センサ安定性試験5

http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~iwamuro/Kyoto3m/sensortest5.html

岩室 史英 (京大宇物)


●対向板メッキ準備

センサ安定性試験4の最後で試験用の対向板が割れ、事実上の中断となったが、その間、対向板のメッキ業者の選定と既に製作した対向板クリアセラム材の修正加工を行う事となった。対向板は9種72個ということで良く考えずに8個ずつ作ったが、これが間違いで、6個と12個の組み合わせだった。その結果、2個ずつ多いのが6種、4個足りないのが3種できたため、修正が必要となったが、外注だと異常に高くなるので自力で何とかすることにした。とりあえず、試験用に作った両面平行の対向板をゴニオステージに接着固定して、石材用砥石とボール盤で片面を 2.429°にしてみる。

砥石側の高さを固定し、台座の方を少しずつ上げて大体砥石の全面が接触したことを音で判断、しばらくその状態で放置してからダイヤルゲージで測定、を繰り返す。砥石のディスクと台座が完全には平行で無いことと、ディスクは外周の方がより上に逃げやすいので、ゴニオステージの傾斜は 0.5°程度大きめにすると大体狙った角度になる事を確認した。平面になるかどうかが心配だったが、業者の製作した裏面と同程度の平面度(~5μm)になっていたので、これで修正できそうな感触を得た。

角度修正研削の様子。マジックで塗った色は約5μm 削ると消える。研削面の境界の曲がりがグラインダー砥石の反りに対応している。色の縫ってある部分がほぼ無くなったらほぼ終了。

作業後に、修正したものを正確にできているものと重ねて傾斜をキャンセルし、鏡の上でスライドさせて表と裏の平行度を確認する。こんな感じで、まあ問題なく使えるはず。

12個加工する内に、#120 の砥石がツルツルになって砥石を買い直すなど手こずったが、何とか8個の傾斜の修正と4個の新規製作が完了。全て2回ずつ合わせ試験をして誤差±5μm 以下であることを確認した。これでメッキ作業に回せる...

●新センサの試験

新しいセンサができてきたが、リフローハンダ付けの際にほとんどの基板パターンに障害が発生し、それらがセンサの温度特性にどのような影響を与えるのかの試験をすることとなった。とりあえずはセンサの試験台への貼付け。以前の試験では、側面での3点留めは湿度変化の影響を受けるという事だったが、接触面を接着すると外す際に数個に1個程度基板面が剥離して壊れるため、再度側面3点留めのみで試験をする。また、同時に新しいカウンタ素子を用いたセンサの試験も並行して行なうこととなった。適当な対向板が無かったので、HDD のディスクにテープを貼り、その上に乗せてテープとクリップで固定、という適当な感じでとりあえず様子を見る事にした。

配置は以下の通り。

番号グループAグループB
1手はんだ1(16-1)旧センサ(0.5mm)、試験台対向板裏
2手はんだ2(9-12)旧センサ(0.5mm)、試験台対向板裏
3リフロー1(6-1)旧センサ(1mm)、試験台対向板裏
4リフロー2(6-5)旧センサ(0.5mm)、試験台対向板裏
5リフロー3(6-6)旧センサ(1mm)、センサアーム裏
6リフロー4(6-7)旧センサ(1mm)、センサアーム裏
7リフロー5(6-8)旧エポキシ(?mm)、HDD を対向板に
8リフロー6(6-10)新エポキシ(?mm)、HDD を対向板に

配線が多くて結構ぐちゃぐちゃだが、とりあえず風が直接当たらないようにして始めてみる。

左がグループA(新センサ)、右がグループB(旧センサとエポキシセンサ)。新センサの方が旧センサよりも温度変化の影響が若干減っている印象。A-3番以外は基板パターンの障害の影響は今の所見られず、全体的に安定性も上がっている感じだが、やはりカウントが接近すると干渉が発生する。A-3番のセンサはカウントがじわじわ増加して安定しない。とりあえず、A-3 のケーブルのみ新しいものと交換し、グループA のケーブル8本全てにフェライトコアを追加した。エポキシの 33bit センサ(B-8番)はかなり優秀な印象。グループA の対向板は、恒温槽の振動の影響を若干受けており、グループA のグラフの線が少し太く見えるのはそれが原因。

