【ワレコのDIY】3Dプリンタで異径継手を印刷成功【RYOBI伸縮ホースと東拓トーメイダクト】

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ワレコ

木工作業部屋のサイクロン集塵システムを使い易く改良した。

2019年1月から本格的に木工DIYを開始したワテであるが、約二年九カ月経った。

その間に数多くの木工作品、作業部屋の改造などやって来た。

その中でも、狭い木工作業部屋で快適にDIYを行うのに必須の自作サイクロン集塵システムはとても使い易いと自負している。

当記事では、ワテ自作のサイクロン集塵システムで使っている長いホースが使い辛いので、それを短いホースに置き換えて使い易くしたので、その製作過程を紹介したい。

要点としては3Dプリンタで異径継手を印刷したのだが、いい感じで出来た。

では本題に入ろう。

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2021年9月現在の木工作業部屋の配置とサイクロン集塵システム

下図が2021年9月現在のワテの木工作業部屋のレイアウトだ。

図 2021年9月現在のワテの木工作業部屋配置

下写真がサイクロン集塵システムだ。

写真 ワテ自作のサイクロン集塵システム(三連のブラストゲート付き)

サイクロン集塵システムの製作過程は下記事で紹介している。

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その後、幾つかの改良を行った

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現状のサイクロン集塵システムの問題点

下写真は先ほど紹介したサイクロン集塵システムの左端にあるΦ65ブラストゲートに接続して部屋の中央付近まで配管しているΦ50の透明ダクトホースだ。約5メートルの長さがある。

写真 Φ50の透明ホースを使って作業台、床など掃除している

下写真は、床を掃除する様子。

写真 Φ50の集塵ホースで床の大鋸屑を掃除する様子

さて、この集塵ホースは作業台も床も掃除できるので便利なのだが、欠点としては下写真のように使わない時に作業台の上にトグロを巻くように置いているので邪魔なのだ。

写真 Φ50集塵ホースは収納場所が無いので作業台の上に置くと邪魔

あかんがなw

自称DIY達人のワテなのに、こんな大きな欠点のあるサイクロン集塵システムを世間の皆さんに公開する訳には行かない。

と言う事で改良する事にした。

サイクロン集塵システムに伸縮ホースを接続する案

さて、この難問を解決する為に自称DIY達人のワテが採用したのが下写真のRYOBI伸縮ホースだ。

写真 RYOBI伸縮ホース 3070367

単品状態時は約60cmで引き延ばすことにより約220cmまで伸び取り回しが向上。
収納時にスッキリまとまります。

引用元 モノタロウ

この伸縮ホースは適合機種がVC-51・VC-51W・VC-1100・VC-1150・VC-1200・VC-1250・VC-125W・VC-125WPD・VC-125RSとの事なので、ワテが使っているVC-1250(下写真)にも挿し込む事が出来る。

ただし今回はこの伸縮ホースを下写真のΦ65の透明ホースに接続して使うのだ。

写真 東拓工業トーメイダクトΦ65(透明集塵ホース)

ワテが買ったのは下写真のやつかどうかは未確認だ。沢山の種類があるので。

現状ではΦ50の集塵ホースを使っているが、一回り径が大きなΦ65に置き換える事で集塵能力の向上も期待できる。

リョービ伸縮ホースの継手を調査する

下写真がリョービ伸縮ホースの継手の部分の拡大だ。

通常ならこの継手をリョービ集塵機本体に差し込んで右に45度くらい回転させると固定されるのだ。

写真 リョービ伸縮ホースの継手部分拡大写真

上写真の継手周囲にある突起と溝の構造が、二箇所にある。もう一方は作業台に接しているので見えない。

一方、東拓工業のトーメイダクトΦ65集塵ホースの拡大写真を下に示す。

写真 東拓工業のトーメイダクトΦ65集塵ホースの拡大写真

この東拓工業のトーメイダクトΦ65集塵ホースはスパイラル構造になっているが、以前、このスパイラルホースを捻じ込める継手は印刷した事がある(下写真)。

写真 東拓工業TACトーメイダクト65径用サイクロン集塵機第二作目の継手の印刷(成功)

この継手の詳細は下記事で紹介している。

【ワレコのDIY】3Dプリンタでサイクロン集塵機の異径継手を印刷 – 2作目【ANYCUBIC MEGA X】
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と言う事で、リョービ伸縮ホースと東拓工業TACトーメイダクト65との異径継手を作成すればいいのだ。

