Randol News

最近多忙につきKosselに触れられない日々が続いております。

前回は大まかな歪みを補正する事に成功しましたが、
まだ完全ではありませんでした。
さてさて、どう解決するかです。

まず原因がどこにあるのかを限定しなくてはいけません。
そこでまず行ったのが、エフェクターをロッドごと左回転に1つシフトする方法です。



Ｘ軸のキャリッジに接続していたロッドをＹ軸のキャリッジに、
Ｚ軸のキャリッジに接続していたロッドをＸ軸のキャリッジに、
Ｙ軸のキャリッジに接続していたロッドをＺ軸のキャリッジに接続します。

この状態でテスト印刷してみます。
これで何が分かるかというと、

１．エフェクター＋ホットエンド＋ロッド
２．フレーム＋リニアスライダー＋キャリッジ＋ベッド＋エンドストップ＋ベルト関連
３．ソフト系＋電気系（モーター等）

原因が沢山あってそれらが複合で起きている場合を除き、
この3種類で1番に原因があるかどうかを判別することができます。
なぜか？、それはエフェクターやロッドが原因であれば、
歪みの位置は微量たりとも変化するはずだからです。

で、やってみた結果を言いますと、
印刷物の歪み具合は全く変わっていません。
ということは原因は２番か３番と言うことになります。

次にベッド（ヒートベッド＋ガラス）を左に120度回転させて固定します。



これを行いまた印刷してみます。
フィラメントの消費はこの際無視しましょう（笑）
さて、結果はどうでしょうか・・
なにも変わりません（笑）

ということは
2番についてはフレーム、リニアスライダー、キャリッジ、エンドストップ、ベルト関連
この5つに絞れたわけです。

エンドストップについては、以前から気になっていたのですが、
1個板バネの反発が不安定な物がありました。指で押しても反応が鈍い気がします。
そこで、以前にマウスの修理で使ったマイクロスイッチが大量に余ってるのですが、
Kosselのエンドストップと偶然にも全く同じだったので3個全部交換してみました。
結果・・・・　　　　なにも変わらずです。
ただ、ホームからZ0に移動したときの高さについては少し精度が上がった気がします。
（このホームからZ0までの高さ問題については後日書きます。）

これでフレーム、リニアスライダー、キャリッジ、ベルト関連に絞れてきました。
（この際3番のソフト系と電子系は後からじっくり考えることにします。）

ここら辺から印刷だけで原因を追及するのが難しくなっていきます。
そこでダイヤルゲージを調達することに決めました。

0.01mmの精度があればいいので「SK 小型ダイヤルゲージ DI-0542」を購入しました。

キャンペーンなのか特売なのか分かりませんが、
アマゾンさんで偶然にも1302円で買えたのでラッキーです。
これをホットエンドの代わりに装着して今後確認していきますよ。

おっと、装着するためにはアタッチメントが必要ですね。
今のKossel君は部品を作るだけの精度が甘いので、
自作するには精度に影響の無い形を考えます。
ということでホットエンドを固定しているパーツと差し替える形で設計しました。



ダイヤルゲージが動かないように固定できればいいのですから、
この部分だけの作成であれば、多少歪んでいても問題ありません。
印刷して、穴周りはドリルでキレイに再整形。

できた物をエフェクターに装着してみました。


アタッチメントがぐらつかないように、ワッシャーとネジでガッチリ固定します。
ダイヤルゲージの軸受けには傾かないように金属のリングを装着。
うん、完璧。

ではダイヤルゲージを装着します。



ジャキーーン！
ファンを固定する部分が、ゲージの影になってしまいますが、
斜めからのぞき込めばさほど問題はありません。

数値はプラスもあればマイナスもあり得ます。
ゲージは1cmまで深さを測れるので、
3mm押し込んだ状態を0とするようにファームウェアの高さを調整しました。

ではいざチェックらゴー。

(　´ﾟдﾟ｀)えぇーーー
なんじゃこらーー

新たな問題発覚です。
（どんな問題かは文中に書いてますが・・・）
詳しいことは次回に。

先日のテスト印刷からかなり日が経ってしまいましたね。
その間、仕事が忙しかったというのもあるのですが、
何もしていなかったわけではありません。
なにぶん3Dプリンターは初めてのチャレンジなので、
調整の方法を模索しながら弄り倒していました。

