をきりあげて5000時間を目安とします。ま、あくまでも目安であって実際は検証してみないとわからないので、もし5000時間以下で破損するようであれば使用条件や設計の見直しが必要ということになるでしょう。

１１．リンクアーム

『リンク方式について』

　オリジナル版のKOSSELでは Traxxas 5347ロッドエンドとカーボンロッドを採用しています。

　Traxxas 5347ロッドエンドはラジコンで使われてるパーツのようで、ラジコンショップなどで入手も容易で何より1個あたり100円チョットとコスト的にも魅力ではあるのですが、寿命・精度・剛性に不安があったのとロッドの後加工が必要というのもあり、BeKosselではリンクボールとスチールロッドに変更してみました。コストは跳ね上がりましたが寿命・精度・剛性面では期待できそうです。

　※その他にはマグネットジョイントやユニバーサルジョイントを使った方式もあるので、もしリンクボールで問題あるようであればこれらへの変更も検討するかも？

▲リンクボール（ロッドエンド）

　ロッドの両端それぞれに固定用のナットとロッドエンドを取付けます。

▲ロッドエンド（右ねじ・左ねじ）とロッド

　ロッドエンドのネジ軸間が250mmの長さになるように調整します。

▲リンク長250mmに調整

　ロッドエンド（右ねじ）を手前にしてロッドを反時計回りに回すと縮みます。

▲反時計周りで縮む

　逆にロッドを時計方回りに回すと伸びます。

▲時計回りで伸びる

　うまく軸間を調整できたらそれぞれのナットでしっかり固定します。

▲ナットで固定

　同じものをもう1本作り、キャリッジに取り付けたら完成です。

▲キャリッジに取付け

　ロッドの長さを揃えないと精度に影響してきますので、この調整はしっかり行いたいところですがこの調整はなかなか難しいです。長さに加えてロッドエンドの向きも揃えないといけないし、そもそも軸間250mmを正確に測定する術がないのでおよその調整しかできない状況です。（設計してるときはCAD上で250mmと指定するだけで良かったのでそのへんまで気がまわらなかったです。）

　他の方はどうしてるのかと思い、色々ネット上で調べてみると専用の治具を作ることで対応してるようです。とりあえず、次回以降行う動作検証ではまだアームは関係ないので、治具の製作も含めちゃんとした調整は検証が終わり次第行う予定です。

■まとめ

　今回で組立完了いたしましたので、次回からは実際に動かして問題ないか検証をはじめたいと思います。

▲完成品

　ちなみに今回の完成させた部品は３つあるタワーのうちの１つです。

　今後の流れとしては、今回の部品の動作検証して問題なければあと同じもの２つ作るといった感じになります。一度作ったものですのでこれからはもっとペースアップできると思います。

▲３Dプリンター全体図

つづく、、、

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel_29.html

新型MODELA 2014年秋頃発売か!?

2014-05-16T18:19:00.000+09:00

　昨年の夏、Make：FAB9に試作機が参考展示され、新型MODELAの発売が近いのではないかと話題になりましたが、ようやくRolandDGサイトより2014年秋頃発売を目指してるとの発表があったようです。

▲RolandDGサイトのニュースリリース
http://www.rolanddg.co.jp/news/nr140514.html

＜開発中の新製品について＞ひとつは、30年来の当社の歴史とともに進化し続ける「小型3次元切削加工機」の最新モデル、そしてもうひとつは、当社初となる「小型3次元積層造形機（光造形方式の3Dプリンター）」です。当社のデジタル加工機のコンセプトは「デスクトップサイズ・簡単操作・リーズナブルな価格」で、デジタル加工に関する専門知識が無いユーザーでも、パソコンを活用してイメージをカタチにできる「デスクトップものづくり（デスクトップ・ファブリケーション）」を提唱しています。同一メーカーで、切削と積層の汎用デジタル加工機を取り揃えるメーカーは世界であまり例がなく、これら2つの方式の加工機を製品化することは、ものづくりに新たな価値を創造する当社の最大の強みとなります。企業・個人を問わず、誰もが思いついた独創的なアイデアをカタチにしようとする「新たなものづくりムーブメント」に、どちらかひとつの加工方法にとらわれず、自由なアイデアを忠実にカタチにできる「デスクトップ・ファブリケーション」コンセプトに基づいた製品とサービスを提供してまいります。

光造形方式の３Dプリンタも同時発売されるようです。　
　光造形方式といえばFormlabsのForm1 が有名ですが日本で入手した方のレビューをみると色々トラブルも多いようです。
　RolandDG社初の３Dプリンタといことでこちらもトラブルが予想されますが、MODELAを始め切削加工機では信頼が厚い企業ですので今から期待しちゃいますね。

【関連記事】
・MDX-20/15の後継機? 新型MODELA登場
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/09/mdx-2015-modela.html

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

2014-03-29T08:27:00.000+09:00

デルタ型3Dプリンタ『Be Kossel』の続きです。
　今回製作するパーツはframe_corner（アイドラ側）、Vertical carriage（キャリッジ）、frame_guide stopper（ガイドストッパー）になります。

▲今回製作するパーツ

■frame_corner（アイドラ側）パーツの製作

　パーツ構成はマウント部分を除いて前回製作したframe_corner（モーター側）とほぼ同じです。
　被削材は材料節約のため前回加工した後の端材を使用する関係上、まずはマウント部分とサポート部分から加工します。
　パーツをまとめて加工したほうが段取りが減って楽になるのですが、その分加工時間も伸びるし、何より加工失敗した時のダメージ大きいので手間は増えますがコツコツ加工したほうがいいかもです。

　表面の加工です。

【被削材】
　POM t12mm（前回の端材）
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
【加工時間】
　約2時間
　

▲サポート部分とマウント部分の表面加工終了

　裏面の加工です。

【被削材】
　POM t12mm（前回の端材）
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
　スクエアエンドミル2mm
【加工時間】
　約3時間

▲サポート部分とマウント部分の裏面加工終了

　特に問題なく加工できました。

　つぎに新たに購入したPOM板をセットしてベース部分の加工を行います。

　表面の加工です。　

【被削材】
　POM 200mmx150mmxt12mm（平面出し済み）
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
【加工時間】
　約2時間

▲ベース部分の表面加工終了

裏面の加工です。

【被削材】
　POM 200mmx150mmxt12mm（平面出し済み）
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
　スクエアエンドミル2mm
【加工時間】
　約4.5時間

▲ベース部分の下面加工終了

加工終了したパーツです。

▲加工したパーツ

　途中、過負荷で止まるトラブルが発生しましたが、幸いにも荒加工でのトラブルだったのでなんとかリカバリでき材料を無駄にすることなく最後まで加工できました。

　平面出し済みの材料を使ってるので加工時間は節約できますが、その分材料費が高くなっていますので材料が無駄になるような失敗はなるべく避けたいところです。

■キャリッジ（Vertical carriage）とガイドストッパー（frame_guide stopper）
　
　続いてはキャリッジとガイドストッパーです。
　プリントパーツ版は形状が複雑でやはりモデラで加工するには難しいので切削加工パーツ版は両面加工で製作できるように形状を簡略化しました。

▲プリントパーツ版キャリッジとガイドストッパー

▲切削加工パーツ版キャリッジとガイドストッパー

　上記形状で加工のシミュレートをしてみると工具が干渉して加工出来ない部分があることが判明したので今回更に簡略化して以下のような感じに変更しました。
　大きさも材料費を節約するためになるべく小さくするようにしてたのですが、小さすぎても加工時の固定に支障がでそうなので若干サイズを大きくしました。

▲修正済みキャリッジとストッパー

　プリントパーツ版との違いはプリントパーツ版ではアームをキャリッジに直接固定していましたが、切削加工パーツ版では両面加工で対応できるように上から押し付けて固定する方式にしています。ベルトもアイドラで受けるように変更しました。（修正済みCADデータはこちら）

▲キャリッジ

　ガイドストッパーはリニアガイドのブロックの落下防止用ですが、リニアレールの位置決め用途も兼ねています。

▲ガイドストッパー

■Vertical carriage、frame_guide stopperパーツの製作

　モデラで加工します。
　被削材はベース部分を加工した端材を使います。　

　表面の加工です。

【被削材】
　POM t12mm
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
【加工時間】
　約1時間

▲キャリッジとガイドストッパの表面加工終了

　裏面の加工です。

【被削材】
　POM t12mm
【工具】
　ラジアスエンドミル3mmR0.2mm
　ボールエンドミルR0.6mm
【加工時間】
　約1.5時間

▲キャリッジとガイドストッパの裏面加工終了

加工終了したパーツ。

▲加工したパーツ

　トラブルもなく加工できたと思ったのですが、加工したパーツをよくみてみると0.2～0.3mmほどの加工ズレ？が発生していましたorz
　加工ズレが起こる原因は表面加工原点と裏面加工原点のズレからくるものと思われるのですが、モデラの限界なのかそれとも自分のやり方が悪いのかいまいちわからんです。
　　

▲加工ズレ？

　この部分はアームの位置決め基準面になるので精度に影響がでそうです。作り直したほうがようさそうですが、動作検証自体には問題はなさそうなのでとりあえずはこのままで良しとします。
　出力精度にどの程度影響でるかの検証もできますし、問題があるようならその時は設計変更も含め作り直しを検討します。