フェライトコアは役に立った感じ。カウントの干渉がかなり緩和された。また、ケーブルを交換した A-3 番は始めの30000秒の間は異常が見られたが、その後は正常になった。ケーブル以外にも不安定になる要因がある感じ。グループ A,B ともに温度計に対する時間遅れを修正してから4番のセンサを基準にして温度変化成分を補正したものが下段の図。グループ B のエポキシセンサは、温度計よりも外部の空気が入り込む口に近かったせいか、温度計よりも変化がかなり先行している。温度変化成分の補正をしてみると、グループ A の方が不安定だという事がわかった。B-7 番のカウントが不安定すぎるので、これもケーブルを交換して再度同じ条件で再開。

B-7 は正常になった。ケーブル端の圧着 LAN コネクタの圧着時の力加減が、部妙な接触不良を生むようだ(圧着時の力加減には注意していたが、導通不良があった場合は再度力を加えて圧着せざるを得なかった)。それ以外の部分は何も変えていないが、今回は A グループの方が安定している。A-5 以降が乱れているのは全てカウントの干渉が原因。A-2 は前回より落ち着いてきたが、まだ時折異常がみられる。湿度変化の影響が出ているが、側面接着が原因の可能性が高い(新センサの方のばらつきは少ないので、圧力をかけた状態での側面接着は隙間ができずにより安定する印象)。対向板が共通なので、対向板のスペーサ土台を固定している接着剤の影響の可能性もある。B-5,B-6 はカウント干渉(旧タイプでフェライトコアもなし)、B-2 が不安定なった原因は不明だが、これもケーブルという可能性はありうる。表面接着の B-5,B-6 は湿度に対する特性がかなり揃っていることがわかる。また、エポキシセンサは湿度変化の影響を大きく受けることも確認できる。温度計の位置をエポキシセンサよりも外気側にし、グループ A の対向板距離を 1mm から 0.7mm に変更して再開。

時定数の全体的な変化は温度計の位置を変えたことが影響している事に注意。補正ファクターの変動はあるが、全体的には1つ前の試験と同じ印象。温度計の位置が箱の隙間に一番近いところとなっているはずだが、これでもエポキシセンサの方が早く温度変化する。グループ A の対向板距離を 0.5mm に変更して再開。

これまで正常だった A-1 が乱れてきた。剥離している基板の一部が、対向板に接触している可能性がある。対向板との間隔を徐々に減らしていくので、今後も出続けるのであればその可能性が高くなる。A-5 は今回は干渉する相手がいないにも関わらず調子が悪い所から、干渉の影響もあったがもともと安定性が悪いものだったという可能性が高い。また、グループ A 全体に出ている不安定性は、基準としている A-4 の不安定性が出ているものと考えられる。グループ B の方は状況を変えていないにも関わらず、繰り返す度にどんどん悪化していく。前回終了時に、湿度がやや高くなり晒された時間も長かったため、1次変化成分が残っているのはそれが原因の可能性もある。センサアームに接着してある基準センサ(B-5, B-6) は側面接着でなく面接着なので、湿度の影響が出にくいはずだが、B-6 に出ている1次成分は気になる...

