<注意点>かならずお読みください!
※
市販品の改造は製造企業の当初の思惑を越えたものであるので,当然ながら改造や使用時に,漏電などの事故の可能性が想定される.本発表を参考に切断機や
研磨機を製作される方は,自己責任の元に行っていただきたい.筆者はそれらの改造や使用で生じる損害に対して,いかなる責任も取ることができない.
また,本手法で製作した岩石切断機には,モーター軸に水が沁み入り,ベアリングが固着して,動かなくなる構造的欠陥があることが,Abstract投稿後に発覚した.この対処は本発表では省略し,下記筆者個人サイトを参照してほしい.
概要(English version is bellow)
教
室で生徒に不自由なく薄片観察を提供するために,多量の岩石薄片が必要となる,しかし市販の教材用薄片は1枚2千円程度と極めて高価で,とても教室で必要
な量を用意できない.そこで岩石薄片の簡単な自作法を試行した.もっとも重要な点は岩石をいかに切断するか,さらにいかに迅速に研磨するかにかかる.
従来の岩石切断機及び研磨機は大変高価でとても教室では一般的ではない.さらに切断ブレードや研磨剤などの消耗品も必要とする.ここでは安価な大量生産品から自作することを考える.
選
んだターゲットは卓上両頭グラインダーと台所用の包丁砥ぎ機である.いずれもDIYセンターで1万円内外で入手できる.ここで用いた両頭グラインダーは砥
石径150mmのもので,片方の砥石とカバーを取り去り,モーターの基部にアクリル厚板(5mm厚)で自作した水槽をネジて固定する.さらにモーター軸に
安価なダイヤモンドブレード(直径160mm〜180mm)を,自作のアーバー(固定金具)により取り付ける.このアーバー製作にのみ小型旋盤を使用し
た.あとの作業は通常の電動工具で充分可能である.
アクリル板の切断はアクリルカッター,接着にはアクリルサンデーを使用した.アクリル水槽にはアルミ板(3mm厚)のフタを取り付けこの中央に,ダイヤモンドブレードの出るスリットを開ける.さらに水槽の水を抜くためのドレンコックを水槽下部に自作する.
岩石の切断作業は水槽に水をカッターの刃が浸かるように入れ外で行う.念のため,必ず電源のアースを取って使用する.ダイヤモンド刃は1mm厚前後のもので充分である.通常のにぎりこぶし大の岩石であれば気持ちよく切断できる.トルクは充分である.
さらにスライドガラスに片面を磨いて接着した岩石を切るときは,切断機の上面にガイドを固定して,刃とガイドの隙間を薄片の厚さが切れるように調整するだけである.慣れると薄片の厚みを0.5mm厚程度にまで切断可能である.
なお,スライドガラスと岩石の接着には90分硬化型のボンドEを使用している.接着の際,岩石をホットプレートで暖めると,流動性が増して,接着しやすい.
次
に岩石研磨機に移る.従来の手研磨での荒摺り(#150〜300)と中摺り(#300〜500)は自作の研磨機で行う.研磨機は包丁砥ぎ機(砥石径
180mm)を改良する.改良は包丁砥ぎ機の砥石の上に,同径の薄い安価な中国製ダイヤモンド砥石(#150〜#1000程度を目的に応じて交換する.
AliExpressで千円から2千円程度)を載せて固定するだけである.
固定には包丁砥ぎ機のモーター軸を自作の逆ネジ治具で延長してボ
ルトで固定する.極めて簡単な作業で研磨機が完成する.あとは研磨機の電源を入れて,水を少しずつ流し,薄片が飛ばされないように手でしっかり確保して,
砥石に押し付け研磨するだけである.これも慣れるとカットずみのガラス貼り付け薄片から,次の手研磨が可能になる0.1mm厚程度にまでわずか数分で薄く
できる.研磨面の平行状態も慣れるととても良好である.
しかし最後の行程の仕上げ摺りのみ,現在でも手研磨で行っている.#800のカーボランダムと#1500のアランダムを水でとき,ガラス板上で仕上げ研磨を行う・
こ
れらの新しい主手法で,従来教室で手研磨で半日以上かけて行っていた作業がほぼ1時間以内に短縮される(接着剤固定時間をのぞく).手研磨と比べても途中
までの薄片の研磨の平行度が高く,仕上がりがきれいにできる.顕微鏡で厚みをチェックして最後はカバーガラスをかけるが,これもUV硬化型接着剤を用いる
ことで,気泡が少なく失敗しない張り合わせが可能となる.
