3Dプリンタ その02（組立２：寄り道と配線）

3Dプリンタ その01（組立1）の続きです。
組立、調整は、ほぼ終わったので、配線作業に行きますが、
案の定、寄り道してしましました^^;

ちょっと作業中断していると、また気になることを思い出したのです。
まあ、後で思い出すよりは、先に思い出した方が大抵の場合は、いいですね。

さて、随分前に「みら太な日々」さんのここで

同型のエクストルーダーで改善をされているのを思い出したのです。
ここでは、フィラメントの入口にガイドを追加されています。
これは（緑枠部）、マーティーのには、付いているので、よしと！

同じく、「みら太な日々」さんのこちらでは、
フィラメントとノズルが一直線にならず曲がっているので、
それを改善をされています。
チェックすべく、直ぐに2本のボルトを外します。

ボルトは長いです。
ファンとヒートシンクを取り外します。

本体の方。

付属していたお試しフィラメントを入れてみます。
ノズルの先端からフィラメントの挿入口まで
ほぼ一直線上になっているようです。一安心です(^o^)

ちなみにノズルからの軸は、ギリギリまで上に出ていて
上側は、フィラメントが丁度通る程度の穴が開いているので
ノズルの軸は、これ以上は上げなくてもよさそうです。

エクストルーダーの前方には、
レイヤーファンか、オートレベリング用のタッチセンサーを付ける予定なので
配線が前に出ているとじゃまになります。
ステッピングモーターが落ちないように、ちょっと下に置いといて
赤丸部のナットを少し緩めて、ヒーターの線を右向きに変えます。

赤丸部の軸は、M6で、締める方向に90°回すので
ピッチ1mmの1/4の0.25mm 飛び出すことになります。
それよりも軸の中、シリコンチューブとか入ってなくていいのかな？

90°向きを変えたら、下のナットをよく締め込んで
ステッピングモーターを乗せます。
元々、僅かな隙間がありますが、大丈夫そうです。
ここはアルミにしたい気もしますが、簡単には作れませんね～

ヒートシンクを元通りにする前に
No.7 M3ワッシャー（沢山余っているはずです）を2枚だしてきます。
赤丸部にワッシャーをいれます。

赤丸部にワッシャーを入れておくと
ヒートシンクがファンの樹脂に食い込むのを防げる。との情報がきたのです。
ここは、今後、何度も開け締めすることになるのでしょうね。

ヒートシンクとファンを元通りに取り付けて完了です！

では、組み立ての続きの配線へ進みます。

マニュアル＜２８．Wireing＞では、最初に、

ステッピングモータードライバにDVR8825を使う場合の設定があります。

マーティーのは、4988ETとあるのでピンヘッダーの変更は不要です。

ここで、また思い出しました！
A4988の半固定VRの調整をしなくていいのだろうか？と
んで、また寄り道であります(-_-;)
いかんせん、CNCを持っているが故の心配であります。
CNCの時は知らないので気にせずに組立できたのですが．．．
念の為、ステッピングモーターシールド A4988の調整をすることにします。
CNCの方では、これが燃えたという報告が多いのです。

以前、CNC2418のコントロールボードWoodpeckerを交換した時は、

「みら太な日々」さんのここやこれを参考にさせていただきました。

今回もVREF電圧調整でいきます。

A4988モジュールの詳しい使い方は、元祖Pololuにあります。
そこには、電流検出抵抗に50mΩと68mΩの2種類あると載っています。
Pololu製では、50mΩ：R050 か 68mΩ：R068 の表示です。
が、マーティーのを見ると4つのモジュール全部
「R200」つまり200mΩ ！？！？！

A4988チップの本家AllegroのDatasheet（PDF）は、ここの右のリンクから。
そこに、

ITripMAX：ステッピングモーターのPeak電流
　　　Rs：電流検出抵抗値
とあるので
VREF = ITripMAX x （8 x Rs）
で求められます。

Rs：200mΩだと［ VREF = Imax x 1.6 ］
Rs：50mΩだと  ［ VREF = Imax x 0.4 ］
になります。（面倒なのでITripMAX ⇒ Imaxにしました）

更に横道へ！CNC2418の方も確認した事なかったので、確認してみると
あれ～っ！ 全部、R100 だ～ (´-﹏-`；)
50mΩで計算していたのに、100mΩなので、
電流が半分になっているということになります。
今でも固いものを切削時にA4988もステッピングモーターも結構熱くなるのに
正しく調整してたら、もっと熱くなってたということか～
だから燃えるやつも出てくるということなのだろうか．．．？
まあ、結果オーライということで^^;