■穴あけ治具（ドリルガイド）の製作
　ネジ穴用の下穴加工はモデラではなくドライバードリルで加工します。
　前回の加工では正確な位置に穴あけするのができませんでしたので、今回、穴あけ用の治具を製作しました。
　治具といっても、位置決めピンと板に穴を開けただけの簡易なものです。

▲穴あけ治具

使用イメージはこんな感じで、前もって空けといた穴にドリルを突っ込むだけです。

▲使用イメージ

　実際に治具を使ってframe_cornerのベースパーツの穴あけしてみます。
　まずは位置決めピンを差し込みます。

▲位置決めピンをセット

　位置決めピンに添って、ベースパーツを挿しこみます。

▲パーツを固定

　そのままバイスに固定して、対象の穴に添ってドリルを突っ込みドライバードリルで穴あけします。

▲バイスで固定

　今回は正確に穴あけができました。

　こんな簡易なものでも効果絶大です。

▲穴あけ加工完了

　あとは位置決めピンを挿しなおして、ベースパーツの反対側、キャリッジ部分の下穴加工をしてタップ加工すれば完成です。

■まとめ

　今回で必要な切削加工パーツは完成しました。
　次回は組立作業に入りたいと思います。

つづく。　

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/3d-kossel.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel_29.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel.html

気になる3Dプリンタ da Vinci ダヴィンチ 1.0 お値段なんと6万9800円（送料・税込）

2014-03-19T09:14:00.000+09:00

キット、完成品を含め数多くの3Dプリンタが発売されていますが、よさげな3Dプリンタを発見。
　送料・税込みで69,800円!?という格安のお値段です。（海外だと500ドルと更に安くなってるとか）

■主な仕様
【造形サイズ】
　20x20x20 cm
【積層ピッチ】
　0.1～0.4 mm
【印刷方式】
　熱溶解樹脂積層法（FFF）　フィラメント1.75mm、ノズル直径0.4mm
【印刷速度】
　150mm／秒
【筐体サイズ】
　高さ510mm×幅468mm×奥行き558mm、重量23.5kg

　価格の割にかなり期待できそうな性能ですね。

　当方でもデルタ型の3Dプリンタを製作中ですが1軸作るのに現在までにかかった予算が既に7万円超えてますorz。これを素直に買ったほうが良かったんじゃないか？と思わないわけではないけど、始めたからには一応完成目指して頑張ります。

　で、このダヴィンチを製作・販売しているＸＹＺプリンティングという会社は台湾を拠点に電子機器を製造する金寶グループを母体とするプリンタ専業メーカーだそうで。3年間で100万台を販売目標としてるようです。
　こんな安くて儲け出るの？の疑問がありますが、会社によると当然儲けはないそうです。このエントリーモデルで3Dプリンタの普及をめざして、ミドル・ハイエンドモデル機で利益を出す戦略とか。あと専用フィラメントでの提供は２Dプリンタのインク商法にならっているのでしょうか。

　何かと話題の3Dプリンタですが、大手が参入することで一過性のブームで終わることなく一般に普及してくれるのを期待しています。

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３
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・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel_29.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel.html

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デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３

2014-03-11T01:51:00.002+09:00

　デルタ型3Dプリンタ『Be Kossel』の続きです。

　前回から少し修正してR2になりました。

　CADデータはこちらからダウンロードできます。

▲Be Kossel R2

　試作にあたっては資金不足や設計ミスやらでプロジェクト自体頓挫する可能性もあります。いきなり全部つくろうとして失敗するとダメージでかいので、当面は1軸分のパーツの完成を目標にして製作していきたいと思います。

▲１軸分のパーツ

　検証後問題なければ、同じパーツをあと２軸分つくればいいだけなので製作もスムーズになると思います。（この製作が容易になるのはデルタ型ロボットのメリットのひとつですね。）

■frame_cornerパーツの製作

　今回、製作するパーツはframe_cornerパーツです。
　プリントパーツ版のframe_cornerパーツは3Dプリンタで出力することを前提にしていますので、以下のような複雑な形状でも造形が可能ですが、モデラで作る場合は当然ですが加工するのはちょっと無理そうです。

▲プリントパーツ版のframe_corner

　モデラで加工できるように分割組立方式しました。
　オリジナルではTop（アイドラ側）パーツとBottomパーツ（モーター側）と2種類のパーツになっていましたが、Be Kosselではマウントの部分を除いて共通化しています。部品数は増えますがパーツ種類が少ない方が製作するうえで都合もいいので。
　あとモーターの配置をTop側に変更しています。
　

▲切削加工版のframe_corner

■材料と工具

　被削材はPOM板です。サイズはMDX-20の加工範囲ギリギリの200mm x 150mm x t12mmです。
　板1枚でframe_corner1セット分とれますので1軸分2セット作るのに2枚必要になります。
　
　POM板は前もって表面と裏面を平面だししてもらってますのでモデラでの面だしは不要です。
　材料切り出しのままに比べコストが倍以上しますが、モデラで上下面だし加工をすると2時間ぐらいかかりますし、精度のことも考えるとコストアップ分の価値はあると思います。

▲POM板（平面出し済み）

　使用工具は3mmR0.2ラジアスエンドミルです。
　基本これ1本で荒加工から仕上げ加工までおこないます。

　工具交換が増えると交換の都度Z軸の原点だしをしないといけないのでその分精度に影響してきますのなるべく工具交換がないような設計になっています。

▲3mmR0.2ラジアスエンドミル

　ただ、この工具で削れない場所もありますので（3mm未満の穴やネジ加工など）加工できないところは小径のエンドミルを使うか、後で手作業で追加工します。

■モデラで加工

　まずはモーター側のframe_cornerの加工をします。

　写真は表面の加工が終了したところです。

▲表面加工

　裏面加工はパーツを切り抜きしますので、パーツがバラバラにならように両面テープでテーブルにしっかり固定します。

▲両面テープで固定

　裏面加工終了

▲裏面加工

　加工が終わったパーツ

　ここまで写真数枚であっという間に完成してますが、実際の加工時間は上面で5時間30分、下面で7時間。合計で12時間30分(！？)かかってます。（段取りもいれるとほんと一日がかり）
　こういう長時間な加工の場合、大概何かしらの失敗をするのですが今回は前もってスタイローフォームでテスト加工してからの作業だったので特に失敗もなくうまくいきました。
　

■追加工

　次にモデラで加工できない穴あけとネジ加工をおこないます。
　穴あけにはドライバードリルを使います。

▲穴あけ

M3のネジ加工はスパラルタップを使います。

▲M3スパイラルタップ

■仮組み。やはり問題発生、、、

　タップ後、仮組みしてみたところ穴がズレてましたorz...
　やっぱりボール盤などで加工するのと違ってドライバードリルだと正確な穴あけは難しいですね。
　今度穴あけするときは治具（ガイド）を製作したほうがよさそうです。

▲ネジ穴がずれてる、、、

今回はしょうがないので通し穴のほうを少し広げて対応することにします。

▲穴を広げる

仮組みはこんな感じです。

▲仮組みしたfram_corner

▲アルミフレームを装着してみる

■まとめ
　追加工で失敗がありましたが、モデラでの加工は精度もそこそこありかなりしっかりしたものがつくれました。手前味噌で恐縮ですが３Dプリンターで作ったパーツより精度、剛性もありこれはかなり期待できそうな予感。アイドラ側のframe_corneｒの加工もほとんど共通化部品ですので問題ないでしょう。

　ただこれからモデラをかなり酷使するのでそのへんがちと心配です。

つづく。

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/3d-kossel.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel_29.html ・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel_29.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel.html

T溝テーブルfor MDX-20 R3

2014-01-30T08:59:00.000+09:00

以前、MDX-15用に作ったT溝テーブル（R2)が思った以上に使い勝手がよかったので、今回MDX-20用にも製作してみました。

▲T溝テーブル for MDX-20 R3

　T溝ナットはR2と同じM4の板ナットを使用します。
　近所のコーナンで16個100円で購入しました。（以前は30個ぐらい入ってた気がするけど値上げした？）

▲板ナットM4

■R2→R3の変更点
　MODELAへの固定方法を付属のローレット付きM4ねじから六角穴付M4x6ねじに変更しました。付属のねじは工具を使わずに固定できて便利なのですが、しっかり締めないと加工中に緩んだりすることがありますのでちょっと面倒ですが六角レンチを使用して固定するようにします。（座ぐり穴を設けるだけでいいので形状も前回のよりシンプルになり加工もしやすくなりました。）

▲六角穴付きM4ねじで固定

　純正テーブルと比較するとサイズは一回り大きくなってます。
MDX-20の加工範囲を超えてしまってるのでテーブルの面だしは基本できなくなってしまいましたがサイズが大きくなった分使い勝手はよくなってると思います。

▲純正テーブルとのサイズ比較（青いエリアが純正）

　これらの変更点を反映したMDX-15用のテーブルもつくってみました。

▲MDX-15用 T溝テーブル

　自分で製作してみたい方は以下のサイトに３Dデータ公開していますのでご自由にどうぞ。

・T-Slot table for mdx-20/15 R3
https://grabcad.com/library/t-slot-table-for-mdx-20-15-r3-1

