PLS-1310gear

・光造形３Ｄプリンター初仕事（２０２４．１．２５）

年末から年始にかけて性能や運用性の確認を続けている光造形方式３Ｄプリンターです。途中から造形が崩れるとかビルドプレートに何も形成されないなどの失敗は、今のところ一度も起こっていません。Ｋ－２００の製品としての完成度がいかに低かったか痛感します。造形確認用に出力したこのエッフェル塔、サポートの除去に最新の注意と時間を要します。
ビルドプレートの制約から、元データの５０％に縮小して出力します。タワーの細かな骨組みが再現されています。	６．６インチ４ＫのＬＣＤパネルは４０９６×２５６０ドットの解像度です。
１ドット当たりのピクセルサイズは３８μｍ、０．０３８ｍｍに達します。	タワー外周の手摺まで見事に再現されています。支柱の間隔が約２ｍｍ、その太さは０．５ｍｍ以下です。
しかし、このようなお人形類を製作することは工房本来の業務ではありません。	装置を構成する一部の部品が破損し、それだけで全体が機能しなくなる場面が工房では茶飯事です。
例えば、このＢＯＳＥ社製ＣＤレシーバーＰＬＳ－１３１０のＣＤデッキ部、ピックアップのシーク機構がよく故障します。	数年～数十年経過すると、シーク動作時（曲を移動する時）に耳障りな機械音が出るようになります。
悪くすると全くシーク動作できなくなり、その所有者は寿命と考えて製品を廃棄しがちです。	シーク動作不良を含め、ＣＤ再生を妨げる原因はいくつもありますが、機械的な異音は発見が容易です。
ピックアップを前後に移動させる機構を丁寧に点検していきます。	シーク用のモーターが回転し、平ギヤを介してピックアップのラックギヤを動かします。
ツメの嵌合を解除しギヤユニットを外します。モーターシャフトにピニオンギヤが付いています。	ギヤユニットに組み込まれる２枚の２段ギヤを点検します。特に損傷等はありません。
ピックアップ側のラックギヤを点検します。やはり刃先の欠けなど損傷はありません。	残るはモーターシャフトに取り付けられている小さなピニオンギヤです。
耳障りな機械音の原因はこれです。ピニオンギヤの根元にクラックが確認できます。インジェクション（射出成型）によりＰＯＭやナイロンなどのエンジニアリングプラスチックから作られますが、荷重や衝撃、材質の経年劣化などにより割れたり歯が欠けたりします。特にピニオンギヤはシャフトが圧入されているので、僅かな材料の収縮がクラックを生みます。
緩めに差し込むことで、ある程度クラックを防ぐことができましょうが、シャフトが空回りする心配があります。	取り外したピニオンギヤです。ドリルを差し込んでみると、縦方向に完全に割れていることが分かります。
光造形３Ｄプリンターに戻り、３８μｍの精度で同じピニオンギヤを作れば良いだけです。	元の部品を精密に計測し、３ＤＣＡＤでデータを作ります。ｓｔｌファイルを専用スライサーに渡します。
特に意味はないと思いますが、ピニオンギヤ下部のツバも再現しました。実測通り、径４．７ｍｍ、歯数１０、ギヤ部分の高さ５．６５ｍｍです。元のギヤ形状生成は専用ソフトを使用しｄｘｆファイルをＣＡＤにインポートしています。出力時間１５分程度で、この大きさならば１００個近くを一度に製作できます。
サポートを綺麗に取り除き、出来上がりを確認します。元のピニオンと遜色ありません。	モーターのシャフトに嵌めてみます。シャフト径は２．０ｍｍです。
出力したままでは穴の内径が小さくテーパー付ドリルで軽く揉みます。	きつくもなく緩くもなくなったところでシャフトに押し込みます。
クラックなどない新品の部品に置き換わった状態です。ところが、ギヤユニットを元に戻して動作確認してみるとピックアップが全く移動しません。どころか、モーターが回転していません。原因は、新しいピニオンギヤと次段の平ギヤの噛み合わせがきつ過ぎるからです。外観的に綺麗に出来ているようですが、歯先の形状が設計よりもファットに（太く）造形されているようです。もちろん設計データを変更（縮小）することも可能ですが、使用レジンについてレイヤーあたりの露光時間（まだ模索中）を変更してみます。