どうもA4988でも色々あるので、ここは都度確認しないといけないようです。
50mΩより低いのはなさそうなので
まあ、トルクが低くなるけど、発熱は少ない方向にはなりますが．．．

CNC2418の方は、100mΩで0.65Vにしていたので
実際には、
Imax＝0.65÷8÷0.1＝0.75A0.81Aになります。定格1.33Aの56%61%です。
＊＊＊2019.3.9訂正、オオボケだ～(-_-;)＊＊＊

サンケンのA4988アプリケーションノート（PDF）の応用回路例では、
Rs：0.47Ωになっています。

これも、今まで0.047Ωと思い込んでいました。

それと、AllegroのA4988 Datasheetで、
Rs Pin（電流検出端子）入力定格：0.5Vmax とあり
Rs：200mΩで、Imax：1.5Aでも、0.3Vとなり大丈夫です。
VREF 定格：0～4.0V となっています。（備忘録！）

さて、プリンタの方、組立時に調べていたステッピングモーターの品番は

＜Ｘ・Ｙ・Ｚ軸：42SHD0034-20B＞

このAliExpressのGeeetechのお店に載っていました。
Holding Torque：300mN・mは、1.3Aクラスの数値だと思います。
たぶん、220～230mN・mってとこでしょう。

Rs：200mΩだと

VREF = Imax x 8 x 0.2 ＝ 1.0 x 1.6 ＝ 1.6V
50%にディレーティングして0.8Vにしようかな！

＜エクストルーダー：42HS3418-24B15＞

eBayのここにありました。
1.5Aなのに、500mN・mは、1.7～1.8Aクラスだ！性能良くなったのかな～？

こちらは、X・Y・Z軸のやつの1.5倍ですね～
Rs：200mΩだと
VREF = Imax x 8 x 0.2 ＝ 1.5 x 1.6 ＝ 2.4V
定格 VREFMAX：4.0Vなので大丈夫ですが
これも50%にディレーティングして、1.2Vかな？
というか、ここ、そんなにトルクいるのかな？

後は、使ってみて様子見することにします。
ひとまず、オリジナルの状態を確認してから考えよっと。

思うに、
50mΩとして計算して設定すると、実際には、1/4の電流で動くことになります。
CNC程のトルクは必要ないということで、Geeetechの発熱対策なのかも？
そこまでしているのならコントロール基板にA4988が既に挿してあったので
VREFも調整済みなのかもしれません？

という長い机上検討を経て(-_-;)
コントロールボードの出荷状態の設定値を測定することにします。

本体からコントロールボード（GT2560）を外してきます。
たぶん、USB給電だけで確認できると思います。

．．．やはり、USBだけでA4988に5V給電されました。
CNC2418と同じCH340なのでドライバインストールなく認識されました。
まずは、アナログテスターで！
A4988モジュールの半固定VRの中心とGNDを測ります。
今流行りのほぼ！0.8V
これは！マーティーが設定しようとしてた
50%ディレーティングの0.8Vとほぼ同じだ！ 偶然なのでビックリ。

デジタルでＸ・Ｙ・Ｚ・エクストルーダーの４つを測ってみることにします。
まず、VCC：４．９３V

X軸用：０．８７３V
Imax = VREF ÷ 1.6 ＝ 0.55A
半固定VRの中央と、A4988右下GND間で測定しています。

Y軸用：０．８３０V
Imax = VREF ÷ 1.6 ＝ 0.52A

Z軸用：０．８３４V
Imax = VREF ÷ 1.6 ＝ 0.52A
Z軸は、１つのA4988でステッピングモーター２個を並列ドライブしているけど
大丈夫なんだろうか？
コイルの特性がほぼ同じで、ほぼ同等に並列に流れるとしても
夫々のステッピングモーターでは、１／２の電流になるわけで
トルク足りるのだろうか？
１モーター当り 0.26A、定格の26%になります。
X軸モジュールとエクストルーダー、わりと重い気もします。
動かす前からあまり心配しても仕方ないですね～
（実は、後日この心配が的中して次の投稿で右往左往することになります）

エクストルーダー用：０．８０１V
Imax = VREF ÷ 1.6 ＝ 0.50A
これもXYZと同じですね～
マーティーは、ここは、１．２Vにしょうとしていましたが
同じ0.8Vで良さそうです。

