デジタル陶芸 別のアプローチ３

粘土をうまく押し出せれば、よく見かける３Dプリンタと同じように作れそうなのですが、、、

悪戦苦闘中。

なかなかきれいには押し出せない。。。

デジタル陶芸 別のアプローチ２

粘土吐出型の３Dプリンター　前回のテストでいい感じに押し出せそうな予感があったが、いかんせん量が少なすぎるので、何か代用できそうなものを。と探したのがこちら。　中に高粘度のものを詰めて押し出すためのものなので、これをベースに試してみることにする。

直動の電動シリンダーはどこかにあったはず。

材料についても、天然の土をベースにしたいので、配合も試さないと。。。
粘り気の強い土の場合、どうやって途切れさせるか、については別途試作中。



うまくいくと楽しそう。。。


 
これは、安価なFDMプリンターが出回る以前にNC加工機に取り付けて使用するための、FDMのヘッドセットと、制御回路類。

写真中央の「ファン、フィラメント送り機構、ヒーター」からなる部分を、NC加工機のツールとして保持させて使用。
今の市販品は、コンパクトだなぁと歴史を感じます。

基本的にはこのときの仕組みの応用でいけるのでは？

デジタル陶芸 別のアプローチ１

粉末状の粘土、陶土を固めて形を作り上げるデジタル陶芸。
このタイプの３Dプリンターは、そこそこいいお値段で、気楽に遊ぶことができない。

造形後、不要な部分の粉を除去し、乾燥させる段階での破損も多く、大きな作品が作りにくい。


そこで、ここ数年すっかりおなじみになったFDMタイプの３Dプリンターのような方法で粘土をニュルニュルっと吐出して固めて形が作れないだろうか？　以前にこのような方法の作品を見たことがあるが、積層痕が特徴的で微細な表現には不向きだと判断し、そのまま放置していた。

しかし、先日うまくいった粘土作品をさらにレリーフ状や穴あけ加工など、データ通りに削ることができそうだということで、概略の形状を粘土FDMのような感じで概略成型し、表面テクスチャを仕上げ切削加工するという方法を試してみることにする。


まずは、そもそも粘土って押し出せる？？？

粘土の固さや、押出しの穴の大きさなど、適当にちょっと試してみた



これならうまくいくかもしれない

ただ、PLA樹脂やABS樹脂より粘っこいので、途切れてくれない。
ここが、工夫のポイントかも。


　

これは、クッキーの材料を手で成形してみた食べられるサンプル。
オーブンで焼成して、おいしくいただきました。

デジタル陶芸 ＜引き算編＞８ 植木鉢レリーフ加工

構想から１ヶ月。

まあまあのテンポで準備が整い、ようやく植木鉢レリーフ加工。


ネットで拾ったフリーのレリーフっぽい３Dデータを使ってみます。

彫り込みの深さはデータで調整。
水をかけながらいい感じに加工中。




鳩、加工できました。

汚れを洗い落として完成。
ちょうど、鳩の目は、植木鉢の厚みを突き抜けて穴。

こちらは、雪の結晶のような感じ。

元ネタはこんな感じ。　
植木鉢側面の曲面にならって彫刻できています。

大成功です。

デジタル陶芸 ＜引き算編＞６ θ軸制御

θ軸の追加

■電気制御的な考察

使用しているNC加工機はXYZの直交軸の３軸加工機。

回転させる軸として４軸目のθ軸（シータ軸）として設計してみる。
同時４軸の駆動の必要はなさそうなので、奥行方向のY軸制御の信号を抜き出して、Y軸信号とθ軸信号をうまくやりくりすることにしよう。

回転軸用に用意した機器のモータは、精密に回転制御したいので、クローズドループのモータにする。
サーボにしようか迷ったが、クローズドループのステッピングモータを採用。
ただ、このモータ用のモータ制御信号は、DIR/STEPの２信号で制御する形式。
つまり、右回りか左回りかを指定する信号と、１ステップ分だけ回転しなさいという２つの信号で制御するのだ。

しかし、現状のNC加工機はCW/CCW信号で制御する形式。
これは、時計回りに１ステップ回転しなさいという信号と、逆に反時計回りに１ステップ回転しなさいという２つの信号で制御している。

大掛かりな改造をしたくなかったので、Y軸用のCW/CCW信号を、そのままY軸制御用に使用する分と、θ軸制御用にDIR/STEP信号として使用する分に分岐させるパルス分配変換回路を作ることにする。
これらのパルス信号は数十ｋHz程度なので、色々方法はありそうだが、一番手間がかからないArduinoでチャチャッと書いてみる。

従来のコントローラから、Y軸のモータドライバへの配線の途中に、このパルス分配変換回路をはさみ、θ軸用の制御信号をθ軸用のモータドライバへ接続。　手動モードで、Y軸とθ軸を選べるようにして、うまーく切り替わってくれることを確認した。

　ファンクションジェネレータで 回転状態を確認しお手伝いしている グルグル回して遊んでいる娘

これでどうにかややこしそうな部分は解決。

次は加工の準備編。

デジタル陶芸 ＜引き算編＞５ θ軸の追加

いよいよ植木鉢の側面への加工。

皿のような形状であれば、このままで、うまく工夫すれば加工できそうだが、植木鉢やツボ、コップのような形状の外周面への加工はそのままではできないので、NC加工機を改造することにする。

■機械的な考察

まずは、これらの形状のものをどうやって固定するか。
当面は素焼きされた堅いものを掴めれば、あとはどうにか回転させられるのではないかと思い、旋盤と同様に加工対象物の中心軸を中心に回転させる。

