手指消毒器の修理

 手指消毒器具を修理した

先端が折れてしまった

机から落とした衝撃で、吐出口への水平パイプが根元付近でポッキリと折れてしまったので修理した。写真で水平パイプが太くなっている部分が修理箇所。

何度か失敗した

溶剤

アクリルなどは、もともと折れてなかったかのように溶剤でしっかり接着できる。これを期待して二塩化メチレン（ジクロロメタン、アクリル接着剤として市販されている）を使ってみたが、全くだめだった。他の溶剤もあるがパイプが溶けてぐにゃぐにゃになる恐れもあるので止めることにした。

エポキシと熱収縮チューブ

エポキシで断面を接着した。これだけでは曲げに極端に弱いので、パイプ部分に熱収縮チューブを被せ、150℃に設定したヒートガンで慎重に加熱した。良さそうに見えたが、固まりかけていたエポキシ接着剤が熱で軟化してチューブの端面からはみ出した。おまけに破断部分が少し曲がってしまった。ややみっともないが使えればいいかと思って放置。しばらくしてヘッドを押してアルコールの吐出を確認したところ...

吐出圧が結構高い

何度か吐出を試みると、消毒液がチューブとパイプの間から染み出してポタポタ垂れる。これでは使えないのでやり直しだ。吐出圧が結構高いので、圧力に耐える強度が必要であることがわかった。

修理できた

３Dプリンタでガイドパイプを作った

強度のあるガイドパイプで補強することにした。単純なパイプだがちょうどいい寸法のものは簡単に入手できない。こんなときは３Dプリンタの出番だ。折れたパイプの直径は6.3mmなので、クリアランスを片肉0.1mmとして内径6.5mm、パイプ肉厚2mm程度として外径10mm、長さ20mmのパイプを作った。単なるパイプなので３D形状の設計は１分程度の作業。積層ピッチ0.1mmで印刷時間は18分だった。使用したフィラメントはPLA、長さ40cm（質量1g）。

経験的に設定した0.1mmのクリアランスがちょうどよかったようで、やや力を入れてねじ込む感じになった。それでも高い吐出圧により液がにじみ出る可能性があるので、ねじ込む前にエポキシ接着剤を若干塗布した。

ねじ込むことで余分なエポキシがガイドパイプの端面に盛り上がる感じになった。この盛り上がりがうまい具合に端面を封止しているように見える。

白色のフィラメントを使ったが、直前まで黒色のフィラメントを使っていたため、写真では、ガイドパイプの左側（積層開始側）が黒ずんでしまった。

 3Dプリンタが壊れた

これまで使っていた３Dプリンタが不調になった。印刷を始めると、対象物が端の方からめくれ上がってしまって形にならない。このような場合、材料を印刷していく台（ビルドプレート）とノズルとの距離を調整すると改善するのだが、今回はだめなようだ。

３年前にAmazonで４万円程度で購入した機種（ANYCUBIC MEGA-s）で、活躍していたが結構不満もあった。ノズルなど消耗品の交換が必要なのだろうと思うが、この機会に更新したくなった。

• ビルドプレートの傾き調整が手動
  ノズルのZ座標がゼロのとき、ノズル先端とビルドプレートとの距離がA4用紙１枚分の厚さになるように４隅のネジでテーブルの傾きを調整する。この作業に手間がかかる。一旦調整すれば良さそうだが、実際はずれるので時々調整しなければならない。ずれると印刷物が剥がれてしまったり、ノズルがテーブルをこすってしまったり、面倒なことになる。
• ビルドプレートの傾きが合わない
  プレートが平面で、ノズルがXY平面内で動くなら、プレートの３点の高さを調整することで両者の法線が一致するはずだが、これがうまくいかない。プレートの中央で高さを合わせると四隅が低すぎたり、とにかく気持ちよく合わない。プレートはガラス製なので平面度は高いとすると、ノズルが平面で動かないのではないか。
• うるさい
  フレームが鉄板の板金加工で、ガイドポストに沿ってテーブルやヘッドが動くのだが、がちゃがちゃ音がする。各部にガタがあるのだろう。

分解した

使える部品をとっておくことにした。ステッピングモーターが５個。Z軸の送りネジは４条ネジだった。リニアシャフトとスライドブッシュ（手前のビニール袋）は、単体部品で購入すると結構な値段になる。精度は不明だけど。

回路基板は使いようもないので廃棄。ボードにTriGorilla_V0.0.2と印刷されていたので、調べると単体でも売っていた。3Dプリンタの制御ソフト（ファームウエア）は改造が盛んに行われているようなので、GitHubにも関連のプロジェクトが複数ある。CPUはAtmelのATMEGA2560（8bit16MHz）だった。

モータドライバはHR4988を使っているようだ。アマゾンで６個1200円。中国製品は自社開発に拘らずパーツを集めて製品にするようだけど、３Dプリンタも同様らしい。お陰でブラックボックス部分が少なくなり値段も下がるのだろう。

分解してみるとネジがやたら多い。あらゆる場所がネジで止めてあるのでM3の６角ボルトが大量に出た。板金加工の本体にパーツをねじで止めるだけ。いわゆる「ネジと馬鹿穴」なので精度を期待するほうが無理な構造だった。これだけのネジを手で外すのはしんどい。６角レンチを切断して６角棒を作り、電動ドライバに付けて使った。

買い替えた

購入したのは ANYCUBIC BYPER 。前と同じメーカーの新しい機種で、値段は前と同程度だった。板金加工ではなくアルミ押し出し材（多分）のフレーム。組み立ても一応フレームの端面を突き当てるので、面精度が出ていれば組み立てによる精度も期待できる構造だ。前の製品に比べるとしっかりした作りに感じられる。