前回のテスト印刷で分かった一番の問題点は
四角形の一角が、正しい90度になっていないという事でした。



差し金で計ると2mmはスキマが出てしまってます。
しかも真っ直ぐではなく、少しカーブを描いているようにも見えますね



よくよく見ると他の角も0.5mmくらいはスキマがでているんじゃないかな？
と思えるくらいに歪みがあります。

１角が極端に歪むというのがクセ者で
ソフト的な物よりもハード的な側面を醸し出しています。
どの部品がどのように狂えば、印刷物がどのように出力されるのかが
全く分からないので１つ１つ試しては印刷を繰り返して
経験値を貯めていくしかありません。
PLAのフィラメント1巻を全てテスト印刷に使ってもいい覚悟で進めていきますよ。

まず、根本的な部分の作りを再確認してみます。

１．ロッド長さ
２．ネジの緩み
３．ベルトの緩み
４．モータードライバーの電圧
５．ガラス＋ヒートベッドの傾き

まず１について確認してみました。
結論からすると、６本あるロッドのうち1本が異常でした。
ちょっと力をいれると、ロッドエンドがカーボンロッドから
スコスコ抜けます。
印刷範囲を限定する前に仕様通りの直径180mmで
動作実験しことがあるのですが、
そのときにロッドを痛めたんだと思います。
キッチリと長さが整えばもう外す必要もないので、
結局は瞬間接着剤でくっつけました（^^;

次に２ですが、
キャリッジやエフェクター周りのネジに遊びがあるかもしれないので、
そこら辺を重点に調査。
そこで発覚したのがキャリッジのロッド固定ネジの空回りでした。
キッチリ締めようと増し締めしたのはいいのですが、
空回りして止まりません。変だなと思って一度バラして確認したのですが、
どうやらキャリッジ内に埋め込んだナットまでネジが到達していない模様
結局15mmのネジではダメで、17mm位無いとナットまで噛まないことが発覚。
近場のホームセンターに17mmは売ってなかったので
20mmを切断して使用することにしました。
これでガッチリ締め直すことができました。

３のベルトの緩みですが、
これは3本ともしっかりテンションが掛かっていました。
ベルトを指で弾くと、ビ～～～ンと高周波っぽい反発力があります。
ここは問題ないようですね。逆に強すぎるのかなぁ～？

４のモータードライバーの電圧ですが、
再度計り直してみても1Vから変わってませんでした。
念のため予備のモータードライバーがあるので交換してみましたが改善なしです。
以前に電圧が高すぎて熱暴走、結果脱調したので電圧を下げたことがあるですが、
最終的に直らなかったら少しずつ上げるという事も試さなくてはいけませんね。

最後に５ですが、
今まで気になってながらも見ないふりしていた事があるので、
逃げずに再確認してみました。
それは、ヒートベッドとガラスを支えている金具（ネジ）です。
長さの精度もさることながら、たった3本で円を支えていることです。
図で説明すると以下の通り。



赤マルのところがヒートベッドを固定するネジというか金具が付いています。
今までX、Y、Zの位置で厚紙によるスキマチェックをしてきましたが、
図のL、R、Fの位置でも高さを測ってみます。
すると！
X、Y、Zは高さが統一されているにもかかわらず、
LはXYZとほぼ同じで、Rはかなり低く、Fは少し低いというデータがとれました。
なるほど、印刷物の角が90度にならないのはRの位置です。
なんとなく原因が見えてきましたね。
XYZと中央の高さを整えるだけで水平がとれている物と思い込んでいました。
素人丸出しですね。
ノギスで高さを測ってみたところ、ヒートベッドの傾きを数値で確認できました。