グループ A の対向板距離を 0.4mm に変更し、エポキシセンサの対向板との距離を 0.5mm のスペーサ+最薄カプトンテープにして再開。

恒温槽の振動を緩和するために敷いている梱包材がかなり圧縮されてきたことと、対向板が接近して分解能が上がったことから、恒温槽の振動がグループ A にかなり影響するようになってきた。A-1 の不安定は解消し、剥離基盤の接触という可能性はなくなった。A-5 はかなり不安定なので、ケーブルの交換を考えた方が良さそうだ。それ以外はほぼ問題ない状態。B グループは対向板との距離を変えたエポキシセンサの温度特性が反転した(かなり以前より分かっている現象)。温度変化も他のセンサと同程度の遅れとなり、対向板として HDD を使っていたことでこれが最も早く冷えてセンサを冷却していたものと考えられる。B-6 のセンサもケーブル交換を考えた方がいいかもしれない。グループ A の対向板距離を 0.2mm に変更して再開。

ここまできてやっと気がついたが、対向板を接近させてきたにも関わらずセンサのカウントが大して変わっていない。そもそも 1mm から 0.7mm にした時から本来増えるはずのカウントが減っているなど、何かおかしい。これはちゃんと調べないとまずい(現在再開している試験は早々に切り上げないと...)。その他、A グループの後半(全て奥側に並んでいるもの)に線形の変動成分が出た。直前の試験とはほぼ連続して行なっているので、吸湿の可能性はない。シム交換の際に何か弾力のあるゴミを挟み込んで、それが時間とともに縮んだかのような感じだが、原因は不明。今回は恒温槽の振動の影響が若干減っているので、シムを入れた際の対向板の安定性の再現性の問題のようだが、とりあえず大局的には影響ないのでこれは無視。B グループは基準にしている B-4 のセンサが他との振る舞いの異なるもののようで、毎回、残差の振る舞いは同じような感じ。2つのエポキシセンサはここまで全体的にはほぼ同様な性質を示しており、カウンタIC の違いの影響は無いものと判断できる(17bit の旧タイプの方が残差が少ないのは、基準センサの温度変化との相性が少しいいだけだと思う)。

A-5 のケーブルを交換する際、貴重なセンサのコネクタ部を壊してしまった。あまりのケーブルの量の多さから試験用治具を思うように動かすことができず、奥側に付いているコネクタをかなり無理な姿勢で交換していたため、コネクタを差す際に反対側からコネクタ背面を押す曲尺がちゃんとコネクタの反対側を押していなかったようだ... コネクタの差し替えを無理な体制でしてはいけないということが良くわかった。というわけで、A-5 の異常はケーブルなのかセンサだったのかよく分からない状況となってしまったが、いずれ今回の問題と思われるケーブルはコネクタ部の安定しているエポキシセンサを用いて順次再度チェックしていくので、ケーブルの問題かどうかはわかると思う。とりあえず、B-6 のケーブルのみ交換して同じ条件で再開している。

大体似たような感じ。A-1 と A-2 はある程度同期して異常が発生しているが、共鳴するほどカウントは接近していないのと、変動の継続時間が結構長い事から、何らかの原因でケーブルがじわじわ連動して変形したのではないかと考えられる。B-5 も不安定になっているため、これもケーブル交換。対向板距離とカウントの関係を確認するため、グループ A の対向板のシムを A-1,A-5 側をなしに、A-4,A-8 側を 1mm にして対向板を傾斜させ、異なるカウントで同時に計測してみる。

一応、対向板の傾斜に沿ってカウントの違いが出た。カウントがあまり上がらない原因は、以前のセンサよりも新しいセンサの厚さが薄くてその分隙間が大きくなっているのか、何らかの原因でスペーサ部分に余分な隙間ができている可能性がある。センサ交換の際にスペーサ部分の厚さと新旧センサの厚さを確認する必要がある。対向板の傾斜が温度サイクルを経る度に時間的に変化しているようだ。基準にしている A-4 から最も遠い A-6 の変化が最も激しく(A-5 が生きていたら最も変化していたはず)、A-4 に近づくにつれ残差が減っていく。A-2 も良くノイズが入るが、ケーブル交換は危険なので交換は無し。B-1 にもノイズが出始めているがこれも放置。最後に、シムなしで対向板を最も接近させて試験してみる。

