2022.10.23 メタル #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ を作ってみた。

22/10/23 #JLCPCB （に限らず）金属3Dプリンティング事例共有 #makepcba で発表したスライドです。

Transcript

1. メタル ｽﾀｯｸﾁｬﾝ を作ってみた
   JLCPCB 3DPrintingサービスのSLM-316L ステンレスで
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom版を作ってみました。
   2022/10/23 紅樹 タカオ
   

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2. 自己紹介
   ⚫ 名前
   タカオ（Takao）
   Twitter:@mongonta555
   ⚫ 職業
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝ職人（自称）
   M5Stackのドキュメント要員
   ⚫ BOOTHでｽﾀｯｸﾁｬﾝM5GoBottom版組み立てキットを頒布しています。
   （100人を超えるｽﾀｯｸﾁｬﾝが旅立ちました。）
   https://mongonta.booth.pm
   

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3. 「M5Stack沼人の日記」というブログでJLCPCBの
   3DPrintingサービスに関する記事も書いています。
   ・JLCPCBの3Dプリントサービスを使ってみました。
   ・ユーザ登録の方法と注文を出す手順
   ・レジンを3種類比較してみました。
   ・SLA（レジン8228,レジンBLACK）,
   SLS(Nylon 3201PA-F)を試してみました。
   

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4. 使用したモデル
   • #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom版（M5Stackの基板に合わせたシェルを用いたタイプ）をベース
   に金属用に修正を加えました。
   • ベースモデル
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝのリポジトリで公開しています。
   https://github.com/meganetaaan/stack-chan
   フォルダ：case/contributed/mongonta_case_for_SG90_and_M5GoBottomBoard
   • 金属版
   自分のリポジトリの[metal_for_m5gobottom]ブランチに上げています。（※開発中）
   https://github.com/mongonta0716/stack-chan/tree/metal_for_m5gobottom
   フォルダ：case/contributed/mongonta_case_for_SG90_and_M5GoBottomBoard
   

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5. ①M5Stack固定ボルト穴(M3)
   Φ3.0mm → 3.3mm
   ②基板固定用ネジ
   Φ1.6mm → 1.8mm
   ③サーボホーン固定用ボルト穴(M2)
   Φ2.0mm → 2.2mm
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom シェル 金属用変更点(v1)
   

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6. ①サーボ固定用ボルト穴(M2)
   Φ1.9mm → 2.2mm
   ②サーボ固定用ボルト穴(M2)
   Φ1.8mm → 2.2mm
   ③ブラケット底面
   1.0mm → 1.5mm
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom ブラケット 金属用変更点(v1)
   

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7. ①サーボホーン固定用
   ボルト穴(M2)
   Φ2.0mm → 2.2mm
   ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom 足 金属用変更点(v1)
   

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8. レビューで指摘された点
   • 壁が薄いので変形・割れ・折れのリスクがありますとの指摘が
   ありましたが、リスクを許容するのでそのまま印刷してくださ
   いと返事しました。
   → 壊れていても補償されないのでその点は自己責任でお願いい
   たします。
   

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9. 出来上がりの写真（第一弾）
   

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10. 出来上がりの写真（第二弾）
    

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11. ①
    ②
    ③
    １回目（下部が内側に歪んでいた。）
    ①奥行
    43.5mm → 43.49～43.62mm
    ②幅
    55mm → 上:54.94～54.99mm
    下:54.00～54.15mm
    ③高さ
    55.0mm → 54.94～55.03mm
    ２回目（下部が外側に歪んでいた。）
    ①奥行
    43.5mm → 43.47～43.67mm
    ②幅
    55mm → 上:55.15～55.62mm
    下:56.31～56.55mm
    ③高さ
    55.0mm → 55.10～55.17mm
    ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom シェル 金属版 出来上がり寸法
    

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12. ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom
    ブラケット 金属版 出来上がり寸法
    ①
    ②
    ③ ２回目のみ
    ①奥行
    41.5mm → 41.66～41.86mm
    ②幅
    35.4mm → 35.35～35.60mm
    ③高さ
    39.5mm → 39.52～39.72mm
    

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13. ①
    ②
    ③
    １回目
    ①奥行
    50.0mm → 50.01～50.03mm
    ②幅
    54.0mm → 54.02～54.10mm
    ③高さ
    8.2mm → 8.12～ 8.22mm
    ２回目
    ①奥行
    50.0mm → 49.99～50.07mm
    ②幅
    54.0mm → 53.39～54.09mm
    ③高さ
    8.2mm → 8.17～ 8.22mm
    ｽﾀｯｸﾁｬﾝ M5GoBottom 足 金属版 出来上がり寸法
    

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14. 第一弾 メタル #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ の組み立て
    • 内側に1mm程度歪んでいた
    のでM5GoBottomの基板を
    挟んで寸法を修正しました。
    • ネジは基板を固定する小さ
    いボルトは使わず、
    M5Stackを固定するM3を3
    本のみで固定しました。
    • ブラケットはPLAで3Dプリ
    ントしたものを利用したた
    め問題なし
    