固定は強すぎても弱すぎてもダメなので、ちょっと工夫。

植木鉢は回転体のように見えて、当然大きな歪みがある。
旋盤加工であれば、こういった歪みの無いものを加工するので、ここも一工夫必要。

回転軸も物体の中心線とは限らないし。



アルミ板を六角形に切り出し、止め金具をつけるためのタップ穴加工したり、モーターユニットなどをアルミフレームに固定し、植木鉢を保持する準備ができた。

植木鉢の中心軸は数ミリズレて、傾いているし、底から上辺までの高さも一定では無い。

軸のズレや傾きを吸収しつつしっかりと固定。

恐る恐るモーターを回転させて、植木鉢が回ってくれるのか。。。。

回転軸用に用意した機器のモータは、精密に回転制御できるように、パルス信号によって0.01度単位で回転量を制御できる。

パルスジェネレータを持ち出し、モータ制御信号として遅いパルス信号を入れてみる

数十Hz程度から試す
最初こそ、ピキッと音がして小さなキズが入ったが、いい感じに固定されているようだ
時計の秒針よりはるかにゆっくりと回し始め、徐々に速度を上げてみる

問題はなさそう。

どんどん周波数を上げて、毎秒数回転くらい、まだまだろくろよりは遅そうだが、そこまでの速さは必要ないので、機械仕掛けはこれで良しとしよう

ろくろと違い、焼成したものなので、不均等な歪みがあり、回転速度を上げると歪んでいることがよく分かる


次は電気系かな

Z510 ３Dプリンター修理 温風ファン不調の修理

恒例となってきた３Dプリンターの修理シリーズ。。。

今回は造形エリアを温める温風ファンが温まらないという故障。
特にエラーは出ませんが、造形時に温度が低いという警告が出て、造形品も乾燥しにくい。

実は３台のZ510のうち、２台がこの故障。
以前にも修理しているので、さっさと分解して、修理しようとすると、、、

交換した温度ヒューズ

３台のうち、なぜか、１台の温風ファンユニットは AC１２０V仕様となっている。
この１台だけは故障していない。

１２０V仕様を１００Vで使っているためかも。。。
まあ、温度が上がりにくい程度だろうということで、これはそのまま放置。
これだから、輸入物は。。。

温度ヒューズを付け替えて、組み上げて修理完了。

これで寒い冬でも快適に造形ができるはずです。。。

蛍光灯が故障。

年末も押し迫ってきてあわただしい中、和室の蛍光灯が不調。

リモコン操作もしていないのに、突然真っ暗になったり、放っておくと再び点いたり。。。

発生頻度が数日に1回程度なので、しばらく放置していたが、大掃除のついでに中身を分解してみることにした。　５，６年は使っているが、気に入ったデザインなので、直ってくれればうれしいが、ダメならちょうどLEDに換えてもいいし。。。

勝手に消えてしまっても、リモコンで操作すると常夜灯の豆球は点いてくれることから、制御系ではなく、蛍光管を光らせるあたりに不調があると推察。

カバーなどを外し、基板を眺めて、怪しそうな辺りの部品劣化を探ってみる。
狙いをつけたあたりの部品に軽く衝撃を与えてみると、点いたり消えたりする。

ただ、個別の部品としては問題がなさそうなので、さらに分解してみると、裏面の半田付けが汚い感じ。 （ホコリなどで汚れて汚いのではなく、半田付け作業が雑な感じ。）

なんとなくの直感ではあるが、どうも半田付けが怪しいような予感。

いったん天井から取り外して、怪しそうな半田付けの箇所を全てやり直してみる。

最近のROHS対応の半田のみならず、鉛入りの半田に比べても、かなり低温で溶ける半田だ。

点灯→温まって膨張→消灯→冷えて収縮の繰り返しによる劣化と思われる。

100箇所ほど、半田こてを当てて半田をやり直して、再び天井にセット。

先ほどまで、衝撃を与えると、点いたり消えたりしていた症状もなくなり、

しっかりと点灯してくれたので、カバーもきれいに清掃して、元に戻す。

部品代ゼロ（手持ちのROHS半田少々のみ）で修理完了。

ということで、LED電灯への交換はもう少し先延ばし。

2017年01月26日　追記　　その後、不調は発生しないので、修理完了とします。

中華なギアプーラー破損

さて、今回は地形模型作成装置３号機のメンテナンスということで、ベルト駆動部分を分解清掃と消耗品部品の交換。　

シャフトのベアリングも10年以降動き続けてくれているので、そろそろ交換時期。

で、シャフトからベアリングとタイミングベルトのプーリーなどを外そうとして、ネットで買った中華なギアプーラーに力をかけていくと、、、

なんと、、、

ギアプーラーがぽっきり折れてしまいました。

アルミのパーツを外そうとして、鉄（？）のプーラーが折れるとは。。。

このギアプーラーは、数年前に届いて開封したときに怪しい予感がして、、、

スパナもかからないような粗悪な鋳物製のようで、手をかけて新品のはずのギアプーラーにスパナがかかるように手直ししたりしていたのですが、今回は爪が折れました。

結局、1度もうまく役に立つことなく、大、中、小そろってゴミになりました。。。

ベルト、プーリー、シャフト、ベアリング すべて新品に交換して、来年を迎えます。



手前は、シャフトから途中まで抜けたままゴミになってしまった既存部品です。

デジタルガラスアート？ チャレンジ第2弾

先日のカラーガラスの色見本の製作を参考に、得意の2．5次元プリンターへの応用を見据えて、カラーガラスの作品作り、第一歩を踏み出しました。

現在、焼成中～♪

先日、機能追加したコントローラがレシートプリンターに1分ごとに温度を記録してくれていて、いろいろと参考になります。



こちらも焼き上がりが楽しみです。