星に願いをかける前に寝る

1.プリンターサイズ

読んで字のごとく、3Dプリンター本体のサイズのことです。本体サイズと表記されることもあります。家に置くとどの程度の物理的な空間を締めることになるのかという指標になります。

勘違いしがちなのですが、プリンターサイズは出力サイズのことではありませんので、気を付けてください。


2.出力サイズ

先述の通り、出力サイズとプリンターサイズは違います。

Phrozen　Sonic　Mini　４Kの場合、

プリンターサイズ：23(幅)×23(奥行)×33(高さ)cm

出力サイズ: 13.3(幅)×7.5(奥行)×13(高さ)cm

なので、出力物のサイズは13.3(幅)×7.5(奥行)×13(高さ)cm 以下になります。

3.重量

本体の重量のことです。この重さなら家の模様替えも簡単にできそうだな、と思いながら見ていくと「生活の中の3Dプリンター」のイメージが付きやすいのではないでしょうか。その他、この重さを足に落としたら痛そうだ、みたいな想像力を働かせて丁重に扱って頂けるとなお良いです。

4.XY解像度

XY解像度はSLA方式で一般的に使用される評価軸です。XYとはグラフのX軸とY軸のことを指しています。X軸が幅、Y軸は奥行を表しています。

つまりXY解像度とは平面の解像度のことです。出力するために平面をどのくらい分解して識別できるのかという指標です。普通の2Dのプリンターでいうところの解像度（1インチ当たりに印刷できるドット数）と同じです。

ただ、「より細かく識別できる」＝「精度が高い」とも言いきれません。というのも、結局は出力する素材や作業環境によって歪みや収縮が起きるため精度の高い出力が必ずしも可能とは言えないからです。

そのためXY解像度はメーカーによって書かれていない場合があったりします。その他、XY解像度というのはDLP方式のプロジェクターの解像度のことでSLA方式にはXY解像度の評価軸は無意味だという説もあります（SLA方式はレーザーを反射鏡に当て、レジンに照射します。それに対しDLP方式とは、DLPプロジェクターを利用してレジンに光をあてます）。

とはいえ、一つの指標ではあるため、事前に目を通して、他のプリンターと比較しておいても損はないでしょう。


5.積層ピッチ（積層解像度）

積層ピッチ(積層解像度)はZ軸の解像度のことであり、層を積み上げていく間隔のことです。

ピラミッドを思い浮かべてください。ピラミッドを遠くから見るときれいな三角形ですが、近づくと長方形の石材が集まっていてガタガタに見えます。しかしこの石材の厚さをより薄く細かく積み上げるとより滑らかな三角形に見えます。この石材の厚さが、３Dプリンターでいうところの積層ピッチに当たります。

つまり積層ピッチの数値が小さいほど、造形物の表面は滑らかに見えます。ただし、先ほどと同じように造形できるものの精度には、その他の様々な条件も関わるため、一概に「積層ピッチの値が小さい」＝「精度が高い」とは言えない点に注意が必要です。

ちなみに、単位が「mm」と記載しているメーカーと「μm（マイクロメートル）」と記載しているメーカーがあります。1mm=1000μm（言い換えると1μm=0.001mm）です。

6.印刷速度

読んで字のごとく、印刷する速度です。印刷速度もメーカーによって表記の仕方が違います。あるメーカーの表記は「〇mm/h(またはs)」（1時間（秒）に〇mm出力）という表記もあれば、「〇-〇s/層」（1層を出力するのに〇-〇秒）という表記もあります。

このように表記に違いがあるのは、先ほど説明した積層ピッチ等の設定によって出力する時間が変わるためであり、自分が作りたい物を出力するのにどのくらいの時間がかかるのかを正確に計算することはできないからです。3Dプリンターは出力するのに何時間もかかることもあるので、印刷速度は非常に気になるところではあります。もしメーカーの印刷速度表記に印刷設定の条件が書かれているようであればそれを参考にし、書かれていなければメーカーに問い合わせるのが良いかと思います。

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ブレーキ付きのギヤードモータは、結線の方法により3つの制御方法があります。


1つ目は一番オーソドックスな「交流切りB」です。この制御方式のポイントは、配線が電源ラインの接続だけで運転可能ですので、配線の数が少なくてすみます。
ただし、インバータを使用した制御ができず、昇降運転にも対応できません。また、制動遅れ時間に関しては、後述の制御方法に比べ劣ります。
制動遅れ時間とは、スイッチをOFFしてから制動開始までの時間のことで、制動時間とは異なります。


2つ目の制動方法は「直流切り」といい、制動遅れ時間が最短のため急制動を要する用途、例えば昇降運転などに最適です。インバータを使用した制御は可能ですが、後述する「交流切りA」には及びませんが、制動遅れ時間は3つの制動方法の中で一番短くできます。

最後の制動方法として「交流切りA」があります。この方法は、モータとブレーキの回路が個別回路のため、インバータ駆動に最適な制動方法です。昇降運転にも勿論対応可能です。

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定格トルク
○定格
定格とは、モータに保障された使用限度で、例えば定格出力は通常に使用する際の出力の限度です。時間定格は、連続使用、短時間使用、反復使用の別を定めます。
また、定格は、製造者が指定する諸元の値です。例えば、定格電圧、定格周波数は、そのモータが対応している電力の種類です。

○定格トルク
定格トルクは、定格電圧、定格周波数での運転が安定後、定格出力が発生した際の駆動トルクをいいます。定格トルクは、全負荷トルクともいいます。
なお、トルクは、モータが軸を回転させようとする力です。

