2019年7月13日土曜日

CO2レーザー その17(Z軸可動化Ⅳ:不具合対策&調整)

前回のⅢ、試作1号機で
ステッピングモーターを変えなくていけることがわかりホッと一息。
Fusion360で格闘して細かい不具合箇所を修正していきます。
これは、2号機の格闘記録です。
タイトルもいつの間にか「Ⅳ」(4)です。
どこまでいくかわかりませんが、最後まで行きたいです^^;

前回の問題点
・上側移動架が変形して穴位置が合わない
・下側移動架と第1鏡筒に位置決めボスが必要
・リードスクリュー溝と上側移動架の爪の機構が悪い

設計変更は、この3つでいいかな?
リードスクリューの溝が当たる部分
薄い0.6mm x 3mmの爪(銅板)を差し込むようにしました。
ここが、プリントできるか、うまく機能するか、一番不安な所であります。
上側移動架のスライドロッド穴位置がズレないように分厚く強化
第1鏡筒と下側移動架の位置決めボス追加
上下移動架のスライドロッド固定ボルト穴を強化
などをしていると、
全部組んでからCO2レーザーカッターに取付できないかな~?っと
第3ミラーを避けるために切り欠き入れたり(右下のパーツ)
ブッシュは使わないのでロッド径に合わせ小さくしたり
折角なので鏡筒のクリアランスを増やしてみたり、
見ていると段々欲がでてきて、変更パーツの追加です(-_-;)
組立完成状態で
こんな感じに第3鏡筒マウントに差し込みできそうです。
結局、大物パーツは、全部変更してプリントすることに^^;
第1鏡筒
妙なサポート付いてますが、気にせず
下側移動架
上側移動架
フィラメントの出が悪くなってきているのか
ネジ穴部の層が汚くなってます(T_T)
それにしてもこの時交換したFR4のベッド、いいです。
PLAで70℃にすると食い付きもいい~
シート張ってないから、少し冷えた所で薄いヘラを突っ込んで外せば
すぐに次のを再開できます。
十分に冷えるまで待たなくてもいいのです。
何も塗ったり張ったりしなくても
PLA、ABS、PETG...何でもござれということなのです。
ただ通常よりベッド温度を10℃高くするのだけ注意すればいいのです。
このセラーで、213 x 213mm 3mm厚
US$ 12.75(15% OFF)
組み立てにいきます。
今回、モーターマウント取付穴は、M3ネジのモデルにしました。
M3のタップを当ててネジ山を整形します。
ネジ山深さは5mm程あり、なかなか良さそうです。
今回は、鏡筒1と3のクリアランスを増やし過ぎて
レンズマウントが自重で落ちるので、当初予定してたイモネジ留め。
鏡筒同士のクリアランスは、直径で0.6mmですが、まだ足りず
小さな棒ヤスリでひたすら手作業です。
スムーズに動くように、あちこち削る必要があります。
工具は、この辺の棒ヤスリで、ひたすら削ります。
プリント時間よりも削って調整する時間が圧倒的に長いのです。
鏡筒の調整がやっと終わりました。
自重で下がるので大丈夫でしょう。
動画です。
固定架と移動架のロッド用の穴を少し広げて調整後
これも自重で下がります。
動画で!
下側固定架に鏡筒を入れると、第2鏡筒が下がらなくなったので
またゴシゴシ削って調整します。地道な調整が続きます。
ほぼ全パーツ作り直したので調整が大変です。
まだ、鏡筒が上がる方向(映像では下げる時)少し引っ掛りがあります。
100回程動かしているとこなれてきます。
まあ自重で下がっているから、ひとまず大丈夫でしょう。
動画で!
リードスクリュー溝に引っ掛ける爪は、
丁度、そばの宝箱にあった薄い0.6mm厚のガラエポ基板、
厚みと強度が丁度良さそうなので
フレキのパターン部を剥いで、ガラエポ板(FR4)だけにします。
調整しながら徐々に削って、出来ました!赤丸部のパーツです。
青丸部分に入ります。
差し込みました。
拡大
最初は、丸カットなしで
リードスクリュー溝との当たりを見ながら徐々に削っていきます。
半円に削った上側が出ている所が大事みたいです。
下側は、引っ掛からなくても大丈夫なのです。
前方から
拡大
リードスクリューの溝の傾きに合わせ、傾けて取付く構造です。
高さ幅 0.6mmの18℃傾斜、奥行き10mm程の穴ですが、
なんとかプリントできて、カッターで中のタレを削って差し込めました。
それにしても右のボルト部のプリント、できが悪いな~
実は、下側の1枚目は、失敗(T_T)
動きをよく見てると、リードスクリューの軸を押す方(写真右方向)ではなく
(リードスクリューは、写真で右側になります)
横から引っ掛けた方がいいことがわかってきて
2枚目(上側)を慎重に削って作りました。
半円の切欠きの上側が少し黒くなってて
リードスクリューが最も当たっていることがわかります。
この辺は、Fusion360モデルでは、わからないので、感覚で進めます。
これは、試作第1号のうまいことBRIMで引っ掛かって動いていたやつ
矢印の所の少し黒くなっている所、ほんの僅か引っ掛かってたのです。
コの字部の幅が約3mm
まあ、動いていはいたものの、バックラッシュ±0.3mm程ありましたが。
さて、実際にCO2レーザーカッターに取付できるか見てみます。
取付自体はバッチリのようです\(^o^)/
キャリッジを前後左右の端まで振ったり、鏡筒を上下すると
少し問題が(´-﹏-`;)