■Yahooストアはじめました

　Yahooストアにて販売（受注生産）をはじめました。

　やる気のない商品ラインナップで恐縮ですが、興味のある方は以下のリンクからどうぞ。

・T溝テーブル for MDX-15 R3

・T溝テーブル for MDX-20 R3

■関連記事
・T溝テーブルfor MDX-15の製作
http://modela-fan.blogspot.com/2013/04/tfor-mdx-15.html

・T溝テーブルの製作
http://modela-fan.blogspot.com/2012/09/t.html

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その２

2013-12-29T08:14:00.002+09:00

　前回設計したデルタ型３DプリンタKOSSELの改良バージョンです。
（オリジナルのKOSSELと混同してしまうので名称は『Be KOSSEL』としました。）

▲今回改良したBe KOSSEL 3Dプリンタ

　いろいろ細かな変更点があるのですが最大の変更点としてプリントパーツを切削加工パーツに計変更しました。

▲切削加工パーツ

　3Dプリンタの部品を3Dプリンタで自己複製できるというのが3Dプリンタの魅力のひとつですが、残念ながら手元に3Dプリンタが無いためプリントパーツを作成することができません。
　3D出力サービスを利用する手もあるのですが結構な値段しますし（海外と同等の価格を謳ってるDMM.comで依頼しても3万以上かかってしまう。これとこれ）、せっかくMODELAがあるのでMDX-20を使ってパーツをつくることにします。

切削加工パーツの設計にあたっては次の条件を考慮しました。

■材料
　材料に関してはアルミにしたかったのですが、MODELAでアルミを加工するとなるとひとつの部品に10時間とかかかってしまいますし今回パーツ数も多いので加工性を考えてPOMとしました。POMなら加工時間はアルミの1/10で済みます。コストは重量あたりの単価はアルミに比べ高価ですが同形状なら重量が軽くなる分POMのほうが安くなります。

■板厚
　板厚は12mmで統一しています。剛性や意匠的に考えて12mmもいらないパーツもあれば12mm以上ほしいパーツもありますが材料の入手性や加工時間の短縮等を考えると板厚を統一することでコスト削減にもつながります。

■加工方法
　加工方法は両面加工を基本としています。やろうと思えば4面でも6面加工でもできそうですが、専用治具を作ったりその分段取りも増えますし、ましてや精度を出すとなると職人的技術が必要となるので自分にはちょっと無理そうなので上面と下面の両面加工で製作可能なデザインにします。

　ネジ穴等、精度を要求しないものは側面などに配置してますが、それらは電動ドリルとタップを使って後加工することにします。

ちなみに材料費はMDX-20の加工範囲で、全パーツ加工するには200mm x 150mm x t12mmPOM板が7枚必要になりますので1枚あたり1000円ちょっととして1万円ぐらいあればお釣りがくる感じでしょうか。加工する手間など考えると決して安くはないですが、3Dプリンタで出力したパーツに比べて精度も剛性もいいものができそうです。

　次回は実際に切削加工パーツ作りにはいりたいと思います。その他の変更点についても都度説明していきます。

つづく

3DデータはGrabcadのサイトアップしてます。必要な方どうぞ。
https://grabcad.com/library/be-kossel-delta-robot-3d-printer-1

■関連記事

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

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・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel.html

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL

2013-12-03T13:44:00.000+09:00

　MODELAの話題からちと外れますが３Dプリンタについて。

■デルタ型３Dプリンタ
　
　最近何かと話題の３Dプリンタですが、海外のクラウドファンデーションでは３Dプリンタ関連のプロジェクトは次々と資金集めに成功するぐらい盛況みたいで、日本でも入手した人のレビューがちらほらみかけるようになってますね。
　ただプロジェクトによっては盛況すぎて納期が何ヶ月待ちになるってこともあるようで、入手にはしばらく時間が掛かりそうです。
　
　幸いにもキットを購入しなくてもReprap系のプロジェクトはオープンソースで仕様が公開されていますので部品さえそろえれば誰でも製作可能になってます。（やる気と根気は必要ですが）　

　そんなんで今回デルタ型の3Dプリンタの妄想をしてみました。
　外観はこんな感じです。

▲デルタ型３Dプリンタ

　Johann氏が開発したmini Kosselをベースになるべく日本で入手しやすいように若干部品を変更しています。

本体サイズは約360mmx322mmx500mm、プリントサイズは約Φ170mmｘ100mmです。

▲本体設置サイズ

▲本体高さ

　ちなみにMDX-20と並べてみるとこんなイメージです。

▲MDX-20と大きさ比較

■製作コスト

　次に主要パーツとコストを算出してみます。

【フレーム関連】

▲アルミフレーム

・水平フレーム HFS3-1515-300 120円x9=1,080円

・垂直フレーム HFS3-1515-500 210円x3=630円

【駆動関連】

▲リニアガイド等

・ミニチュアリニアガイド SSELB13-320 6,770円x3=20,310円

・S2Mタイミングベルト HTBN984S2M-60 　640円x3=1,920円

・モーター側タイミングプーリー HTPA20S2M060-K-P5 1,300円x3=3,900円

・アイドラ側タイミングプーリー HTPA20S2M060-A-H6 980円x3=2,940円

・無給油ブッシュ GFM-0506-04 29円x6=174円

【アーム関連】

▲ロッドエンド＆カーボンロッド

・ロッドエンド　 Traxxas 5347（12個入り） 1,260円x1=1,260円

・カーボンロッド OD4mm L193mm （6本分） 270x2㍍=540円

【ヘッド関連】

▲J Head Nozzle

・ヘッドノズル J Head Nozzle 約6,000円x1セット=6,000円

【モーター関連】

▲モーター等

・駆動用ステッピングモータ NEMA17 1,800円x3=5,400円

・エクストルーダー用ステッピングモータ NEMA17 5.18:1 Planetary Gearbox Stepper 約3,500円x1=3,500円
・ホットエンドファン X-FAN RDL4010S 800円x1=800円

【Zプローブ＆エンドストップ関連】

▲センサー等

・マイクロフォトセンサー OMRON FPML24 　960円x4=3,840円

・六角レンチ TTBR-15 97円x1=97円

・トーションばね T012B(20個入り）　1,420円x1パック=1,420円

【エクストルーダー関連】

▲ワンタッチ継手等

・ワンタッチ継手 MSCNL4-M5 　140円x2=280円

・平歯ギア T22 OD12m ID8mm(S10T05M022S0508) 　1,600円x1=1,600円

・ケーブルタイ AB190-W（100本入り）　1,033円x1パック=1,033円

・深溝玉ベアリング 634ZZ 　149円x1=149円

【ねじ関連】

▲ねじナット類

・六角ナット M3(LBNR3) 8円x123=984円

・六角穴付きボルト M3x6mm(CB3-6) 9円x123=1,107円

・六角穴付きボルト M3x18mm(CB3-18) 54円x25=1,350円

・ショルダーボルト D5mm, L15mm,M3x6mm(MSB5-15) 77円x4=308円

・タッピングねじ M2x8mm(CSPPNSB-SUS-TP2-8) 　30円x8=240円

・六角穴付止めねじ M3x3mm(MSSF3-3) 　106円x3=318円

・六角穴付止めねじ M3x12mm(MSSF3-12) 　106円x3=318円

【テーブル関連】

▲耐熱ガラスとテーブルホルダ

・テーブルホルダアルミ切削外注 12,398円x3=37,194円

・耐熱ガラス板 Φ200mm x t5mm 　6,615円x1=6,615円

【プリントパーツ】

▲plate_x1.stl

▲plate_x3.stl

・plate_1x.STL DMM 3D PRINT (材質:ナイロンブルー) 5,079円x1=5,079円

・plate_3x.STL DMM 3D PRINT (材質:ナイロンブルー) 9,010円x3=27,030円

　以上、合計すると137,416円になりました。
　本家のKosselのコストが600ドル以下を想定してるのと比べるとかなり割高になる感じですね。

　特に突出してるのがテーブル関連（4,3809円）とプリントパーツ（32,109円）でしょうか。
　プロの業者に外注してるのでどうしても割高になってしまいますね。
　
　だだ、アルミパーツに関してはMDX-20で加工すれば材料費＋工具代としても5000円以下におさえられそうですし、一部プリントパーツに関しても設計に変更をくわえればMDX-20で加工できそうなのでコスト削減の余地はありそうです。（3Dプリンタが完成すれば自己複製できるので材料費程度ですむのですが、最初の一台目は外注でもしょうがないですね。）　

　その他に3Dプリンタとして機能させるには、制御系（基板、LCD操作パネル、電源・ケーブル等）が必要ですので、それらパーツに3万円ぐらいは見といたほうがいいでしょうか。

■まとめ
　今回の仕様ですとキット購入するより割高になってしまいましたね。
　もう少しブラッシュアップすればコスト下がりそうですし、お財布と相談しながらパーツ発注していきたいと思います。

つづく。。。

デルタ型3Dプリンタの３Dモデルは以下のサイトからダウンロードできます。
興味ある方はどうぞ。

・GrabCAD.COM
https://grabcad.com/library/kossel-ver-bettak-delta-robot-3d-printer-1

【関連記事】

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/09/3d-kossel_24.html

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http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/3d-kossel.html