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15. • 外側に1～1.5mm程度歪んで
    いたのでM3のねじ止めは2か
    所のみにしました。
    • GoBottomの基板を付けると
    サーボの動きが悪くなったの
    で分解なし版にしました。
    • シェルとブラケットの間に隙
    間が無く30分格闘してやっと
    ハマる。
    →サーボの軸が折れそうだっ
    た
    第二弾 フルメタル #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ の組み立て
    

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16. 後加工した箇所
    • M1.6,M2,M3の穴数か所にバリがあったので、鉄工ドリル刃で
    加工
    小さい穴だとバリは有り得るので加工の準備はしておいた方が良いかもし
    れません。（かなり硬いので十分注意しながらドリル刃を使いましょう）
    M1.6の穴はドリル刃が無かったのと、折れそうなので諦めました。
    • 頭に付けるHATがハマらなかったのでヤスリで削った。
    これは寸法調整で小さくしておき何か挟んで調整すれば対処できます。
    

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17. メタル #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ の体重
    

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18. 第三弾、改良版のv2 shell
    シェルが2回とも歪んでしまったため、改良点を洗い出して変更
    を加えました。
    

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19. 1.歪み防止に梁を追加
    2.ブラケットと合わせやすい
    ようにサーボホーン固定部分
    の形状を変更
    シェルの改良点①
    

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20. 3.四隅のガイドを無くした。
    シェルの改良点②
    

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21. 出来上がりの写真（第三弾）
    

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22. ①
    ②
    ③
    ①奥行
    43.5mm → 43.49～43.65mm
    ②幅
    55mm → 55.07～55.32mm
    ③高さ
    55.0mm → 55.10～55.30mm
    第三弾 改良版シェル 金属版 出来上がり寸法
    

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23. • M3ネジ四隅は問題なく固定
    できた。
    • 梁を追加した分さらに剛性が
    増し、ブラケットがハマらな
    くなった。
    →サーボホーンを薄くして対
    応。
    • 後加工は無し
    （サーボホーンのみ）
    第三弾 改良版シェルの組み立て
    

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24. 改良版シェルで動いている様子
    

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25. まとめ
    

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26. メタルｽﾀｯｸﾁｬﾝ をJLCPCBに出してみた感想
    • ネジやボルトを通す穴は直径を+0.3～0.5mmぐらい拡げたほうが安全
    緩い場合は調整できるが、狭いと後加工できません。
    • 薄い壁のコの字型ケースは変形する可能性大。
    ｽﾀｯｸﾁｬﾝ のシェル(壁厚1.8mm)は2回発注しましたが両方とも歪んでいました。
    → 梁の追加やサポート材の設計で対処できる可能性あり
    • シェル以外の部品に歪みはありませんでした。
    • 寸法や厚みは歪んだ部分を除くと大体元の寸法より大きくなり-0.06mm～
    0.67mm程度の誤差があります。
    

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27. 金属プリントを出す際の注意(1/2)
    • プラスチックの柔らかさを利用して組み立てる部品の場合、ギリギリの寸法で出すと遊
    びが無いので組み立てが大変。
    →金属同士を組み合わせる際は、接続部分に隙間を作成し、スペーサーを使って調整す
    るようにした方がいいかもしれません。
    • 金属パーツとプラスチックパーツを組み合わせればある程度はそのままの設計で行ける。
    例、シェルと足を金属、ブラケットをプラスチックなど
    ※ その際、プラスチックは削れることに注意
    • 木ネジでタッピングはできないのでボルトとナットの組み合わせで固定できるように設
    計変更が必要
    

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28. 金属プリントを出す際の注意(2/2)
    • 壁厚は1.5mm以上（3.0mmあれば変形リスクは減りそう）
    • ネジやボルトで使用する穴は2.0mm以下のものは厳しい
    後加工でヤスリも使いづらくドリルも折れる可能性大
    

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29. 値段
    パーツ 体積(㎤) 値段($)
    シェル 12.56 39.30
    足 17.55 54.96
    送料(*) 7.87
    合計 102.13
    パーツ 体積(㎤) 値段($)
    シェル 12.56 39.08
    足 17.55 54.69
    ブラケット 13.61 42.36
    猫耳HAT 3.22 10.32
    LCD HAT 6.08 18.99
    StickV HAT 6.95 21.75
    送料:Fedex 21.44
    合計 208.63
    ※ 後日、Fedexから請求があり、別途￥2,500
    税関での消費税（¥1,500）と手数料 (¥1,000)
    ・第一弾 メタル ｽﾀｯｸﾁｬﾝ
    ・第二弾 フルメタル ｽﾀｯｸﾁｬﾝ
    * Economical Global Direct Line
    パーツ 体積(㎤) 値段($)
    シェル 12.7 39.04
    送料(*) 4.52
    合計 43.56
    ・第三弾 シェル改良版
    * Economical Global Direct Line
    $146.45
    

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30. ご清聴ありがとうございました
    https://protopedia.net/prototype/2345
    #ｽﾀｯｸﾁｬﾝ はオープンソースの
    コミュニケーションロボットです。
    気になった方は↓
    

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