まあ、机上検討の考えとほぼ一致してたので、再調整は行うことなく
とても安心して次へ進むマーティーであります。

よくよく見ると、半固定VRの位置は、どれもほぼ中央です。
中央で0.8VになるようにGeeetech専用にしているのかもしれません。
ステッピングモーターにも「GEEETECH」が刻印されている位なので、
特に壊れて、他店品に交換する場合は、再調整が必須でしょう。

せっかくなので、ついでに基板の写真も少し。

コネクタ接続したら、なかなか撮れないので。後々役に立つかも？

10Aと15Aのヒューズのようです。
こんな高貴な形状、初めてみました。金端子がキラキラ！ホルダも上等！

裏面。
「REV A+」になっています。

この辺も拡大！
ATMEGA2560とCH340Cです。
左上のPower MOS-FET：STP55NF06（STMicroelectronics）

RDS(ON)：15mΩ（@VGS=10V、ID=27.5A）！ とても良いものです。

ヒートベッドとエクストルーダー・ヒーター用かな？

CNC2418のスピンドルPWM用のIRF540のRDS(ON)より1/4～1/5低いです。

ただ、ヒートシンクが12Vでスイッチングしているドレイン直結なので要注意です。

ちょっと回路図を探してみると、これが見つかったけど
USB～Serial変換がATMEGA16U2-AUなので少々違うようです。
他は、たぶん、これでいいんじゃなかと？ 無いよりはマシでしょう！
合致したの探したいけど、組立が止まりそうなので、また今度にします(-_-;)
元画像

出所：reprap.org

では、今度こそ、配線作業に行きま～す！

＜２８．Wireing＞

全体の結線図があります。

PDFマニュアルから飛んでいくと、オリジナルは、ここだそうです。

画像のオリジナルは、これで、「09:50, 30 June 2015」とあります。

一応、オリジナルを載せました。

お～っ！エクストローダーが２個つけれるようになっています！

まず、A4で印刷します。

Step1.
ステッピングモーター・ドライバ A4988の下の
ピンヘッダーを全部つけるように書いてあります。
マーティーのは、最初からピンヘッダー、全部挿してあったのでやることなし。
Step2.
A4988モジュールをソケットに装着するように書いてありますが
前の＜２７．Mount the Control Board＞でヒートシンクまで付けたのです。
ここもやることなし。
と、マニュアルを進んでいくと
「For your convenience, the above two steps is finished by us,
   you can skip them.」
はあぁ～ちょっと気が抜けました(*_*)

各コネクタを接続する前にXYZリミットスイッチのケーブルを

スイッチから外して捻っておきます。多少なりともノイズに強くなります。
こんな感じ。
後からわかるのですが
リミットSWは、Normal Closeで使っているので耐ノイズ性は、ほぼ無関係です。

配線作業というか、配線の引き回しを思いつくままにやったので
マニュアルとは、随分、順番が変わっています。

・Z軸の右ステッピングモーター・ケーブル
を電源SWの横の穴に通します。

裏に回って
・Z軸の右ステッピングモーター・ケーブル
・12V電源ケーブル
・Y軸のステッピングモーター・ケーブル
をメインフレーム左羽の下段の長穴に通します。
・Y軸のリミットSWケーブル
を後側の長穴に通します。

左横に回って
・Z軸の左ステッピングモーター・ケーブル
をメインフレーム左羽の下段前側の長穴に表側から通します。

・Z軸のリミットSWケーブル
をメインフレーム左羽の上段の長穴に表側から通します。
これは、通し過ぎの悪い例です。実はこのまま先に進んじゃいました(-_-;)
X軸は、下まで下降するので、その分は、余裕を持っておきます。

その2本
・Z軸の左ステッピングモーター・ケーブル
・Z軸のリミットSWケーブル
を中段の長穴に裏から通します。

・Z軸の左ステッピングモーター・ケーブル
は、長いので、途中を曲げて
メインフレーム左羽上段の長穴に裏側からちょっと入れて長さを調節します。

・X軸のステッピングモーター・ケーブル
をメインフレーム左羽上段の長穴に表側から通します。
これもX軸が下降するので、その分の余裕をもたせておきます。

更にメインフレーム左羽中段の長穴に裏側から通します。

・エクストルーダー・モーター・ケーブル
もメインフレーム左羽中断の長穴に裏側から通します。
（その後、上段に変えました）
このケーブルは、後で処理を考えますが
LCDの前を通って左から後ろに入るように考えておきます。
その内、キャタピラをつけたい所です。