基準としている A-4 に特定のタイミングでスパイク状のノイズが入っている。スパイクと言っても1分程度で大きく変動し、その後15分程度かけて元に戻るというもので、温度変化で何らかのストレスが溜まり、パチンと動いた後で徐々に復帰するような感じ。A-7 は2モードあって、温度で切り替わるような状態になっている。対向板と基盤の接触が考えられるが、ここでは深く追及はせず、別のセンサーの試験で同じパターンの変化が出た際に確認する事にする。とりあえず、このセンサに関する試験はここで切り上げ。

これまでのセンサーとの比較や、今後のセンサーとの比較を行う際に、共通の reference で温度補正してある方がいいかと考え、B-3 を基準にグループ A の結果を再度補正してみた。結果は以下の通り。

B-3 を基準とした時間遅れと補正係数のカウントに対する変化は以下の通り(黄緑の右端のデータは最後に取った異常なデータ、茶色の右端2点も不良データ)。補正係数の振る舞いは同じ試験冶具を用いた以前のものと似たような感じだが、センサアームに取り付けて測定したものとはカウントが大きい領域で若干異なる印象。

取り外し時にセンサの厚さを計測した所、新センサの厚さは 2.89-2.94mm であるのに対し、初代タイプのセンサを割って利用している対向板スペーサは 3.08mm (第二世代もほぼこれと同じ厚さ)と、0.14-0.19mm 既に厚い状態だった。カウントが余り上がらなかったのはこれが原因。また、コネクタ部は基板メッキ部分が非常に剥離しやすく、第二世代のものと同様に扱っていても簡単に壊れてしまう。7個のセンサのコネクタを外す作業で2個基板が剥離し、1個はコネクタ背後の配線が断線してしまった(下写真左、下写真中は先に壊れた A-5 のセンサ)。第二世代の際には1個目を壊して以降、数十回着脱作業をしてやや失敗気味だったことが1度あっただけなのに、この頻度は高すぎる。単にリフロー時のストレスの問題なのかもしれないが、メッキの方法が第二世代のものと同じだったのかどうか確認する必要がある。とにかく、コネクタの着脱には更に細心の注意を払って残り140個近くのセンサの動作確認をしないといけない。また、接着を剥がす際、センサ側のクリアセラムが剥離して基板シールドが切れたものが8個中2個あった(下写真右、1個はコネクタ部の破損品と同じもの)。外す作業にも結構な時間がかかる(5分/個)ので、接着材の量は更に減らす必要がある。

ここまでの結果をまとめると以下の通り。

  • ケーブルの出来が安定性にかなり影響する(コネクタ圧着時の力加減が重要)
  • 新センサは、基盤面が浮き上がっていても一応使える
  • コネクタ部は基盤ごとめくれて非常に壊れやすい
  • フェライトコアは新センサでも効果がある印象
  • 側面接着でも隙間なく接着できれば湿度の影響は受けない
  • 新センサの基盤は 0.16mm 前後薄くなっている
次に、最も見た目の基盤の浮き上がりが激しいグループの試験を行う。接着の際、コネクタ両端部にも接着剤を付けて補強することにした。

グループ A は1から順に 5-1,2,3,4,6,7,9,10 で表裏とも剥離の激しいもの。とりあえず、スペーサなしで 0.2mm 弱にまで接近した状態。これ以降、reference センサは全て B-3 を用いることにする(今回の B-3 は B-5,6 と頻繁に干渉しているが)。A-2, A-2 以外は意外と使えるかも。0.5mm シムを挟んで連続して試験してみる。

基準とする B-3 に若干の干渉の影響があるので、その分を差し引いて考えると、A-2,5 以外は大丈夫そうだ。A-1 は近距離では問題がある可能性がある。A-2 の異常はケーブル側の問題の可能性もあるが、とりあえずそのままで次のグループに移る事にする。