・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

http://modela-fan.blogspot.jp/2014/03/3d-kossel_29.html
・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３
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・デルタ型3Dプリンタ KOSSEL　その２

http://modela-fan.blogspot.jp/2013/12/3d-kossel_29.html

スピンドルモーターの交換　その３

2013-09-13T01:07:00.002+09:00

　前回交換したモーター(RS-365SH)を使用して実際に加工して検証してみました。

■実際に加工してみる。

　ちょうどモーターマウントを作る必要があったのでこれを検証がてらに加工してみることにします。被削材はA2017（ジュラルミン）で板厚は5mmです。

▲今回加工するモデル（モーターマウント）

【加工条件】
　ツール：ラジアルエンドミル2mm
　Z切り込み：0.03mm
　送り：5mm/s

　加工時間が両面で約12時間の大仕事です。

加工時間が長いのは純正のモーターに比べトルク(回転数）がないようなので念のため送りをデフォルト設定の半分の5mm/sとしたためです。

　まずは表面側の加工を行います。
　両面加工のため位置決めピンを使用しています。

▲A2017(ジュラルミン)　ｔ5mm

　表面内側のポケット加工終了。

　いい感じです。
　

▲ポケット加工終了

　外形の加工終了。

▲表面の加工終了

　ここまで約９時間と時間はかかりましたが、これぐらいゆるい加工条件だと負荷もほとんどなく（0.1A前後で無負荷状態の0.08Aとかわらない）、工具やモーターの寿命には有利になりそうです。

　
　次に裏面加工です
　ワークを裏面にひっくり返して固定します。
　今回、タブを設けてませんので、切り抜いた部品がズレてしまうので両面テープでも固定しています。（これが後にトラブルの原因になるのですが、、、）

▲裏面加工

　加工時間短縮のために前もって十字に切込みます。（これぐらいのちょっとした工夫でも３０分ぐらいは短縮できます）

▲予備加工

　内側のポケット加工終了。

▲裏面ポケット加工終了

　交換したモーターは特にトラブルもなく、若干純正モーターに比べ発熱があるようですがヒートシンクの効果もあってか50度前後でおさまってますので問題なさそうです。

■トラブル発生！

最後に外形を加工します。
　ここまで特に問題なかったのでもう大丈夫だろうと思い食事の為1時間ほど席を外してたのですが
食事から戻ってみるとMODELAの方からガッガッガッ、ガリガリ、ガリガリと何やらいつもとは違う異音がしています。
　MODELAを見に行くと、本来加工する場所とは関係ないところを無理に削ろうとしてガリガリやってました。慌てて電源を切って加工を中止しました。

▲エンドミルがつけた傷跡

　発生の瞬間を見たわけでないので推測ですがおそらく以下のうようなことが起こったと思われます。

①両面テープでの固定が甘かった為、部品を切り抜いた際に部品がずれてしまう。
②ずれた部品とエンドミルが干渉してステッピングモータが脱調。
③脱調して座標がずれ、関係ないところを加工して更に脱調。

②と③を繰り返してたようです。

　本来、純正のモーターであれば②のモーターがロックした時点で過負荷エラーで止まるはずなのですが今回交換したモーターでは過負荷を検出せずにそのまま加工を続行してしまってます。

■なぜ過負荷エラーにならない？

　MODELAはモーターにおよそ１A以上ながれると保護回路が働き過負荷エラーで止まる仕様になっています。

　RS-365SHのデーターシートをみるとモーターロック時には1.32A流れるので一見問題ないようにみえるのですが実際には0.8Aほどしか流れていませんでした。

　
　モーターの抵抗をテスターで測定してみると21.4Ωありました。

　オームの法則の電流（Ｉ）＝電圧（Ｖ）÷抵抗（Ｒ）にあてはめると

　　　　19V÷21.4Ω=0.88A

実際の測定値とはあってそうです。

　データシートの数値に届かないのは電圧が低いのと、EMIやら配線コードでモーターの抵抗値が増えってしまったからなんでしょうか？とにかくこのモーターでは１A以上ながれないので過負荷を検出できないことになります。

■対策

　過負荷が検出できないと、モーターが焼損したり最悪発火するケースもあるので、無人運転させる際には過負荷を検出してエラーで止まってくれないのはちょっと心配です。

　ただ今回の場合は幸いにもモーターが熱くなる程度で済みましたのでそこまで心配する必要はないのかなという気もします。　どうしても心配な場合はMODELAはモーターが断線した場合もエラーでとまってくれますのでEMIボードにリセッタブルヒューズをとりつけることで対策になるかも？（手元に部品がなかったので未検証ですが）

■まとめ

　今回の検証で過負荷エラーにならないトラブルはありましたが、通常の加工は問題なくできるということがわかりました。（寿命については更に検証が必要ですが）
　難点は入手性でしょうか。自分の場合、正規代理店経由での入手は個数の関係上難しかったのでヤフオクで入手しました。

2013/913現在でもまだ出品されています。
http://auctions.search.yahoo.co.jp/search?auccat=&p=RS-365SH&tab_ex=commerce&ei=euc-jp

　値段が420円と純正モーターに比べて安いのでモーターの消耗が激しいヘビーユーザーの方は予備用に入手しとくのもあり？（ちなみに当方と出品者の方とは一切関係ありませんので）

　普通（？）のユーザーにとっては、パワーが純正より落ちますし、取り付けにははんだ付けが必要になるのでRolandさんが純正モーターを供給してる間は無理してこのモーターを使うメリットはあまりないかもです。

　次回は比較的入手が容易なRC用のブラシレスモーターへの交換に挑戦したいとおもいます。

つづく

■関連記事

・スピンドルモーターの交換　その１
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/06/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/08/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その４
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/06/blog-post.html

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MDX-20/15の後継機? 新型MODELA登場

2013-09-08T16:57:00.001+09:00

8/21～27で横浜で開催されたFAB9 第9回世界ファブラボ会議でMDX-20/15の後継機と思われるマシンの展示があったようです。Make：FAB9のフォトレポート(http://makezine.jp/blog/2013/08/fab9-report.html)内でチラッと紹介されてます。

　切削加工機だけでなく3Dプリンタの展示もされてたとか。
　コンセンプトモデルで発売時期・価格は未定のようですが今から期待しちゃいますね。

　ネットで拾った画像ですがもう少し大きめの写真ありましたので貼っときます。

▲切削加工機

▲切削加工機の説明

---
・パソコンで作成したデータを削って、実際の"カタチ"にすることができる小型切削加工マシンです。
・203.2（幅） x 152.4（奥行き） x 60.5（高さ）mmまでの木材やアクリル/ABS/ケミカルウッド/ワックスなどの樹脂材料が切削できます。
・Arudinoなどのマイコンボードを装着してせいぎょすることができます。

主な用途

　企業やデザインオフィスでのプロダクトデザイン・試作

　学校や研究機関などでの教育ツール

---

加工サイズはMDX-20と変わらないようです。
Arduinoを使った制御って何でしょうか？
色々おもしろことができそうですね。

▲３Dプリンタ

▲３Dプリンタの説明

---

・面露光式によるデスクトップ型3D Printer

・UV光が照射されると固まる樹脂を材料として仕様しています。

主な用途

　企業やデザインオフィスでのプロダクトデザイン・試作

　学校や研究機関などでの教育ツール

---

　写真をみるとFomlabs社の Form1(http://formlabs.com/)と同じSL方式なのかな？

Form1は特許侵害で３D Systems社から訴えられてましたがそのへんローランドさんは大丈夫なんでしょうか？3Dプリンタは特許だらけで後発組は旨みがないという話も聞きますし無事発売されるといいですね。

【関連記事】
・新型MODELA 2014年秋頃発売か!?
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/05/modela-2014.html

スピンドルモーターの交換　その２

2013-08-09T15:47:00.002+09:00

いくつかの代理店に見積と取り寄せをお願いしていたモーターなのですが、基本的に個人向けに小売りはしてないそうで入手が難しそうです。
どうも企業向けに100個とか1,000個単位でやりとするものらしく個人向けに１、２個での取り寄せは無理みたいです。（取扱代理店の方でたまたま在庫があった場合はその限りではないようですが）

■モーターの入手

　代理店経由での入手は諦め、ヤフオクで検索したところRS-365SHの出品がありました。
長期在庫品のジャンク扱いのようですが価格は420円で送料手数料含めても1000円ちょっとなのでダメ元で入手してみました。

▲入手したRS-365SHモーター

　早速、モーター単体だけをモデラに接続してみたところ、とりあえず認識/回転しましたので交換自体は問題なさそうです。あとは実際に加工してどれだけの性能がだせるか検証してみたいと思います。

■ノイズ対策

純正のモーターをみると『EMI Board』という基板がハンダ付けされています。
モーターのノイズ対策用の基板のようです。

▲EMI Board

　基板には0.01μFの3端子コンデンサ（RSで入手可）が２つあります。
ブラシモーターの場合構造上ブラシとコミューターの間でノイズが発生していますのでこういった基板でノイズ対策をしてるようです。
　この基板と配線を再利用するのが手っ取り早そうですがせっかくなんでEMI BoardをMODELAでつくってみることにします。

■EMI基板の製作

　回路設計に使うCADソフトはEagleが有名らしいのですが、RSコンポーネンツで購入する場合RSコンポーネンツが無料で配布しているDesignSpark PCB（http://www.designspark.com/）を使用すると便利そうだったので今回こちらのソフトを使用しました。
　
回路図はこんな感じです。