鏡筒を下げるとロッドのボルト留め部分が微妙に
キャリッジのローラー留めボルトの頭に当たります。
ここは、少し削れば、対処できそう。
真上から
右側に寄せると、ロッドのボルト留め部分が、Y軸ステーに当たるので
X軸の範囲が約25mm狭くなります。
赤丸部がY軸ステーに当たります。
前側は、取り付け前より数mm手前にこれなくなる程度です。
が、右にやるとY軸ステッピングモーターに当たります。
右前では、Y軸のステッピングモーターに下部が当たります。
まあ、この辺は、妥協するしかないでしょう。
最も右前に寄せた所。
左が第2ミラー。
左は、この位置まで来ます。
問題は、
左方向のXゼロが微妙です。
ロッドのボルト留め部分がLimit SWより先に当たる可能性があります。
赤丸部がY軸レールに当たります。
リミットSWは、光学式で
X軸レールの左下にセンサーがあり
キャリッジの下にセンサーの光を遮るアルミの羽がでています。
この羽を伸ばすという手もありますが
やはり下側移動架を形状変更した方が良さそうです。
執筆中に写真を並べてみると、後1mmって感じです。
いけるかもしれませんが、形状変更で対策するのが妥当でしょう。
ちなみに、以前作ったエアノズルと比較
エアチューブ用のカプラは、ちと大きいので使わずに
モデル設計で頑張って下に10mm伸びた位で収まりました!
この状態では、
ノズルの下の黒点が、最高位の時の焦点位置、ノズル先端から14mmあります。
ノズルマウントアルミ板の下からステージの最下部まで約100mm
ハニカムパネル厚が22mm
なのでハニカムパネル上に焦点を合わせようとしたら
21mm下げることになります。
今までは、20mm程の板をハニカムパネルの下に敷いて調整していました。
今回は、この位置から最大約50mm下げることができるので
ステージ最下部の約7mm上まで焦点を合わせることができる予定です。
(後で確認すると、スライドロッド長が、ちと不足で43mmでした)