• ビルドプレートの高さ調整が不要
  ノズル部分にタッチセンサー（ひずみゲージ）が内蔵されていて、自動で高さを調整する。ビルドプレートは固定なので、プレート各部（４ｘ４の16か所）のZ座標を測定して、ヘッドの動きをテーブルに合わせるようだ。
• 振動が少ない
  アルミ押出材のフレームがそのままガイドになっていて、ベアリング入りのローラーで支持されたヘッドやテーブルがガイド上を移動する。ガタが少ないようだ。
  
• 静か
  ステッピングモーターの音が小さい。これは想像だが、モーター加減速の加速度が小さいのだと思う。

角が膨らむ

使ってみると、少し問題を感じた。印刷物の角が少し膨らむのだ。このようなL字部品を印刷すると角が少し膨らんでしまう。以前の機種も同様の傾向があったが、新しい機種はより目立つ感じがする。これは面白くない。

ファームウエアを書き換えた

Webで調べると、コーナーでヘッドの移動速度が遅くなってもフィラメント（インクに相当する材料）の供給速度が変化しない場合、フィラメントの供給が過剰になって膨らむのだそうだ。プリンタ制御ソフト（ファームウエア）を変更すると解消するらしい。手順は次の通りだが、バージョンやライブラリの違いとかいろいろあって、まる1日かかった。

• GitHubからプロジェクトをダウンロード
• Platformio環境でコンパイル
• できたバイナリファイルを入れたSDをセットして電源ON
• 有志によるオープンソースなので何が起きても自己責任
  

テストパターンを印刷した。水平に線を引くのだが中央部はヘッドスピードが高い。次の写真はオリジナルのファームウエアだが、中央部が細くなっている。フィラメントの供給がヘッドスピードに対して少ないことが分かる。

次の写真は変更したファームウエアによる印刷結果。加工プログラムは同じだが、中央部が細くなっていない。複数の線は、ヘッドスピードに対するフィラメントの送り速度を決めるパラメタを変更した結果を示す。一定の効果はありそう。

ファームウエア変更後の効果

L字部品の角部分を見ると、完全ではないが効果はあった。左が変更後で右が変更前。

不思議なことだが、メーカーサイトからダウンロードした正規のファームウエアのサイズが400kBで、オープンソースをコンパイルしてできたファームウエアが200kB程度。半分くらいのサイズで、マシンへの書き込み時間も短い。やや心配だが動作に怪しい点はない。ヘッド位置の自動設定も動作する。操作パネルの表示にもおかしな点はないし、バージョン表示も変わりない。本当にファームウエアが書き換わったのだろうかと心配になるほど動作上の違いがない。正規のファームウエアとオープンソースとの関係はどうなっているんだろう。

ペン型はんだごてを作った

USBはんだごてを買った

どこでも作業ができるように必要な工具一式を持ち歩いている。はんだ付け用に普通の100V仕様のはんだごてを入れているけれど、かさばるし100Vのコンセントが必要。それに外では本格的なはんだ付け作業はしないのでオーバースペックだなあと常々思っていた。

そこで、USB接続のはんだごて「goot(グット) USBはんだこて モバイルバッテリーでどこでも使用可能 MSD-5、1,782円」をAmazonで買ってみた。消費電力は、5V1Aの5W。電流計で測定すると0.92Aだった。こんな小電力でまともに使えるだろうか？

結構使えるが不満もある

ところが、どうしてどうして、結構使える。20から30秒で使用温度になり、電子部品、ヘッダーピンなどのはんだ付けは全く問題なし。さすがにターミナルなど大きめの部品は辛そうだが、十分以上に実用になる。電源OFFでの冷却も速い。これはいい。だが本格的に使おうと思うと不満が出てきた。

まず、太い。100Vのはんだごてと同程度に太い。本体をひねるとL字型に変形する構造だが不要。小電力なのにケーブルが結構太くて硬い。安物なのでバリが出ていたり接続部に段差があったり、微妙に曲がっていたり。要するに使い心地が悪くて面白くない。

改造できるか？

本体を開けてみるとスイッチとヒューズと通電表示のLEDがあるだけ。要するに５Vをコテ先に供給すればよい。コテ先は、ヒーターが組み込まれたボールペンの芯のような金属パイプで別売り品と交換できる。これなら改造は簡単だ。

ボールペンタイプに改造

コテ先がボールペンの芯だからボールペン型に改造。このときのために（笑）保存しておいた使用済みのボールペン（STAEDTLERだよ)の軸を使用。コテの金属パイプが若干細いので熱収縮チューブとカプトンテーブでしっくり嵌まる太さに調整。気に入らない電源ケーブルは、被覆が網掛けで柔らかく低抵抗で急速充電対応のUSBケーブルに交換。先端付近に通電を示すLEDも付けた。

完成

電源スイッチは省略。モバイルバッテリー使用が前提なので、バッテリー側のスイッチを使う。通電するとLEDが点灯する。写真のバッテリーは6500mAhなので、0.92Aなら７時間連続使用できる計算。写真のように平置きしてもコテ先が軽いので先端は机の表面から浮いている。

自画自賛

見た目はいかにも素人細工だけど、ペンのように扱えるから細かい作業が楽、ケーブルが柔らかいので取り回しも良い。スケルトン軸内で点灯する緑色のチップLEDも洒落てる感じ。狙い通りでごきげんだ。STAEDTLER stick 430M のロゴが握り心地を良くしているかも？

ちょっと心配なのは、コテ先の金属パイプが接触しているボールペン軸の先端部分。熱収縮チューブとカプトンテープを介して伝わる熱に耐えられるだろうか。コテの電力は高々5Wだから長さ約50mmの金属パイプで十分冷却されると期待し、しばらく使って様子を見よう。