3Dマウスの自作② パーツの印刷
2022.07.19
3Dマウス製作の続きです。
前回の記事はこちら。https://randol-news.net/art/00537.html
電子パーツが揃う前に、
3Dプリンターで印刷するパーツが結構あります。
FDMで印刷する場合TPU素材とPLA素材のフィラメントは必要になりそうです。
一から揃えるとなるとちょっとお金が掛かりますね。
収縮管理に自信があるのならPLAの代わりにABSでもいいでしょうが、
開発者のコメントを借りるならば、
「ABSを使用する場合、収縮の問題に対して通常の注意を払わないと、
寸法が正しくならないことがあることを指摘しておきたいと思います。」
ということなので、無難にPLAにしとくべきでしょう。
室内で使うものなので耐光性を気にする必要はさほどないですし、
私は塗装するつもりなので、問題はないです。
っていうかPLAがあまりにも使わな過ぎて、
フィラメントのまま加水分解で朽ち果てそうだし、
ここで使い切ってしまおうという腹積もり？(;´Д｀)
だが、その判断が後悔することに・・・・
問題はTPUフィラメントです。
うちのCetus Mk3は問題ないのですが、
殆どの3Dプリンターが非対応でしょう。
ダイレクトエクストルーダー式じゃないと
フィラメントを正確に押し出すことができません。
この3Dマウスの部品でTPUフィラメントを採用している理由は
クッション、パッキンの役割を持たせようとしているからですが、
高級感を失ってもいいのなら、
印刷しないで組むというのもありかも。
この3Dマウスのプロトタイプではスポンジを巻いていたようですし・・
後日後記 ぶっちゃけTPUのクッションはいらないかもしれない。
私は操作の感覚が鈍くなるので付けることを止めました。
光学式の3Dプリンターを使おう！と
そう考える人はいるかもしれません。
正直私もTPU部品以外はレジンでいいかななんて思っています。
ボルトの締めが熱融ナットだったのでレジンだとそこが面倒だなというだけで、
工夫すれば何とかなる。
PLAでの造形がうまくいかない場合、光造形で印刷して
ナットは大きく開けた穴にレジンと一緒にいれて固めるというのもありか。
どちらを採用すべきか後から決めてもいいし、
2台作ってもいいので、光造形とFDMの両方でパーツを作ってみよう。
外装部品と電子部品を除いた構造図はこちら。
パーツの順番をわかりやすく確認するために少々弄っています。
中間の白い部品はTPUで作るクッションパーツです。
下からみるとこんな感じ。
一番上のパーツの下面に黒い板みたいなパーツがありますが、
スペーサーの役割で入れるようです。
なぜ必要なのか、よくわかりません(;´Д｀)
そうそう、先にナットを入れ込むパーツは何か知っておきましょう。
あと入れる向きも重要です。画像で分かるように載せておきます。
4パーツ、13か所。
では早速1つめを印刷してみましょう。
Bottom.stl
一番底の机に触れる部分。
※後日追記
この部品の液晶を収める部分はスペースがきつくて100%の精度でも入りきりません。
深さを1mmほど拡張し、液晶基板の厚みスペースを0.5mmほど拡張すると綺麗に収まりました。
正面にこの3Dマウスの名称であるORBIONという文字が掘られていますが、
FDMだときっと綺麗に印刷されないのでフラットにします。
データをいじって埋めさせてもらいました。
ここには綺麗に印刷されたORBIONの何かを張り付けたいと思います。
シールか光造形のプレートになるかな。
出来上がった部品がこちら・・
あれ、出来上がり具合が思っていたのとちがう(;´Д｀)
3年放置のフィラメントでは無理があったかな・・
しかも表面の状況を見る感じでは
規定値の温度では高すぎたようだ。
造形物の冷却が間に合っていないので表面が少しデコボコ。
久しぶりにPLA使ったからクセを忘れてるなぁ・・
背面は、光沢フィルムの上に印刷したのでキレイ。
若干反りが発生しているようにもみえるが、
底面は滑り止めを張り付けるので特に影響はないか・・
PLA・・・研磨のしにくさが最悪だ(;´Д｀)
カッターで荒れた部分をカットすることも簡単ではない。
ABSなら楽勝なのに(;´Д｀)
とありえず、研磨はあとにしよう・・・ 次！
光造形で試してみた。1回ではなかなか成功しない(;´Д｀)
3度目でどうにか形にはなった。
綺麗には印刷されているが、本来フラットなはずの面が
研磨が必要なくらい波打っている。
まぁ許せる範囲。レジンは研磨しやすいからね。
PLAでは発狂するかも・・
光造形ではORBIONの文字はオリジナルのまま残してます。
2つ目、Top_LEFT.stl（右手で使う人はTop_RIGHT.stl）
だがこのデータ、穴が開いていません。
青く塗っている部分はあってはならない部分です。