LCDの左の方から回すことにします。
処理は、後です。

・X、Y、Z右、Z左、エクストルーダーのステッピングモーター・ケーブル5本
をコントロールボードのコネクタに挿入します。
Z右、Z左は、コネクタの区別はありません。
全部、中段の穴から出した所は、良かったのですが、
前で都度、挿入しないとどこから来ているのか分かり難くて
間違いやすいですね～
左からX、Y、Z、エクストルーダー1、上段は、Z です。

・X、Y、Z軸のリミットSWケーブル
をコントロールボードのX-MIN、Y-MIN、Z-MINに挿入します。
マーティーのは、マニュアルと色を変えています。
何となくこの方が好きなだけです^^;

・メインフレーム左のファン・ケーブル
をコントロールボードのFAN3に挿入します。

メインフレーム左羽にタイラップ用の穴があるので
上段、中断、下段の三ヶ所に裏側からタイラップを通して

表側はこんな感じで束ねます。
XYZ軸のリミットSWケーブルは、できるだけ短くしたい気もします。
適当に折り返して束ねておきます。
リミットSWは、Normal Closeなので他線の影響は、気にしなくていいハズです。

A4988にのめり込んだのと、引き回しに妙に頭を使って結構疲れた性か、
・LCDパネルのフラットケーブルを忘れていました。
上のタイラップは、この後の方がいいです。

LCDの裏面に挿します。
LCD基板の裏は、マニュアルと異なっています。
基板にCOB（Chip On Board、ベアチップ）なので、気持ちよくないですね～
特に触れやすい高い所に位置しているので、その内、カバーを付けたい所です。
両側に四角穴とビス穴らしきものがあります。たぶんカバー用でしょう。
2本同じもの、両端も同じです。
突起があるので挿す向きも間違いようがありません。マーティー向きです^^;

但し、これには、落とし穴があります。
2つのコネクタは、LCD用とSD用なので間違ってはいけません。
あわてて、LCDの方の両端に赤マジックで印をつけました。

・フラットケーブル2本は
メインフレーム左羽上段の長穴に裏側から通します。

表側でタイラップを入れ直して

コネクタは、上がSD Card、下がLCDです。

コントロールボードのコネクタに挿して

引き回しを整えます。
コイルの上にフラットケーブルが来るのは、ちと嫌ですね～
かと言ってヒートシンクへの風を邪魔してはいけないし．．．
2018.8.4追記
このフラットケーブルをステッピングモーター・ケーブルと一緒に束ねると
LCDが文字化けする。という情報が入りました。
マーティーのも特定の設定時にでました。
ので、取り敢えず、タイラップを外して
フラットケーブルを裏の方に回して、遠ざけることにしました。
（2018.8.6 下の方に写真追加しました）