▲回路図

　コンデンサは手元にあった0.1μFのセラミックコンデンサを使用して、あとはフライホイールダイオードと電流測定用の出力ピンを追加しました。

　基板レイアウトはこんな感じです。

▲基板レイアウト

　こんな簡単な基板でもマニュアルと睨めっこし試行錯誤しながら丸2日かかりました^^;

　ここから更にMODELAで加工できるようにするのに四苦八苦するのですが、備忘録的メモで大まかに説明するとPDFに出力してイラレでDXFに変換してライノで読み込んでとなんかわけわからんことしてます。

▲イラレで読み込みDXFに変換

▲ライノに読み込みサーフェスに変換

▲Solidworksで外形調整

▲紙フェノール基板をテーブルに固定

▲配線パターン加工

▲外形加工

▲ダイオード、コンデンサ、出力ピン

▲miniDIN8ピンコネクタ

▲ピニオン

▲各パーツを半田付けしてモーターに取り付ける

▲完成

■検証　

まず加工する前に外部電源を使用して性能を検証してみました。

▲検証結果

　純正とくらべてトルクがないのか回転数が1割ちょっと落ちてるようですが加工には問題なさそうです。

　次回は実際に加工して検証してみたいと思います。

つづく

■関連記事
・スピンドルモーターの交換　その１
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/06/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その３
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/09/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その４
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/06/blog-post.html

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スピンドルユニット（PS-6)のベアリング交換

2013-07-13T22:57:00.001+09:00

モデラで加工中に過負荷で止まるトラブルが発生するようになりました。
　そんなに負荷がかかるような無茶な加工はしてないので、モーターの寿命かな？ともおもいましたがスピンドルユニット（PS-6)が手でさわれないぐらい熱くなっていて、ベアリングからも異音がしますのでどうやらスピンドルユニットの寿命のようです。

▲スピンドルユニット PS-6

　メーカー仕様によると交換の目安は700時間になっています。
　700時間もまだ使ってないのになんで？新品買うとなると結構高いのよね。
　あーショック(´・ω・｀)
　交換時間はあくまでも目安で当然使用状況によって寿命はかわってくるのでしょうが、普段からなるべく負荷のかからないように心がけてるだけにこの出費は痛いです。
　

●ベアリングの交換

　今回の場合、寿命なのはスピンドルユニットに使われてるベアリングだと思うのでこれだけを交換できれば節約できそうです。
　モデラのスピンドルユニットに使われてるベアリングはミネベアのLF-1680HHのようです。
　ISO/JIS規格でF688ZZと言われてものと同じものです。

　スピンドルユニット（PS-6)を購入した場合はAmazonで約12,000円。
　一方、ベアリングだけ購入した場合は楽天で2個で400円前後。送料を含めても1,000円ぐらいでかなりのお得感。
　というわけで早速取り寄せてベアリングの交換をしてみました。

▲取り寄せたベアリング（F688ZZ)

　ベアリングを外すには内掛用のベアリングプーラーを使うのがよさそうなのですが、Amazonで9,000円ぐらいで結構な値段しますね( ；∀；)

▲ベアリングプーラー

　今後のことを考えると、こういう工具があると何かと便利なので購入しといても損はないのでしょうが、今回は手元にある工具を使って（六角レンチとプラハン）作業することにします。
　ハウジングの受台はモデラで自作しました。

▲今回の作業で使用する工具類

　まずはカップリングとスピンドルシャフトとハウジングに分解します。

▲左からハウジング、シャフト、ワッシャー、カップリング

　次にハウジングからベアリングを取り外します。
　やり方は受台にハウジングを載せてから取り外すベアリングの反対側から六角レンチを突っ込んでベアリング内輪に引っ掛けてから釘を打つ要領でプラハンで六角レンチをひっぱ叩きます。（乱暴なやり方でハウジングにも工具にもよくないので良い子はちゃんとベアリングプーラーを使いましょう^^;）

▲断面イメージ

　ただ結構な力で叩いてるのにベアリングはビクともしません。
　ググってみると、通常スピンドルユニットなどに使われるベアリングは芯ブレ防止や精度向上の為にロックタイなどのねじ緩み止め剤でハウジングに固定されて使われるようです。
　（恐らくMODELAのスピンドルユニットもそのようなゆるみ止め剤でベアリングが固定されてるのでしょう。）

▲ネジやベアリングの固定に使われるロックタイト

（2013/7/30追記）ベアリングの固定にははめあい用のロックタイトがあるのでそちらを使うのがよいとの指摘ありました。（641など）

　ロックタイトで固定されてる場合はガスバーナー等で熱を加えてやると外しやすくなるということなので、オーブントースターで10分ほど加熱してからプラハンで叩いたら今度はうまく外れました。

▲取り外したベアリング

　あとは新しいベアリングを装着して、スピンドルシャフト、カップリングを組み込んで作業完了です。（必要に応じてベアリングはロックタイトで固定します）

　
●慣らし運転

　新しいベアリングに交換したら加工に使用する前に慣らし運転が必要です。
　手で回してみるとわかるのですが、かなり抵抗がありあまり回ってくれません。
　初期のベアリングは封入されているグリースが側面に供給されてるだけですので、慣らし運転によって必要量を転走面に供給し、余分なグリースを飛ばします。

　やり方は外部電源(16V～24V)につなげて6,000～11,000rpmの範囲で徐々に回転数をあげなら回します。
　回転数をあげるほどベアリングから熱が発生しますので、とりあえずハウジングの温度が50度超えない程度に扇風機の風を当てながら2,3時間回しました。

▲慣らし運転

　慣らし運転後、ベアリングをみてみると余分なグリースがシールドからにじみ出ています。
　余分なグリースを拭き取り、更にシールドの隙間に軽くCRC556を吹きます。（あまり吹きすぎるとグリースなくなっちゃうのでほどほどに）

▲余分なグリース

　電流値を測ってみたところ当初0.7Aぐらいだったものが慣らし運転後には0.29Aぐらいになりました。
　正常なスピンドルユニット（PS-4）の無負荷運転時で0.14Aぐらいなのでそれに比べるとまだ負荷が高いようですが、慣らし運転も結構めんどいし使ってくうちにこなれてくると思うので様子見ながら使うということでこれでよしとします^^;

●まとめ
　メーカーか出荷されるスピンドルユニットはハウジング、ベアリング、シャフトそれぞれの部品が一体化して検品、精度保証されてるものなので、ベアリングだけ交換しても新品同様の性能を得るのは難しいのでしょうが、それらを踏まえても、部品コストが新品にくらべ1/10の以下で済むことや慣らし運転が面倒でなければ今回の作業を行う価値はあるのかな？
　今回はベアリングだけ交換しましたが、当然ハウジングやシャフトにも寿命があるわけで、ベアリング交換しても精度が得られない場合は荒取り加工専用に使って仕上げ用には素直に新品を購入したほうがよさそうですね。

　
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祝!!世界文化遺産登録－ MODELAで富士山を削る

2013-06-24T16:25:00.002+09:00

22日に富士山が世界文化遺産に登録決定しましたね。
登録までには紆余曲折あったようですが、関係当局及び担当者、それらに関わる皆様のご尽力の賜ですね。
　今回は登録決定したことを記念して(!?)モデラで富士山を削ってみることにします。

　富士山のモデルには国土地理院が無償で公開している10mメッシュ標高データ（DEM)を利用します。

●DEMデータのダウンロード

　DEMデータは国土地理院のサイトからダウンロードできます（要登録）

▽基盤地図情報ダウンロードサービス
　　http://fgd.gsi.go.jp/download/

　基盤地図情報　ダウンロードサービスサイトにアクセスして『ログイン画面はこちら』をクリックします

　『ユーザーID』、『パスワード』を入力してログインします。

　必要に応じてアンケートを記入したら『次へ（アンケートの送信も自動で行います）』をクリックします。

　『基盤地図情報数値標高モデル』の『JPGIS形式』をクリックします。

　『10mメッシュ』をクリックします。

　『静岡』をクリックします。

　『5238』エリアをクリックします。

『523875』、『523876』エリアをクリックして選択状態にします。

　『▲』ボタンをクリックして上のエリアに移動して、『533805』、『533806』をクリックして選択状態にしたら『選択完了』ボタンをクリックします。

　対象ファイルをすべてダウンロードして任意の場所に保存します。

『FG-JPS-5339-06-DM10A.zip』

『FG-JPS-5339-06-DM10B.zip』

『FG-JPS-5339-75-DM10A.zip』

『FG-JPS-5339-75-DM10B.zip』

『FG-JPS-5339-76-DM10A.zip』

『FG-JPS-5339-76-DM10B.zip』

『FG-JPS-5339-05-DM10A.zip』

『FG-JPS-5339-05-DM10B.zip』

　以上で富士山のDEMデータを取得できました。

●３Dデータへの変換

　ダウンロードしたDEMデータ中身は座標値が羅列したXMLファイルになっていて、このままだとMODELAで加工できませんので加工できるよう３Dデータに変換します。

　DEMに関連したツールはフリー、有償含めてたくさんありすぎてよくわかりません。
　いろいろ調べてみるとGeograhics社のGlobal　Mapper（有償＄399）が使いやすそうです。
　出力サイズに制限があるようですが期間限定で体験版もあります。