露光時間を短くすると、光硬化時に周囲から凝集されるレジン量が小さくなります。結果、造形がスリムになります。	大きな失敗はありませんが、露光やキュアリングの時間、プレート昇降速度など、新たに厄介な調整が加わります。
写真右側はレジンの推奨露光時間３秒を２秒に短縮して出力したものです。歯先の形状がすっきりしています。	１レイヤーの厚み、つまりビルドプレートの移動量は０．０５ｍｍの設定です。ルーペなしでは確認できません。
中心の穴を軽く揉んでからモーターシャフトに取り付けます。	たかがピニオンギヤ、しかし伝導部品を正確に製作することの難しさを感じます。
今度はうまく動きます。クラック部分を通過することで生じる耳障りな機械音は解消しました。ピックアップのシーク動作がスムーズです。が、完璧ではありません。耳障りではないものの、ピニオンギヤが連続して回転すると、つまりピックアップが端から端まで一挙に移動するような時に、「チー」とか「ウィー」といったノイズが出ています。俗にいう「ギヤ鳴き」です。グリスによりある程度低減することも可能ですが、やはり歯先の形状（インボリュート曲線）が正確に再現されていないことが根本原因かと思います。露光時間などパラメーター調整でまだまだ試行錯誤が必要でしょう。もうひとつは、４ｋパネル解像度による制限があるのかも知れません。既に市販されている１２ｋＬＣＤパネル搭載のプリンターでは、ドット当たりのサイズが半分の１９μｍになります（パネルのサイズによります）。当然、歯先を精密に再現する上で有利です。その１２ｋパネルを搭載した３Ｄプリンターの価格は既に１０万円を下回っており、十分導入を検討できる段階です。

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年末から年始にかけて性能や運用性の確認を続けている光造形方式３Ｄプリンターです。途中から造形が崩れるとかビルドプレートに何も形成されないなどの失敗は、今のところ一度も起こっていません。Ｋ－２００の製品としての完成度がいかに低かったか痛感します。造形確認用に出力したこのエッフェル塔、サポートの除去に最新の注意と時間を要します。
ビルドプレートの制約から、元データの５０％に縮小して出力します。タワーの細かな骨組みが再現されています。	６．６インチ４ＫのＬＣＤパネルは４０９６×２５６０ドットの解像度です。
１ドット当たりのピクセルサイズは３８μｍ、０．０３８ｍｍに達します。	タワー外周の手摺まで見事に再現されています。支柱の間隔が約２ｍｍ、その太さは０．５ｍｍ以下です。
しかし、このようなお人形類を製作することは工房本来の業務ではありません。	装置を構成する一部の部品が破損し、それだけで全体が機能しなくなる場面が工房では茶飯事です。
例えば、このＢＯＳＥ社製ＣＤレシーバーＰＬＳ－１３１０のＣＤデッキ部、ピックアップのシーク機構がよく故障します。	数年～数十年経過すると、シーク動作時（曲を移動する時）に耳障りな機械音が出るようになります。
悪くすると全くシーク動作できなくなり、その所有者は寿命と考えて製品を廃棄しがちです。	シーク動作不良を含め、ＣＤ再生を妨げる原因はいくつもありますが、機械的な異音は発見が容易です。
ピックアップを前後に移動させる機構を丁寧に点検していきます。	シーク用のモーターが回転し、平ギヤを介してピックアップのラックギヤを動かします。
ツメの嵌合を解除しギヤユニットを外します。モーターシャフトにピニオンギヤが付いています。	ギヤユニットに組み込まれる２枚の２段ギヤを点検します。特に損傷等はありません。
