問題解決にはならなかったという報告から始めます。
前回、精度よくABSでサーボモーター用のホーンが作れたという報告などをしましたが、実際に利用いただきましたところ「使えない」ということになりました。
青いパーツが前回ABSで製作したものでしたが実は対象のサーボモーターのギアとの収縮率が異なり温度依存でかみ合わないのです。
結論から言えば、ナイロンで作り直すことになりました。噛みこみ部分のギア側をみても少し工夫が必要なようです。21歯のギア作成から作ってきましたがピッチはそのままに三角で近似することにしました。
拡大に使用してきたUSB顕微鏡がハード的に使えなくなり環境側の問題も出てきたりして対応に時間を割かれていましたが、さらにヒートベッドの温度センサーも故障したようで、とりあえずヒートベッドの交換手配をしています。こちらも届いたら故障側のものも見てみる予定です。現在は計測温度が0Cとなっています。
里にある3Dプリンターはいわゆる互換機の第二世代くらいのもので、最近ではメジャーになってきた感じのあるものです。
さて、知人の依頼で作っていた電子工作で用いるサーボモーターSG90用のクロスホーンですが、まとまって必要だということなのでプリンターの修復がてらトライしました。
最近の扱う材料が高温設定で使う材料が増えていて、従来のPTFEを用いたフィラメントホットエンドとを熱分離する箇所でPTFEが軟化してしまいフィラメント送りが詰まってしまうという事態が起きていたことが、こちらの問題でした。
オールメタルでこの問題を解決したという触れ込みのホットエンドが良さそうだという話があったので、さっそく届いていたこともあり時間をとって組みなおしました。すでにホットエンドからクーリングバーへの接合部などか固着していて抜くのには苦労して、途中で新規の別のものに付け替えようかと思っ
たのですが、買い置きしてあったものは、なんとサーモ素子の取り付けネジサイズが何故か間違っていました。さっそく中華メーカーには苦言と交換を申し入れてチャットで確認しました。
あきらめて、固着した部品を外すのに使えそうな道具を物色したところベアリングなどを抜くためのプラ―が使えそうだったので、これを応用してみました。
間にナットをかませたりして引き抜くことが出来ました。今回の評価が良ければ、全部付け替える予定です。
オールメタルのパーツだとフィラメントと熱分離するPTFEのスペースはなくて、その部分はアルミになっていて、下の接合部分はステンレスという構造です。
実際に組み上げて出力をしてみるとフィラメントのフィードもスムーズに見えます。一番上の写真が4つだけ試しに出力したところです。出力結果も良さげです。
現在の設定は以下の通りですが、まだまだ量産の道は遠いかな
ABSですが
ノズルは255度
ベッドは60度
です。収縮も見られずきれいに出ています。
SENSE1, SENSE2は 0.27Ωで接地
ただしREF端子はOpenとなっている。
またMS3がV表示となっていてステップ数がおかしなことになりそうです。
基板パターン自体は素直にMS3のピンと接続されています。11
VREFは、基板足でいうMS3に接続されています
そしてチップとしてのMS3はグランドに落とされていました。
設計の意図するところはRefを基板ベース側から与えてドライバー基板を交換した際に調整不要にするということですね。
QIDI社のX-ONE 3Dプリンターは、低価格モデルだがしっかりとした作りとなっているものだ。
少し大きな底面積の造形を行ったところトルク不足が起因と思われるズレがY軸方向に見られたので、各軸のモータードライバーの電流設定を行うことにした。以前サポートに問い合わせをしたところこの調整方法については開示してもらえなかったので搭載しているモータードライバーを制御基板を外して確認した。
コストダウンの目的でモータードライバーも基板に実装されていて交換は不能となっている。また制御CPUはSTマイクロのSTM32F103ZEで大型フラッシュ内蔵だ。
A4988などのレファレンス通りに作られていると仮定するとポテンショメータの中点がレファレンスとなるはずで、どこかに電流測定用の低抵抗がシャント抵抗として実装されているはずだ。
大きなヒートシンクを外すとR100と書かれたチップ抵抗が二つ見つかり、これがシャント抵抗0.1Ωだ。チップのマーキングからA4988だということも判明。
