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3DCG 3Dプリンター

Bonsailab BS01+のモータードライバーを静音化のためにTMC2100に交換してみた。

2016/04/22

Bonsailab BS01+のモータードライバーを静音化のためにTMC2100に交換してみた。3DプリンターBONSAILAB BS01+の動作音を小さくするためにモータードライバーの
交換を検討していてモータドライバーTMC2100を用意していた。
今日は雨だし、クワッドのテスト飛行もできないので手を付けてみた。



僕の結論から言うと
3DプリンターBONSAILAB BS01+のモータードライバーをTMC2100に交換しても
最適なモータ駆動電流が見つからなかった。
という残念な結果だった。

原因の推定はしてみたんだけど
たぶん、3539角ハイブリッドステッピングモーターのトルク不足だと思う。
通常は、世の中で多用されていて非常に安価な42角のモータを使う3Dプリンターが多い。
3539角と42角の出力トルクって大きな差があるんだよね。
実際に仕事で42角と35角のハイブリッドステッピングモーターの購入仕様書を書いたこと
があるけど35角はトルクが小さいため保証トルクもビックリするぐらい小さい。
当然加速カーブも緩やかにしないとダメだし絶対トルクが小さいので使うのが難しかった。
(39角って35角よりはトルクがあるはず・・・)

そして、僕の記憶では大量購入でも35角のお値段は42角の2倍以上していた。

なので、42角を使っている他の3Dプリンターではたぶん良い電流値が見つかると思う

実測したところ、42角でした。
日本電産サーボの42角のモータで仕様はこんな感じ。
長さが34mmのKH4234-B95101なのでシリーズの中で一番トルクが弱い。
もう1つユニポーラタイプのものもあるが
バイポーラがユニポーラより良い点は個人的な感覚では
バイポーラのドライバのほうが安価という利点とケーブル本数が少なくコスト面で有利、
そして制御が簡単ってことぐらいかなぁ。
ってことでたぶん56角か42角の長さが長いものじゃなきゃ余力が無いのかも。

だから、大きめの筐体の3Dプリンターではモータ駆動電流値にいい感じの値が
存在するんだと思う。

ただなぁ・・・ギア比とノズルの移動速度から考えると自起動周波数で動いているから
起動時の加速っていらないんだよなぁ。
単純に、電流を上げすぎると低速度移動で負荷が軽すぎて脱調し
電流値を下げると高速度移動時にトルク不足で脱調するというどっちにも転べない
状態になるんだろうなぁ。

っで、僕の実験結果はこんな感じ

result

Simplify3Dのマニュアル操作と実造形で確認したんだけど使える電流値が無かった。
たぶん、造形速度やXY軸トラベル速度を3000mm/min未満まで落とせばいけるかなぁって
感じで実用には厳しい気がする。

造形時間が気にならない方には使いこなせるかもしれない。

あ、主目的の音については確かに静かになっていた。
2W1/2相のマイクロステップ制御+電流値制御の最適化などをやってるんだと思う。
逆にマイクロステップの分解能を細かくするとトルクが低下するので音は小さくなるけど
トルクも小さくなるというデメリットもあるんだよね。

一応、組み立ての写真はこんな感じ。

ピンの半田付け。

_DSC4269

ヒートシンクの接着。

_DSC4271

現在のモータードライバーを取り外し。

_DSC4280

TMC2100を取り付け。

_DSC4281

この後にモーターコネクタを逆にして正方向回転するようにした。

っで、現在は元のモータードライバーに戻して運用している。
元気な音はするけど、脱調の心配しながら造形するのはちょっとイヤだもんね。

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