3Dプリンターの修理と整備(2)

QIDI社製のプリンターはMakerBot Replicator(ATMEGA2560)のオープンソースに基づいて開発されてきたようだが、Xシリーズ(X-One, X-Pro)からはSTM32マイコンに置換されてきている。以下の基板は、左上がX-Oneの物で、左下がX-Proの物です。右下がTECH1(AvatarⅣ)の物です。
X-Proと基板自体は共通で設計されているようですが実装されている部品は異なります。X-Proでは互換機の系譜で始まったビジネスと少し付き合う形の結果としてこれらの基板が残っているので整備して使えるようにしておきたいと思っています。

 

 

同一メーカーなのでセンサーやヒータへの結線コネクタは共通
aliexpress : https://ja.aliexpress.com/item/32803020559.html
アマゾンでも可能

Xシリーズは、保守サービスの一環や試供品などのモデルとして提供されたもので当時流行ってきたコンパクトなシングルノズルの低価格な路線や筐体に樹脂と金属高級感を出そうとしたりといった流れが出てきたものだ。

X-ProとX-Oneではタッチパネルが搭載されて、32ビット化の恩恵でslicerから造形品のアウトラインがハンドルされて表示確認が出来るようなSailfishという世代のソフトに置換されている。また、X-ProではWifiモジュール(ESP1)によりremoteシリアルポートを介して印刷できるようにもなった。slicerソフトの改版とこうした機器側の改版とが相まって若干の矛盾が生じていたようにも思い返す。

TECH1の整備と併せて、これらの2機種用の基板についても改修整備をしておこうと思います。Wifiモジュールが搭載されていたのかどうかは不明ですが当時の設定情報などについて中華メーカー担当者とやり取りをさせていただき確認をしたので引き続き進めたいと思います。Wifi印刷は便利そうな反面USBメモリでバッチ処理をさせたほうが安心かなという気もしています。

 

3Dプリンターの修理と整備(1)

組み込みの里ではQIDITECH社の3Dプリンターの修理整備を多数扱ってきた。もともとは、購入して使い勝手の意見などをメーカーに送っていたことからの派生だった、さて、そのQIDITECH 1(FlashForgeのさらにClone)は現在、購入したオリジナルの物と里子に出して子供たちにSTEAM教育をされている知人の所で活用してもらっている。ほかにもX-One, X-Proなどのモデルも扱ってきたがTECH1でのフィードバックが活かされてきたのか品質はとても良くなって修理整備サポートも終焉していた。

里子に出していたモデルは活用されていたようだったが、ヒートベッドが加熱できなくなったという連絡があり修理か購入を考えているという相談が届いた。添付された写真からは、ヒートベッドへの引き出す配線端子が焦げているようで埃から発火したのか、電流が流れるところとは言え線材処理でほつれた髭でもショートしたのだろうか。

Messengerでやり取りをしたうえで修理整備を委託されていた時代の部品の残りがあるかどうかを里に来てから確認した。予備の基板は見つかった。これが不良なのか、正規動作をしていたのかどうかも確認する必要がある。購入して現在はオフラインにしていたQIDITECH1を稼働させて動作確認をすることにした。うまく動作していれば、動く基板を送り、予備基板の動作も付け替えて動作確認をする。

MakerBot社のOpenSourceだった時代のハードを中華メーカーなどが次々とボードを作り直したりして出来ているのが実情だ。8ビットマイコンのATMEGA2560が搭載されているものだった。オリジナルのReplicator1はATMEGA1280だったそうだから、実際にはメモリ領域については幾つか課題があるらしい。ブートローダーの配置領域とアプリケーションの配置のコンフリクトだ。Arduinoで伸びてきたATMEGAなので共用活用されていると思われる。

2つの基板を動作確認するとそれぞれ問題が分かった。

故障品 稼働品(?) 予備品
問題 ヒートベッドが加熱しない。それ以外は動作しているようだ 実はヒートベッドが加熱できなかった メインボードが立ち上がらない
状況 HBD接続端子が焦げ付いている写真を見せていただいた HBD用FETを交換した後があり、はんだ付けが途中のように見えた。 5V電源が出力されていない。