パターンを追いかけたところ、ポテンショメーターの中点ではなくて右下側がレファレンス電圧ということが分かった。
X-Y軸のステッピングモーターはNEMA17の42×38サイズのものなので定格電流は1.7Aなので7割くらいで使うとして、レファレンス電圧で1.00Vにしてみた。1.25Aだ。QIDIグループで得た情報では、X-Y軸の設定電圧は0.62-0.66Vということだ。0.775-0.825Aがお勧めというのはトルクは抑え目で発熱などのトラブルを回避したいということのようだ。
里にある最新の3Dプリンターは、1ノズルのこの機種だ。2ノズルの上位モデルよりも下位機種のこのモデルはコントローラもCortexMで強力で表示もカラー3D表示を行いタッチパネルでATMEGAの上位機種よりも高機能となっている。
いずれにしても、3Dプリンターの性能としては安定動作が続くのかどうかが課題なのだが、そうした点では、まだコストダウン競争のせいなのか未だ及第点を出せるようなものではないような気がしている。
先日、従弟からいただいた革の小銭入れにレーザー加工でイニシャルを入れたところ、細君も気に入ったようで、細君の温めていた自作の作品が出てきて、イニシャルをいれることになった。
前回は、フォーカス距離を適切にしなかったこともあり今回はシャープな文字を出そうと考えたのだが・・・
彼女の作品は、厚みがさらにあってレーザー加工機のヘッド保持機構が挙げられないことが判明した。
その保持部品はアクリルでレーザー加工されて作成されているのだが、5mmのアクリル板を加工できる高出力な加工は出来ないので、3Dブリントで作ることにした。
この部品のスリットになっている部分を上に20mmほど伸ばして、取り付け位置のビス穴は現在のままで全体の高さをこちら側だけ延ばすことになる。
ノギスで穴径サイズや長さなど主要な項目を測り3Dデザインのソフトで2次元の図を描いて、5mmの厚みに押し出すわけだ。適宜角を丸めたりもするのだが・・・。
簡単な加工で直ぐに出来るつもりだった。
しかし、印刷途上で各層単位でずれて斜めになるという現象が生じた。ずれた方向はY軸だ。考えられる要因の一つは、レベル設定がとれていなくてY軸において水平がとれていないことが考えられた。調整を取らずに始めたことを思い出して、レベル調整をしたうえで、トライしなおしたが同様な斜めの結果となった。
3Dプリンターの切り分け方法の一つとして印刷速度を下げて見るということがあり、80mm/秒で出力していたのを60mm/秒まで下げて見た。
今度は、斜めになることはなくて、ある程度の段階で大きくずれるという現象となった。印刷速度以外に、ノズルから樹脂を出さないトラベル速度というものがあり、これが100mm/秒となっていたことを50mm/秒に下げるということを設定して現在トライしなおしている。
3Dプリンターでのこうしたトラブルは、コネクターの圧着不良だったり、移動するヘッドに搭載されているモーターへの配線材料の可撓性が悪かったり、配線の保持に無理があって移動を繰り返す際にストレスがかかったりして断線を引き起こしたりもするようだ。最近の3Dプリンターでは、フレキシブル配線に切り替えたモデルもある。なにせ中華材料での線材の品質としては柔軟性には少し疑問が残る点もあり、見直すべき点とは思う。
しかし、今回のケースはY軸のモータへの配線がおかしいか、Y軸のモータードライブ能力が不足しているかの点であり、実はY軸のモータは固定されていて移動しないタイプの実装となっているので、その点からは配線材料の問題ではないと考えられる。トラベル速度を低下されることで解決になるとすれば、モーターの駆動トルクが不足していて長い距離を高速で移動した際の慣性を十分にコントロールできないということが理由かとも思う。
ステッピングモーターの保持力は、ドライバ基板での電流設定で決まるので、その設定値を確認することが次の対策となりそうだ。いずれにしてもモーター配線ケーブルの品質については何度かトラブルになっているので交換しておくにこしたことはないのだが・・・。
とりあえず課題認識したうえで、別のマシンで出力して、目的の皮作品へのネーム入れは出来るようになった。
組み込みの里では炭化するタイプのPLAをめったに使わないのと温度も低めにしているのでノズルが詰まることはなかったのだが、最近PVAフィラメントを使う際にABSと混在してDualヘッドマシンで使用しているとGcode生成において温度差を設定できない版だったことから問題となった。現在はMakerware3.xに上げることで解決をしたのだが、この際にヘッドを外して細いドリルで樹脂を取り去るのだが刃が細いこともあって扱いが難しかった、