異径継手の3Dモデルを設計

さてFusion360を使って異径継手のモデルを製作した。

写真 リョービ伸縮ホースと東拓工業トーメイホースとの異径継手3Dモデル

上写真で、物理マテリアルを真鍮にしているので真鍮色になっているが、本番では灰色PLAフィラメントで印刷予定だ。

下写真ではリョービ伸縮ホースの継手部分のモデルと組み合わせてみた。

写真 リョービ伸縮ホース継手部分(灰色)と東拓工業Φ65ホースとの異径継手(金色)

この灰色のリョービ伸縮ホースの継手部分もFusion360でサクサクとワテが作成したのだ。

まあ異径継手と言うよりも、異種異径継手と呼ぶ方が良いかも知れない。径も違うし種類も違う。

まるで異種格闘技戦みたいなもんか。

燃える闘魂アントニオワレコと呼んでくれ!

なんのこっちゃw

 

下写真が、今回の異径継手製作プロジェクトの最大の難関となる、ラッチ機構だ。

写真 RYOBI伸縮ホースの継手を捻じ込んで固定する機構の拡大

つまり、RYOBI伸縮ホースの継手をこの部分に差し込んで右に45度ほど捩じって固定する機構だ。

下写真はその反対側で、東拓工業トーメイダクトΦ65を四回転くらい捻じ込めるネジ溝を形成した。

写真 東拓工業トーメイダクトΦ65を捻じ込むメネジ部分

ちなみに、物理マテリアルを真鍮から水に変更すると、透明度があるので透けて見える(下写真)。

写真 透明属性を指定して異径継手とRYOBI継手との篏合状態を確認する

以前に東拓工業トーメイダクトΦ65用に継手を設計していたので、ネジの部分はそのモデルをそのままインポートして再利用した。

一方、RYOBI継手との接合部分に関しては、デジタルノギスでRYOBI継手の寸法を測定して3Dモデル化した。

デジタルノギスはDIYには必須だ。

次に、そのRYOBI継手を使ってソリットモデルの引き算処理なども利用して、RYOBI継手に噛み合う突起構造などを設計した。

3D印刷では溶けたフィラメントが多少は外側にはみ出すので、それを考慮して全体に渡って0.5ミリの隙間(クリアランス)が空くようにしておいた。具体的には、Fusion360の面のオフセット機能など使うとやり易い。

と言う事で約一時間くらいでこの異径継手モデルを完成する事が出来た。

自称Fusion360の達人のワテである。

ほんまかいなw

異径継手を3Dプリンタで印刷する

さて、いよいよ異径継手を印刷する。

写真 異径継手を印刷開始

ワテが使っている3Dプリンターは下写真のANYCUBIC社の製品だ。

購入して約九カ月になるが、印刷途中で失敗する事も少なく、期待通りの印刷物が出来上がるのでお勧めだ。

今回の異径継手の印刷では、外側形状は滑らかだが内側形状はネジ構造やRYOBI継手との篏合部分などで、横方向に出っ張る部分がある。

3Dプリンタでは、0.1ミリとか0.2ミリなどの薄い層を積み重ねて行くので、水平に出っ張る家の庇(ひさし)のような構造は苦手とする。

その対策としては、庇(ひさし)部分を支える仮の柱(サポート材)を追加して、庇が落ちて来ないように支えながら積み重ねて行くのだ。

なのでここで紹介している写真にもその柱(サポート材)が写っている。

ワテが使っている3Dプリンタ用印刷データ生成ソフトはCuraと言うやつだ。無料で入手出来る。

Fusion360で設計した3DモデルをSTLフォーマットで出力する。そのSTLファイルをCuraに読み込んで、3D印刷に必要なGコードと言う形式で出力するのだ。

そのGコードデータをフラッシュメモリに入れてANYCUBIC MEGA X 3Dプリンターに渡している。

まあWi-Fi接続、LAN接続などのネット通信でデータの受け渡しも出来るようなのだが、現状ではフラッシュメモリ方式でやっている。

さて、一晩掛けて無事に印刷が完了した。

写真 印刷が完了した異径継手

印刷に要した時間は13時間23分だ。

しかしまあ、3Dプリンタさんは良く働く。

一晩中、黙々と一人で印刷しているのだ。良く働く人だ。

サポート材を取り除く

下写真のように継手の内部には複雑な構造のサポート材が入っている。

これらのサポート材の形状はCuraが自動で決めるのだ。

サポート材も継手本体部分も熱で溶かしたフィラメントを積層して積み上げているので、両者も接合している。

しかしながら、サポート材と継手本体部分とは、密着しないように数ミリ置きくらいの間隔で点状に接合されているので、サポート材を引っ張れば簡単に引き剥がせるのだ。

ただし、今までの経験で言うと、今回のような複雑なサポート材は引き剥がせないくらい密着している事もあるので、多少不安はある。

写真 継手の底面から写した写真(最下層になる。こから13時間かけて積み上げて行ったのだ)