ヒートベッドコネクタが違う

見立て・対処 引き出し線の所でショートしてFET(PSMN7R0-30YL)が壊れたのではないか。
FET交換と端子交換で対処予定
FETの半田付けで復旧

OK

スイッチングレギュレータ制御チップの手配(L5970D)。
回路図を基板からトレースする中で周辺回路の電圧がおかしいことから、表面実装の抵抗の半田付けを修正したところ立ち上がった。OK当該のターミナルはコネクタ型に切り替えた。OK

予備品と本体が動作したため、本体に入っていた基板を送付して交換確認していただくことにした。故障した基板については返送送付していただき、こちらで稼働本体を使って検証することを予定している。検証確認が出来たら、こちらの機材も活用していただくように引き渡しする予定である。

制御基板は24V電源で動作していて、過熱系統はFETを介して、24Vを用いていて、モーター制御オンボードで5Vと3.3Vを作り出している。

取り出した基板の確認をするために、24Vの電源がないことに気が付いたが、正負電源があったので±12Vにして24Vを作って実験稼働させることが出来た。予備基板はおそらく初期不良で半田付け不良が見つからなかったのかと思われる。

故障基板が帰ってきたら検証を再開します。

手配した部品
PSMN7R0-30YL 3Dプリンタ FET
L5970D 1A スイッチングレギュレータ

 

 

 

 

ワイヤリングペンを3Dプリントで更新しました

 

PLAで作成しています。精度が必要なので収縮の激しいABSはだめですね
市販のミシンのボビンを使いました
ノズルは内部にM6のネジが切ってありますが3Dプリンタの癖があるのでノズル側は少し拡大するか、印刷時にネジ直径方向に拡大する設定をslicerですると良いです。

ノズルは同時に2個印刷するのが秘訣です

横置きで寝せて出力します。ネジがあるのでサポートが必要です。
公開サイトには、内部ネジのみ5%大きくしたデータ(WiringP4.stl)も上げてあります。
ボビンを固定するピンも寝かせてフィラメントを出すことで強度が出ます。

 

 

設計データはこちらで開示しています。

電池半田ごてのボディを直す(Step2 STLファイルを作成し、gcodeに変換して3Dprintして評価してからFusion360へ戻す)

電池駆動半田ごてケースの修理の続報です。

底面の形状をスキャンしてBMPからInkscapeでトレースしてSVGにしてFusion360に取り込みました。ここまでは前回お知らせしました。


Inkscape上で取りこまれトレースした底面のカーブです

DSC_0590

実際のサイズは、WHD 37×24.7×6でした。

取り込んだSVGのスケッチを6mm厚で押し出してから、この実物のサイズとスケッチのサイズWHを測定して比率に基づいて拡大を行った。

現物を観つつ、ノギスで計測していきます。外観のカーブが取れているので、スケーリングで合わせます。残りはちまちまと合わせていきます。

レビューをしたつもりで、スライサーにSTLファイルを読み込ませました。

スライサーソフトに読み込ませた状態

種々パラメータ設定してスライス処理を実施

ほどなくスライスが進み

48分の所要時間を示して、gcodeファイルが生成されました。
これをUSBメモリに入れて3Dプリンタで印刷するのが現在の運用です。ちなみにプリンターにWifiも有るのでリモートでの印刷も可能です。

一見良さそうな試作設計段階でしたが・・・・

評価してみると・・・・

爪が折れた試作の写真

左側の付け根との間に溝があるのは作図不良と検証ミスで1mm厚みが薄くなっていた。

折れてしまいました。構造が不味かったですね、不正確な作図で薄くなっていました。気を取り直して修正して作成しました。まだ、サポートが付いている状態がこちらです。

DSC_0618

DSC_0617

サポートを取りました完成品

DSC_0601

装着した段階です。

無事に装着して嵌合も出来ました。

強度的にもよさそうです。

 

電池半田ごてのボディを直す(Step1 Inkscapeで2DスキャンデータからSVGを作り、Fusion360へ渡して)