▽Gｌobal MapperはBlue Marble Geographics社のサイトから購入、ダウンロードできます。
http://www.bluemarblegeo.com/products/global-mapper.php

　Global Mapperを起動したら、まず平面直角座標を設定します。
　起動画面で『Display Settings/Projection』をクリックします。

　『Configuration』ダイアログの『Projection』タブをクリックして以下のように設定して『OK』ボタンをクリックします。

　　　　　Projection：Japanese Projection System
　　　　　Zone:　Japanese Plane Ⅷ

　富士山がどのゾーンに区分されているかは、国土地理院のサイトで確認できます。

▽平面直角座標系（平成十四年国土交通省告示第九号）
http://www.gsi.go.jp/LAW/heimencho.html

　次に富士山のDEMファイルを読み込みます。

　起動画面で『Open Your Own Data Files』をクリックします。

　『開く』ダイアログのファイルの種類で『JPGIS(JapaneseDEM)Files』を選択して、さきほどダウンロードしたDEMファイルをすべて選択して『開く』ボタンをクリックします。

　しばらく待つ（マシンスペックによりますが2,3分）と富士山のデータが読み込まれまれ、３Dデータに変換する準備が整いました。

　メニューの『File』→『Export』→『Export Elevation Grid Format...』をクリックします。

　『Select Export Format』ダイアログで『STL(ASCII Text or Binary)File』を選択して『OK』を押します。

　『STL Export Options』ダイアログの『Export Bounds』タブの『Draw a Box...』をクリックします。
　

　STLに出力するエリアをマウスでドラッグして指定します。

　『OK』をクリックします。

　任意の場所、ファイル名を指定して『保存（S)』をクリックします。
　（マシンスペックや出力エリアサイズによりますが十数分かかります。）

　

　これでMODELAで加工できるようになりました。
　

▲変換されたSTLファイル

今回加工に使用した３Dデータは以下のサイトで公開してます。

▽STL形式

http://www.thingiverse.com/thing:107679

▽Parasolid、STEP形式

http://grabcad.com/library/japan-s-mt-fuji-1

●MODELAで加工

　被削材はスタイロフォーム（約190mmx140mmx40mm)です。

▲スタイロフォーム

■荒加工

　　工具：4mmラジアス

　　送り：15mm/s

　　Z切込み：0.2mm～3mm

　　加工時間：約7時間

▲荒加工終了

　加工時間が7時間と結構かかりましたが、仕上げ工具径が細いので、削り残し多くあると折れる心配あるのでチマチマけずりました。（スタイロフォームなのでそこまで心配する必要はないのかも。本来なら1,2時間コースになると思います）

■仕上げ加工

　　工具：R0.75mmボール

　　送り：15mm/s

　　加工時間：約2時間

▲仕上げ加工終了

　少し毛羽が目立ちますが、スポンジヤスリなどで仕上げればまずまずの再現性です。

▲スポンジヤスリで仕上げ

　うーん、モデルデータを見た時から薄々は感じていたいのですが、なんというかコレジャナイ感というか迫力がいまいちです。日本一高い山だしもっと雄大でどーんとそびえ立つイメージ期待していたのですが加工した富士山は申し訳なさ程度に盛り上がってるだけに見える、、、（でも縮尺考えただいたいこんなもんなのかなぁ。）

　DEMデータやGlobalMappingの使いかたよく理解していないしデータ出力手順に間違いあったのかもしれませんがよくわからないので今回はこれでよしとします＾＾；

　加工中の動画です。

▲加工の様子

スピンドルモーターの交換　その１

2013-06-02T17:28:00.000+09:00

●モデラのモーターについて
　モデラのモーターの寿命は約700時間になります。
　モーターの寿命がくると交換するわけですが、スピンドルモーターユニット（MM-40）ごと交換になるのでこれが結構な出費になります。（価格は1万5千円。実売で1万円ぐらい）
　モーター単体だけ交換できれば出費も抑えられるのでは？ということで色々検証してみることにします。

▲MM-40

　まずはMM-40に使われてるモーターを調べてみます。
　カーバーを取り外してみますと、モーターのラベルには「SAGAMI MICRO 2838N 89」と書いてあります。
　2838というのはモーターの直径28mm高さ38mmと言う意味ですかね。

▲MM-40のモーター

ググってみると相模マイクロ株式会社(http://www.sagamimicro.co.jp/)とういう会社の製品のようです。
　MODELA専用の特注品なのか製品情報には該当型番がありません。
　とりあえず仕様を調べるため外部電源を使って検証してみることにします。
　テストはスピンドルユニットを装着した状態で行います。

▲外部電源とテスター（電流測定）

▲デジタルタコメータ（回転計）

　検証結果は以下ようになりました。

　電圧が上がれば回転数が増えるのは想像つきますが電流値は殆ど変わらないんですね。
　あとモデラの主軸回転数はメーカー公表で6500rpm(19V)となっていますが検証結果では9200rpmと仕様にくらべかなり早く回転しています。
　回転数や電流値は当然負荷によって変わるとおもうので、メーカー仕様ではモーターの最大効率時の数字を使用しているのでしょうか？

●安全機能について
　MODELAには電流を監視して過負荷を検出するとモーターへの電源遮断して停止する保護回路が組み込まれてます。この安全機能がないとモーターが焼損したり最悪火災に至る可能性もあります。この安全機能についても検証してみることにします。

　MM-40とMODELAとの接続は電流を測定する為、コネクタにワイヤー直接突っ込んで電源をとりだしてます。

▲モデラ本体側コネクタ

▲ミニDIN8P　ピンアサイン

　スピンドルユニットに鉄棒をセットし、無負荷回転状態からペンチで徐々に拘束していきます。
　ちょっと乱暴なやり方ではありますが、他に方法が思いつかなかったので、、

　摩擦で熱が発生するのでアルミ板を間にはさんでます。

▲ペンチで拘束

　テスターで測定してるのであくまでも目安ですがだいたい１Aを超えたあたりで安全機能が働きモーターが停止しました。
　

▲パネルLEDが点滅してモーターが停止する

●モーターの選定

　これらの検証結果を踏まえてモーターの選定を行うわけですが、実はモデラ掲示板（http://www.tagiya.co.jp/bbs/201101010112.htm）を覗いてみるとすでに有志の方でモーター交換に成功しているようです。
　掲示板の情報によるとマブチモーターのRS-385PH、RS-365SHがそのまま交換できるとのこと。
　マブチモーターのサイト（http://www.mabuchi-motor.co.jp/ja_JP/product/p_0301.html）でデーターシートが公開されていたので確認してみます。

▲RS-385PH

▲PS-365SH

　無負荷時の電流がそれぞれ0.07～0.25Aで保護回路が働く１A以下だからとりえあず交換可能ということでいいんでしょうかね？
　モータ始動時の突入電流で保護回路が働く場合もあるようでその場合はセメント抵抗を直列に入れて調整する方法もあるようですがなるほどよくわからん状態ですので、とりあえずは販売店に上記モーターの見積もりと取り寄せをおねがいしました。

つづく。
■関連記事
・スピンドルモーターの交換　その２
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/08/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その３
http://modela-fan.blogspot.jp/2013/09/blog-post.html

・スピンドルモーターの交換　その４
http://modela-fan.blogspot.jp/2014/06/blog-post.html

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スイッチドグの製作

2013-05-06T13:57:00.000+09:00

●スイッチドグとはフロントカバー部分についてる金属部品です。（センサードグとかストライカーとも言うそうです）

▲フロントカバーのスイッチドグ

　モデラのフロントカバーは切子飛散防止目的だけでなく安全装置の役割も果たしています。
　実際運用してみるとわかるのですが、フロントカバーが装着してあっても思ったより切子は飛散するし、
フロントカバーをはずして安全装置が働くとZキャリッジがHOMEに強制移動するのでツールのセット（ワーク上面にあわせる）ができなかったりと運用上とても邪魔になります。
おそらくほとんどのモデラユーザーの方はフロントカバー無しで運用してるかと思います。

フロントカーバーを装着しなくても運用できるようにするために今回スイッチドグを製作します。

●モデラの安全装置は、本体のマイクロスイッチの開閉状態でおこなっています。
スイッチドグでマイクロスイッチON状態にすると安全装置解除、OFF状態になると安全装置が働くという感じです。

▲安全装置のしくみ

●完成イメージです。

▲今回製作するスイッチドグ

●本体への装着はセンサーカバー部にネジがついているのでこれを利用してスイッチドグを固定します。

▲ネジを利用して固定

●実際の加工は折り曲げた状態ではできませんので展開した状態でおこないます。

▲展開イメージ

●材料はジャンク箱に転がってたHDD用のヒートシンク（アルミ板t1mm）を使用しました。
　

▲アルミ板ｔ1mm

ワーク固定用の穴はMODELAで開けると時間かかるので前もってインパクトドライバーとドリルを使って開けてます。

●テーブルにネジで固定します。外形に沿ってワークを切り抜きますので、捨て板の上にセットしてます。

▲ネジで固定

●使用工具は2mmのスクエアエンドミルです。

▲2mmスクエアエンドミル

軽金属を加工する場合は加工負荷軽減のために刃物径はなるべく細く、かと言って細すぎてもビビリますのでびびり軽減のために刃長は短くシャンクは太く的な感じでバランス的に2mmぐらいが良い感じです。