これはミスかな？とも思ったのですが、Discordで設計者のコメントを見てみると、
「0.2mmの厚みにしてあるので、そのまま印刷してから指でぶち抜け」
と書いてあります。
その方が仕上がりがきれいになるからだということです。
ほほぉう。そこまで考えているとは・・
でも光造形でも印刷する私はそうはいかない(;´Д｀)
私はデータを加工して、新しく用意しました。
これでキレイに穴があきました。
印刷してみた。
なんか違う(;´Д｀)
全体的にキレイに印刷ができない・・・。
ツヤが出過ぎてるので温度が高いのは間違いないけど、
気泡が弾けたようなブツブツが所々に現れている。
水分が多すぎて沸騰してる感じがするなぁ。
裏面も汚い。
水分を十分に含んだPLAはここまでひどくなるものなのか(;´Д｀)
これはPLAでの製造を見直した方がいいかもしれん。
とりあえずあとで研磨してみるけど、なんか絶望感が漂う。
温度を10度下げてリトライ。しかもラフトを付けてみた。
温度はまだ高いようだ。もう5度は下げれるかな。
表面はだいぶ落ち着いたけど、
まだまだ粗が目立つ。
裏面は↑こんなかんじ。
ラフトとサポートのへばり付きがひどくてえらい苦労したわ。
スイッチが入る3つの穴周りがとにかくひどい。
サポートが本体と一体化しているのでリューターで研磨しないと
スイッチの固定ナットが入らないだろうなと(;´Д｀)
このパーツはでかいので一度印刷始めると8時間とか掛かってしまう。
なかなかリトライできないのが難点。
しかも形状がFDMの苦手な形状の極み。
これは光造形の得意分野か・・
しかし、光造形でも失敗が続く。
重さがあるのでサポートが耐えられず千切れてしまうようだ。
レジンを下に流すために、造形物は斜めに配置しなければならないのだけど、
Sonic Mini 4Kだとビルドスペースが小さいため、かなり急な傾斜になる。
そうなるとサポートの負担が大きいようだ。
クラゲのような失敗作が増産されていく(;´Д｀)
結局はサポートの本数をコレでもか！というくらい増やして
照射時間の煮詰めなおし、引きはがし速度を遅くして対応する。
なんとかうまくいったようだ。
引きはがし速度を遅くするのはとっても効果的(*'▽')
サポートを多めに付けたので、ブツブツが目立つ。
でもいい、レジンだもん。簡単に磨ける。
裏面がキレイなのがうれしい。
これはPLAでパーツを作るのはやめる流れか？(;´Д｀)
3つ目、Knob.stl
ノブは光造形で行けると判断。
というか常に触る部分はキレイじゃないと落ち着かない。
ギザギザがきれいに出ていないと使い勝手に響くし。
うん、キレイにできた。
2個あるのは1回目がプレートからの脱着で欠けてしまったため、
印刷しなおしたからなのです(;´Д｀)
まぁ、といっても凝視しなきゃわからないレベルの欠けなので、
もう一個はFDM用のノブとして使おうかな。
ELEGOOのABSライクレジン透明色って、紫外線照射した直後は左のように黄色くなってしまうけど、
１日以上時間経つと、右のように色が復活します。不思議な特性ね。
4つ目、Knob_Base_14mm.stl
このKnob_Baseには14mmと17mmのstlが用意されているが、
ロータリーエンコーダーの種類によって選択する。
※後日追記
↑の堀の部分はもっと深くしたほうがいい。
元データのまま印刷すると
ロータリーエンコーダのピンがおさまらず綺麗に合わない
2つ並んでいる穴幅が14mmなのか17mmなのかが判断のカギ。
一般的には14mmだと思うけど、私の手元にあるものは13mmというのもあった。
光造形は、何度かレジンだまりが硬化し失敗作を作ってしまいましたが、
造形の傾きを調整することで、4回目くらいでうまくいきました。
FDMは造形はまずまずできてるけど、
サポートの除去ができず、ニッパーで切り取るしか方法がありませんでした。
表面が荒れてしまったので見た目気にするなら研磨必須です。
このパーツは、見える部分なので研磨して塗装したい(;´Д｀)
仮組してみるが穴がきつすぎてなかなか入らない。
細いドリルで少し穴を拡張してやり、棒やすりで形を成形。
そこまでしてやっと入った(;´Д｀)
5つ目、Supp_ele.stl
Arduinoを支えるケース。
※後日追記
Type-CのUSBを使ったArduinoは基板の長さが3mmほど長い場合があります。
その場合このデータをそのまま印刷すると穴位置が合わなくなります。
Type-Cを使う場合はArduinoがおさまる部分を
さらに3mm奥に入るよう拡張したほうが無難です。
これは簡単に印刷できそうに見えるけど、
光造形の場合、造形の向きを気を付けないと
レジンの逃げ場が無くなって造形が乱れてしまう。
正解は１方向のみ。
FDMなら立てる向きに造形。サポート無しでね。
造形中に倒れちゃう心配はあるけど、
