マキタ 10.8V スライド バッテリーを活用する (無線機の電源に) | tech - 氾濫原 とか先に書いていたが、掃除機を買っていた。

今まで 10.8V スライド対応の工具としてドライバドリルを持っていたので、掃除機はバッテリなしのモデルを買った。

マキタ(Makita) 充電式ドライバドリル 1.5Ah (バッテリー・充電器・ケース付) DF031DSHX -

5.0 / 5.0

ドライバドリル側はバッテリ2個と急速充電器付き。コードレスドライバドリルはほんと便利なので、持ってないなら電池2個セット付きのを今すぐ買いましょう。

マキタ(Makita) 充電式クリーナ 10.8V バッテリー・充電器別売 CL107FDZW -

5.0 / 5.0

掃除機はバッテリなしで紙パック式のものにした。紙パック式とはなってるが、洗って使えるダストカップも付属するので、基本的にはカプセル式の上位互換となっている。電池付属のも当然売ってます。

バッテリーを共有できるのは便利。共通バッテリーのシリーズラインナップは結構あるけど、家庭で最も使うのは掃除機とドリルドライバぐらいでしょう。

使い勝手

まずホースがないのと本体が小さいので、場所をとらずすっきり置いておけるこころに価値がある。露出した場所に突っ張り棒にフックをかけて、そこからこの掃除機をぶら下げておいてるけど、邪魔にならず気にならない。すぐに使えるのは便利。

うちの用途だと充電頻度も高くないので、あんまりバッテリーを気にせずコードレス化されたという感じがする。

バッテリの持ち

1.5Ah のバッテリでの掃除機は連続可動時間は強 (スイッチを入れて最初のモード) で12分となっている。

結構スペック的には短く思えるが、実際使ってみると1日あたり1分もあれば十分に気になるところを吸いこめるので、1週間ほど無充電でいける。まぁルンバも併用しているので、広いところはおおむね綺麗というのはある。ルンバがカバーできないような、扉の裏とか、狭い洗面所とか、作業後のゴミの吸いこみとかの用途が多い。

バッテリーにはどうしても寿命があるので、交換式なのは嬉しい。掃除機なんて滅多に壊れるものではないので、内蔵型だとバッテリー寿命で製品寿命が決まるのが悲しい。

充電

そもそも充電頻度が高くないけど、22分で充電が終わるのでだいぶ早い。そして標準モードでは25分稼動できるので、2つバッテリーで交互にずっと掃除できることになる。すごい。

  • L は Pilot Lamp の L らしい
  • H はホタルの H らしい

ということで、最も覚えやすいのは以下の通り

  • H がホタルの略
  • ホタルは暗いところで光る
  • ホタルが光っていると位置がわかる (暗いところでの位置表示)

だけ覚えておけば、●H が即座にどちらかわかるようになるので、おのずと●Lは逆で覚えられる。

図記号との対応は上記を覚えていれば簡単に導ける。●H ではスイッチと並列でランプがついているだけなので2接点ですむのに対し、●L は「常時点灯」と「同時点灯」と「異時点灯 (挙動はホタルスイッチと同じ)」で配線が変わるため3接点必要。

備考

Low と High かと思って接点回路図を見つめて考えてみたけど、これではどっちがどっちだかわからず困った。参考書は暗記しろではなく、ちゃんと何の略称なのか書いておいてほしい…… 略称だけわかっていれば暗記する必要ないんだから。

「らしい」と書いたけど、根拠となる JIS C 0303 には何の略かは書いてないので、これが確かとはいえない。しかしこれで覚えやすいことは確かである。

ABS と PLA も試したけど PETG (Polyethylene terephthalate glycol-modified) が最良と思っている。

  • ABS のような反りがなく・寸法安定性が良い
  • PLA ほど耐熱性が低くない
  • ベッドへの接着性が高い・層間の接着性が高い
    • 造形中に剥れて失敗することが少ない
    • ベッドを必要以上に綺麗にする必要もない (基本的にスプレーのりもいらない)
  • 価格的にもABS・PLAとそれほど変わらないか少し高価な程度
  • 強度もあるが硬すぎるというほどでもなく割れにくい (靭性がある)
  • プリント後の加工も可能
    • ABS よりは加工性が悪いが、PLAのような苦労はしない
  • 臭いがほとんどない (ABS みたいな臭さもないし、PLA みたいな甘い臭いもしない)
  • ノズルが詰まりにくい気がする (PLA は詰まりやすい)