グループ A は1から順に 9-1,2,3,4,7,9,10,11 で、A-5 までは表裏とも剥離の激しいもの。とりあえず、スペーサなしで 0.2mm 弱にまで接近した状態。A-7 は目視のチェックでは問題無さそうに見えているものだが、どこかの接触不良があるようだ。また、1次変化の成分を顧慮したとしても、湿度の影響の出方にかなりの個性差がある。前グループでは湿度の影響をチェックしなかったのでわからなかったが、剥離があると湿度に対する影響の出方に違いが出る可能性がある。B-1 は何も変えていないが、スパイク状のノイズが結構出始めている(時間遅れ判定に影響が出るので、下段の図ではノイズ処理をしている)。このスパイク状ノイズは、オーバーフロー回数を予測するための短時間カウントの方のみに影響しているもので(読み出し方法の説明はセンサ安定性試験2の冒頭部分参照)、スパイクノイズ付近の1秒毎の実際の取得データは以下のようになっている。

100μsec 4msec  
11305 56251 ...
11304 56253 ...
11306 56252 ...
11305 56250 ...
11305 56252 ...
11306 56253 ...
11305 56252 ...
11304 56253 ...
11304 56252 ...
5653 56251 ...
5653 56251 ...
5653 56251 ...
5653 56251 ...
5653 56251 ...
5653 56252 ...
11304 56253 ...
5653 56251 ...
5653 56252 ...
11304 56252 ...
5653 56251 ...
5654 56253 ...
11306 56254 ...
11306 56252 ...

ちょうどピッタリ2倍の変化が発生している。
11306 は2進数では 0010110000101010
5653 は2進数では 0001011000010101
木野くん製コントローラでは、このデータの前に返信ヘッダが付いており、その部分は正常でこれに続く他チャンネルのデータも正常なので、ch1 のデータのみビットシフトが発生しているように見える。過去に同様な現象が起こっていないか、全データを再調査してみる必要があるな...

調査してみた。下表の上段がダウンシフト、下段がアップシフトの回数で、S は 100μsec, L は 4msec のカウントを表す。4msec の場合はカウンタオーバーフロー直後はカウントが非常に小さくなるのと、状態によっては100カウント超のノイズが出る事も顧慮し、1024カウント以上の場合に対して下位8ビットを除いた残りの部分がシフトしているかをチェックした。9割のデータ(138/155)は1度もビットシフトは発生しておらず、それらは下表には出していない。同じチャンネルに症状が出やすく(ケーブルの可能性もある)症状が出たり収まったりすることがわかる。

ファイル名(コントローラ IP)Ndata1S1L2S2L3S3L4S4L5S5L6S6L7S7L8S8L
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0.5mm のスペーサを入れて 0.7mm 間隔程度にした状態。明らかに悪い A-7 の他、A-4 も安定性が悪い。A-2 はある程度離れていれば使える感じで、他は問題ないようだ。次のグループに移る事にする。

グループ A は1から順に 12-1,2,3,5,6,7,9,10 で、A-5 までは表裏とも剥離レベルはやや大。スペーサなし。1次の変動成分がかなり現れたが、接着直後によく現れる事を考えると、接着剤が固化する際に収縮してセンサが若干歪んでいる可能性がある。A-1,A-3 は不連続が見られる。湿度の影響に差があるのは、1次成分の影響と思われる。B-1 に再びビットシフトが発生している。

スペーサ 0.5mm の結果。A-5 は A-7 と干渉している感じもあるが、前回の試験でも安定性があまり良くなかったのでできれば使用は避けたい感じ。近距離で発生する不連続はやはり対向板間隔が大きくなると現れない。B-1 のビットシフトは今回は現れなかったが、ケーブルが原因の可能性を考えて、B-1 と B-2 のケーブルを入れ替えて、A グループは次のセンサと入れ替え。

グループ A は1から順に 1-1,2,3,4,5,6,7,8 で、表裏とも剥離レベルは中〜小。スペーサなし。A-1 はかなり不安定、A-4,5,6 は不連続が見られる。B-1 はケーブルを入れ替えた事が不安定と関係している可能性はある。

スペーサ 0.5mm の結果。A-1,5 は使えない。A-4,6 は離れていれば使える。A-2 はやや不安定だがこの辺までは使わないとダメだろうな...