ということで
下側移動架の設計変更するのでFusion360を立ち上げます。
これの上2つのスライドロッドのボルト留めの
赤枠部分がY軸レールに当たっているので
90°回転させて、Y軸レールとの距離を少しでも稼ぎたいのです。
X軸リミットSW問題は、解消できるハズです。
実は、[ボディを分割]で曲線で分割できることを知りませんでした。
改めてこれを見て、できそうなのでやってみたらできたのです(-_-;)
ボディとスケッチを表示させておいて
[ボディを分割]で[分割するボディ]を選択してから
[分割ツールを拡張]にチェック
[分割ツール]でスケッチの曲線(この場合、円)を選択すると
分割ツール(赤の円柱)が円状になり、[OK]すると
円状にカットすることが出来ました。
なかなか便利です^^;
90°回転させることができました。
スケッチはコピペしてるからか、他のも回転しるのでそのまま(T_T)
カットした部分は、3つに別れているので結合してから
STL形式で保存しておきます。

全体を表示します。
下部の緑が変更したパーツです。
これまでの作り直しの残骸が、こんなに溜まりました(-_-;)
やっぱしまだ動きが重いな~
どこが原因なのか見つけるのが大変です。
分解して怪しそうな所を削っては確認を繰り返します(T_T)
結構疲れる作業です(´-﹏-`;)

最後は、上側固定具(モーターマウントベース)と
下側固定具(下側ベース)をボルト締めすると重くなる(T_T)
上側ベースのロッド穴を広げることにします。
ロッドが通る穴を試作1回目より長くしたので、僅かな傾きで摩擦が増えるのです。
やっと、モーターなしでスムーズに動くようになりました。

いざ、ステッピングモーターを取り付けると
今度は、リードスクリューが傾くのです。
これは、ボルト締める前なので右上がりにかなり傾いていますが
ボルトを締めて固定しても僅かに傾きが残るので
下の方で重い、上の方で爪の引っ掛かりが外れる、という事態です。
1号機のあのスムーズな動きは何だったんだろう?
どうも動きに再現性が悪いと思ったら
リードスクリューに引っ掛かる爪(カラエポの薄いので作ってたやつ)
これが、きちんと固定されず、グラついていました。
このアルミの薄い板で作り直します。
(薄型DVD-DRIVEを分解して採れたやつだったか)
右下がガラエポの爪板、右上がアルミの改善版
赤丸部分に巻き付けるような構造で付けます。
取り付けました。
しっかり固定できたようです。
これは、引っ掛かりが、なかなか良くなりました!
指でリードを回して、どこも同じ位の重さになるように調整します。
ボルト穴を広げて赤矢印方向に動くようにしたり、紙を敷いたり...
紙じゃいかんので、薄いアルミ板をカット(左上の四角の)して
嵌め込みます。
全体的な動きは、良くなったと思います。
バックラッシュも目視ではわからない程度です。
この辺も、地道な調整を数日もやり続けておりました(T_T)
いや~可動モノは大変です。
いざ、ステッピングモーターを接続して動かそうしたら、
動きません(T_T)
あまりに弄くり回したので、いつの間にかフレキが切れてました(T_T)
4本といえば!USBケーブル!の残骸で配線し直します。
無事動いたので
今回は、GRBL ControlのCandleの設定を変えます。
20step/回転、3mmリード、1/4 Micrstep
20x4÷3=26.667step/mm なので
$102=26.667にします。
6.2V、0.213A/2phase(0.1065A/phase)
F600で大丈夫そうです\(^o^)/
10回往復でモーターがほんのり温かい
1号機と同じ動きですが、爪部分が仮ではなくほぼ完成形で
バックラッシュが減っています。
2号機を動画で!
バックの音は、テレビ消し忘れ^^;
F1000では、静かに脱調して10mm動かしても1mmしか上がりませんでした。
1/4 Microstep、F500で使う予定ですが、
一応、1/16 Microstepもやってみます。
20 x 16 ÷ 3 = 106.667step/mm(割り切れんのが嫌ですね~)
ちと危なっかしい感じはしますが、F600いけました!
さーて、やっとまともになったので
Arduino NANOか、Digisparkか、ATTINY85で
制御回路を作らないと!
というか、既にやっておりますが、思わぬ所で苦戦中です(-_-;)