長良の落陽。

ステッピングモータの種類について

ステッピングモータには2相、3相などの種類がある。

2相モータには、ユニポーラ駆動とバイポーラ駆動がある。

[ユニポーラ駆動]

ユニポーラ駆動とは、ひとつの巻線に対し常に一定方向に電流を流す方式でセンタタップを設けた結線のステッピングモータに適合します。図に示すように駆動回路はシンプルになりますが、その分巻線の利用効率が悪く(バイポーラ駆動に対して1/2)、低速回転時の出力トルクが低くなります。（ユニポーラステッピングモータ）

[バイポーラ駆動]

バイポーラ駆動とは、ひとつの巻線に対し双方向に電流を流す方式で結線のステッピングモータに適合します。ユニポーラ駆動とは逆に駆動回路は複雑になりますが、巻線の利用効率がよく、低速回転時の出力トルクは高くなります。（バイポーラステッピングモータ）

励磁方式

2相ステッピングモーターの励磁方式には、1相励磁、2相励磁、1-2相励磁があります。制御対象によって、このステッピングモーターの励磁方式を適切に選ぶ必要があります。

１相励磁方式はコイルの１相を励磁する方式です。１ステップ辺りの角度精度がよく、消費電流が小さいというメリットがあります。しかしモーター回転中の減衰振動が大きく、脱調などの同期外れを起こしやすくなります。

２相励磁方式は、コイルの２相を励磁する方式です。１相励磁方式と比べると約2倍のトルクを得ることができます。減衰振動が小さく、広い範囲のパルスレートに応答します。広く用いられている励磁方式です。（Nema 17ステッピングモーター）

１－２相励磁方式は、１相励磁と２相励磁を次々に切り替えて励磁を行う方式です。ステップ角度が細かくできるので、微細な位置決めをすることができるのがメリットです。

３Dスキャナとは

ここでは3Dスキャナの原理及び仕組みについて説明します。

3Dスキャナとは、対象物の凹凸を感知して３Dデータとして取り込むための装置です。対象物にレーザーを照射したり、センサーをあてたりしながら3次元の座標データ（X,Y,Z）を複数取得します。取得された「点群データ」を三角面の集合体である「ポリゴンデータ」に変換して立体を生成します。

スキャンの方式は大きく２つに大別されます。

・接触式

・非接触式

接触式のスキャンは、対象物にセンサーをあてながら座標を測定します。そのため、精度が高いといったメリットがありますがその分測定に時間を要します。

非接触式スキャンは、「レーザー光タイプ」と「パターン光タイプ」の大きく２つに大別されます。

レーザー光タイプは、対象物にレーザー光線をあててスキャンします。対象物から反射するレーザー光をセンサーで識別して三角法により対象物までの距離を計測します。

パターン光タイプはレーザー光線の代わりに縞模様のパターンのラインを識別することで、スキャナから対象物までの距離を計測します。レーザー光と比較して高速に測定が行えるといったメリットがあります。

最近のトレンドとしては光学式の非接触式が主流になっています。

３Dスキャナは以前100万円以上するものばかりでしたが、３Dプリンターの普及に伴い家庭用の安価なものが登場しています(中空ステッピングモータ)。

３Dスキャナは、「ハンディータイプ」や、「デスクトップ型」があります。ハンディータイプは手に持って対象物を測定することができます。３Dプリンター大手の3Dシステムズ社は、家庭用3Dスキャナとしてハンディータイプの｢Sense 3D scanner｣を販売しています。

また、iPhoneやiPadで測定ができるものまで販売されはじめ、３Dスキャナはまずます身近なものとなってくるでしょう。デスクトップ型とは、台座などの上に対象物を設置して動かしながら測定するタイプとなります。

無料の３Dスキャナ

オートデスク社が提供している123D Catchを使えば無料で実物から３Dデータを作成することができます。

デジカメやiphoneを使って３Dにしたい対象物を３６０度の方向から撮影します。コツが必要ですが何度かチャレンジしているとそれなりのクオリティの３Dデータを作成することができます。写真は最大７０枚までで構成することができます。iPad/iPhone版、PC版、WEB版があります。STLファイルへ出力も可能なため作成した３Dデータは３Dプリンターで出力することも可能です(ユニポーラステッピングモータ)。