まず水平にするにはいろんな方法があるかと思いますが、
一番いい方法は大きい一枚板を三角フレームと同型に切り、
アルミ３辺にネジ止めして固定。その上にベッドとガラスを置く事だと思いますが、
サーミスタの配線を通す穴を開けなくてはいけなかったり、
ハンダ付けしている部分を踏まない様にカットする必要があったりと
意外に敷居が高いです。

そうなると次なるベストは、3Dプリンタで台座を印刷するのがいいとなるのですが、
今は歪み問題で正確に印刷することが出来ないので、
結局は元の方法と同じで、ネジなどを用いてヒートベッドを支持するのが
簡易且つ正確なのでは無いかと思いました。
ただ、付属してきたネジやナットははノギスで計ると精度にバラツキがあり
高さを均一にすることが出来ないことが分かります。
そこで国産ネジとナットを用いることになるのですが、
今回私はスペーサーを使ってみたいと思います。
とりあえずホームセンターでM3-15mmのがあったので2セット購入



開封してノギスで計ってみると、全て15mmキッカリ！　
0.01の世界でも誤差がありません。素晴らしい精度ですね。
これにナットやワッシャーを通して台座代わりにしますよ。
イメージ的にはこんな感じ。



スペーサー - M3ワッシャ - M4ワッシャ - M5ワッシャ　---- M4ワッシャ - M3ワッシャ
M5ワッシャーを入れないと、アルミフレームに対して垂直に固定することが出来ないので
結構重要です。
スペーサーとフレームの間にワッシャが３枚も挟んでいるので厚みの精度が狂うのでは？
と疑問に思いましたが、ノギスで計るとキッチリ精度が出ていたので心配ありませんでした。

それではフレームに付けて見ます。


こんなイメージで付けます。
この上からスペーサーを付けてガッチリ緩まないように固定します。
下はネジなんだから、スペーサーを付けようとしても空回りするんじゃない？
と思う人は当然いるかと思いますが、
ネジ頭のスキマに平たい棒を刺しこんでネジが摩擦で回りにくい環境を作ってあげると
ワッシャーが間に入っているおかげか、案外キツく締めることが出来るのです。
このような方法で6カ所取り付けしますよ。
完成したときの写真がこれです。



これで水平になったのか？と思いきや、
まだ詰めが甘かったのでした。
↓赤○の部分を見てみます。



↓見にくいので拡大してみます。



遊び部分に青く色を付けてみました。
アルミフレームをコーナーパーツに固定する際、精度の甘さを吸収するためだと思いますが、
ある程度遊びがあるので、上の図の青い部分のスキマが
各辺によって微妙に違ってしまう問題があります。



↑の図ではスキマを完全に埋めるためにアルミフレームを上に寄せた状態です。
上寄せと下寄せで最大0.6mm程の差がでます。
このスキマを各辺全て統一させる作業も水平を作るには重要なことでした。

さて、すこし疲れてきました。
ここまでやれば、ベッドの高さは水平になるよね？
そう願いながら、またテスト印刷して角度を調べてみます。

結果
4角のうち3角はほぼ隙間無しになった気がします。
極端に歪んでた1角も2mmから0.5mmまでスキマが小さくなりました。
改善はされたものの完治はしてないですね。まだ他に原因があるようです。
困ったorz
また何か対策を講じなくてはいけませんね。

