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2019-12

簡易メカニカルステージ

いつも土曜日の火災設備点検、なぜ今回は日曜日・・・
こんばんわ。

そんなわけで点検が終わるまで部屋を散らかすわけにもいかず、
今週はお休みです。

で、そんななかAmazonで適当にいろいろ見ていたところ、ひっかかったのがコレ。
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商品名は「簡易メカニカルステージ」という名前で売られていたのですが、ステージはどこにもありません・・・光学顕微鏡のステージの上に固定して使用し、右側にある2つのネジで上側のカニの爪みたいなのがX-Y方向に微動できます。観察対象のスライドグラスを細かく動かすためのものみたいですね。

これがなんと1,800円とかで売られていたのですよ。驚きの価格です。

どんなものが来るのかある程度覚悟して買ったのですが、おもったよりも随分まともなものがきました。スライド機構はちゃんとアリ溝で滑らかに動きますし、送りねじもガタはありません。

といっても、上側のネジはなんか曲がってるし、目盛りの部分も微妙に歪んでいたりして、これ多分検査不良のB級品とか、そんな類なのかとは思います。

こういった低価格品はコスト下げるために部品が一体成型だったり、接着剤や溶接でくっつけられていたりといったことが多いかと思うのですが、部品は全部ネジ止めの組み立て式みたいで、なんとまぁ流用のしやすい構造だことw
PC011380.jpg

これをうまくつかってマスクの位置合わせ治具とかを・・・構想中です。

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LattePanda使用雑感

年末に向けて忙しさが解消されない・・・どころかどんどん積みあがってる今日この頃です。
こんばんわ。

さて、今週は「来週末、消防設備点検やるよー」っと、突然通知が来たので部屋の片づけです・・・もっと早く通知してくれればいいのに・・・なので来週も作業できる見込み無しです・・・

で、作業場ではなくPC机の方でできる作業を・・・ということで、前から気になっていた。LattePandaを使ってみることにしました。
PB241373.jpg

購入したのは最新のAlphaではなく、1世代前のモデル。Intel Z8350 1.8GHz、メモリ4GB、ストレージはeMMC 64GB。スペック的には一昔前のネットブックみたいな感じです。

OSはWindows 10のEnterprise LTSC 2016のライセンスがついてきます。このLTSC版ってのがミソですね。

通常お店で買うWindows10パソコンには「半期チャネル」という、半年に1回サブバージョンが上がっていくものが入っています。

これ、エディションにもよりますが短いもので1年半、長いものでも2年半でサポートが終わってしまいます。なのでユーザーはサブバージョンを上げ続けないとセキュリティパッチ等が早々に提供されなくなるわけです。(半年に1度、デカいパッチをあてられて毎回すごく迷惑なんですけどね・・・)

で、このLTSC版。まずサブバージョンがあがりません。なので機能更新がありません。デカいパッチもあたりません。でもサポート期間は10年間と、長いんです。企業の工場なんかで「頻繁に変わってほしくない」方面向けのエディションですね。

以前Raspberry PiにWindows 10 IoT Coreをいれて使ってみたことがありましたが、あれは割と頻繁にアップデートがあった上に更新に時間がかかるのがネックでした。(もっとも使うのをやめた理由はFT245のD2XXドライバが使えなかったのが原因ですが・・・)

で、さっそく電源投入。ケースは自作したかったのでとりあえず机に平置きw
PB241374.jpg

まぁ、なんというかフツーにWindows 10が動きますね。読み込みの部分など、ストレージ性能が影響する部分でちょっとモッサリ感あるところはネットブックそっくりですが、概ね問題なく使えます。余計なアプリケーションなんかが一切入ってないのも好感です。

ただし、バージョンが2016なので積もり積もったセキュリティパッチが山のように適用されますので、初期起動からパッチ当てきるまでに丸々2日くらいかかりました・・・パッチ量が多いのもありますが、適用にやたら時間かかるところもネットブックそっくりですね・・・

