2014年5月21日水曜日

 魔改造iModelaって奴の話書いてみようと思います。

 デビューして結構時間が経つのでiModelaの情報って結構拾えるようになりました。
 でも私みたいに改造しちゃったって話は全然見かけないんです。特異な例なのかもしれません。

 お持ちな方はご存じでしょうが、XYのステージ駆動ギアも、Z軸のスピンドル上下のギアも、盛大なバックラッシを持った構造になってます。
 更に、純正な状態ではギアのセンターが出ない構造です。

 ギアのシャフトはM3スンギリボルトに真鍮六角ボスが芋ネジ止めになっていているので芯が出ません。ボスの内径が3φのところに、必ず3mm以下の直径になるM3ボルト刺したらセンタ出る訳ありません。更に樹脂ギアが嵌っていて、ここに遊びがあります。この遊びでセンタ誤差を吸収する思想のようです。
 そもそもギア駆動な物は、バックラッシというヒステリシスが必ず存在するのは仕方ないとしても、出てないセンタ、ガタのあるギア固定方法というホビーな設計なので、直線を削り出してもうねりを持った仕上がりになります。0.5mmピッチ切出そうとしても簡単にぶち切ってしまいます。
 
 まず最初に買った部品が外形7φ内径3φなフランジ付ボールベアリングで683ZZって規格品です。モノタロウで1個¥200ーくらいでした。両面シールドタイプです。10個必要。
 緑色の純性樹脂軸受は、683ZZと置換えできます。X軸の金属パネル部分もパチンと押し込めます。

 次にギアです。
 これはミスミで1個¥1500-くらい。 GEABG0.5-42-2-B-6 6個必要 
 スピンドル用が1個1200-くらい。  GEABG0.5-36-3-B-4 1個必要
 スピンドルピニオンギアは川田模型の 超硬ジュラピニオン m=0.5
 XYZ軸用のピニオンギアは純正をそのまま使用。

 XYZ用のGEABギアはボス穴径が6φです。
 M3スンギリに、外形6φM3L6の廣杉製黄銅メッキスペーサねじ込んで、先端にM3芋ネジでダブルナット固定式の締め付けで固定。
 廣杉スペーサにGEABのギアはキュポって音出てピッタリはまって完全にセンタ出ます。
 ギアの厚みは7mm、廣杉に7mm長は無いので6mm長+1.0mm厚シムリングで合わせます。

 次にシムリングです。
 M3寸切りシャフトは3φベアリングに刺しただけではガタが出ます。両側からベアリングレースをネジで挟んで固定します。本来はベアリングナットという、中央にリブが付いた専用ネジを使うのですが、M3サイズな製品はありません。ここはシムを挟んでナイロンロックナットで止めましょう。 
 ワッシャではなく、シムを使うのがコツです。ワッシャはM3用を買うと内径3.1φですが、3mmシムを買うと内径3.0φです。どちらが組立精度が上がるかは明白です。
 
 スピンドルにも純性はM4用のワッシャが挟まってます。これは内径4.1φです。
 4mmのシムリング買いましょう。キッチリ4φな穴が開いてます。
 厚みはいろいろ選べて、モノタロウで1枚¥100~、10枚で¥500~です。
 ピッタリとサイズが合う金属加工製品の組立って気持ちのいいモノです。
 スピンドル用ベアリングもモノタロウで買えば純正品補修パーツの1/5の価格です。

 最後にリニアシャフト
 X軸の手前の6φアルミシャフトは固定されてません。ガタを持たせて動作を破綻させない設計です。Z軸の垂直性に影響しますので、特注品をオーダーします。
 キチンと正確に組めば、動作は破綻しません。

 モノタロウでは147-M3-N3で特注すると、147.5mmが入荷しますので入らなくなります。
 モノタロウはLKCオプション注文が使えなく、+公差で造ってきます。
 YSBB6-146-M3-N3で注文して、シムリングで調整が正解。¥1200程で納期2週間。
 ミスミだとPSPJW6-147-M3-N3-LKCな特注で¥1350-納期1週間
  製品はモノタロウのほうが硬度があり、仕上がりも上等です。
 +0.5公差さえ注意すればモノタロウがお奨め。
 ミスミはLKCオプション付けてるのに、自分で砥石当てて、仕上げる必要ありました。


