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御家庭用3Dプリンターの脱調の原因の続きだよー!!

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昨日の記事は「急激な加速・減速命令による負荷」について書いたけれど、まだまだ脱調の原因は他にある!!

今日は続きの2つについて書くよー!!

2、不得意な固有振動領域。
3、過負荷による脱調。

2、不得意な固有振動領域

実はステッピングモーターには不得意な固有振動領域というモノがあります。

(・・?

制御用のパルスと、ステッピングモーター本体の物理的な不得意な固有振動領域が偶然にも一致したときに事故が発生します。

事故とは脱調です。

この不得意な固有振動領域が偶然一致して脱調が起こる事は稀なのですが・・・。

検証するポイントは二つ!!

  1. 他は上手くいくのに、特定のオブジェクトでの出力の際に特定の場所で脱調する。
  2. 他の印刷速度では上手くいくのに、一定の速度を設定するときには頻繁に脱調する。

この二つです。

解決策!!

最も簡単に解決する方法は、印刷速度の変更です。

Repetier-HostやSimplify3Dでは、ここで調整してね!!

比較的近い速度で失敗しない速度領域を知っている必要があります。

同じ立方体を速度を変えながら出し続けます。

  1. 50mm/sで出力に問題なしならば次へ
  2. 60mm/sで出力に問題なしならば次へ
  3. 70mm/sで出力に問題があっても次へ
  4. 80mm/sで出力に問題なしならば次へ

他のパラグラフを全く触らずに、特定の速度でが起こる場合があります。

この場合70mm/sが問題になるので、その倍数の速度に設定すると固有振動数にあたりますので避けましょう!!

70mm/s、140mm/s、210mm/s・・・

上記のような倍数速度は避けた方が無難だぜ!!

(*´▽`*)

こんな感じで、同一環境で速度だけ変えて出すんだぜ!!

とても退屈で気の遠くなる作業!!

(*´▽`*)

何千万もする工業用3Dプリンターでは、ノイズ除去のシールドやダンパーが入っていてこんな問題はおこらないんだけれどね!!

リーズナブルなご家庭用3Dプリンターでは、削除されている部分です。

まぁ、速度を調整するだけで回避できるので・・・。

( ノД`)シクシク…

 

3、過負荷による脱調。

3Dプリンターの印刷にはとても時間がかかります。

どうしても印刷速度を早くしたいものです!!

そこでガンガン印刷速度を早くして印刷してみると!!

脱調するんですよ!!

(*´▽`*)

これは単にモーターのトルクが負けている場合におこります。

全てのモーターにはトルクがあります。

ヘッド部分の重さ、つまりステッピングモーターやヒーター、ヒートブロック等の重さを全て足した数です。

これを質量「m」とします。

印刷速度はそのまま速度ですね、上記の場合で80mm/sとなっている場合は、一秒間に80mm進むということになります。

3Dプリンターの場合は、ヘッドの動きにより、最高速度から反転しての最高速度になる場合があります。

なので加速度は80mm/sの倍が想定されます。

この場合160mm/sが加速度になります。

これを「a」とします。

荷重 F=ma(質量×加速度)という式があり、これに代入して出てきた答えが付加荷重(F)となります。

単位はN(ニュートン)

さて、このニュートンは困ったもので・・・。

多くのモーターのデータシートのトルクの単位はkg(キログラム)と書かれています。

1N(ニュートン)は何グラムですか?

という質問になるのですが・・・。

面倒くさいので1(N)ニュートンは100グラムぐらいと考えていいと思います。

専門家の方々ごめんなさい・・・。
この記事を読んで詳しく知りたい方は、もっと詳しく解説されているページがありますからそちらをご覧ください。
m(__)m

謝罪終了!!

(*´▽`*)

この荷重が求められたところで、モーター特性表から導き出したトルクを超えている場合、脱調がおこります。

トルク以上の力がモーターにかかるんだから当たり前だね。

現在はダイレクトエクストルーダー方式が主流なので重たいヘッドが多いのです。

そうそう、ダイレクトエクスとルーター方式とは、ガシガシ動くヘッド部分にフィラメント押し出し用のステッピングモーターが一体型として作られている形式です。

下の写真はダイレクトエクスとルーター方式の一例。

堅牢な金属製でとても重たそう!!

ダイレクトエクスとルーター方式にも様々なメリットがあるんだけれど、それはまた別の機会に!!

(ノ´▽`)ノ

自分の使っているステッピングモーターの型番からデータシートを検索して引っ張り出して確認してみてください。

トルクの欄を見比べながら印刷速度の最高速度を求めます。

安全権を考慮して最大トルクの70%前後で止めておくのがベストだと思う!!

まとめ!

今日は、3Dプリンターを使ってらっしゃる方々でもあまり気にならない部分の説明だったけれどどうでした?

ここいらを厳密に考慮して3Dプリンターの設計者になろう!!

まぁ・・・。

そこまでしないよね!!

(ノ´▽`)ノ

しかし、特定環境において、どうしても脱調が発生する場合は知っておいて損はないと思う。

(((o(*゚▽゚*)o)))

次回予告!!

「脱調」特集三回目!!

脱調の原因No1を次回は大公開!!

「最初に言えよ!!」との突っ込みは聞こえないぞ!!

°˖☆◝(⁰▿⁰)◜☆˖°

 

 

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