電源コネクタも挿しておきます。

ケーブルを整えながらメインフレーム左羽のタイラップを軽～く絞ります。
表側

裏側

＊＊＊ ここから 2018.8.6追記 ＊＊＊
8月4日、LCDのフラットケーブルをステッピングモーターと一緒に束ねると

LCD文字化けがでる。という情報が入ってきました。
実際、マーティーのもある特定の項目で発生が確認できました。

取り敢えず、暫定対策として、一旦、タイラップを外して

フラットケーブルを裏側に回して、ビニールテープで留めます。

これで、発生した所での文字化けフリーズは、でなくなったようです。

マーティーは、先人方のを見ないでマニュアルだけでやろうとしているので

逆戻りがとても多いです(T_T)
側面。

裏側。

ここは、少しでも接触していると影響を受けるようで
まだ、上段の穴を通したままで、ステッピングモーター・ケーブルと
そこで接近していて嫌ですね～

アルミ箔テープで包んだ方が良さそうなので、後で百均に行くことにします。

かなり敏感なのでLCDパネルの裏もシールドしたい所です。
そもそも、こんな敏感な設計はいかんですね～

後で考えることにするので、タイラップは締めないでおきます。
配線処理が、みるも無残になってきたし、後でじっくりやることにします。

＊＊＊ 2018.8.6追記 ここまで ＊＊＊

裏側のY軸ステッピングモーターの所は
中央の橋渡しフレームに穴があります。
前側から通して、ケーブルに廻して、また、裏から前に通します。

タイラップを軽めに絞ります。

Y軸のリミットSWケーブルは、こんな感じ。

No.54の延長ケーブルを

エクストルーダー・ファン・ケーブルに繋ぎます。
これは、もっと前でやるべきでした。

メインフレーム左羽上段の長穴に裏側から通します。

いつの間にか、エクストルーダー・モーター・ケーブルも上段に変えています^^;
タイラップを軽～く締めてたので入りましたが、前にやらないといけなかった～

前側は、エクストルーダー・モーターケーブルに添わせて弛ませます。

コントロールボードのFAN1に挿入します。
配線かなり長めなので適当に整えます。

配線で最も大変そうな、エクストルーダーのヒーターとセンサー線です。

No.8 M4ワッシャーの余りと0.8mm位の針金を10～20cm程準備します。

エクストルーダーの下右の取り付けボルト（M4）を一旦外して
針金で輪っかを作り、そのボルトに入れて、ワッシャーを被せます。

そのボルトでステッピングモーターを留め直します。

針金をヒーター、センサー、モーター、ファン・ケーブルに
巻き付けて形を整えます。
これで、リード線の付根は屈曲しないので耐久性は良くなると思います。
特にノズル部の付根がすぐ切れそうで気になって気になって．．．

No.67 スパイラルチューブで整えようかと思いましたが、

まずは、動かせる所を目標にしようと．．．
この辺にビニールテープを巻いて束ねます。
暫定的なので落ち着いてからキレイにすることにします。

実は、ここで、X軸、エクストルーダーブロックを
Z軸ステッピングモーターを手で回して下げていくと
ありゃ～！X軸のステッピングモーターとリミットSW・ケーブルが突っ張ります。
しまった～ またやらかしました(´-﹏-`；)

取り敢えず、X軸のステッピングモーターとリミットSW・ケーブルを
引っ張り出して、X軸、エクストルーダーブロックを一番下まで下げます。
タイラップを緩くしておいて良かった。

エクストルーダーのセンサーをコントロールボードのコネクタに挿します。

ターミナルのネジを緩めて、エクストルーダーのヒーター線を
この隙間に線だけ（外皮を挟まないように）をいれてネジを締めます。
極性はありません。
ヒゲが横に飛び出してショートしていないか確認します。
アナログテスターのX1レンジで約４Ωでした。

ヒーターベッドとセンサーも線処理は後回しにするので
取り敢えず、テープで仮に束ねておきます。
疲れてきて、だんだん、取り敢えずが多くなってきます。

ヒーターベッド・センサーのコネクタを
コントロールボードに挿します。

ヒーターベッドのヒーター線（ピンクのシリコン線）の先を
4～5mm剥きます。
この線は太いので、よじった後、少し平らに潰します。

線が太いのでターミナルのネジを緩めて隙間を大きく開けます。
シリコン線を挿入しますが、外皮を挿入しないように
特に数本横に飛び出して隣のショートする可能性が高いの十分注意します。
アナログテスターのX1レンジで約１Ωでした。
左は悪い例です。

また取り敢えず、後ろから針金を使って上方に釣り上げておくことにしました。
上から吊るすのは、意外といいかも^^;

これで目出たく全配線と引き回し完了です。
ちょっと最初からこだわり過ぎました(´-﹏-`；)
No.67のスパイラルチューブは、後日、ゆっくり使わせてもらうことにします。

この時点の外観を！
左側面から

上方前から

正面から

 右側面から

裏側もいい感じになりました。

さて、初動に行く前に
キャタピラを注文しておかなくては！
10mm x 20mmは、CNC2418に付けた時の余りがあります。
正式名称は、「Drag Chain Wire Carrier」、薬屋さんのワイヤーか？
どこも送料が高くやっと見つけた安いお店。
アフィリンクがないのでその内、消えると思いますが
7mm x 7mmは、この店

7mm x 15mmも、同じ店のこれ 

この店、3種類をカゴに入れると突然、送料が跳ね上がるのです。

で、10mm x 10mmは、別の店のこれ
明らかにキャタピラを意識していますね～

最後に、フィラメント・ラック
＜２９．Tidy Out the Wires＞

さすがにアクリルパーツにはNo.ありません。
No.7のM3ワッシャーは使います。

久々のアクリルの保護シート剥ぎ、結構快感になってきました。
これで最後と思うと、ちょっと寂しいです。
これは簡単、左右３ヵ所をM3ボルト＋ワッシャーで留めます。
底板のレーザーカット断面が直角に切れてないので
側板が垂直にはなりませんが、支障はないでしょう。

上の穴に白パイプを通して、両側にエルボを嵌め込めば完成です。

次は、いよいよ火入れ式！
トラップは、まだまだありそうです。
というか、既に引っかかって交戦中です(´-﹏-`；)
＜＜TO BE CONTINUED＞＞