一方でPETG独特の問題もある

  • 条件によって糸ひきが多い
    • ノズル付近にゴミが溜りやすく、気をつけないと造形物を破壊する
      • ノズルにシリコンカバーをつけると良い
    • フローが多すぎると危険
      • 100% インフィルとかだと失敗しやすい
  • 適切な温度の範囲が狭い
    • 低すぎると接着性が悪い
    • 高すぎると猛烈に糸をひく

ということで、設定は

  • ノズル 235〜240℃ ヒートベッド 80℃
    • 235℃あたりの低めから徐々にあげて調整するのが良い。糸がひきはじめたら下げる
  • プリント速度は気持ち早め、フローは気持ち低め (98%とか微調整)

にするとうまくいきやすかった。フローは温度を決めてからテストプリントで見極める。接着性が高いのでサポート材の使用量に注意が必要。あんまり細かいところにサポートを入れると外すことができない (Simplify3D はサポート材が剥しやすいほうだけど、それでも)。

まぁとにかく PETG がおすすめ。

RepRapper もつれ無し PETG樹脂製 3Dフィラメント 1.75mm径 1kg 靴の中敷きの注文生産に適した高い研磨性能 (ブラック) -

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備考:ABS のプリントはヒートベッドがあっても難しい

とにかく反り対策が難しい。

特に冬は絶対やめたほうがいい。膨張率が高いおかげで反りが激しいので、設計時にすら気を使う必要がある。当然スライサでプリント方向も気をつけないといけない。

ある程度大きなパーツを作るのはとても難しい。小さなパーツでもベッドとの接着が甘いと剥れてくるし、層を重ねると反ってくる。設計通りに寸法を出すのは、設計段階から気をつけるレベルでないとかなり難しい。つまり構造的に反りにくいようなリブをつけたりする必要がでてくる。

ヒートベッドは万能ではなくて、下層の反りを軽減してベッドから剥離することは防止することはできても、高さがある造形物が途中から反っていくのにはあまり効果がない。これを抑えるには室温を上げる必要があるが、実際はなかなか難しい。冬でも箱があれば30℃程度まで室温を上げられるが、この程度では反り対策にはあまり効果を感じない。

そもそもヒートベッドを100℃前後まで過熱するのは80℃前後まで過熱するよりも、余計にかなり時間がかかる。プリント開始されずもどかしい。ここで時間がかかるとそもそも試行錯誤しにくいということも罠のひとつ。

備考:PLA はプリント後に微調整がしにくい

PLA はとても硬いのでやすりで微調整したり、ニッパーで強引にパーツの一部を切り取るとかがやりにくい。試行錯誤しようと思うとプリントしなおす前にプリント部品を修正してモデルに反映させてとやりたくなるけど、やりにくい。諦めてプリントしなおしたほうが精神的に楽に思えるぐらい。そうすると時間的にもフィラメント的にもコスト増である。

また耐候性がないので屋外で使えず、耐熱性が低いので高温になる場所 (高温といっても60℃ぐらい) では使えないので、用途が限られる。「プリントしやすい」以外は利点があまりないと感じる。けど肝心のプリントしやすさも、ノズルの詰まりやすさでスポイルされる部分がある (フィラメントに少量油を塗るオイラーが必要)。

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工具用のバッテリーを流用する場合、以下のようなメリットがある。