ブリムかラフトを付けたら大丈夫でした。
それ以外の向きで造形するのは難しいかも。
6つ目 Enc_holder_14mm.stl（またはEnc_holder_17mm.stl）
ロータリーエンコーダーホルダー
これもロータリーエンコーダーの種類によって2種類を使い分ける。
私は14mmの部品を印刷してみた。
側面の薄さは、プレートから引きはがすときに神経を使う(;´Д｀)
割れないでよかった・・
落下しただけで割れそうなそんな不安が漂う(;´Д｀)
FDMでも印刷してみた。ちょっと粗さが目立つが申し分ない。
強度的なことで言ったらこちらの方が有利か・・。
今手元にある、このロータリーエンコーダーを仮組してみる。
緊張する瞬間。
問題なく合致。ネジ穴位置もおおむねあっているように見える。
まぁしっかり見ると、穴位置がほんの少し1mm未満レベルで
ズレているのを感じるがドリルで揉めばキッチリ合うだろう。
ネジ山をきるわけでもないしね。
これがまったく合わないと3DCADデータを弄って再印刷の必要性がでてくるので、
かなりの手間が発生します。
まぁうまくいって良かった(*'▽')
7つ目 Knob_Support.stl
ノブサポート
ノブとロータリーエンコーダーを連結するためのパーツ。
中央の柱部分に精度が必要。
歪んでいると隙間ができるので、ノブを付けた時にかっこ悪い印象になる。
光造形のほうが無難だと思われる。
サポートがいらない造形なので、FDMでも余裕。
しかし、多少サイズが大きめに出てしまっているようだ。
使うなら研磨が必要。奇麗な円に磨くのは困難(;´Д｀)
試しにノブと組んでみたが、ちょっときつめだけど無加工でキッチリはまった。
でも脱着しているうちに緩くなるだろうなと予想。
もしかしたらこのパーツとロータリーエンコーダーは
接着して外せないようにするべきなのかな？
仕様にはないけどTPUでも印刷してみる。
この材質ならキチキチでハマれば抜けることは無いんじゃないかという判断。
透明色だとどしても黄色くなっちゃうんで塗装は必要だと思うけど・・・
8つ目 Center_Bearings.stl
ベアリングホルダー
これは造形も単純なので失敗なさそうね。
光造形はプレートから引きはがすときに神経を使う。
薄いのでちょっと煽ると歪んでしまいそう(;´Д｀)
FDMでも難なく印刷できた。
9つ目 Spacer.stl
スペーサー。同じパーツを2個作成。
微妙に斜めカットが入っている為、
かなり薄い部分があります。
プレートから引きはがすのに苦労し、
1回目は失敗。2回目で成功。
本当に必要なのかちょっと謎な部品。
これはFDMの方が気が楽(;´Д｀)
10個目 Type-C.stl（またはMicroUSB.stl）
USB端子ホルダー
FDMでも光造形でも楽勝。
ただ、寸法が正確じゃないとケースに入らない可能性がある。
もしかしたら、これかケースに研磨が必要かも。
うちのは研磨が必要です(;´Д｀)
TPUで印刷するパーツ3つ。
Cushion_HiNATA_(TPU_Shore_95).stl
Wire_Clip_1.stl
Wire_Clip_2.stl
クッションパーツは結構薄めですが問題なく印刷できました。
透明なTPUは熱が入るとどうしても黄色く変色してしまう。
ちょっと美しくない(;´Д｀)
このパーツ、正直無くても3Dマウスとしては機能すると思う。
TPUを印刷できない人、フィラメントを持ってない人は無理して作る必要はないかも。
これで一通りのパーツは揃えたけど、
レジンで作ったパーツは１つ問題を抱えている(;´Д｀)
それは熱で溶けないため、ナットを通常の方法では入れられない事。
本当に熱で溶けないのか、実験してみる。
造形が失敗したパーツに犠牲になってもらおう。
ナットを入れる予定の穴に、
六角ナットをあてがい半田ごてで押し付けてみた。
焦げただけで六角ナットは中に入っていかない。
やはり通常の方法では駄目なようだ(;´Д｀)
ま、わかってたけどね。
解決策は、埋め込みたいナットより大きい穴をあけて
六角ナットを埋め込み、レジンで固める。これしかない(;´Д｀)
試しにやってみよう。
下側からレジンが流れ出てしまわないようにテープを貼っておく。
ナットにネジを付けたものを穴に立てて隙間にレジンを流す。
私はダイソーの化粧品コーナーに売っている、
注射器型のスポイトで流し込みました。
先が細いので狙ったところに流し込めて便利(*'▽')
紫外線照射して固める。
ちょっと弄り倒したので傷だらけで汚いけど見事成功。
ものすごい力で締め上げてみたけど、ナットが空回りすることもなく維持できてる。
イイネ。
本番は6角ナットじゃなくてインセットナットだけど問題ないと思う。
作戦は決まった。これで行こう。
え？印刷の前にSTLの段階で穴サイズを大きくしとけ？
いやぁ、ドリルで穴サイズ広げたほうが表面がザラザラになって