 ここまでやらなくても0.5mm切出せるって話もあるんですけどね。
 まぁ、ほら、嫌いじゃ無いから。回り道しながらのチューンアップって。
 ラジコンカーも、車も、バイクも、自作PCも、オーディオのアンプもスピーカーも。
 女子供にゃ判るまいな話ですよ。


 これ以外の投資はお決まりコースで

 PCBミリング  スタータセット 3.175φスピンドル付
 楽天ブックス WinstarPCB for iModela
 田宮 スプリントダッシュモーター これより強力なプラズマダッシュは寿命が1/3しか無いです。
CQ出版 コンパクト3D切削マシンで作るMyプリント基板

 他にあるといいモノは

 オリジナルマインド 基板加工カッター 土佐昌典0.8VC <-これお奨め
 PCBマテリアルズ 生基板 <-最安だと思う
 iModela削り出し両面基板に欠かせないのがサンハヤトのスルピンキット。
 0.8mmと、1mm両方あると便利です。
 以前にも出てきた スジ彫り堂のタガネ
 
 といったところでしょうか。

16 件のコメント:

  1. リクエストに答えて頂いてありがとうございました。
    すごく計算された内容で大変勉強になりました。
    機械部品を改造する場合、しっくり来るモノを探すのってなかなか大変なので、参考にさせていただきます。
    とりあえずどこの部分の事を言ってるのかをiModela見ながら確認する作業からなわけですが(^^;

    自分は”どうせ精度でないんだし精密パターンはあきらめよう”というコンセプトのもと、長寿命のオリジナルマインド土佐昌典FT使ってます。
    この改造を施した後に”パターンはVC、ハッッチングはFT”って使い分けでいってみようかと思います。

    スルピンキット使ってるんですね。自分はオリジナルマインドのスルーホール用ハトメを買おうか買わまいかでショッピングカートをウロウロしています。ハトメ自体は安くても工具が2万しますので(^^;
    スルピンキットはピンがそこそこお高いのでどっちにしようか迷ってます。

    勉強してパーツリスト作って、実際に作ってみようと思います。
    わからない所が出てきたら相談させてください。どうもありがとうございました。

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    1.  M3スンギリな送りねじは曲げないように慎重に扱いましょう。落としたり、変な応力かかると簡単に曲がって絶対に修正不可能です。指先で振っただけで曲がります。新品買っても鏡で転がして選別しないと使えるモノは少ないです。シャーって転がらないと駄目で、曲がるとシャラララになります。ここは曲げちゃったらローランド純正補修品買った方が安く済むかもしれません。

       Y軸ステージ組む時も、歪みをガラス面で確認しましょう。リニアシャフトのネジの締め具合で簡単に歪が出ます。

       基板は3端子レギュ使った電源から取り組むのがお奨め。
       カードサイズでダイオードブリッジと2200uF電解コン2個とレギュ4回路が充分載ります。
       タンデム基板評価で使ってます。
       狭ピッチ品無いですからiModela吊るし状態でも充分いけます。
       TPS7A狙うと0.5mmなので、未改造は厳しいかもです。

       オリマイのハトメはランド径大きくしないと使えないのでスルピンキット導入しました。
       0.8mmキット買ってから、モノは1.0mm極太シャープペンシルと同じだろと、1.0mmシャープペン文具屋で探したけど先端パイプ形状しか見つからず、結局サンハヤト純正1.0mmを追加購入。1.0mm無いと、ジャンパピン刺さらないのです。1.2mmはディスコンになりました。
       1ピンあたり¥25と、ランニングコストは高額ですね。でも全てのスルーホールに使う訳ではなく、部品刺さるところだけに使います。信号上下行き来だけならメッキ線で繋げばOKですから。

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  2. こんばんは。HEXです。
    現在iModela魔改造を実行するべく手順の確認と部品表の作成を行っています。
    この記事のX軸シャフト交換までの手順で必要な部品を購入すると2万2500円程度になるようですね。

    さて、組み立て手順はある程度イメージ出来たのですが、確認したいことがあり、投稿しました。

    1.X軸のネジの組み立て構成ですが、左から
    「イモネジ(廣杉に埋め込み)→廣杉6mmスペーサー→1mmシム→ロックナット→シム(外径6mm t=0.5mmを予定)→683ZZ→シム→ロックナット→(Zステージ)→ロックナット→シム→683ZZ→シム→ロックナット」って順番であってますか?