自作の制御ソフト、ウィンドウのサイズを変更して収まりの良いようにして動かしてみました。
PB241378.jpg

カットパスのプレビュー表示速度も全然問題なしです。ただ、小さな画面のタッチパネルなのでUIをいろいろと見直ししないとちょっと使いづらいです。

正直いまつかってるノートPC、バッテリはとっくに死んでる、最近起動しないことがある・・・と、ちょっと不安定なのでこれでうまく切り替えできると良いなぁ・・・

ソルダーレジスト、写真法モドキを深堀する。

みかん、みかん。みかんの季節がやってきた。
というわけでみかん購入率が急上昇です。
こんばんわ。

さて、ソルダーレジストですがこれまで試した方法は・・・
①シルク印刷法
 → キレイに印刷できず断念。

②写真法モドキ(印刷したマスクフィルムをインクの上にのせて部分露光
 → インクがどうしても厚くなって断念。

③切削法?(薄く硬化させたソルダーレジストを切削)
 → キレイにできるけど、切削の深さがシビアすぎる・・・

と、煮詰まってきております。

ここで②の写真法モドキを再挑戦。

フィルムで押さえるだけだと、どうにも厚みがでてしまうので、板でグイグイ抑え込んだら薄くならないかな?というのを試してみます。

今回は強化ガラスの丸板(ホームセンターで見かけたナベ敷)をつかって
インクをグイグイ押し広げてみます。
PB171366.jpg

クランプもつかってグリグリ押します。
PB171367.jpg

で、この状態で硬化させます。
PB171368.jpg

デジカメで撮影すると目に見えない紫外線までも写るため、すごく光ってみえますね。

で、結果は・・・
PB171369.jpg

ちょっとわかりにくいですが、奥側からレジスト膜が基板から剥がれちゃってます。フィルムに強く押し当てた結果、フィルム側と強固にくっついてしまうようです・・・厚みもあんまり薄くなってません・・・

ならば先週試した方法であるアルミ丸棒で薄く塗った後でフィルムをかぶせてみたら・・・

これ写真撮り忘れたのですが、なんというか薄く塗られていたインクがフィルムに吸い寄せられてあっというまにまだら模様の状態に・・・

うーん、インクの表面張力なのか、それともフィルム側に施されている顔料インクによる印刷を可能にするためのコーティングが原因なのか・・・どうもフィルム側にインクが吸い寄せられてしまうようですね・・・これが原因で押しても薄くならないのかも・・・

ならば、というわけで押し当て側のガラス板にマスク用フィルムを両面テープで固定し、さらにマスキングテープで足場をつくって、フィルムがインクに直接触れないようにしてみました。
PB171370.jpg

これを薄くインクを塗布した基板の上に「被せる」だけにして、その上から露光してみます。

本当は光源が平行光だと良いのですが、そうもいかないのでフィルムとインク塗布面はあんまり離して設置ができません・・・何回か繰り返した結果、マスキングテープ4枚分くらいの高さが必要なようでした。

こうして露光してみたものがコレ。
PB171372.jpg

ちょっと周囲がキタナイですが^^;
細かいところもキレイに抜けてます。
PB171371.jpg

レジスト膜が十分に薄いです。インク膜が厚いとここまでキレイにインクを取り切れないのです。

これなら使えそうな感じですね。
ただ、この方法の課題としては・・・

①拡散光源なのでマスク画像を実際のサイズよりも一回り大きくする必要がある。

ICピンの部分が全部一つになってしまっていたり、本来四角いはずのチップ用ランドが丸みを帯びてしまっているのはマスクサイズを大きくした結果です。

平行光源ではないため、どうしてもマスク端から光が漏れてきてしまうので、マスク自体を大きくする必要があります。そうすると間隔の狭いところはくっついてしまいますし、四角い部分が丸くなってしまいます。

②マスクの位置決めをどうやってやるか?

今回は無垢の基板でやってるので位置決め無しですが、実際にはパターンが切削された基板の上に正確にマスクを被せる必要があります。しかもマスクを被せる際はインク塗布後でパターンが見えません。何か治具を作っておこなう必要があります。

治具作るにしても、単純に位置決め機構だけでなく、紫外線透過率の関係でマスクフィルムの固定用部分には加工し難いガラスを使う必要があります。アクリルだと紫外線がほとんど吸収されてしまいます。薄くすると歪みもでてしまいますし・・・

さて、治具の構造を考えてみますかね・・・

基板治具に部品追加

祝賀御列の儀」は一応、テレビの生中継で見てました。
こんばんわ。

さて、先週レジストを施工した基板はこんな感じに組み立てられました。
PB101365.jpg

3Wの紫外線PowerLEDを2つ直列接続、350mAの定電流素子を2並列で700mAの定格動作をさせてます。これを2組の計4灯仕様です。

冷却用ファンの端子は・・・つけ忘れてたので電源端子から直に・・・^^;

裏面には12Vのファンとヒートシンクがどどーんと。
PB101364.jpg

さすがに3WのPowerLEDを定格動作ですから、相当発熱します・・・

しかし、さすがの高出力仕様。これまでの2灯500mA駆動では2時間くらいかかってたレジストインクの硬化が5分で完了します。

あとはケースをなんとかしないとですね・・・さすがにこの高出力をむき身で使うのはマズイ・・・

で、これはこれで良しとしつつ、基板加工用の治具をちょっと追加作成。
PB101359.jpg
5mmアルミ板材から切り出しで作成。この治具の上に基板を両面テープで固定して・・・

その上で基板を治具ごと、クランプベースにのっけて固定します。
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結局、基板は柔らかいのでどうしても押さえのない真ん中付近が浮いてしまうので、基板は硬い治具の上に両面テープで固定して、その治具をクランプで固定します。これで取り外しおよび再固定が可能になりました。