  • 出力電流がそれなりとれると期待できる
  • 入手性が良く、性能が安定している。サードパーティの互換バッテリーがあったりもする
  • 充電時間が短い

工具用バッテリーは工事現場で使われるようなものなので、モバイルバッテリーのようなものより要求仕様が高い。サイズも容量にしては大きめで価格も高めだが汎用性が高い。

マキタの 10.8V リチウムイオンバッテリーシリーズには BL1015 (1.5Ah) BL1040B (4Ah) がある。Ah 表記だが、10.8V での Ah だとすると、それぞれ、16.2Wh、43.2Wh になる。このバッテリーは一般向け充電掃除機で使われているので工具以外でも馴染がある人は多いだろう。

マキタ(Makita) リチウムイオンバッテリー BL1015 10.8V 1.5Ah A-59841 -

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マキタ(Makita) 充電式クリーナ 10.8V バッテリー・充電器付 CL107FDSHW -

5.0 / 5.0

ニッケル水素 1900mAh 1.2V 10本直列だと 22.8Wh なので、1.5Ah のモデルはちょっと少なめに感じる。が、リチウムイオン電池は重量効率が良いのと、工具用バッテリーは上記の通り充電器が良くできていて充電速度が早いので、これを汎用的に使えると便利でしょう。

みてみるとバッテリー側には5端子ある。工具側には3端子。残り2つは充電器用っぽい。バッテリー側の表面をよく見てみるとプラスとマイナスの表示が書いてあり、普通に出力が常にされている。おそらく工具用にはプラス・マイナス・サーミスタの3端子だと思う。充電器用についてる2つの端子は何かわからない。(バッテリーの充電バランス用かもしれない)

マキタのリチウムイオンバッテリーは 10.8V のほか、 36V 18V 14.4V 7.2V のラインナップがある。14.4V 以上は価格が非常に高くなり、7.2V は小型工具しかない。基本的に家庭向けには 10.8V 一択に見える。10.8V には差し込み式のバッテリーもラインナップされてるが、スライド式のほうが良い(接点不良が起きにくいので)。

10.8V でもそこそこ電圧が高いので、もしさらに DC/DC コンバーターをつけてもスイッチング電流はそれほど大きくならずにすむ。

10.8V スライド式バッテリーを汎用的に使う


当然メーカー推奨の方法ではないが、バッテリー端子を直接引き出しで独自に使う。

バッテリーに合致する端子を作って、任意の汎用コネクタに変えることを考える。とりあえずは手元の無線機 (KX3) 用に DC φ 2.5mm センタープラスコネクタとして引き出す。

導体を扱うので 3Dプリンタだけではどうにもならない。接点として、今回はt=1mmの SUS430 の板を使うことにしてみた。SUS430 はステンレスの中でフェライト系というもので、比較的加工性が良いらしい。けど真鍮とかのほうがもっと加工性良さそうだし導体抵抗的にもいいかもしれない。

SUS430 板は CNC ミリングで加工した。あまり複雑な形にせず、最悪手で加工しても作れるような形とした。

端子を保持してスライドしてバッテリーと接続する部分は3Dプリンタで作成した。何度か出力しなおしてうまくマッチするようにした。

パーツは2つに分かれていて、ショート防止のため金属の露出部分を減らしてある。

Thingverse に STL をあげた。https://www.thingiverse.com/thing:2841303

電圧

リチウムイオンバッテリー直結だと思うので、素子素性そのままだと思うが念のため。

リチウムイオンバッテリーは1セルあたり3.6V。10.8V は3本直列ということになる。

公称3.6Vで、満充電4.2V、放電ぎりぎりでは2.75V 付近まで下がる。3本直列なら 8.25V〜12.6V。実用的には下限を9Vぐらいにしたほうが安心。

  • 充電直後 12.43V (セルあたり4.14V)
  • 放電後 (マキタの掃除機でLEDが点滅するまで) 10.3V (セルあたり3.43V)

放電直前の電圧はそのうち追試

どれぐらい電流がとれるか

無線機に直結できるように配線してみたので、KX3 で実際に送信してみたところ、充電直後で 2A 程度は全く問題なくとれるようだった。

過電流保護がどこでかかるのか興味が湧いたので、電子負荷でさらに負荷をかけてみることとした。4.3Aまで出ることがわかった。

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