Aliexpressでは、ノズルクリーナーとして写真のような、みたことのないタイプが出ていたので入手してみた。詰まった際にヘッドを温めておいて下からこのニードルを突き刺すのだろうか、炭化してしまった材料が中に残るのでそれはまずいのかもしれないが、万力で咥えておいてトーチで加熱して上からニードルを使うというのが正しいだろうか、ドリル刃よりは扱いが楽そうだ。次回困った時に活躍させたい。
ヘッドを加熱設定にしておいて、したからニードル(0.4)を使ってみました。
このニードルセットには、以下のサイズがついてきた
補修用に預かったプリンターX-ONEモデルだが、特に問題も見受けられない感じでこちらに回されてきた。といっても、ここは修理センターではないのだが、中華メーカーの購入やり取りのご縁なのか依頼のような形で送られてきたり、問い合わせのメールが転送されてきたりする。英語でのサポートを中華メーカーとやり取りするのが大変なのだろうけれど、この時代はそれを良しとしたうえで、安価でグローバルな機器が手に入るというものだ。無論。無線LANなどの電波を発信する機材では国内の機器認定が通っている必要があるのだが、3Dプリンターの場合多くは無線LANまでは搭載されていないので大丈夫だ。
梱包の中身を紐解いてみても、特に開梱した雰囲気もない。AMAZON FBAで返送になったというものでもなさそうだ。一応国内のお客様からの直接の送付でタグには返品と書かれている。何をもって返品したのかが気になるところではある。まさか、爆買いの旅行者のようにMADE IN CHINAだったから受け取れないと思ったのなら、3Dプリンターの市場はすでにPC時代の台湾のような状況に中国大陸がなっているのでお門違いだ・・・。
案の定、テストプリントでこちらのフィラメントを使ってみたが安定に綺麗な出力となる。気になっていたモーターケーブルの断線しかかりもないようだ。
plaフィラメントで試したので、プレートのPCグルーの接着力は40度という温度ではちょっと悪いようで、スティック糊を使った。返送前にアルコール拭きをしておこう。スプレー糊が使い勝手は良いのだが、預かり品なので飛散するのは避けておいた。
年明けには、引き渡しが出来そうだ。
以前とても悩んだ、Robo3DのAutolevelingでの不具合動作があったのだが、原因が不明のまま解消していた。そして今回それが再発したのだった。
Robo3Dに搭載されているReprapの制御ファームウェアはMarlinなのだが、自動ゼロ点調整で9か所測定して補正をかけてということなのだが、計測する都度においてプレートまで下がらずに途中で打ち切ってしまい、前列から後列に向けてのプロットごとに徐々に高くなっていくような動作になってしまっていたのだった。
reprapでは構造上二つののZ軸モーターをパラレル運転して吐出口(x軸構造)のフレームを持ちあげるのだが、Robo3Dでは、このフレームを支えている部分(Z軸)に宙づりになっている検知センサーが双方ついていて、ノズルがテーブルに当たりそれ以下に下がらなくなった場合には、この宙づりセンサーが上からフレームに挟まれて検知するという構造になっている。
一般的なモデルでは、ノズルブロックにオートレベル測定時のみにセンサーを下げるメカを搭載していて検知するということになっているようだ。
さて、このRobo3Dの場合には、左右のZ軸のセンサーが同様に浮いているということが必要であって、そのことはマニュアルで両Z軸を回してノズルを左右に振った位置でそれぞれのZ軸が同程度にセンサーを最下部で押し付けるようにして、結果として同等に浮いている状態を作り出す必要があったのだった。これが中途半端になっていると上がる過程下がる過程であっても不用意にセンサーが検知することになりAutolevelingが失敗する原因となっていたのだった。
下の写真がセンサ(マイクロスイッチ)支えている部品が、X軸のフレーム部品から懸垂していて、さらに長めのナットの部分で上下に稼働するになっていて、ノズルとプレートが当たった場合にはフレームが止まり、センサーだけが下がることでセンスする。
次の動画を見てもらえれば、通常の動作はわかるかと思います。