ま、こんな状況でも印刷はしてみたくなる物です。
定番のルークを印刷してみましたよ。



結構キレイに印刷される物ですね。
直径が小さいのでそれほど影響が無いのでしょうか


左が0.2mm積層、右が0.1mmです。段違いで0.1mmはキレイです。



螺旋階段も0.1mmは角が立っています。
これは0.05mm印刷が可能なマエストロはどれほど綺麗な印刷になるんでしょうか・・
少し欲しくなりました・・（笑）

ひとまずキットとしての組み立てが終わったということで
使用ネジのまとめをしておきたいと思います。

これからホームセンターでネジを買う人は参考にすると
無駄な出費をせずにすむか・・・・な？（笑）
キットの種類やバージョン違いで大分変わるようなので、
あくまで参考の一つとしてお使い下さい。

Excelの表にまとめておきました。
ダウンロードはこちら。
http://randol-news.net/download/Kossel-neji.xlsx

後から購入した物で、意外と役だったのが、以下のものです。
ホームセンターに買い出しに行くときについでに買っておくといいですよ。
100円均一でも揃う物がほとんですけど(^^;

先の細いラジオペンチ
　印刷の前準備でチョロチョロでてくるフィラメントを巻き取るのに使う。
　ピンセット代わりとしても使えるので精密な作業にも使えそう。
　私は帯磁させてネジにつきやすくして使いました。

クッキングペーパー
　大活躍です。ガラス板を洗うとき拭くのにも使いますし、
　汚れを取るときにティッシュと違ってホコリがでないのもイイ！

パーツクリーナー（ブレーキクリーナー）
　これも意外とよく使いましたね。
　小さいのが一本あるだけで十分です。
　スライダーが油まみれなので、手にベタベタついてあらゆる部品に伝染します（笑）
　そういった汚れを取るのにも使いますし、
　洗いきれなかったガラスの汚れをさっと拭き取るのにも重宝します。

差し金（曲尺）
　フレームの傾きをチェックしたり、印刷物の歪みをチェックするのに使いました。
　長めの定規としても使うので出番は多かった気がします。
　ただ、精度が必要なので、100円均一で売ってるものは避けた方がいいかもしれません。

MDF板
　元々あった余り物を使っただけですが、　
　比較的厚みが均一で固いので、要所要所の調整に重宝しました。　
　大きいのが一枚あれば、のこぎりで切って好きな形にできるので、
　その場しのぎのパーツが直ぐ作れます。
　100円均一にも置いてますのでお求め安くなっております（笑）

さて、次回からは、精度調整編突入ですね。
また長い戦いになりそうです。
調整の苦しみはDelta型の醍醐味。楽しみに変えていきましょう。

　

今日からテスト印刷開始です。

Repetier-Hostの使い方もファームウェアの設定をしていくうちに
だいぶ分かってきました。
いろいろと不安な部分が多かったですが、
触れてみることで何とかなるものですね。

さて、Kosselの電源をいれてUSBケーブルをPCに接続！
Repetier-Hostを立ち上げ、「プリンタ接続」のボタンを押しますよ。
赤いボタンから緑のボタンになったので準備完了！

さて、テストデータとして何を印刷するかですが、
わかりやすい物としてコレの90mmタイプをチョイスしました。
http://www.thingiverse.com/thing:13441
90mmとはいっても四角形なので半径140が限界のKossel君には
ほぼ最大と言っていいくらいの大きさです。
フィラメントもそれほど使いませんしテストにはもってこいです。


ファイル→ファイルを開く→XYZ-Circle_Cal_-_90mm.stl指定
ここら辺は普通のソフトと同じ。


無事読み込まれました。

このデータを印刷するにはスライサーというソフトを使って、
物体を0.1mmとか0.2mmの厚さにスライスするイメージで
Gコードと言われる制御コードを作成します。
平面をたくさん印刷して上に重ねていくイメージですね。

Repetier-Hostはインストールした段階で
Slic3rとCura Engineの2種類が使えます。
3Dプリンターについて右も左も分からない私は
まずは勉強のために知名度の高いSlic3rを
デフォルト設定で使ってみることにしました。