あとからレジン入れた時に噛んでくれて
強度増すっしょ？しらんけど・・(;´Д｀)
（穴あけでレジンが欠ける心配はあるけど・・・）
ちなみに、電子パーツはまだ届いていない。
なので完成はまだまだ遠い(;´Д｀)
しかし、PLAのフィラメント使い切れなかった(;´Д｀)
もう古いので処分したかったのに・・・。
あとうちのFDMであるCetus MK3だけど、X軸かY軸のどちらかでカクつき現象が見受けられた。
リニアスライダーのオーバーホールが必要かもしれない・・・
埃だらけで放置してたからなぁ・・・
ケースが無いタイプはこういう時不便ね。
次の記事はこちら
https://randol-news.net/art/00543.html
2022.07.19 11:38
| 
3Dマウスの自作① 電子部品の調達
2022.07.11
なんとか重工さんのYoutubeチャンネルを見て、
お、これはいいと思うものがありました。
FaqT0tumさんが作成、公開している3Dマウス設計データです。
ソースコードまで無料で公開されているので
3Dプリンターがあればだれでも作成可能です。
3Dマウスは3Dconnexion製の物が有名ですが、
一度使うと便利すぎて手放せないほど
中毒性があるツールらしいですが、
手が触れる部分に加水分解しやすい素材を使っていたりと、
妙なところで評判悪いので、自分で作れるなら最高です。
壊れても自分で直せるしね(*'▽')
本当に実用レベルのものであればですが・・・
公開されているサイトは
https://github.com/FaqT0tum/Orbion_3D_Space_Mouse
こちらになります。
以下に公式サイトで紹介されているパーツのリンク先をまとめてみました。
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1.3インチOLEDモニター 4pin(7pinはダメ）
https://s.click.aliexpress.com/e/_AtYDV6
586円(381円+送料205円)
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HW-040 360度ロータリーエンコーダモジュール 5pin
https://s.click.aliexpress.com/e/_AmjV9a
309円(送料無料)
これはちょっと注意が必要。
開発者が載せてる上記のアドレスから買うなら問題ないと思うが
KW-040規格の物を買うとき、穴位置が微妙に違うものが存在する。
そして、シャフトの長さが違うものも存在する。
設計データを見ると基板からシャフトの先まで約30mmの物が正解のようだ。
届くのが正解なのか到着してみないと分らないのが難点だけど
とりあえず言われたとおりの物を買っておきます。
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KY-023 ジョイスティックコントロールレバーセンサ 5pin(2個セット)
https://s.click.aliexpress.com/e/_A8hY9K
288円(126円+送料162円)
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Arduino Pro Micro ATmega32U4 5v MiniUSB
https://s.click.aliexpress.com/e/_AYt9zi
1413円(786円+送料627円)
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プッシュボタンスイッチ 8φ 3個
186円(125円+61円)
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LEDテープ Neopixel Strip WS2812B(1M 60 IP30を選択）
https://s.click.aliexpress.com/e/_APd9lZ
789円(送料無料)
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ボールスラストベアリング F8-22M
https://s.click.aliexpress.com/e/_ArBcYb
348円(129円+送料219円)
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真鍮ホットメルトインセットナット M3 D5xL4 1セット（100個）
https://s.click.aliexpress.com/e/_9yVx2u
1136円(822円+送料314円)