スムーズに左右のセンサーが下りるようにするには、確実に懸垂されている状態にしないといけないわけですね。左右のバランスがずれていると懸垂が浅いほうが上下動の途中で検知してしまうことになります。
3Dプリンターが三台体制になり、Robo3Dについても軽量Extruderドライバに入れ替えて大型出力を高速に出せるようにと改修してきたのだが、突然停止するという現象が起きていた。
現象からみるとヒートベッドを110度といった高温に上げる際に、起きているように見えていてセンサー側の固定不良(落下)などについては前回マフラーなどに使う高温パテを使ってセンサーを背面に固定するように変更していたので、その問題ではないことが判明。
次に思いつくのはヒーターを駆動しているFETの故障だが、主にこのヒーター制御を行うFET(P55NF06)の放熱不足が原因で、これが劣化していて故障しかかっているのではないかと思われ、RAMPSカードのヒートベッド用のFETを外してトランジスタアナライザーにかけて特性確認をしたところカーブトレーサーの結果からはFETとしてゲート電圧で制御しきれていない状況が確認できた。
予想通りの特性
予備品は、少し電流が多く制御できるL品だったが、これがゲートで制御されているという形ですね。
一応放熱器を手配しておき早期に取り付けるようにしたうえで、このFETを交換することで解決をみた。
小型ローコストモデルとして導入したQIDITECH社のX-ONEプリンターだったが、保温カバーなどの部品を作成して整備が完了した後に問題が発生した。
X軸の動作が振動を繰り返して動かなくなったのだ、問題の切り分けでモーターの付け替えなどを行い負荷の軽いモーターでは動くような状況でもあったのでモータードライバーが逝ってしまわれたかと思われたが、あいにくとこのX-ONEプリンターでは制御基板が新規開発となっていてモータードライバーがユニットではなくて直接実装となっていて交換不能なのである。
現象をビデオにとりQIDITECH社のサポートとやり取りしたところX軸のケーブル不良だと思われるということだった。切り分け段階でケーブルの導通検査はしなかったので小さいモーターで動いた条件が切れかかりのケーブルが使える状況だったのかもしれなかったのだが・・・
週末作業がいったん切れたので持ち越しとなり、ケーブル送付をしたので確認してほしいといわれたものの、ケーブルの確認をしてと断線がなければ、その報告をすることにした。
これが問題のケーブルでモーター側にPHコネクターの6極と、基板側にXHコネクターの4極となっていて、どちらも組み込みの里の在庫品だったので基板側コネクタと嵌合させて導通試験をしたところ確かに4線のうち一本が断線していた。
四芯のシールド線の在庫もあったので、同じ長さのケーブルを用意してXHとPHの圧着端子をつけた。この作業には、SN-01Bの圧着工具がどちらにも対応できた。
シールドは不要なので熱収縮チューブで末端処理して交換した。メーカーからの交換パーツが来るまでの代用品です。
モーターの動作が確認できて振動問題はなくなったのだが、ドライバーの出力調整は必要だったのでマニュアルモードでX軸の動作をさせつつレベル調整を行い動作修復を達成した。
3Dプリンターでのケーブル配線は移動に伴い撓みと伸長が発生するので線材の材質やコネクターの圧着状態なども問題となるようだ。ドライバー故障以外の故障モードを学ぶことが出来たのは収穫だった。
予備品のプリンターについても考えたが、実際はモーターの出力を抑えた設計をした場合にはモータードライバーがユニットになっていなくても問題ないのかもしれない。
ちなみに上位モデルのコントローラではモジュールとなっているので、このエントリーモデルはコストダウンと性能追及を両面から図っているようにみえる。Amazonジャパンにも在庫して出荷する体制をとっているのも彼らの戦略のようだ。
さっそくXperia Z3 Compactのドックパーツを作成したところきれいに出来上がった。アルミフレームのケースに替えたので幅が標準のものでは合わなくなったのである。
動作確認の報告をQIDITECH社には伝えて、見立てが正しかったことと、こちらで作ったケーブルも写真で見てもらった次第だ。
長年携帯技術サポートの仕事をしてきたので、不具合対応をしていて最後動作してしまうとサポート側に返事が来なくなる体験をしていてサポート側としては最後までうまくいったのかどうか知りたいということを感じていたので報告を惜しまないのです。