下写真のように継手の最上部にはRYOBI継手を45度回転させて固定する溝の構造が二箇所にある。

その部分は庇(ひさし)のように出っ張っているので、底部から積み上げられたサポート材で支えて落下しないように印刷されているのが分るだろう。

高さ約8cmくらいの位置をサポート材で支えるのは初めての経験だったのだが、いい感じに印刷出来ている。

さて、マイナスドライバーなどを使ってサポート材と継手本体との隙間をこじ開けたら、サポート材はバリバリと引き剥がす事が出来た。

写真 マイナスドライバーを使ってサポート材を引き剥がす様子

無事にサポート材を除去する事ができた(下写真)。

写真 綺麗にサポート材を取り除く事が出来た完成形

なお、下写真は3Dプリンタを購入直後に印刷した継手の失敗作だ。

写真 継手印刷の失敗例

上写真の大型L字継手は、全体を一体物で印刷したのだが、まあ十数時間かけて印刷には成功した。

ところが、内部に追加されたサポート材が硬くくっ付いていて取り除けなかった。また、今回と同じく、スパイラル形状のホースを捻じ込めるようにネジ溝を作っていたのだが、その部分にもサポート材が追加されていて、それらは引っ張っても綺麗には除去出来なかったのだ。

同じく、下写真の小さいほうの継手は、今回の東拓工業トーメイダクトΦ65用に印刷した継手なのだが、ネジ溝に追加されたサポート材が取れないのだ。

その理由は不明だが恐らく二つの可能性が考えられる。

白いフィラメントも灰色のフィラメントもPLA素材だが、実際に印刷して手で触ってみると、白色のやつは脆くて硬い感じ。一方、今回使っている灰色フィラメントは、若干であるが弾力性がある感じ。その辺りのフィラメント素材の特性の違いがサポート材の除去し易さと関係しているのかも知れない。

それと、Gコードデータ生成ソフトは前回も今回もCuraを使っているが、前回に比べて今回はCuraは何世代かバージョンアップしている。

その結果、サポート材の入れ方、入れる量など、より最適化されていて、印刷後にサポート材が引き剥がし易くなるように改良されている可能性もある。実際にこの所、数点の3D印刷物を印刷していて、ワテ自身がそう感じるのでこの推測は多分正しいだろう。

と言う事で、下写真が今回印刷した異径継手の完成形だ。

完成した異径継手の紹介

下写真のように東拓工業トーメイダクトΦ65を捻じ込めるネジ溝もいい感じで形成出来ている。

写真 東拓工業トーメイダクトΦ65を捻じ込めるネジ溝もいい感じ

一方、下写真のようにRYOBI伸縮ホース継手を捻じ込んで固定する機構もいい感じで形成されている。

写真 RYOBI伸縮ホース継手を捻じ込んで固定する機構もいい感じだ

異径継手を使ってRYOBI伸縮ホースと東拓工業トーメイダクトΦ65を接続

さて、いよいよこの異径継手を使ってRYOBI伸縮ホースと東拓工業トーメイダクトΦ65とを接続する。

もし上手く嵌め込めない場合には、13時間23分の努力が無駄になると言うやつだ。

まあワテが努力したのでは無くて、3Dプリンターさんが努力した訳だが。

下写真のように、異径継手とRYOBI伸縮ホースの継手を並べて比較してみた。

まあ見た感じでは、大きなミスは無さそうだ。

さて、下写真のように挿し込んで見た。

その結果、下写真のようにRYOBI伸縮ホースの継手は、異径継手に上手い具合に差し込む事が出来た。

そして、いよいよ45度右に捩じって篏合するかどうかという緊張の蚊取り線香だ!

その結果、上写真のようにいい感じで合体したぞ!

金鳥の夏、日本の夏。

次に、下写真のように東拓工業トーメイダクトΦ65を捻じ込む。

この継手は以前に印刷成功して、上手く噛み合う事が分かっているので、緊張する事は無いが少し不安はある。

その結果、下写真のように東拓工業トーメイダクトΦ65はピッタリと噛み合った。

写真 異径継手を使って無事にRYOBI伸縮ホースと東拓工業トーメイダクトΦ65が接合できた

まあワテくらいのレベルになると、これくらいの成功事例は当然なのだw

3Dプリンター界の大門未知子と呼ばれているワテなのだ!

ワテは失敗しないので!