DSC_0591

大洋電機が出しているMSD20という電池式半田ごての本体ボディの作りがいまいちで元々電池蓋が取れがちだった。そしてやがてそれは折れてしまい使えなくなっていた。放置していたのだが3Dプリントで修理することにした。

DSC_0590

手順としては、まず折れた部品をコピー機にかけてスキャンする。

得られたbitmapファイルをInkscapeでインポートしてビットマップを
トレースしてパスを得る。

得られたパスはfillされている形なのでfillをなしにして
strokeをありにすると以下のようになる。

表示モードを変えると構成点で以下の様に表示される。

要らない外枠をctrlキー押しながら、選択していく。

削除すると2つのデータになる。

左のデータをマウスで領域選択する

削除すると目的の底板のアウトラインが得られる

ページサイズを選択オブジェクトに合わせる。

この状態でSVGファイルとして保存する。このSVGファイルをFusion360で取り込んでサイズの補間をする。

実際にノギスで測ったサイズとSVGデータのサイズをスケーリングするわけだ。
Fusion360では、計測機能があるのでSVGのサイズ(S)を求めて実際のサイズ(A)で縮尺処理をする。スケーリング指定では(A/S)の形で与えれば実際のサイズに変換できる。

下絵のベースが出来たら少しずつ実物をトレースしていき仕上げていく。
実際には、半分だけ仕上げてカットした形からミラーリングで作り上げる。

作り上げたファイルはSTLにして落として、プリント用にスライスしてgcodeファイルを生成して、プリンタに掛けるという手順だ。Thingiverseに登録しておいたが、まだ印刷前なのでinprogressとしている。
修理は実際には、その先で始まり爪がうまく止まるように調整していくことが必要ではある。

 

 

 

トイレのフロータンクがズレて水が溜まらなくなること(水が出っぱなし)を修理した

別宅は、普段は住んでいない週末の家なのだ。先日、水洗トイレが止まらなくなるという事態が発生して、フロータンクの中の部品(大小で流す水量を調整する可動式の弁?)がズレてしまうことが問題のようだ。写真での右中央にあるものが大小で動作する部品なのだが、これが収まる黒い樹脂部品容器がずれてしまうことで問題が起きるようだった。問題がおきたら、水栓を止めてから、この黒い容器を動かして調整をして様子を見てきた。トイレの水量が止まらなくなると水道代として漏水扱い(実際そうなのだが)として料金が跳ねあがるのだ。1週間あるいは2週間留守にすることもあるので実際に今回の水道料金は普段が2500円程度のものが12000円程度になっていて水道メーターの管理で来た人もたまらずベルを鳴らして訪ねてきた。普段は在宅していないので偶々休日にこられたのだが・・・。顛末は理解していたので、あの1件だとわかった。何かの拍子でずれることもあるだろうから、固定化する修理までは、留守にするときにトイレ内の水栓を止めるようにしていた。

本質的な修理をすべきと判断して黒い樹脂容器が収まっている位置にクリップできるような部品を3Dプリンタで作成することにしたのだが、測定するのがとても難しい、タンクの中に金属の巻き尺をまげていれて大まかなサイズを割り出して、手探りで構造を押さえてから部品を試作繰り返して左の写真にある緑の部品のような形が最終形として仕上がった。もともとの何かの不具合に至った理由はわからないのだが、たぶん何かの樹脂部品が破損したのではないかとは思う。

水道代の請求から修理することにしたのだが落ち着いてよかった,

トイレタンク修理部品

掃除機のズームパイプの調節リングが壊れた・・・

  1. SHARPの掃除機の所謂パイプ長さを調整するリングが壊れてしまったそうだ。
    壊れたところを見ると締め付けた後に樹脂の劣化が生じたのだろうか、この部品だけを売っていたりすることがないのがこのご時世だ。効率最優先で全交換でパイプ込み
    で3000円ほどするようだ。3Dプリンタでアプローチしようとするも肉厚を増したうえでABSで出力してみるしかないという所だろうか。

