3万円3Dプリンター組み立て開始! ~千里の道も一歩から~

3万円で買える!使える!ボクだけの3Dプリンター!!

その夢は前回、全パーツの入ったパッケージを受け取ったことにより無残にも打ち砕かれました。

3万円という安さの代償、それは自分自身の労働奉仕と「3Dプリンター」というハードウェアに対する勉強でした。

 

さておき、嘆いていても始まりませんので、まずはフレーム組み立てから開始します。

最初の図のように黒いアルミ製のフレームを三角形のアルミブロックで組み付けていくことからスタートします。

必要な六角ボルトと座受けは全てパーツ内に入っていますので、なくさないように小分けボックスに収納してから作業することをおすすめします。

(小分けボックスは百均で売っています)

これは組み立てた後の小分けボックスなので、本来の部品は殆ど残っていませんがまだ一部部品は残してあります。

それと、組み立てに重要な六角レンチもここにとってあります。

 

それでは組み立ての説明に戻りましょう。

最初はアルミフレームの組み立てから入りますが、その中でも上下面の組み立てが一番先になります。

なぜなら、下面はZ軸のステッピングモーターと軸受を取り付けるだけで簡単なのですが、上面には3Dプリンターの心臓部であるX-Y軸駆動用ステッピングモーターと移動用回転軸、そしてホットエンドを移動させるX-Y軸取り付け台座を組み付けなければなりません。

 

ここでステッピングモーターについて説明しておきましょう。

3Dプリンターの要(かなめ)というべき部品です。皆さんも御存知のモーターの1種類ですが、模型用のモーターとは構造が大きく違います。」

このモーターは電気信号指令によって細かく回転角度を刻みながら回転できるのが最大の特徴です。そのため、3Dプリンターの精密な動きが可能になっているのです。

なぜキットに4つのモーターが入っているのかというと、以下のような振り分けだからです。

モーター1:X軸移動用 / モーター2:Y軸移動用 / モーター3:Z軸移動用 / モーター4:エクストルーダー用

ここで、XYZ軸移動はともかく、最後の「エクストルーダー用」が気になった方がいらっしゃると思います。

エクストルーダーとは3Dプリンターの造形材料であるフィラメント(↓下図の黒いリールに巻かれた銀色の線上のプラスチック材料・写真のものはPLAタイプ)
を送り込むための材料送り装置のことです。下の写真では右上端にちょこっと写り込んでいる装置です。(実はエクストルーダーは金属製の別物に交換されています)

そしてこれがキットのパーツで組み立てられるエクストルーダーです。後述しますが3Dプリンターで出力されたABS樹脂で出来ています。

このモーターを下面アルミフレームに一つ(Z軸移動用)、上面に2つ(X-Y軸移動用)取り付ける訳ですが、上面側ではさらにX-Y移動用構台(ガントリー)を組み立てて置かなければなりません。

ガントリーが組み上がりモーター取り付けが済んだ状態が上の写真です。

これを組み上げるためにはアルミフレームの上に幾つかの部品が必要になります。

まず、ガントリーヘッドブロックとそれを動かす2本のシャフト。

それとX-Y回転軸。これは各軸とも平行に2歩ん必要です。

さらに、各軸に取り付けなければならないゴムベルト駆動用ギヤ。軸1本につき2角ギアをセットするため4本で8つのギアを取り付けます。

次はこの各軸をアルミフレームに取り付けるのですが、こんなパーツが入っています。

これが3つと、この小さい版が3つあり、上面アルミシャフトに、縦シャフトを通す形で取り付けていきます。

そしてこの取付具ですが、3Dプリンター出力品です。材質はABS樹脂なので、壊れそうだったら3Dプリンターで予め作っておくことも出来ます。

従って削れます。削る必要があるのか?あります。この取付具に開いた円形の空間にベアリングをしっかりはめ込む必要があるからです。

ベアリングを奥まできっちりはめ込んだ後、上の工程で用意したシャフトを組み込んでガントリーが動くようにします。

 

ここで勘の良い人は「コーナーは4つあるのになぜパーツは3個しか無いの?」と気づくはずです。

最後の1パーツはモーター取り付け板(アクリル)がその役目を負います。これはモーター取り付け機能と柱の支え機能と、回転軸受の機能を兼ね備える優れた構造であり、しかも極めてシンプルです。筆者の例ではこのように取り付けました。

※注意!

上記のモーター取り付けは実は製品写真とは左右逆になっています。

しかしこの場合でも問題なく使えます。筆者の機械はこの状態で使えています。(^^;)

 

しかし、ここまでではまだ3Dプリンターとしては動作できません。

ガントリーを駆動させるため、ガントリーヘッドを支えるアーム基部と前後のX軸またはY軸のギアとの間にゴムベルトを貼る必要があります。

ゴムベルトには適度なテンションをかけないとガントリーが動きません。

写真は既に組み上がった状態ですが、モーター軸ギアにゴムベルトが取り付けられています。このゴムベルトは、ガントリーヘッドを移動させるアームの取付基部に引っ掛けて固定する部分があり、ここでベルトにテンションを掛けて締め上げることが出来ます。

これがアームの取付基部&ゴムベルト締結部です。

木ネジがついているのはホーム位置センサースイッチ押し用の棒代用です。(実は入ってませんでした)

このようにゴムベルトは両側で固定されて、ここでテンション調整されます。ゴムベルトは多少余りますが、気にしなくても問題はないです。

 

ここまで出来た時点でガントリーヘッドがスムーズに動くように上部フレームのガタを調整しておきます。

そして、下フレーム側にはZ軸移動用のスクリューシャフトをモーターに付け、支え用シャフト2本を立ててそこに通すようにベッド(出力物が出来る場所)の基礎構造を組み込んでいきます。スクリューシャフトは、中央の金色のスクリューネジパーツに通します。これによりベッドが下のZ軸モーター回転により上下することになります。

ここまでできれば一気にフレームを組み上げられます。

上部フレームにもシャフト固定具2個を付けておき、残りの長いアルミシャフト4本を縦に通して本体を一気に組み上げます。

ここで電気回路部を分けるためのPVC天板をはめる金具を立てアルミシャフトに入れておくことを忘れないように。(筆者は忘れました。(^^;))

ここまでできれば、次はいよいよ電気回路編です。(^^)



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"そむにうむ@森山弘樹" is creating "立体物・フィギュア・グッズ・3DCGプリンター・3DCGツール・VR・AR・Unity・モーション"
「ゲームから3Dプリンター出力」の実現を目指し、今までよりも簡単に作れるフィギュアや立体物グッズの製作ノウハウを共有する活動を行なっています。
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