    2.スピンドルのに取り付けるギアは、スピンドルのΦ4mm部分に直接イモネジ止めでいいんですよね?

    3.廣杉スペーサー周りの組み立ては2本の寸切りボルトの長さがおなじになるように差し込み深さは精密に揃えるべきでしょうか?

    4.コメントにて「ネジの締め付けで歪むからガラス面で確認すること」とアドバイスを頂きましたが、「ガラス面で確認する」というのが具体的にどのような確認をすることなのかがわかっていません。
    小さいガラス板をネジにあてて隙間ができないように締め付けるとかそういう感じでしょうか?

    申し訳ありませんが、助言をいただければ幸いです。

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    1. 純正ギア厚みが7mmか7.5mmだったと思います。
      順番は純性樹脂押さえワッシャ 芋ネジ 廣杉 シムリング 683ZZ シムリング ナット ステージorスピンドルユニット ナット シムリング 683ZZ シムリング ナット です。

      スピンドルギアの固定はボス側上で止めれば純正位置と一致します。

      長さを厳密に揃えることにこだわる必要は有りません。
      重要なのは、M3の中心と、ベアリングレースの中心が一致することです。
      Y軸は純正品は長さが不足したので、選別寸切りカットで延長しました。

       Y軸ステージバラシて、シャフト固定ネジを何も考えずに組み立てると必ず歪みます。定盤なんてお持ちでは無いでしょうから、平面性が期待できるガラスとか鏡で歪を確認しましょう ということです。

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  3. とりあえず物を買ってから考えようと思ったら致命的な事実が判明しました(というか私が間抜けだっただけなのですが)

    モノタロウもMISUMIも個人への販売は行なっていないのですね。
    モノタロウは個人向けサイトも有るみたいですがそちらではリニアシャフトは購入できないようです。
    RSコンポーネントみたいに屋号を名乗ればOKなんていう緩い取引をやってくれそうにはないみたいですし…
    色々購入先を考えないと何もできないみたいです。
    683ZZさえ何とかできそうなので寸切のセンター出しはできそうですが、MISUMIの代替を探せないと駆動系の改造は厳しそうです。
    ベアリング周りのセンターだしの効果は大きいでしょうからとりあえずそこからやってみます。

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    1.  モノタロウもミスミも個人購入はダメでしたか。
       人参ぶら下げちゃったみたいで申し訳ないです。

       ロボット関連部品でギアが入手できますが、樹脂製は精度が無くて取り替える意味ありませんでした。
       Power's 平ギヤ(MOD0.5)42歯×2mm に、M3タップたてればセンタ出るかとやってみましたが、樹脂ギアその物と、アルミ製ボスのセンタが怪しくてNGでした。
       センタ出てないギアに気がつくと、ムムムこれはなんとかしてって思っちゃいますけど、魔改造行っちゃう前に、とりあえず基板造ってみましょう。
       2.54ピッチは全く問題なく削れますから。

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    2. 返答ありがとうございます。

      調べてみたら、モノタロウは屋号を名乗ればRSと同じく個人でも取引してくれるみたいです。
      「屋号を名乗ればだれでもウェルカム」なRSとは違って「害がないから黙認してるだけ」状態だそうですけど。
      ミスミははっきり個人との取引を禁止しています。
      代行屋なるものがあるらしいので、最終手段はそこになるのかなと思ってます。

