カテゴリー: 3Dプリンティング

しばらく使っていなかった自作の３Dプリンター(corexy)。使っていなかったのは、プリントが失敗続きだったからですが、一念発起、しっかりプリントできるようにいくつか改良をするとともに、調整をしてみました。

改良点は、

1. オートレベリング機能の追加（ファームウェアの変更）
   
2. プリントベッドは3Mのシートを使うように変更。
3. Repetier Serverなどでリモートからプリント
   

です。

1. オートレベリング機能の追加

ベッドのいくつかの場所の高さを測定してノズルが適切な高さに来るようにする仕組みですが、いくつかの違ったセンサーを使う方式がありますね。

今回は、マイクロサーボで、レベリング測定を行うときに、マイクロスイッチを繰り出す方式を実装することにして、マイクロサーボをプリンターのヘッドに後付けするための部品を作成してつけてみました（結構苦労した）。

配線は、スイッチをZ_MAXのエンドストップに、サーボは1つ目のサーボ用のコネクターがRAMPS1.4にあるのでそのまま付けました。制御のファームウェアはこれまでrepetier firmwareを使っていたのですが、オートレベルの設定が個人的にわかりにくかったので、今回Marlin 1.1.9 に変更をしました。

ファームウェアの変更をすると、モーターのstep の設定などかなり変更が必要で試行錯誤をしましたが、最終的には、狙った動きができるようになりました。

Marlin ファームウェアの設定は、かなり細かい解説もありわかりやすいと思います。G29コマンドでautolevelをする際に、ちゃんとサーボが動いてスイッチが測定状態になるのは小気味よいです。測定は各点で3回するように設定しましたが測定のrepeatability もよい感じ。

2. プリントベッドの変更

これまで、6mm厚の強化ガラスを3mm厚のアルミ製のヒーテッドベッドに乗せ、しわ無しピットを塗って使っていましたが、平面性はいいものの、ガラス層が分厚くて加熱に時間がかかるうえ、ガラス表面の温度が均一になりにくいという問題がありました。

今回、ガラス板を使わないようにし、アルミ板に３Mの３Dプリンタ用シートを張ることにしました。autolevelができるようになったので、多少アルミ板がたわんでいても大丈夫かなということで。このシート、本当によく張り付きます。ABSでプリントする際に、剥がれる場合が多いですが、かなりなりにくくなりました。

3. リモートプリント

私の３Dプリンターは、結構うるさい。というわけで、別棟に置いているのですが、やはり途中経過が気になる。ので、今回Repetier serverを利用することにして、USBカメラでプリント中の様子もリビングから見ることができるようにしてみました。有料のRepetier server ProでないとUSBカメラで見られるようになりませんが、十分価値があると思います。

4. 調整

これまで失敗が多かったのは、調整をいい加減にしてきたためもあると思いましたので、今回割と真面目に調整してみました。

調整内容は、こちらに書いている内容です。これなかなかいいガイドなので、そのまま真似をしてやってみました。

調整結果

• M851 Z-3.86 
• M92 X80.00 Y80.00 Z400.00 E453.20
• M301 P20.30 I1.92 D53.63
• フィラメント 1.74mm 93 % 吐出レート

調整メモ：Z_PROBE_OFFSETの調整は、ノズルがベッドに近すぎる場合は、Z851 Z??の数字を＋方向に変化させて、ベッドを遠ざける。

調整をしつつ、プリンターの制御コードを整備。G28で原点復帰、ベッドの温度を上げてから、G29でオートレベル実施。ベッドの外側に退避してZ0.4あたりまでおろした状態でファンをONにしてから、ノズルを加熱（ファンはExtruderのヒートシンクを冷やすためなので、これが必ず動いていないとNG)。プリントが終わったら、25mm分Zをあげてからベッドの外側に退避、ベッドやノズルのをOFFにする。というシーケンスを実施するようにしました。

調整の結果、これまでの設定ではかなりノズルとビルド面が近いために最初の層がでこぼこになっていたために失敗を招いていたような気がします。

３Dプリンターの改良・調整をしていたのは、天体望遠鏡の部品（下）を作るためでしたが、調整する前にできてしまった・・・けど、他のもいろいろ作ってみようと思います。

調整の甲斐あって、こちらのベアリング、印刷して動かせました！

これまでは、部品がくっついてしまっていたのですが、今回調整した感じからすると0.03mm 程度の誤差が部品間のクリアランスが十分取れていなかったための様子。

なんだか、同じところをぐるぐる回っている気がしますが、昨日は、朝早起きして、前に少し進めたWebカメラをCマウントのカメラに改造する件と、鏡面の検査のためのフーコーテスターの改良（？）を進めてみました。

１．WebカメラをCマウントのカメラに改造する件

３DプリンターでWebカメラのCCD基板を保持する部分を作りました。最初、CADで図を描いた通りにプリントをしてみたのですが、使ったABS樹脂はかなり収縮するので、合わせてアルミ板で製作したレンズマウントと取り付けネジ穴の位置が合いません。ノギスで計測したところ、0.5%程度ABS樹脂でプリントした部品が収縮している様でしたので、逆に0.5%大きなサイズの部品に拡大してプリントしてみたところ、何とかOKになりました。