デフォルトとなれば操作は簡単。

スライサタブをクリックし、「Slic3rでスライス」ボタンを押すだけ。
この程度の造形物なら3秒程度でスライスが終わります。

おっと、印刷する前に確認です。
ヒートベッドの上にガラスを置いてしっかりと固定されているか見ます。
説明書ではクリップで固定しろという話なので、
ちょっと大きめなクリップで固定しました。（注：付属していません）
造形物が剥がれないようにするノリも必要のようですね。
巷で高評価の「トンボ　スティックのり　シワなしピットＮ」を用意。

ガラスの印刷範囲にヌリヌリ。
少し厚めに塗って、かるく乾燥したら印刷開始のようです。

いよいよ印刷です。
「Print Preview」タブをクリックし、「Print」ボタンを押すだけ。
簡単ですね。ここまではPC操作に慣れている人なら直感でできる範囲です。

エフェクターが上昇します。エンドストップまで行ってスイッチが反応した後
降下して底面から5mm位で一度止まります。
画質が良くないので恐縮ですが、映像を用意しました。

暫くすると、ノズルからフィラメントが垂れて落ちてきます。
融点まで十分に温度が上昇したようです。
上昇終わり、数秒すると、印刷が始まります。
全部印刷する必要はないので、適当なところで終了しました。

さて、初印刷で出来上がった物をみてみます。

じゃーーーん！
形は留めていますが歪み、剥離、反り・・　
まぁ予定通り。一回で上手くいくとは思ってません。

まず素人ながらに思いついた事をやってみます。

・ヒートベッドを使って反りにくい温度にする。
・ホットエンドの温度を1層目は熱くして2層目から若干さげる。
・オマケのフィラメントをやめて国産のものにする。
・印刷速度を下げて安定させる。

そして印刷！



できました！　さっきよりはだいぶマシになりました。
中央の柱は、途中で止めたので、
最上部の一部がノズルの熱で溶けてしまってますが、
それはご愛敬。


なかなかキレイに印刷できましたよ。
まだ外枠が剥離してますが、フィラメントの乗りもよくて概ね良好です。


寸法も調べてみました。0.0xの単位で誤差が出てますね。ここら辺はプラスチック部品を使ってますし、
専門工具が無い状態での組み立てなので致し方ないというところでしょうか。



ｶﾞ━━Σ(ﾟДﾟ|||)━━ﾝ!!
4つの辺のうち、この辺だけ明らかに寸法がおかしい。0.5mm以上も誤差がでている・・
90mmの造形で0.5mmは大きいよ・・・。
他の辺はズレが0.1mm未満なだけに正四角形じゃないのが目でも分かります。
またもや課題追加です。
まだまだ道のりが長いですね。

しかし、希望はある！
先人達は素晴らしいサイトを作ってくれています。
http://yamanchu.guhaw.com/indextop
こちらでSlic3rの細かい説明を日本語でされています。
様々な項目に対し、値を変えたらどういったことが起きるのかを
丁寧に書いてくれていますので、初心者の私には大変助かります。

あとGenkiさんのトラブル紹介の日本語訳も大変役に立ちます。

ひとまずキットとしての組み立てはこれで完了ですね。
説明書にはこれから先の調整については一切触れてませんし・・・

今日起きたトラブルは上記のサイトを参考にしつつ、
ぼちぼち解決していくことにします。
作っていくうちに発覚した課題も山積みです（ブログ内では書いて無い物も）。
あと作らなくてはいけないモノが沢山でてきました。

・ヒートベッド／ガラスの固定具
　　もうねヒートベッドを外すたびに調整なんてイヤなんです（笑）
　　同じ位置にきっちり固定できるパーツを考案中。

・フィラメントスプール
　　これはATOMでSTLデータを公開しているので同じモノを作ります。

・ベルトの張りを調整可能なキャリッジ
　　ベルトの張りをどのネジも外すこと無く調整できると便利ですよね。
　　上面の三角コーナーの調整ネジは使えないので、自作するしかないと思います。