固定位置の決定は基板の方を基準にしておこないたいので、位置出し用のピン付近はすこしへこませてあります。
PB101361.jpg

クランプの部分は作成した押さえ板は使わず、クランプに標準でついてきた樹脂ビスで押さえる形に戻りました。クランプで押さえるのは治具から飛び出しているタブの部分でおこない、基板自体は押さえないようになりました。

治具にたくさん開けてある穴は下図のような剣山みたいな別の治具を・・・
PB101362.jpg

下から押し当てることで基板を押し上げて、両面テープの固定を剥がすのに使います。
PB101363.jpg

いつも隙間からスクレーバーをねじ込んで、グリグリして剥がすのですが、これだと基板も治具もキズだらけになるし、なにより基板がどうしても曲がってしまうんですよ。最悪割れちゃったりもしますし・・・

で、ちょっと試しに両面テープで固定してた後、剥がしてみたのですが・・・思った以上に剥がれない^^; というか上下方向の加重でも、両面テープってこんなに頑強なのね・・・

固定に使うテープの長さを調整して、固定と剥がしやすさの兼ね合いができる塩梅を探る必要がありそうです・・・

基板レジスト、一応の決着

エアコンの設定を冷房にすべきか、暖房にすべきか・・・迷う季節です。
こんばんわ。

さて、ここのところ取り組んている基板へのレジスト処理なんですが、前回インクの置き方がよろしくなくてすごく厚い膜ができてしまっていました。これを改善すべくアレコレ考えてみます。

とりあえず、基板を切削。複雑なのだと時間かかるので、ちょっと簡単な回路に変更しました。
PB031336.jpg

これ、最終的には紫外線LED用のドライブ回路になる予定です。(いまのだと光量が少なくてインク固まるまでにすごく時間がかかるんです・・・)

で、基板の両端にマスキングテープを貼って・・・
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ちょっと太めのアルミ丸棒をテープの上面に這わせて、びろーんとインクを延ばします。
PB031339.jpg

つまりは、テープの厚み分だけインクが残るというわけです。
PB031340.jpg

思ったよりもキレイに延ばせ・・・ているように見えますが、細かい気泡やらホコリやらでよくよくみると結構ガタガタです・・・

乾かしてテープをとるとこんな感じ。
PB031341.jpg

ムラはあるし、気泡もありますが、まぁ実用上は問題ないでしょう・・・完成度としては低いですが・・・

肝心の厚みですが、実測で大体0.05mmくらい、と十分薄く塗れているようでした。

で、ここからハンダ付けする部分だけを削り取っていくのですが・・・
PB041354.jpg

死屍累々・・・

失敗の連続^^;
PB041355.jpg

削れすぎて銅箔が全部とれてしまう事態が頻発・・・

おまけにZ軸の高さ設定を誤って作ったばかりの治具に早速大穴が・・・
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加工ファイル側の高さ設定を誤っている、加工側の高さに実際の高さがあっていない、原点から移動しているのに、戻すのを忘れて次の加工ファイルを開始してしまう・・・等々。ホームポジションの設定不備で事故が多発するので、CNCソフト側をちょっと改変。
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加工開始時に現在の位置情報とGコード側の開始位置情報を比較し、一致していない場合は警告をだすようにしました。これで事故が減るといいなぁ・・・

で、3枚目にしてようやく完成。長かった・・・
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削った部分をアップしても前回と違い、レジスト膜にほとんど厚みがありません。
PB041351.jpg

ただ・・・慎重に加工するために、ものすごく面倒なんですよ、これ・・・

銅箔は0.03mmくらいしか厚みがないので油断するとすぐ全部削れてしまいます。また今回は基板サイズが大きいということもあって、手前と奥側で0.04mmくらい、高さに差がありました。

なので少しづつ、0.01mm単位ですこしずつ下降していって様子を見ながら加工しました。

途中で銅箔に到達した部分がでたら、そこは加工パスから外してまた加工して・・・を繰り返し、銅箔を突き抜けないように細心の注意を払って・・・って、ああああ、面倒すぎる^^;

今回、削る部分が少ないからまだやってられますけど、普通の基板だとちょっと辛いなぁ・・・

一応、使ってる刃物は彫刻カッター、上下方向は可動で、バネの力で下方向に押さえる・・・といった治具を自作して使っています。
PB041356.jpg

こんなふうに可動するカッターでレジストインクを削って剥がしてる動画をYouTubeで見かけたので真似しているのですが・・・

たしかにうまい具合に削れるんですけど、それでもZ軸の高さ方向はシビアな数値が要求されます・・・我が家のヘタレZ軸ではかなり厳しい・・・^^;

さて、一応レジスト加工はできましたけど・・・この方法で実際やるのは成功率的に、ちょっと厳しいかも^^; 面倒なだけならアリなんですが、なにせ失敗確率が高いのが難点ですね・・・実用にするにはもうちょっと工夫が必要そうです。


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