●モデラにセットして加工します。
・送り:1.6mm/s
・ｚ切込み：0.05mm
・加工時間：約2時間

▲加工の様子

もう少し条件上げれば加工時間も短くなるのですが、音もうるさくなるしモデラにもやさしくないのでチマチマ加工します。

●加工終了です。

▲加工終了

このアルミは純アルミ（A1050？)なのか柔らかく粘りがあり仕上がりはよくないです。
（一般的に硬い方が加工しやすいと言われてます）
ネジ止めした際にも板が歪んだようで平面もでてなかったようで、罫書き線が途中までしかけずれてません。
精度はあまり関係ないのであとは手仕上げしてこれでよしとします。

●ニッパーで切り離して、バリをヤスリで処理します。

▲切り離したドグ

●ペンチを使用して折り曲げて完成です。（ベンダーがあれば綺麗に曲げられるのですが）

▲罫書き線にそって折り曲げる

▲完成品

▲モデラに装着したところ

見てくれはちと悪いですが機能としては申し分ないです、はい。

●板金バージョン以外にもPOM版もつくってみました。
こちらのほうが加工時間も短く良好でした。

▲POM版スイッチドグ

●まとめ
ここまで書いといてあれですが、わざわざ時間かけてこんなものつくるより割り箸の切れ棒でも突っ込んどけば済む的な話ではありますがネタもないので記事にしてみました。(^^ゞ

３Dデータは以下のサイトで公開してます。

・http://grabcad.com/library/dog-for-mdx-20-15

レジンキャストの加工

2013-05-03T17:36:00.002+09:00

レジンキャストとは2種類の液体を混合するだけで樹脂に固まる合成樹脂です。

主に部品の複製やガレージキットなどで使われるものですがモデラの被削材として加工テストしてみました。（ちなみに本来のレジキャストの意味は「合成樹脂の成型方法」を意味する言葉らしいです。wiki参照）

●　加工テストに使用したデータは以下のような女性上半身にしました。

▲女性の上半身データ

●　レジンキャストは各社から何種類か発売されていますが、今回は『ボークス造形村 EXキャストホワイト 120秒タイプ』を使用しました。

▲今回使用したレジンキャスト

●加工データに合わせたレジンブロックを作ります。

▲レジンブロック（約110 x 63 x t30mm)

この大きさで約220ｇ使いました。コスト的には400円～500円ぐらいになるのでしょうか。

●使用する工具は粗加工に4mmラジアス、仕上げにR0.75mmボールを使用します。

▲4mmラジアス（下）、R0.75mmボール（上）

●レジンブロックをモデラにセットします。

▲モデラにセット

●まず最初に4mmラジアスで荒加工します。
送り速度：8mm/s
Z切り込み：1.5mm
加工時間：約3時間

▲正面側の荒加工

▲正面側の荒加工完了

Z切り込み量が1.5mmだとちょっと厳しい感じだったので背中側はZ切込み量を1mmに変更しました。

▲背中側の荒加工

▲背中側の荒加工完了

●　R0.75mmで仕上げの前に4mmラジアスで削れなかった削り残し部分の加工をします。
送り速度:12mm/s
Z切り込み:0.5mm
加工時間：約30分

▲R0.75mm削り残し加工

▲R0.75mm削り残し加工完了

●R0.75mmで仕上げします。
送り速度：12mm/s
ピッチ：0.2mm
加工時間：約2時間

▲R0.75mm仕上げ加工

▲R0.75mm仕上げ加工完了

▲上半身正面側

▲上半背面側

●まとめ
　アンダーカットや工具の入りきらなかった箇所など加工できなかった部分はありますが水着部分や女性特有の曲面部分も概ね再現できてます。
加工後の手仕上げも容易ですしモデラの被削材としてはかなり良好だと思います。
同じ樹脂系のABSにくらべても加工のしやすさ（加工時間短縮）やコスト的にも有利になりそうです。
注意点としては樹脂自体に溶剤が含まれてますので加工中かなりシンナー臭がしますので換気には注意が必要です。

▲削れなかった部分（赤い部分）

▲加工の様子

●以下、今回使用したレジンキャストです。（※アフィリエイトリンクです。）

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ウエッジクランプ（コンパクト版）の製作

2013-05-03T02:02:00.003+09:00

以前、ウエッジクランプを製作しましたが今回はサイズをコンパクトにしたウエッジクランプをつくってみました。

▲コンパクト版ウエッジクランプ

クサビ部分にガイドを設けたので均一に拘束できるようになってます。

ストッパーもストレートタイプとL字タイプの2種類つくりました。

▲ワークガイド L字タイプとストレートタイプ

出来上がったのはこんな感じです。材質はPOMになります。

▲完成したウエッジクランプとワークガイド

ウエッジクランプのベース部品とワークガイドのストレートタイプにはT溝テーブル用にガイドがありますのでT溝テーブと併用するこで溝に対して常に直角に装着できるようになってます。

▲T溝用のガイド

使用方法はワークに押し当ててまずベース部品をネジで固定してから、クサビ部品のネジを締め付けます。

▲使用イメージ

POM自体に摺動性があるのですべる場合は、ワークの間にゴムシートを挟むことで拘束力が高まります。

▲拘束力up&ワーク傷防止

以下のサイトに３Dモデル公開してます。
ご自由にどうぞ。
・ウエッジクランプ（コンパクト版）
・ワークガイド（L字タイプ＆ストレートタイプ）

T溝テーブルfor MDX-15の製作

2013-04-26T11:46:00.003+09:00

●以前、MDX-20用のT溝テーブルを製作しましたが、今回はMDX-15用のT溝テーブルを製作してみました。

▲T溝テーブル for MDX-15

●MDX-15の加工範囲は152.4mm（幅）x101.6mm（奥）でMDX-20の加工範囲203.2mm（幅）x152.4mmに比べて半分の面積になっておりその分テーブルサイズも小さくなっています。

▲純正テーブルサイズ比較

●MDX-20用のT溝テーブルそのまま縮小すれば簡単なのですがサイズが小さい分使い勝手が悪くなりそうです。使い勝手をよくするためにテーブルサイズを筐体に干渉しない程度に延長してテーブル全体にT溝加工することにしました。（MDX-15の加工範囲を超えてしまうのでMDX-15自身でT溝加工をすることは難しくなりましたが）

▲純正テーブルより左右上下を延長

●MDX-20用のT溝テーブルではナットはにはミスミのT溝ナットを使用してましたが、今回は四角板ナットに変更しました。

▲M４四角板ナット

ミスミのT溝ナットが1個300円近くするのに対して四角板ナットは近所のホームセンターで31個入りで100円ちょっとで購入できました。強度がミスミのT溝ナットに比べ落ちますがMODELA用途には問題なさそうです。

●T溝はテーブルの軽量化も兼ねて貫通しています。

▲T溝断面図

●T溝が貫通していますので裏側からのネジ止めもできるようになっています。（ザグリ深さはギリギリなのでモデラにセットした際、干渉しないように低頭ボルトを使う必要がありますが）

▲テーブル裏側からネジ止め

●完成品です。材質はPOMになります。

自分で作ってみたいという方はここから３Dモデルがダウンロードできまのでご自由に使ってください。

▲完成品

プレーンクランプの製作

2012-09-19T12:42:00.003+09:00

以前製作したプレーンクランプの使い勝手が悪かったので改良してみました。
前のタイプは全長が短くテーブルのネジ位置によってワークに届かなかったり、高さを合わせるのにブロックが必要でしたが、改良後は全長を長くしてネジ穴を設けることでネジによる高さ調整ができるようになりました。

▲改良したプレーンクランプ

　MODELA加工したプレーンクランプ。
　材料はPOMです。

▲完成したプレーンクランプ

　使用イメージはこんな感じです。

▲使用イメージ

　横からみるとこんな感じです。

▲高さ調整ネジ

　高さ調整ネジによってブロックによる調整が不要になり使い勝手よくなりました。

スピンドルユニット for MDX-20　ナカニシコレット仕様　その２

2012-09-16T15:43:00.000+09:00

続きです。

スピンドルユニットに8mm軸のカップリングを取り付けます。

▲8mm軸のカップリング

スペーサー挟むようにMM-40に取付ます。

▲MM-40に取り付けたスピンドルユニット

MODELAに取り付けるとこんな感じです。
改良前とはちがって取り付け位置（低）にしてもギリギリですがX軸キャリッジと干渉することはなさそうです。

▲取り付け位置（低）

ツールの交換方法です。

コレットの脱着にはスパナ(14mm）とシャフト回り止め(12mm)を使用します。

通常はスパナ2本使って行うのですが作業スペースが限られて作業効率が悪いのでシャフト回り止めはアクリルで自作しました。

▲下から回り止め(12mm)とスパナ(14mm)

スピンドルシャフトに回り止めを装着してシャフトが空回りしないように固定します。

▲回り止めを装着

スパナでコレットナットを緩めてはずします。

（キャリッジが邪魔だなぁ）

▲コレットナット

コレットナットにコレットを装着してスピンドルシャフトに装着して手で軽く仮締めします。

▲コレットナットとコレット

ツールをコレットに装着してツールが落ちない程度に拘束されるぐらいまで手でナットを締めます。

（手が大きいと辛いなぁ）

▲軽く拘束されるまで手で締める

仕上げにスパナを使って本締めします。

▲スパナで本締め

取り付け位置(高）ならキャリッジが邪魔にならないのでもっと楽にできるのですが、MODELAの構造上しょうがないですね。でも慣れると1分ぐらいで交換できるようになります。