伸縮ホースを既存のホースと置き換える

さて、早速既存のΦ50透明ホースを取り外して、Φ65トーメイホースに置き換える。

写真 既存のΦ50透明ホースを取り外す

上写真のように、Φ65ブラストゲート(シャッター機構)と透明ホースとの接続部分は水道管VP65の90度エルボを利用している。

その内部に3Dプリンタで印刷した継手を接着しているのだ。

 

下写真のようにΦ50透明ホースは100均の洗濯物大型クランプで固定しているので簡単に脱着出来るのだ。

写真 既存のΦ50透明ホースを取り外している様子

 

そして、下写真のように東拓工業トーメイダクトΦ65ホースを取り付けた。

写真 東拓工業トーメイダクトΦ65の先に取り付けたRYOBI伸縮ホース

なお、上写真の東拓工業トーメイダクトΦ65の反対側は写真には撮っていないが、水道用塩ビVP-65の90度エルボ継手を取り付けていて、サイクロン集塵システムのΦ65ブラストゲートに差し込んでいる。

下写真のように、必要ならRYOBI集塵機(VC-1250など)の付属のパーツを挿し込めるのだ。

写真 RYOBI集塵機付属の延長パイプを挿してみた

あるいは、隙間ノズルを挿し込む事も出来る。

写真 RYOBI集塵機(VC-1250など)の付属のパーツも挿し込める

 

写真 伸縮ホースの先に隙間ノズルを取り付けて作業台の上を清掃

 

写真 伸縮ホースの先に隙間ノズルを取り付けて作業台の向かいにある卓上スライド丸ノコを清掃

なお、この伸縮ホースは縮んだ状態では全長60cm程度だが、最大で220cmくらいまで伸びる。

ただし、下写真のように下に垂らすと自重で勝手に伸びるのが欠点と言えば欠点かな。

写真 RYOBI伸縮ホースは自重で伸びる

まあこの伸縮ホースには金属製のコイル状の部材が使われているようなので、それ自体が重いのだ。

その結果、上写真のように垂直に垂らすと勝手に伸びるので、慣れるまでは少し使い勝手が悪い。

とは言っても、今までのΦ50の長い透明ホースがトグロを巻いている状態に比べると遥かにコンパクトに出来たので、満足度は120%だ。

図 2021年9月22日現在の木工作業部屋の配置

まとめ

ワレコ

自称3D CADモデリングの達人

自称3Dプリンタ印刷の達人

自称継手の達人

自称DIYの達人

自称プログラミングの達人

自称コンピュータの達人

自称KiCadの達人

自称揖保乃糸茹で方の達人

自称猫の達人

自称変人

自称・・・

まだ幾らでもあるw

当記事では、木工作業部屋のサイクロン集塵システムの長いホースが邪魔なので、短くスッキリする改良過程を紹介した。

ワテが採用したRYOBI伸縮ホースは60cmから220cmくらいまで伸縮するので収納時は非常にコンパクトになり、使用時には部屋の隅々まで引き延ばす事が可能だ。

そして、RYOBI伸縮ホースと東拓工業トーメイダクトΦ65との異径継手をFusion360で設計して3Dプリンタで印刷した。

やや複雑な形状であったが、ワテの緻密な設計通り完璧な継手が完成したのだ。

今後の予定としては、取り付けた伸縮ホースを使わない時に壁掛け収納できるような工夫をしたいと思っている。

サイクロン集塵機を自作する

アマゾンなどには沢山のサイクロン集塵キットがあるが、ワテの経験で言うとサイクロン部品だけでなく、継手とか固定バンドなどもセットになっているやつの方がお買い得だと思う。

それらの小物も単品でホームセンターなどで買うと、意外に出費が増えるので。

3Dプリンタを買う

ワテが使っているのが下写真のANYCUBIC MEGA X 3Dプリンターだ。特徴としては300x300x305mm の大物が印刷出来る。

もし今買うなら下写真のボックスに入ったタイプが良いかも知れない。

あるいは下写真のMega Sでも十分かも知れない。ワテが買ったMega Xよりも一回り小さいので狭い設置場所に置けるし。

あるいは下写真のオートレベリング機能付きも興味ある。

まあワテが使ているMega Xは手動で水平調整をする必要があるが、ステージ四隅の四つの回転ダイヤルを回してフィラメントノズルとステージ間を紙一枚分くらいの隙間にすれば良いのだ。

その調整も毎回やる必要は無くて、ワテの場合は数カ月に一回くらい調整しているが、一度調整しておけば極端にずれる事は無い。

なのでオートレベリング機能の有無はワテの場合は無くても困らない。

(続く)

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