コロナ禍の夏　マイポットの乾燥が課題らしい

投稿日時: 2022年8月23日投稿者: 西山茂丸

夏休みになり、小学生たちが自由研究のネタなのか電子工作塾という期待値で訪れるようになった。付随的に保護者の方々もいらっしゃいます。保護者の方々も日々のご苦労を改善したいということが幾つもあるようで、そんなネタをお子さんのテーマに反映されているような雰囲気も感じます。

組み込みの里では、日常的に問題があったり改善したいものについては頻繁に３Dプリンタが登場してショウもないものを作っていることは皆さんにお見せして参考事例にしていただいております。ポップコーンの分納器なども一例ですが、簡単に3回分に分けて収納するようにして毎回の計量を重量から容量に転換して改善したりしています。

夏休みでコロナ禍ということでも小学生の日常として水泳スクールに通わせているとマイポットを持たせていらっしゃるようでこの洗浄とその後の乾燥が難しいので乾燥しきらずに飲み口の所が臭くなるのだとかが悩みらしい。

ポットはそのまま食洗器にもいれられないらしいので、バットに洗った水筒を逆さに立てているらしい確かに水が落ちるにしても口元に残りそうだなと思う。
口の細いものが特に問題らしい、さもありなん。

課題だというのならばツールも種々でているようで100円均一ショップにあるマイポットを逆さにして乾燥させるものや、珪藻土のスティックやブロックをクリップに引っ掛けるものが通販サイトにはあった。

とはいえ、このままでは換気が弱いと思うのはマイポットの口が細いことやスティックの長さが短そうだとかあったので強制換気をチューブとファンでやったらどうかというものを考えた。先端に湿度センサをつけて乾燥検知したらファンを止めたらとか、送風のチューブと珪藻土スティックをクリップしてマイポットに挿入したらよいのではというアイデアになったが、まずは珪藻土スティックと送風チューブをプリンタで繋いでみてどのくらい効果があるのかをみようとした。マイポットが三本あるらしいというシチュエーションらしいのが見え隠れしたので3Dプリンタに使うミニターボファンに分岐をつけて三本に分ける程度の状態でやってみた。物理的に水がたまった状態から蒸発して珪藻土スティックに吸収させるという動きにはあまり効果が見られないように感じた。水は基本的に逆さにして落とすべきでそのうえで口元に残らないようにする形を考えて、

発想を反転させてみた。乾燥効果を高めるためにまずはファンを専任させるよう分岐も外して下から吹き上げるようにした。スタンドの扇を介して風は中央の珪藻土スティックにそって中にあがっていきスタンドの他のコーナーから抜けていくようだ。もともと水自体は足元に落ちてくるので下にペーパータオルでも敷けば済むだろう試作品で効果が確認できたので、お困りの方の幾つかのマイポット水筒の口のサイズを計測させてもらいカスタマイズしてみた。問題の細い口のものも広口のものも対応できるようだ。更に別のものもあったようだが壁に向かって傾ければ使えるので問題はないのだといわれたが3種類くらいはそのままで対応できそうには思う。このスタンドを使うと30分ほどで乾燥できるそうだから、低速に三本乾燥するよりも良い判断だったかと思う。5Vのファンだったので、USBケーブルを接続できるようにXHソケットをつけて熱収縮チューブでコーティングをして日常使用に耐えるようにしておいた。シロッコタイプのミニファンは中々よい風量をこの構造で実現してくれてありがたい。

大型タイマーパネルを作る

投稿日時: 2018年7月15日投稿者: 西山茂丸

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大型のタイマーを作ることになり、開発要請元のご希望はアクリル板でカバーしてほしいということでしたので背面をマットな黒アクリル、前面を透明アクリル板で構成して間にNeoPixelのLEDを並べるというもので、透明モールを使うというものと、防水カバー付きのNEOPIXELをそのまま使うというものの2種類を作りました。アクリル板を挟み込むのはアルミチャンネルで、コーナーにカバーとコアとなる部品を2つ3Dプリンターで作り構成しています。

コアとなる3Dパーツと45度加工したアルミチャネル

Arduino UNOとBT-HC05

コーナーパーツは外側カバーと、内部コアです。この積層方向はちょっと弱かった気がします。

外殻部品でなかのコアとアルミフレームを締め付けています。

NEOPIXELを150球使っています、電源は5V 8Aというものがアマゾンで見つかりましたが、NEOPIXEL用途のようですね。セグメント表示用のアプリは、この後作りました。