3Dプリンターのトラブルシューティング-その1

3DプリンターはXSHELLで非常によく使用する機材の一つです。ですが、使えば使っただけ不具合が発生します。メンテナンスは欠かせませんし、あらゆるトラブルは付きものです。

今回は3Dプリンターを使用していて頻発するトラブルの対処法。トラブルシューティングを紹介していきたいと思います。

はじめに

この記事は、私が社内向けに作成したドキュメントを書き直してブログにしたものになります。

そのため3DプリンターはXSHELLが所有している機種（Dreamer – FlashForge）を前提に書くことになりますが、他の機種においても共通する点があると思います。

（※FlashForge社の公式サポートとは関係ありません）

3Dプリンター（Dreamer – FlashForge）の紹介

XSHELLが所有する3DプリンターはこちらFlashForge社のDreamerというモデルで、私個人としては、非常に高く評価できる3Dプリンターです。

こちらは、3Dプリンターの中でも特殊な型というわけでは無いと思います。そのため、これから書いていくトラブルシューティングは他の機種を使用している方でも参考に出来るのではないかと思います。

トラブルと原因、その対処法

それでは私たちが実際に遭遇した基本的なトラブルと、そのトラブルの対処法をいくつか紹介していきたいと思います。

トラブル：ノズルの先から樹脂が押し出されない。

比較的頻発するトラブルで、フィラメントを差し込んでいるのに、ノズルからは一向に溶かされた樹脂が出てこないというトラブルがあります。

こちらのトラブルにおいては一般的に、以下の2パターンの原因が考えられます。

原因パターン1：フィラメントを送るギアの詰まり

樹脂が押し出されない問題の考えられる原因として、フィラメントを送るギアの歯が詰まり、滑ってしまっているという状態があり得ます。

このギアが詰まってしまうとフィラメントを噛むことが出来ず、空回りしてしまいます。

対処法：ギアの掃除

詰まりの原因は主に、非常に細かいフィラメントの破片です。送り出しギアの歯は細かく鋭いため、長時間使っているとフィラメントの削りかすが堆積してしまうようです。

ギアの歯の隙間にフィラメントの破片が溜まっていた場合、それらを取り除く必要があります。まずはギアが露出するところまでヘッドを分解し、ギアの様子を確認してみましょう。

フィラメントの破片が溜まっているようであれば、エアダスターなどで空気を吹き付け、破片を払いましょう。

それだけでは取り切れない場合は、裁縫用の針や、細い針金などで、破片を掻き出すことが出来ますが、ギアを傷つけてしまう可能性もあるので、無理に力をかけてはいけません。

破片が取り去れれば、ギアがフィラメントを噛むようになるので、問題なくフィラメントが引き込まれるはずです。

原因パターン2：ノズルの詰まり

ギアに詰まりが無かった場合。またはギアを掃除してもノズルから樹脂が出てこないようであれば、ノズル自体に問題が起こっている可能性があります。

ノズルは普段、200度以上に加熱され、フィラメントを溶かしています。樹脂を送り出し終わっても、溶けたマテリアルはノズル内に残留しています。

それ自体は全く問題ではありませんが、フィラメントに付着した不純物が炭化し、ノズルを詰まらせる場合があるようです。ノズルが詰まると、フィラメントを送り出そうとしても中で塞き止められてしまいます。

対処法：詰まりの取り除き

まず内部の詰まりが疑われるノズルを加熱します。ノズルが200度以上に加熱されることで、ノズル内に残留した樹脂が溶けます。そうしたら細い金属の線（専用の器具もあります）を使い、ノズルの先端の口から差込みます。それから何度か抜き差しし、改めてフィラメントを押し出します(Nema 17ステッピングモーター)。

これを何度か繰り返すことで解消されることがあります。

この作業にあたっては、やけどに注意しましょう。樹脂の詰まりを取るためにはノズルを加熱しなければいけないのですが、その温度は200度以上と非常に高温なので、直接手が触れないようにしましょう。