グループ A は1から順に 1-9,10,11,12,4-9,10,11,12 で、剥離レベルは中〜小。スペーサなし。A-5 はかなり不安定、A-2,3 は不連続が見られる。

A-1 は離れた時の方が不安定になった。A-2 もやや問題。A-5 は見たことのない特殊な振る舞いをしているので、使えそうにない。

グループ A は1から順に 4-1,2,3,4,5,6,7,8 で、剥離レベルは中~小。スペーサなし。A-1 は不安定だが、他は何とか。かなり前にビットシフトの発生したした B-1 のケーブルを B-2 のものと入れ替えたが、今回は B-2 にビットシフトが発生している。次の機会に B-4 と交換する予定。

スペーサ 0.5mm の結果。A-1 とこの距離で不安定の発生している A-4 も使えない感じ。今回は A-2 にもビットシフトが発生している。B-2 と B-4 のケーブルを交換し、A は次のグループと入れ替え。

グループ A は1から順に 2-1,2,3,4,6,7,8,10 で、剥離レベルは中~小。スペーサなし。2日ほど経過したところで B グループのコントローラの接続が切れてデータが取得できていなかった。B-3 をリファレンスにしているので、温度補正は B グループのデータが取得されているところまでしかできない。A-6 は非常に大きなジャンプが特定温度で発生しているので、少なくとも近距離での使用はできない。A-1,2,5 はかなり不安定で使えるかどうかぎりぎりの所。B-2 は B-4 とケーブルを交換したせいか、かなり不安定になっている。

スペーサ 0.5mm の結果。A-1,6 は使えないが離れていれば A-2 は使える。A-4,5 はかなり微妙。ケーブルを交換した B-4 でビットシフトが発生した。これで、ビットシフトはケーブルが原因であることはほぼ間違いない感じ。B-4 のケーブルをエポキシタイプの B-7 のものと交換し、A は次のグループと入れ替え。

グループ A は1から順に 7-2,3,4,6,7,8,9,10 で、剥離レベルは中~小。スペーサなし。A-7 はジャンプ有り、A-1,5 も使えるかかなり微妙。

スペーサ 0.5mm の結果。A-1 は使えないが、A-5 は離れていれば使える感じ。A-2,3,4 は干渉が起こっているが問題なさそう。

グループ A は1から順に 8-1,2,3,6,7,9,10,11 で、剥離レベルは中~小。スペーサなし。誤って22日朝時点でののデータを消してしまったため、20日夜までのデータのみ。A-8 はジャンプ有り、A-1,2 も使えそうにない。

スペーサ 0.5mm の結果。A-1,2 は使えないかな。A-5 は何とか。

グループ A は1から順に 10-1,2,3,4,5,6,7,8 で、剥離レベルは小。スペーサなし。A-2,4 はジャンプ有り、A-1,5 はかなり微妙。B-7,8 はエポキシセンサはやめて、センサアームに付いている測定側のセンサに繋いだ。対向板はなし。B-7 にビットシフトが発生しているが、このケーブルは以前、B-1,2,4 でビットシフトが発生したもの。なぜかエポキシタイプのセンサに繋がれていた2週間の間はビットシフトを起こさなかった。何が違うのか?