続) 細かくて強度のある適当な精度の必要なもの・・・を沢山作る

投稿日時: 2017年9月25日投稿者: 西山茂丸

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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。

3Dプリンター Y軸スリップの要因考察など(1)

投稿日時: 2017年1月29日投稿者: 西山茂丸

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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。

ペッパーがやってくるぞ

投稿日時: 2016年6月12日投稿者: 西山茂丸

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高専連携を志向するメーカーさんとのコラボで組み込みの里にペッパーがやってきます。
地元の木更津高専の学生さんと企業さんの間でサテライトラボとして組み込みの里を利用するという形態です。ペッパーの利用については、この活動を優先させていただきますが空いている際には試したり活用することも出来る予定です。

彼がやってきたら、またご報告させていただきます。

Robo3D Auto Level 改造メモとか

投稿日時: 2015年12月11日投稿者: 西山茂丸

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Lead Screwの更新でZ軸の安定化とAuto Level機構が合わせてつけられるようになった。調整をしているのか、整備をしているのか、バグ取りをしているのか不明なのだが時間がかかった。まあ、二年ほど使ってきた3Dプリンターで今更ながらに原理機構について学ぶことがある。

Robo3Dは、RepRapというOpenSource/OpenHardの3Dプリンタープロジェクトの一つである。ABSとPLAの双方に対応していて、大きなサイズの印刷物が作れて安いということで登場した米国ベンチャー(KickStarterで立ち上げ)の製品だ。ABS樹脂のほうが強度がありそうだということで、このフィラメントをまとめ買いしたのだが安定に印刷するという目的で完成品を購入したつもりだったが、ABSは作成途上の温度管理が難しくオープンエアーな構造の機械では難しいらしく、おもにPLAを使ってきた。

3Dプリンターの調整で、めんどくさいのはヘッドを清掃交換したりした際に生じるZ軸のゼロ点調整である。紙や隙間ゲージを使って0.12ミリくらいのギャップに調整するわけである。その後のプリンターでは自動調整機構が搭載されてきたので、この機械にも入れることにしたというわけだ。

Auto Levelの肝は、従来の調整したポジションからどれだけヘッドを下げたら、当該センサーがシグナルを出すかということであり、その値を測定してプリンターの個体値としGコードで与えることだ。そのコマンドはM565で、今回は従来通りに隙間ゲージで最適となるギャップを設定しておき、そこから3Dプリンター制御ソフトでZ軸を0.1ミリ単位で下げていくということで割り出した。制御している側から見れば、信号がきた時点が、どれだけ先に行ってしまっているのかということになる。

最後の調整は、第一レイヤの引き回し具合で確認することになる。正しく押し付けて伸びた樹脂として引き回しが出来ていれば完了です。のしが足らない場合には、にょろにょろとした引き回しになってしまいます。その状態ではプリントが外れてしまいます。

設定データを、保存してしまえばマイクロスイッチの取り付けさえしっかりしていれば、あとは、プレートに様々なシートや糊を貼ってもチューニングされた出力が始まります。

調整中に気づいた改善修正項目メモ
1) 出力ヘッドの取り付けボルトの二組のうち、一つがなくなっていた。
これで印刷がぶれていた可能性がありました。–>修正済
2) 背面にある電源スイッチとインレットがおれていました。–>同様なものを手配しました。立てかける時には、必ず電源ケーブルを抜きましょう。
3) 何度かMatterControlの画面で温度表示が0と表示値を繰り返す現象がおきた。–>要調査
Arduino Megaのリセットを行い復旧はした。
4) Z軸のモーターを変えたことでmotorドライバーの出力が不足して振動するのみとなった。–> 当該のモータードライバー基板のポテンショを右回しして出力を増やすことで動作した。モーターでばらつきがあるというよりも、プリンター側のメカが変わったので必要なトルクが増えたということだろう。
5) AutoLevelのセンサはマイクロスイッチなのだが取り付けのM2のネジが効いていない気がする箇所がある。ロック処置が必要。
6) 5)がおかしくなった場合には、フィラメント出力が止まってしまう可能性があるが、位置が下にずれてフィラメントが出なくなった場合には、エクストルーダーのドライブギアの切り込みでフィラメントが削れてしまっているのでフィラメント送りが進まなくなっている。ヘッドの温度を加熱設定してフィラメントを手操作で押しだすことで解消する。