ピックアップ側のラックギヤを点検します。やはり刃先の欠けなど損傷はありません。	残るはモーターシャフトに取り付けられている小さなピニオンギヤです。
耳障りな機械音の原因はこれです。ピニオンギヤの根元にクラックが確認できます。インジェクション（射出成型）によりＰＯＭやナイロンなどのエンジニアリングプラスチックから作られますが、荷重や衝撃、材質の経年劣化などにより割れたり歯が欠けたりします。特にピニオンギヤはシャフトが圧入されているので、僅かな材料の収縮がクラックを生みます。
緩めに差し込むことで、ある程度クラックを防ぐことができましょうが、シャフトが空回りする心配があります。	取り外したピニオンギヤです。ドリルを差し込んでみると、縦方向に完全に割れていることが分かります。
光造形３Ｄプリンターに戻り、３８μｍの精度で同じピニオンギヤを作れば良いだけです。	元の部品を精密に計測し、３ＤＣＡＤでデータを作ります。ｓｔｌファイルを専用スライサーに渡します。
特に意味はないと思いますが、ピニオンギヤ下部のツバも再現しました。実測通り、径４．７ｍｍ、歯数１０、ギヤ部分の高さ５．６５ｍｍです。元のギヤ形状生成は専用ソフトを使用しｄｘｆファイルをＣＡＤにインポートしています。出力時間１５分程度で、この大きさならば１００個近くを一度に製作できます。
サポートを綺麗に取り除き、出来上がりを確認します。元のピニオンと遜色ありません。	モーターのシャフトに嵌めてみます。シャフト径は２．０ｍｍです。
出力したままでは穴の内径が小さくテーパー付ドリルで軽く揉みます。	きつくもなく緩くもなくなったところでシャフトに押し込みます。
クラックなどない新品の部品に置き換わった状態です。ところが、ギヤユニットを元に戻して動作確認してみるとピックアップが全く移動しません。どころか、モーターが回転していません。原因は、新しいピニオンギヤと次段の平ギヤの噛み合わせがきつ過ぎるからです。外観的に綺麗に出来ているようですが、歯先の形状が設計よりもファットに（太く）造形されているようです。もちろん設計データを変更（縮小）することも可能ですが、使用レジンについてレイヤーあたりの露光時間（まだ模索中）を変更してみます。
露光時間を短くすると、光硬化時に周囲から凝集されるレジン量が小さくなります。結果、造形がスリムになります。	大きな失敗はありませんが、露光やキュアリングの時間、プレート昇降速度など、新たに厄介な調整が加わります。
写真右側はレジンの推奨露光時間３秒を２秒に短縮して出力したものです。歯先の形状がすっきりしています。	１レイヤーの厚み、つまりビルドプレートの移動量は０．０５ｍｍの設定です。ルーペなしでは確認できません。
中心の穴を軽く揉んでからモーターシャフトに取り付けます。	たかがピニオンギヤ、しかし伝導部品を正確に製作することの難しさを感じます。
今度はうまく動きます。クラック部分を通過することで生じる耳障りな機械音は解消しました。ピックアップのシーク動作がスムーズです。が、完璧ではありません。耳障りではないものの、ピニオンギヤが連続して回転すると、つまりピックアップが端から端まで一挙に移動するような時に、「チー」とか「ウィー」といったノイズが出ています。俗にいう「ギヤ鳴き」です。グリスによりある程度低減することも可能ですが、やはり歯先の形状（インボリュート曲線）が正確に再現されていないことが根本原因かと思います。露光時間などパラメーター調整でまだまだ試行錯誤が必要でしょう。もうひとつは、４ｋパネル解像度による制限があるのかも知れません。既に市販されている１２ｋＬＣＤパネル搭載のプリンターでは、ドット当たりのサイズが半分の１９μｍになります（パネルのサイズによります）。当然、歯先を精密に再現する上で有利です。その１２ｋパネルを搭載した３Ｄプリンターの価格は既に１０万円を下回っており、十分導入を検討できる段階です。