      >とりあえず基板造ってみましょう。
      一応目的があって購入したものなので、基板は既に作成済みです。
      Arduinoのブートローダーシールドを作成してみたのですが、
      図面上0.4mmで引っ張っている配線の太さにむらがあり、導通すれどもなかなか危なっかしい出来でした。
      こりゃあSOパッケージすら怪しいって事で改造を企画しているという成り行きでございます。
      自分で考えた物が形になる快感は素晴らしい物があるのですが、
      昨今の自作界隈で使われるチップを念頭に置くならば
      0.65mmピッチのSOPぐらいは削れてくれないと困るんですよね…

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  4. おひさしぶりです。HEXです。

    材料も揃ったので早速組み立てに入っているのですが、壁にぶち当たりました。

    ナイロンロックナットが鬼のように固いです(いや、そりゃ固めるためのパーツなんだから当たり前なのですが…)
    寸切は持つ所が無いのでしょうがなく寸切りボルト自身を持って5.5mmスパナで回してるのですが、円柱形上の軸を持ってもクルクル滑りますし、滑らないように力を入れると寸切り自体を歪めてしまいそうです…

    使ってるのは下のページのようなタイプのロックナットなのですが、回し入れる時のコツとか有りますか?やっぱ根性ですか?
    http://www.amazon.co.jp/%E3%83%8A%E3%83%83%E3%83%88-M3%C3%973-3-%E3%83%8A%E3%82%A4%E3%83%AD%E3%83%B3-5%E5%85%A5-1-N3033N/dp/B0037YGSPM/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1402728834&sr=8-1&keywords=%E3%83%8A%E3%82%A4%E3%83%AD%E3%83%B3%E3%83%8A%E3%83%83%E3%83%88+m3

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    1. ダブルナットって簡単な技があります。

      スンギリボルトに変に応力掛かると簡単に曲がります。
      曲がったら改造自体が無意味なモノになりますからご注意を。

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    2.  樹脂ロックナットを、一度、他のM3に通しておくのも大事です。
      その際に、垂直を保って当たりを付けないと、斜め固定なロックナットになり、ベアリング押さえとしては不適切な物になってしまいます。
       M3の先端残して水道管シールテープ巻いて、きつめのネジにしてからねじ込めば、センタと垂直出ます。シールテープ巻いてないところで樹脂に当たりを付ける感じです。
       廣杉のM3と寸切りが緩い場合も、シールテープできつくしてあげます。

       機械モノは、どのような応力が掛かるのか考えながら組めば、精度は出せる物です。

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  5. ご苦労様です。
    発送が随分遅れているようですが、どんな状況ですか?

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    1.  大変お待たせしております。
      昨日、30名様分程、発送しました。
      上位のパスコン無い方と、生基板とPICのみの方8名様な感じです。

       当初、混在注文は個別分割発送のつもりでしたが、電話帳4冊分の厚みなレターパックの束を見て、やる気失せました。
       皆様まとめて発送に切替させていただきまして、リスト上位から順に処理してまいります。

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    2. 半導体計測屋様

      大変お疲れ様です、本日、到着しました。
      実基板が手に入りましたので、ゆっくりですが
      マニュアルとにらめっこしていきたいと思います。
      確かに、自分が今まで工作してきた基板と違って手強そうです。
      リフロー基板で頼んでいたので最初は、PICのソケット当たりで
      様子を見てみようと思います。

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  6. こんばんは。HEXです。
    牛歩戦術でちょっとずつ組み立ててます。
    Xステージの組み立てなのですが、
    >>順番は純性樹脂押さえワッシャ 芋ネジ 廣杉 シムリング 683ZZ シムリング ナット…
    って順番で組み立てると、683ZZの次の内側に止めるナットが、ステージの左端を検出するプッシュボタンよりも突き出てしまうのですが、この部分はどの様に交錯するのでしょうか?教えてください。

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    1. Xって一番長い奴ですよね。
       Zドライブユニット下部の送りネジが通過する穴径は6φなので、ナットはすっぽり通過します。従って干渉しません。

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  7. なるほど、なんとなく見た目で当たりそうだと思いましたが、よく考えたらそうですね。
    安心して組み立てたいと思います。

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