雰囲気としては、昔のアマチュア無線のノブを設計するのに似ているが、大きなネジ
自体は近いサイズのネジを作りこんでからスケーリングで合わせるしかなさそうだ。

回転体として設計するのが都合が良いので、断面をイメージして計測結果から作図をする。補助線で引いた中心線に基づいて回転させる。長さ方向は合わせて、直径は計測したものに近いねじ径とピッチで円柱を作りオネジで作り長さ方向以外でサイズを調整して作った。

ちなみにDMMで一番安い印刷は最近強度もありそうな試作プロレジンの割引で2537円ということだ。実際にプリントしてみてから頼んでみるかな。タフレジンだと5056円ということだから、試作は特別価格のようだ。

DSC_0560

なんだか、それなりのものが出来た。一番難しかったのは螺子の谷に埋め込まれたサポートの取り外しだったが、バリ取り工具のプラ用で取り去ることが出来た。

 

CADデータからサンプルを作りたい

一緒に都立産業技術高専で非常勤講師を勤めている友人から、ある製品のCADデータに基づいて3Dプリンターでサンプルが作れないのかという相談を頂いた。学校の研究室にあるそれを使ったら出来るのではないだろうというレベルの話だった。以前から、授業に使う教材を支える道具や治具的なものを自宅工房で作成したりしたものを共有していたことからそんな相談になった。
「データがあったら始められるんでしょ」的な話ではあったものの、彼と私の出勤日も異なるので私の出勤日に合わせてその授業前後で依頼した人も交えてチャチャッと
済ませられるものだと思っていたようだ。まずはどんな形式のファイルなのかもわからないままに時間が経ち、学校は夏休みになってしまった。木更津の工房にある3DプリンターではFDMモデルなので制限事項が多いことから、そうした目的にはかなわないかも知れないが、まずはCADデータが入手出来たら確認するよと話を結んでいた。
そんな工房でのオープンも既に夏休み体制も終わろうとしていた時にデータが入手できたのでと送られてきた。メッセージは、いつ行ったら良いかな的なノリだった。
届いたものはSTEPフォーマットだった。レジャー用に設計された船らしい。沢山の製造部品がそのまま集大成になっていてどうしたものかと思いつつ、一つずつの部品のボディをSTLに変換していくと40弱のパーツになってしまった。これではプラモデルにもならないし組み立てるの大変だろうと一旦回答をしておいた。相談に伺いたいという話だったが、自宅のプリンタで済むかどうかも含めてネットでオンラインで知人への依頼主交えて状況を説明することにしておいた。
何か解決策はないだろうかと探っているとSTEPファイルでFusion360に取り込まれていた全体を纏めてSTLファイルとしてExportできることが分かった。時間はかかるもののCloud側で処理されて暫くしてからダウンロード出来た。
早速、DMM.makeにuploadして見積をしてみた。元々のファイル指定ではサイズを1/20にしたつもりだったが、350cm(1/2サイズ)になっていたらしく出力不能となった。再度スケーリングして1/20サイズで長さ35cmにしたところ18万円弱というものだった。展示会などで説明するモックアップにしても高すぎるのだろうと思い、サイズを更に20cmにすると4万円弱ほどになり体積見合いであることが分かると共に一括でSTLにしたため一番大きな船体部分が全て体積として計算されていることが支配的な理由だろうと判明した。
あいにくと一括で一つのSTLにしたファイルはMeshモデルなので空洞化させる為の演算などは出来ずソリッドモデルに変換する必要があったが、とりあえず依頼元の方と知人交えて目的のサンプル作成というゴールについては手の届きそうな費用範囲になりそうなのでデータを渡してDMM.makeに発注することを勧めておいた。
Meshからsolidに変換することは主要な最大部品である船体に限れば自分のマシン環境でも出来たので、中にたい焼きでいうところの餡子部品を作成して引き算することで空洞化処理をできた。他の部品も全てsolid化したのだが次に結合しようとすると末端のマシンではリソース不足になるらしく諦めた。ちなみにマシンのメモリは16GBしかないのだ。
最初に立ち帰って全てのsolidモデルのまま凡そ150ほどの部品を纏めてSTLに再度Exportすることで解決した。無理をしないことが肝要だ。なお、空洞化するだけでは不足で穴をあけて固体化しない材料が抜け落ちるようにしないとモデルとしてはNGだ。底面に3か所の穴をあけてこれらに対処した。
同様な条件でDMM.makeで見積を取ったところ13000円ほどになったから良いのかと思います。