○定格トルクはどう決まるか
定格トルクは、モータの定格出力（kW）に比例しますので、定格出力の大きいモータほど、軸を回転させようとする力が大きいです。
また、定格トルクは、三相誘導モータの極数（P）に比例して大きくなります。同一の定格出力であれば、極数が大きいほど定格トルクは大きくなります。逆に、回転速度が速いほど、定格トルクは小さくなります。


○定格トルクと他のトルクとの関係
モータ始動時の始動トルクや、モータが回転を停止させる直前の最大トルクは、定格トルクに対する比率で表され、一般に、定格トルクが大きいほど、始動トルクや最大トルクが大きくなります。

始動トルク、最大トルク
○始動トルク
始動トルクとは、誘導モータのスイッチをオンにして運転を始める瞬間に、モータが出すトルクです。この始動トルクよりも負荷のトルクが小さいとモータが回り始めます。始動時のトルクは、始動トルクと負荷トルクの差となります。
一般に、始動トルクは定格トルクより大きくなるように作られています。

○最小始動トルク
最小始動トルクは、誘導モータの回転の開始後、最大トルクに至るまでの間に発生するトルクで、始動トルクよりも小さい最小のトルクです。プルアップトルクともいいます。かご形誘導モータのかごの形状などで、最小始動トルクの大きさが決まります。

○最大トルク
最大トルクとは、定格周波数、定格電圧でモータに発生する最大のトルクをいいます。誘導モータで最大トルクを超えると、回転が停止するため、最大トルクは停動トルクともいいます。

○回転子の種類と始動トルク
普通かご形は、始動トルクが定格トルクの125%程度で、始動頻度の低い小型向けに適しています。
深みぞかご形は、運転中に負荷が変化しても回転速度の変化が少ないタイプです。
二重かご形は、始動トルク150%程度で、断続使用に適しています。
巻き線型は、始動トルクが大きく、二次抵抗を変化させることでトルクを制御することができます。


負荷トルク
○負荷トルクとは
負荷トルクとは、モータが駆動する機械（被動機）によってなされる仕事です。負荷トルクは、所要動力ともいいます。

○負荷トルクの計算
負荷トルク（所要動力）は、被動機が動かすワークの質量、速度、摩擦係数に比例して大きくなり、機械の効率に反比例して大きくなります。
ベルトコンベア、接触面の平行移動、巻き上げ、上り斜面など、一般的な用途の負荷トルクの算定式は、メーカのカタログや技術資料にも整理されています。

○負荷トルクの変動とサービスファクタ
負荷トルクの算定式で求まるトルクは、負荷トルクが変動しない想定での値です。衝撃が発生する場合や、長時間の連続運転とする場合には、定格出力より大きいモータを選定する必要がありますので、負荷トルクの値を補正します。
この負荷トルクの補正係数を、サービス・ファクタといいます。

○モータと定格出力の選定
負荷トルクの変動が、運転の回転と停止の操作により生じる場合、短時間定格（S2）や反復定格（S3）のモータも選択肢になります。
負荷トルクの変動が、緩やかな変動である場合、負荷トルクに対応するサービスファクタをかけて、余裕をもたらすことで対応します。
負荷トルクの変動が、中程度以上の衝撃をともなう場合、サービスファクタによる補正の他、衝撃による負荷トルクの最大値が、モータの最大トルクを超えないように、モータを選定します。
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○電気エネルギーから機械エネルギーへの変化
モータは、電気エネルギーを機械エネルギーへ変化させる装置です。モータの軸から出せる動力を、モータの出力といい、キロワット[kW]の単位で扱います。
1Wは、1ジュール [J]＝1ニュートン・メートル[N・m] の仕事を1秒間にする能力です。従前使用されていた1馬力は、750W弱です。


○モータの所要動力と負荷
カタログや銘板にkWで表されているモータの出力とは、モータによる動力のことです。このモータの特性を示す動力は、最大出力の値ではなく、モータの定格電圧、定格周波数での良好な定格出力の値です。
モータの用途に応じて、回転速度と、必要なトルクが定まると、モータ出力をどのくらいにすべきかが定まりますので、逆に、モータの出力を選ぶことで、モータで動かしたい回転速度とトルクとを選ぶことができます。


○入力と出力の関係
モータの出力は機械的な動力です。この動力を得るには、モータに電力を供給しなければなりません。電力は、電力会社から、工場などに三相交流で供給されています。交流の場合、電気機器のコイルの働きで、供給される電力の一部は電力会社に戻されます。残りの有効電力が、モータへの入力となります。モータに入力される有効電力による入力エネルギーと、モータ出力に変換されて動力となった出力エネルギーの比率が、モータの効率です。このモータの効率は、年々進歩しています。
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ABS樹脂
ABSはアクリロニトリル（Acrylonitrile）・ブタジエン（Butadiene）・スチレン（Styrene）の頭文字をとってABSといいます。表面光沢にすぐれており、また着色することができるためデザインを含む外観部品に適しています。また、比較的強度も高く粘りもあることから力が加わるものにも適用できます。（引張強度40MPa前後）


PLA樹脂
PLA樹脂は植物由来の成分（トウモロコシ、ビート、イモ類、サトウキビ等）で出来ているため、プリント中は樹脂独特の嫌な臭いを発しません。プリントするときの樹脂温度はABSより低いため高温に弱いです。そのため弾力性がなく固いといった特徴があります。固いためサンドペーパやヤスリ等で表面がけをするのが難しく、塗料もなじみにくいです。材料が固くねばり強いことから大型の造形物を作るのに適していると言われています。


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