将来的にはさらに簡素化するため,仕上げ段階の機械化も考えているが,現在のダイ
ヤモンド砥石を用いる方法では,より細かい番数の砥石を用いても,大きめのダイヤ粒によるスリック傷がどうしても入るため,現状では難しい,この機械を使
い始めて,すでに100枚程度の薄片を仕上げて着ているが,これらの行程は高校生でも作業可能であり,製作もそれほど難しいものではないと考えている.地
学クラブ等での活用を図っていきたい.
注意
点:アブストラクト投稿後,切断機において水のモーター軸への滲み込みのため,ベアリングが錆びて,モーター軸が回らなくなるトラブルを複数経験してい
る.モーター軸と水槽を直結するこのタイプの切断機では避けがたい欠点だと思われれる.これの解決策は下記拙作サイトの記述を参考にしてほしい.
http://seagull.stars.ne.jp/2020_Thin_Section/Fix_Rock_Saw/index.html
Caution:
This
method uses some modifications not anticipated by the manufacturer. The
author declares that we have no responsibility for any damage or
accident that may result from this article's methods.
Abstract
In
a classroom, for the convenient study of thin-section, we have to
prepare many samples. However, they are very high expensive, about 20USD
a thin-section cost, so we can not purchase enough samples.
For
this reason, we tried to make home-made tools for this purpose. Instead
of the use of high-cost rock-cutters or rock-grinders, we try to use
inexpensive mass production tools for our home-made system.
A
table-top grinder and a kitchen sharpener are chosen. They can purchase
less than100USD for each from a DIY store. In our study, we use a 150mm
twin grinder, and the one side of the grindstone was removed with its
cover. A water tank with a table made from acrylic plates was attached
to the base of the motor with bolts. For the cutting, a cheap diamond
cutter (160mm to 180mm diameter) was mounted with hand-made arbors. This
making arbors, we used a table-top lathe machine. Except for this lathe
operation, most of all processes can do usual electric tools. For the
cutting of acrylic plates, we use an
exceptional cutter and glue for
acrylic work. On the water tank, an aluminum 3mm board, having a slit
for a diamond cuter, was placed as a top table. Also, at the bottom of
the tank, a draincock was drilled.
The rock cutting is doing
outside with a quarter filled the tank with water. For safety, we have
to set the ground for the electric system. A 1mm thick diamond blade is
useful for the generic rock cutting. We can smoothly cut around the
fist-sized rock with enough motor torque. When we cut the glued rock
sample on the slide-glass, we adjust a spacer for the thin rock cutting
on the table using a metal block. After some training, we can cut the
section within 0.5mm thickness. For the gluing between rock and glass,
we use "Bond-E" 90-minute hardening. Also, we use a thermo-heater for
rock warming to prepare to glue more
increasing liquidity.
Next
is rock grinding. Hand grinding is the primary way of traditional
method; however, we use a grinding machine based on a kitchen knife
sharpener, which consists of a wet stone, a
water tank, and a motor. A
diamond grinding disk, 180mm diameter and 1mm thickness around 15 USD,
is put on the rounded wet stone and fixed with a reverse bolt and a nut.
This machine did the rough (#180) and middle (#400) grinding, holding
the thin-section by your finger to keep on the disk with water poring.
After masterly, the thin-section reaches 0.1mm or less thickness for a
few to ten minutes.
Nevertheless, the final fine grinding is now
processed by hand like the traditional method because even such more
fine disk #1000 or much always makes scratch scars on the thin-section.
For #800, we use carborundum, and for #1500, alundum + water on the
glass plates. By this method, the total time is shortened almost around
one hour, while the traditional methods take almost a half day. This
method provides a more parallel and less defective thin-section rather
than the all hand-making process.
In the future, we try to use the machine in the final stage; however, now we can not succeed in
conquering
the scratches problem. After the introduction of our new machines,
almost 100 thin-sections are made successfully. Such a job or making
machines is not difficult and may be suitable for the high school
students, particularly for the geoscience club activities.
Appendix
(important!): After submitting this article, we have experienced some
trouble with the motor shaft in our rock-saw. The water invaded within
the motor through the motor shaft, and then the water-tank side bearing
was rusted and stuck. The solution, in this case, is written in my
following web page;
http://seagull.stars.ne.jp/2020_Thin_Section/Fix_Rock_Saw/index_e.html