スライスチーズの場所を作る

頂いた奥様からの設計メモ
冷蔵庫内部を測っていただいたチーズのサイズも含めてのものです
2つの部品に分けて設計した。
厚みは2mmPLAでサポート無しで強度を確保する作戦チーズを束ねる枠についてはひっかけ側から挿入してくびれで支える

出力時間はそれぞれ7時間ほど

これで設計メモのイメージのものとなった筈。

実際のデータはこちらにあげている

コロナ禍の夏 マイポットの乾燥が課題らしい

夏休みになり、小学生たちが自由研究のネタなのか電子工作塾という期待値で訪れるようになった。付随的に保護者の方々もいらっしゃいます。保護者の方々も日々のご苦労を改善したいということが幾つもあるようで、そんなネタをお子さんのテーマに反映されているような雰囲気も感じます。

組み込みの里では、日常的に問題があったり改善したいものについては頻繁に3Dプリンタが登場してショウもないものを作っていることは皆さんにお見せして参考事例にしていただいております。ポップコーンの分納器なども一例ですが、簡単に3回分に分けて収納するようにして毎回の計量を重量から容量に転換して改善したりしています。

夏休みでコロナ禍ということでも小学生の日常として水泳スクールに通わせているとマイポットを持たせていらっしゃるようでこの洗浄とその後の乾燥が難しいので乾燥しきらずに飲み口の所が臭くなるのだとかが悩みらしい。

ポットはそのまま食洗器にもいれられないらしいので、バットに洗った水筒を逆さに立てているらしい確かに水が落ちるにしても口元に残りそうだなと思う。
口の細いものが特に問題らしい、さもありなん。

 

課題だというのならばツールも種々でているようで100円均一ショップにあるマイポットを逆さにして乾燥させるものや、珪藻土のスティックやブロックをクリップに引っ掛けるものが通販サイトにはあった。

 

とはいえ、このままでは換気が弱いと思うのはマイポットの口が細いことやスティックの長さが短そうだとかあったので強制換気をチューブとファンでやったらどうかというものを考えた。先端に湿度センサをつけて乾燥検知したらファンを止めたらとか、送風のチューブと珪藻土スティックをクリップしてマイポットに挿入したらよいのではというアイデアになったが、 まずは珪藻土スティックと送風チューブをプリンタで繋いでみてどのくらい効果があるのかをみようとした。マイポットが三本あるらしいというシチュエーションらしいのが見え隠れしたので3Dプリンタに使うミニターボファンに分岐をつけて三本に分ける程度の状態でやってみた。物理的に水がたまった状態から蒸発して珪藻土スティックに吸収させるという動きにはあまり効果が見られないように感じた。水は基本的に逆さにして落とすべきでそのうえで口元に残らないようにする形を考えて、

発想を反転させてみた。乾燥効果を高めるためにまずはファンを専任させるよう分岐も外して下から吹き上げるようにした。スタンドの扇を介して風は中央の珪藻土スティックにそって中にあがっていきスタンドの他のコーナーから抜けていくようだ。もともと水自体は足元に落ちてくるので下にペーパータオルでも敷けば済むだろう試作品で効果が確認できたので、 お困りの方の幾つかのマイポット水筒の口のサイズを計測させてもらいカスタマイズしてみた。問題の細い口のものも広口のものも対応できるようだ。更に別のものもあったようだが壁に向かって傾ければ使えるので問題はないのだといわれたが3種類くらいはそのままで対応できそうには思う。このスタンドを使うと30分ほどで乾燥できるそうだから、低速に三本乾燥するよりも良い判断だったかと思う。5Vのファンだったので、USBケーブルを接続できるようにXHソケットをつけて熱収縮チューブでコーティングをして日常使用に耐えるようにしておいた。シロッコタイプのミニファンは中々よい風量をこの構造で実現してくれてありがたい。