以下、加工テストの動画です。
（ほとんど無編集なのでただただ加工してるシーンだけです）

材料：POM

▲4mmラジアス荒加工（8分）

▲4mmラジアス荒加工（15分）

▲4mmラジアス荒加工－R0.6mmボール仕上げ（32分）

▲加工終了

仕上がりをみると精度は十分でていそうです。

シャフトが純正に比べ重くなっているのでその分モーターの負荷が心配でしたがモーター温度も60度前後（室温35度）をキープしているので許容範囲でしょう。

騒音は無負荷状態で測定したところ90デシベルで純正にくらべ1割程度大きくなっていますが（おそらくカップリングの影響？）どうせ加工に入るとそれ以上の騒音になるので関係無いレベルだと思います。

【まとめ】

MODELAはツール１本で荒加工から仕上げまで行うのが基本なのでそういう使い方をするのならこのスピンドルユニットを使うメリットはほとんどありません。
が、違うシャンク径のツールを使い分けるような使い方をするのなら適してるとおもいます。

通常ですとシャンク径の違うツールを使う場合はそれぞれのシャンク径にあったスピンドルユニット用意しユニットごと交換する必要がありました。

このスピンドルユニットを使うことでコレットを追加購入すればいいし、スピンドルユニットを交換する手間がないのでその点メリットと言えそうです。

あとは誰もが経験してると思いますが、加工条件間違えて折ってしまったエンドミル。

コレットを揃えればこれらの再利用にも使えそうです。

▲無残にも折れたエンドミル(R0.5mmボール）

しかし、純正のスピンドルユニットより安いとはいえコレット1個7000円では数揃えるとそれなりの値段になってしまうのはやっぱ難点ですかね。ナカニシコレット採用したのは仇になったかも。

ナカニシコレット価格表

そもそも、「ナカニシのスピンドル最高だよなぁ、でも本体にはとても手が届かないのでじゃあせめてコレットだけでも」という思惑からこのスピンドルユニットを製作したのだけれども、よく考えたら1/1000mm精度を追求するような商品を0.1mm追い込めれば御の字のMODELAに採用するのはちょっと無理があったような。

もし今度改良する機会があればER11規格のコレットを採用するのがよさそうです。

中華製で精度は期待できないけどナカニシコレットの価格の半分で1mm～6mm（0.5mm刻み）のコレットセットが手に入るのは魅力的です。

スピンドルユニット for MDX-20　ナカニシコレット仕様

2012-09-16T10:50:00.000+09:00

以前、MDX-20用にとコレット仕様のシャフトを作ってみたのですが思ったより使い勝手がよくなく長らく放置していましたが、この度改良することにしました。

▲以前つくったコレット仕様スピンドルユニット

　以前のは純正品のスピンドルホルダを流用していたので、コレット仕様シャフトの突き出しが長くなったぶんスピンドルユニットの取り付け位置（低）のホームポジションではスパナがX軸キャリッジに干渉してコレットが交換できないという致命的な問題がありました。（取り付け位置（高）で使うしかないと）

▲キャリッジが干渉してコレット交換できない

今回スピンドルホルダを新たにつくることでこの問題を回避することにします。
色々思案した結果こんな感じになりました。純正に比べ10mmほど短くなってます。

▲短くなったスピンドルホルダ

▲スピンドルユニット全体図

実際の製作ですが、精度が要求されるベアリングの装着部分は外注で作ってもらい、コストの関係上その他の部分はMDX-20で追加工することにしました。材質はMODELAで加工することを考えるとPOMがよかったのですがコストや放熱性を考えて純正と同じアルミ（A2017）にしました。
はめあい公差はメンテナンス性を考慮してK7にしました。

▲外注したホルダ

MODELAで追加工したホルダです。

POMなら2時間程で終わる加工工程を30時間ぐらいかけて加工しました。

▲追加工したホルダ

Z切り込み0.05mmでちまちま加工したのですがやはりMODELAの剛性がないためかツールがびびりまくりで加工面は荒いです。MODELAでアルミ加工はちょっと厳しいです。

手仕上げしてよしとします。

▲裏側

ベアリング、シャフト、カップリングを組み込んで完成です。

▲完成したスピンドルユニット

早速、MODELAに取り付けて加工テストしようとしたところ問題が発覚しました。
ホルダ追加工時に寸法間違えたのかZ軸原点がずれてたようで裏面を1mmほど多く削りすぎてしまいモーターとの同軸度がずれてしまいました。

▲軸同士が1mmずれている

軸がずれたままだとモーターに余計な負荷がかかり異常な発熱や寿命に影響してきます。
実際にMODELAにとりつけテストしたところ過負荷エラーで異常終了していましました。orz
作り直しかと思いましたが、色々調べてみるとある程度の軸ズレならオルダムカップリングで対応できそうということがわかりました。

▲オルダムカップリング

アニメーションです。軸ズレ吸収してるのがよくわかりますね。考えた人すごいですね。

市販品ですと8mm軸と2.3mm軸を継ぐのがありませんでしたので8mm軸は市販品から流用して2.3mm軸用とスペーサーをMODELA用に新たにつくることにします。

▲MODELA用カップリング

MODELAで作った完成品です。

▲左から8mm軸用、スペーサー、2.3mm軸用

MM-40（モーターユニット）に取り付けできるように、まず圧入されているピニオンをはずします。

ピニオンをはずすためにはこんな感じのプーラーを使用するのですが結構な値段しますし、構造をみるとネジをまわすだけのようなので以下の感じでMODELAで自作することにしました。

▲自作プーラー

完成した自作プーラーです。

▲1.5mmノックピンと本体とM4ネジ

自作プーラーを使ってモーターピニオンをはずします。

まず、MM-40のモーターカバーはずします。

▲サイドのネジを緩める

モーターを固定しているネジをはずします。

▲赤丸のねじ

自作プーラーをMM-40のベースに固定します。

▲自作プーラーを固定したところ

プーラーのノックピンをピニオンの中心にくるようにしてゆっくり締めていきます。

▲モーターピニオンは水平にしてベースにひっかかるように

10mmほどネジを締め込むとポロッとピニオンが取れます。

▲抜き取ったピニオン

MM-40を元通り組み上げて、2.3mmカップリングを取り付けます。

圧入ではなくM3セットスクリューで固定しています。

▲2.3mmカップリング

つづく

MODELAファン

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その７

■ソフトウエア環境を整える

・Arduino IDEのインストール

・Sanguino定義ファイルのインストール

・Repetier-Hostのインストール

・Repetier-Firmwareのソース入手

・ファームウェアのビルド

・ファームウェアの書き込み

・ファームウェアEEPROMの設定

・動作確認

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その６

■下準備

・制御基板について

・ファームウェアについて

・ホストプログラムとスライサーについて

・電源について

■制御基板の設定

・RUMBA - トラブル発生！？

・他の制御基板の入手

・BeKossel Towerユニットと接続する

・ATX電源を単独で使用できるようにする

・何かがおかしい！？ - トラブル発生

・今後の対応

・原因調査続行

・原因は電源の逆接と判明

・５Vが供給されない！？

・リミットスイッチ端子への電源供給

・ステッピングモータの電流値の設定

スピンドルモーターの交換 その４

新型３Dプリンタ（ARM-10）/新型モデラ（SRM-20）見てきました

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その５

■パーツ一覧

■組立

１．リニアガイド

『ガイド方式について』

２．ガイドストッパー

３．frame_corner support

４．frame_corner Base

５．ベアリングアイドラー

６．キャリッジ

７.frame_corner Idlerとframe_corner Motor

８．キャリッジ

９.ゴム足

１０.タイミングベルト

『駆動方式について』

１１．リンクアーム

『リンク方式について』

■まとめ

新型MODELA 2014年秋頃発売か!?

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その４

気になる3Dプリンタ da Vinci ダヴィンチ 1.0 お値段なんと6万9800円（送料・税込）

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その３

T溝テーブルfor MDX-20 R3

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL その２

デルタ型3Dプリンタ KOSSEL

スピンドルモーターの交換 その３

MDX-20/15の後継機? 新型MODELA登場

スピンドルモーターの交換 その２

スピンドルユニット（PS-6)のベアリング交換

祝!!世界文化遺産登録 － MODELAで富士山を削る

スピンドルモーターの交換 その１

スイッチドグの製作

レジンキャストの加工

ウエッジクランプ（コンパクト版）の製作

T溝テーブルfor MDX-15の製作

プレーンクランプの製作

スピンドルユニット for MDX-20 ナカニシコレット仕様 その２

スピンドルユニット for MDX-20 ナカニシコレット仕様

・RUMBA　- トラブル発生！？

　・他の制御基板の入手

スピンドルモーターの交換　その４

スピンドルモーターの交換　その３

スピンドルモーターの交換　その２

祝!!世界文化遺産登録－ MODELAで富士山を削る

スピンドルモーターの交換　その１

スピンドルユニット for MDX-20　ナカニシコレット仕様　その２

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