レンズのマウントは、5mm厚のアルミ板にCNCで穴をあけ、ミルスレッド工具を使ってフライスでCマウントのねじ(1-32UNC つまり1インチの25.4/32mmピッチのUnifyねじ）を切ってみました。ねじ切りは、Carmexのミルスレッド工具を買ってあったので、carmexのWebサイトで、ヘリカルねじ切りプログラムを作成して自分のCNCフライスで加工をしてみました。ねじ切り用の下穴は直径24.7mmの穴をfusion360 のCAM機能を用いてプログラムを作成し、6mmのエンドミルで加工してみましたが、機械の剛性が足りないせいか、はたまたエンドミルの径がきっちり6mmでないためか穴が小さすぎたため、最終的には24.9mmの下穴のプログラムを使って穴あけをしましたが、うまくいかない原因の追究まではできてません。

おそらく、フライスのX,Y軸駆動ねじにバックラッシュがあるため、ソフトで補正をしているのですが、補正がそれほどうまくいっていないのかもしれません。補正値は、作ったときに測った値のままですので、見直してみようかと思っていますが、時間がなかなか取れてないです。

ヘリカルねじ切りの方は、下穴の問題から何度かやり直しましたが、最終的にはレンズをしっかりねじ込めるねじを切ることができました。

Cマウントのねじ穴が切ってあるので、望遠鏡に取り付けて惑星を見るのにちょうどいいかも。または、結構このWebカメラの感度はよいようなので、自動ガイド用にもいいかも。

２．フーコーテスターの改良、と磨き中の鏡面の検査

先週、乙女高原観望会で研磨を進めたのですが、日曜朝に、現地で結構な積雪があったので、日曜の午前中の研磨作業はあきらめて撤収してきたのです。家で自習しようと思って機材を持ち帰ってきたのですが、案の定仕事で全く平日は進めることができませんでした。

なので、土曜の朝早起きして、少しでも進めようとしてみました。

まず、フーコーテスターのネジは、今まで５ｍｍのずん切りボルトを使用していましたが、3DプリンターDIY用の部品に直径５ｍｍの台形ネジのズンぎりとナットがとても安く売っていましたので、調達。台形ネジに取り換える作戦を実行しました。もともと切っていたねじ部をフライスで除去し、台形ネジとセットでついてきた台形ネジ用ナットを取り付けるべく、穴あけ、タップ切りに励みました。

その結果、現在のマイフーコーテスターは下のようになってます。テスターのいじくりばっかりしていて、一向に研磨が進捗していませんが気にしないことにします。

ステッピングモーターと台形ネジは、リジッドカップリングでつなげていますが、調整がちょっと煩雑でした。

なぜか、WebカメラをCマウントに改造したものを使っておらず、市販(Aliexpressで購入）の監視カメラをつけていますが、これはあまり気に入っていないので、そのうち改造したWebカメラに置き換えるかも。

台形ネジに変更したら、どちらの軸も、狙った通りに台座が動くようになり気持ちがよいです。

普通のネジを使うと、ねじとナットの当たり具合によって、ねじを回しても動くときと動きにくい時などが出てくるのですが、台形ネジは、軸方向だけ（に近い）ナットを押す力がかかるのか、そこの動きが非常に素直になりました。ステッピングモーターの回転と組み合わせて、1/1600 mm 単位で押し引きできることになっているのですが、フーコーの画像を見ていて、その解像度での動きが実際にできている感じはあります。

これで、乙女高原観望会から持ち帰った自分の鏡面を検査してみた結果が下記の通り。

鏡の真ん中のは、たぶんレンズに乗っているごみが見えているものだと思います。

前は私の鏡は、リングがいっぱいできてしまっていたのですが、それは何とかおとなしくなりました。ただ、中心部に山ができているのと（読み取り合っているかな？）、もっと問題なのは外周がだれてしまっていてよくないです。おそらく外周のところのピッチ板と鏡面の密着がよくないのだと思う。山は外周の問題をショートストロークの研磨で解決した後にオーバーハング研磨をやって修正しようと思っています。

少なくとも放物面になっていたら、こんなにコントラスト高く鏡面の不整は読めないそうです。

検査をしながら、フーコーテスターの処理プログラムもあれこれ改良。自動ゾーンテストをするときに、ナイフエッジの像が中心で対称になっていないとあまりよいデータとなりませんので、X軸（ナイフ左右）をデータを見ながら微調整してくれるようプログラムを改造。まだ完全に動いてはいませんが、X軸の位置を自動で合わせこめるのは、便利そう。

とその辺まで進めたら時間ぎれ。今回もやっぱり研磨の作業をバンバンやるところまで到達しませんでした。でも、まあ少しずつでも進めばよいと思ってやっているところです。

あとは、CNCフライスに新しく導入したモーターコントローラーを使うにあたってのlinuxcncの設定調整とかあれこれやって1日終わってしまいました。