スペーサ 0.5mm の結果。A-1,5 はこの距離でもかなり微妙。

グループ A は1から順に 10-9,10,11,12,11-9,10,11,12 で、剥離レベルは小。スペーサなし。A-4 はジャンプ有り、A-1,2 はこの距離では使えない。

スペーサ 0.5mm の結果。A-2,3,4 は干渉しているが、この距離なら使える。A-1 はやや不安定。

グループ A は1から順に 11-1,2,3,4,5,6,7,2-11 で、剥離レベルは小。スペーサなし。A-2 は使えないが、A-5 は何とか。B-2 と B-4 はカウントが離れているのに干渉している。この現象は初めてなので、この後の変化に注意する。

スペーサ 0.5mm の結果。A-2 は使えない。A-1,3,4 はカウントは離れているが少しだけ干渉が発生している(B-2,4 も干渉状態は変わらず)。B-7 にビットシフトが発生しているが、このケーブルが他のケーブルと何が違うのか調べてみる必要がありそうだ。

グループ A は1から順に 13-3,6,7,8,9,10,11,12 で、剥離レベルは小。スペーサなし。A-2 は使えないが(ケーブルが大丈夫かやや心配だが...)、A-5 は何とか。B-2 と B-4 の干渉相手の B-2 は影響が小さくなった。B-7 のビットシフトは止まらない状態。

スペーサ 0.5mm の結果。A-2 は使えない。A-5 もかなり怪しい。A-1 と A-2、A-5 と A-6 のケーブルを交換してみる。B-7 のケーブルは取り外して別のものと交換。

●結果まとめ

123456789101112
1××××××
2××××
4×××
5--
6------××××××----
7××----
8×××
9×××
10××××××××
11××
12××--
13××
14----------------
16----------------------
17----------------------

●センサーアーム台座

センサーアームの台座は、これまで下図左のような方法で取り付けていたが、この方法だと台座を主鏡裏に接着する事になるため(下図赤線部)、台座面の角度を微修正する事ができない。また、台座の形状が複雑なので製作に時間と費用がかかることから、下図右のようにM5低頭ネジを主鏡裏に接着し、クリアセラムの穴開きブロックをスペーサとして使用する方法で問題ないか確認する事にした。

この方法は台座部分はスペーサとして挟んであるだけなので何度でも取り外して微修正加工が可能となるが、接着部分にバネによる引き抜き力が常にかかるため、経年変化や地震による横Gなどで脱落しないかが問題となる。同様な状況を恒温槽内で再現し、経年変化を調べることにする。まずは、クリアセラム穴開きブロックを製作する。市販のダイヤモンドコアドリルで可能かどうか試す。

初めは最後は割れるかなと思いつつも単に挟んだだけで支持してみた。慎重に40分ほどかけて進めていったが、案の定最後の方で盛大に欠けてしまった。

次に、コアドリルと同じ径のパイプで支持する治具を製作して試してみる。

だいぶマシにはなったが、まだ欠けてしまう。現在、板の中心付近で圧力最大になるようにドリルのハンドルに重りが付けられているが、圧力最大の点がもっと上の方になるようにして貫通直前にドリルにかかる圧力がかなり減るようにすれば上手く行きそうだ。今回の穴あけに要する時間は刃が上手く噛みあえば3分程度だったので、後半をゆっくりにして10分程度でいけそうだ。コアドリルも1回目終了時と2回目終了時の刃先には大きな変化はなかったので、まだ数枚は同じ刃で穴あけできそうだ。

その後、反対側から少し削って裏返す方法と、加工時の圧力を減らす方法を試してみたが、結果は以下の通りでどちらも失敗。原因として、反対側から削った場合は受け側のパイプとのかみ合わせが悪くなって割れてしまった(下図左)、圧力を減らした方は終了直前に様子を見るため一旦止めて再開した直後に、噛み合わせるために手で少し押したのが悪かったようだ(下図右)。また、ドリルの刃は3個目の穴あけ途中に完全にダメになり、温度ばかり上がって一向に切れなくなったので交換した。反対側から切れ込みを入れてパイプで受けないで加工すれば上手く行く可能性は残っているが、結論としては、自力での穴あけは結果が安定せずほぼ無理、という事がわかった。


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