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ネジ
M3x15mm (3個)
M3x10mm (4個)
M3x8mm (5個)
https://s.click.aliexpress.com/e/_9R4lDe
1407円(送料無料)
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リード線 28AWG
https://s.click.aliexpress.com/e/_A6xGln
1550円(送料無料）
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マイクロスイッチ 6mm*6mm*5mm 40個
https://s.click.aliexpress.com/e/_AZhwpN
296円(送料無料)
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Type-C用を言われたまま購入すると、7月上旬の時価で8308円掛かります。
結構高いですね(;´Д｀)
3Dconnexionの有線タイプをAmazonで買うなら18980円。
これよりは安く上がるのですが、
同じ仕様のパーツを検索し、
いろいろ工夫すればかなり安く仕上がるものです。
私の場合、Arduinoと液晶、LEDテープ、スラストベアリングの4つ以外は全部在庫があるので、
出費は微々たるものでした。全部で2000円くらいの出費です。
仮に全部買うとしても以下の工夫で4000円未満に収まるでしょう。
・真鍮ホットメルトインセットナット
50個セットが違うところで売っている。
これしか作らないのならもっと少なく買いたいところ。
先々、いろんなものを作るとかなら指定通り100個セットを買うのも良し。
・Arduino USB-C
探せば1164円のがある。
・1.3インチOLEDモニター
これは安いのがあっても数十円の差だった。
・LEDテープ
1Mもいらない。50cmで367円のがあった。それでも余る(;´Д｀)
でも機能として必要かと考えればそうでもない。
コストダウンを重点におくなら付けなくてもいいと思う。
・ボールスラストベアリング
送料込みで181円で売ってるショップがあった。
・プッシュボタンスイッチ 8φ 3個
形や材質にこだわれなければもっと安い。
プラスチックでいいなら3個で100円未満。
・HW-040 360度ロータリーエンコーダモジュール
・KY-023 ジョイスティックコントロールレバーセンサ
Arduino勉強キットを買うとついてくる。
様々なものが付いて900円くらい。単品で買っても安いのがどこかにある。
2種類買っても500円くらいか。
ロータリーエンコーダは注意が必要。
基板にHW-040と書かれているものはシャフトが短いものが存在している可能性。
KW-040と書かれているものは穴位置がおかしいものがある。
買ってみないとわからないのでちょっと博打要素あり(;´Д｀)
・ネジ類
普通のネジならホームセンターで買うとかなり安く上がる。
錆びやすい中国ネジをセットで買う必要ない。
ただし、設計で用いられているのは六角ネジなので少し頭が小さいメリットがある。
普通のネジでは穴拡張しなくてはならない場合があるので、
それが煩わしい場合は言われたまま買ってもいいと思う。
・リード線
28AWGという指定だが、結構細い。
外皮を含めた直径が1.2mm程度の物がそう。
安上りに済ませるなら捨てる予定の
古いケーブルを切ってバラせば意外と手に入る。
買うならホームセンターの電気コーナーに、
「ELPA 10芯コード 5m 2本入」が200円程度で売ってると思う。
色分けが難しいという問題は出てくるけどね。
・マイクロスイッチ
配線図には存在してるが、なぜか完成図には見当たらないパーツ。
かなり多用されている部品で、いらない家電品をばらすと
良く採用されているので廃品から見つけやすい。
リセットスイッチの用途だし、使わないなら付けなくてもいいかも。
買ってもたくさん入って100円未満。
秋葉原あたりに行けばバラで買えるのでもっと安く揃えられると思う。
さて、次はプラスチックパーツの製造です。
部品が届く前に用意しなくちゃ(;´Д｀)
次の記事はこちら
https://randol-news.net/art/00539.html
モノタロウの工業用ハンドクリーナーが値上がってる
2022.07.08
3年前に比べ、単純に倍。いくら何でも上がりすぎ(;´Д｀)
3年前は税別で399円だったのに、今では749円。
製造原価が上がった？ 円安の影響？コロナがらみ？
でも、さすがに倍は無い(;´Д｀)
もっと大量に買い込んでおけばよかったなぁ・・・
この値段でも他社のスクラブ入り洗剤と比べて安いので
鞍替えもできぬ・・・ぐぬぬ(;´Д｀)