・直流安定化電源のスタンド
　　本体から電源ケーブルで牽引されているような状況は流石に危険。
　　フレームに固定できるようなものを印刷。

・USB延長ケーブルの固定フレーム
　　簡単なものなので直ぐ出来そう。　

・ダイヤルゲージ固定用のエフェクター
　　マニュアル調整には必須っぽい

・XYZ方向の長さが合致するよう寸法を直したエフェクター
　　設計時点で狂っているので必ず精度に問題が出ているはず。
　　自分のプリンターで作ったのでは意味が無いので、
　　何か代案を考え中。　　

・ホットエンドファン移設用の固定具（風の流れも制御？）
　　今の位置だとヒートシンクに当たる風は微量だし
　　ホットエンドに近づけることでバランスの強化になる。

・ヒートベッド下に敷くMDF板
　　ABSの印刷が出来るまでの温度稼ぎと、印刷時のガラスの歪み軽減。
　　今の状況ではABS出力で必要な100度以上を安定してだせないのです。

まだ「物作りの機械」として活躍するには時間が掛かりそうです。

配線処理が甘かったので、
いつか配線が抜けるんじゃないかとか、
曲げたとき配線のささくれが隣に触れてショートしないかとか
使っていて不安で仕方が無かったわけです。

そこで、フレームの歪み調整のついでに
配線処理を徹底的に行ったのでした。
組み上げて、テストの為に電源をONにしたところ、
液晶が一度ピカっと光って消灯・・・　 (´Д｀；)ハア??
バックライトが死んでるとかそういった類ではありません。
完全に液晶が機能していません。

もう一度電源を入れ直しても、液晶が一度ピカっとするだけですぐ消灯
Arduino+RAMPSボードの動作確認LEDも一瞬ついただけで消灯・・　（´Д｀;）

配線箇所に間違いは無いはず。
見直しましたがプラスとマイナスを
間違えるなんて凡ミスも無いですし、
ショートしている箇所もありません。

電源ユニットの故障？
いや、電源onさせたときにホットエンドのファンは回っている
（うちのKosselは電源直結の為回るんです）
しかもPCとUSB接続した場合、
モーターは動かせないもののArduinoは起動するのが普通、
それが起動しない。

やばい、Arduino逝ったかな・・・と思いつつも、
接触不良がらみでは？という淡い期待を込めて、
配線をやり直します。
期待を裏切り、やっぱり直らない。

困った時は基本に返ってチェックということで、
まず最小構成での動作確認を試みます。
つまり、Arduino+RampsをKosselからハズして動くのかどうかです。
PCにUSB接続してみました。
液晶に「Kossel K800 ready.」の文字が・・・　　(；´ﾟдﾟ｀)ｴｴｰ

なんだこの奇怪な症状は・・

もう一度Kosselの中に戻して電源まわりを先に接続させてスイッチオン。
動く。問題ない。

一本一本接続してスイッチオンを試す。
動く。問題ない。

あれ？さっきのトラブルは何だったんだ？と思って
最後の一本の配線をしてスイッチを入れたところ、
悪魔の液晶ワンフラッシュが・・・　オマエか！

それは予想外の配線でした。
犯人はコイツ↓です。

ArduinoからKosselのバックパネルへ繋げる延長コードです。
コイツをUSBポートに挿せばおかしくなるのでした・・
PCを繋げてなくてもダメなんですよ。
断線どころか中でショートしてるんでしょうかね。

この延長ケーブルを使わないでPCとArduinoを直結させたところ
制御も問題なく行えました。

いやー、まいったまいった。
まさかこんな結末とは・・・

この延長コードはパネルに固定するタイプなので
入手が面倒なんですよね。あっても高いし・・
あとから通常のケーブルを固定できるアタッチメントを作りますかね・・

なんか作らなければならないパーツがどんどん増えていく。