フリードライバー支持方式平面振動板全指向性スピーカー制作 本体外部の製作
台座のTSフランジの加工です。
美観目的の加工です。
TSフランジにはこの画像のような工業用の表示がエンボスで浮き出しになっています。
このままでも音は変わらないでしょうが、完成品が工事現場の雰囲気になりそうなので、平ヤスリで全てのエンボスを削り落とします。
次いで、表面全体に320番の水ペーパーをかけます。特に上のエンボスにヤスリを掛けた部分を滑らかにします。このような凸凹が多い表面は紙形式のものより、スポンジペーパーが便利です。
表面研摩後水で洗い、充分に乾燥させてから塗装下地材プライマーをスプレーします。カー用品の店で入手しました。車塗装の下地に使われるものですから、安価で塗膜が丈夫です。
VU125 が差し込まれる内側にはスプレーしません。何も大げさにマスキングシートを貼る必要もなく、新聞紙をラッパ状に開口部に差し込んでおくだけで内側はスプレーからマスクされます。
本体塩ビパイプVU125 の表面全体に320番の水ペーパーをかけます。運搬時、加工時に付いた汚れや印刷されていたメーカーの商標、規格表示などはこれできれいさっぱりと落ちます。
水分が乾燥したらTSフランジに押し込みます。力一杯上から押え、さらに上と下とに当て木をして金属加工用の大ハンマーで打ち込みます。
塩ビパイプやTSフランジは水道工事用資材なので、結合されると気密度、水密度は鉄壁となります。
本塗装前の下地作りのためにカー用サーフェサーをスプレーします。上辺にはスプレーしません。厚紙1枚を上の乗せておくだけでマスクは充分です。
サーフェサーはステレオ用には3缶が必要でした。
後は全体を600番のペーパーで水研ぎし、表面を平滑にしてからカー用カラースプレーを吹けば、彩色は終了ですが・・・台風一過(9月8日現在)後の風がひどくて手がつけられません。
ここで見込み違いが起こりました。
手持ちのカーオーディオ用デュポンコーリアンのドーナツをハブとして使い、スピーカー・ユニットを取り付ける為のシステム・リングをその上に構築しようとしたのですが、ドーナツを固定する為に必要なサイズのナットとワッシャの直径が思ったより大きすぎて(というかハブの幅が狭すぎて)システム・リングを組み込む余地が取れません。
それどころか、制振シートを貼ったスピーカー・ユニット取付け板を乗せる幅すら取れません。
スピーカー全体の強度を稼ぐ為にもM10 サイズのボルト・ナットの使用は避けられないところですので。
より幅広のハブを作るためにデュポンコーリアンの端材の板を手に入れてきました。
2007年9月15日追記:
ユニットを挟む制振材には初めオギトーン・平面バッフルで隙間充填に使った大場機工(株)の「ゲル・OK・パッキング」を使う予定でした。
しかし直前の予備実験で、これはユニットを支える為には不適切であることが分かりました。
実際の使用時の状況通りに、上下のバッフル板の間にゲル・OK・パッキングでサンドイッチしたスピーカー・ユニットを挟み、このユニットに信号を加えたり、ハンマーの尻で振動を与えたりすると、空中に浮かんだユニットはブルンブルンと元気に弾んでしまうのです。
与えられた信号が止まると、すぐにユニットもピタと鈍く止まってくれないと、今回の設計意図には合いません。
急遽、大地さんにお願いして東レの防振材FC-D300 を手に入れました。
リノリウムのような硬い触感ですがハンマーの尻で叩いても鈍くそのショックを受け止めてくれます。
これなら良さそうです。
2007年9月17日追記:
ボディー部のサーフェサーを600番のペーパーで水研ぎし、車用のHolt ファッション・ホワイトを全体にスプレーして仕上げました。
さすが車用です。きれいな仕上がりになりました。パールホワイトならもっとシックな仕上がりになったかもしれません。
1日置いてから、TS フランジと同径にリング状にカットした10mm 厚デュポンコーリアンのハブを乗せ、TS フランジとの間を10mm 径の鉄製全ネジを通して締付けました。
ハブ上の見える面に出るのネジの末端は美観を考えてステンレス製の袋ナットとステンレス製ワッシャを、TS フランジの下は見えないので安価な鉄製ナット、大判ワッシャ、スプリングワッシャを使い、4つのナットを対角線上を交互に少しずつ締付けてゆきます。
全ネジは筒に対して平行になるように調整しますが、良くしたもので人間の目は平行関係については極めて敏感ですので、目分量で合わせるだけで充分です。
後ほど下の方に出た全ネジの余計な長さは切り落とす予定です。底面の高さ調整は残った4つの16mm 径ネジ穴に別誂えのボルトを入れて実現します。
側面のネジ丸出し部分も美観的には問題なので、制振を兼ねてカバーを掛けねばなりません。
現在片チャンネル分だけ出来た、TS フランジ同径のデュポンコーリアンのハブの切り出しにジグソーを使ったのですが、表に見える切削面が美しくないので、別の工作方を考慮中です。
かなめとなるスーパー・バスレフ部分は完成しているので、低域の確認のために仮鳴らしをしてみました。
段ボール紙をリング状に切り抜いてハブの上に乗せて、その上にリード企業製アルミ・ハニカム振動板8cm 平面スピーカー・ユニットを乗せてみました。
全て乗せただけで何の固定もしていませんし、制振処理もしていません。
本来はこのハブ上に残った4つのボルト穴を利用して強固にシステム・リングを組み上げてゆきます。
アンプの右チャンネルに接続し、左チャンネルは絞り切ってモノラルでの試聴ですが、パイプオルガンの低音がまともに出ます。
正規の固定をしている訳ではないのに、この低域の充実振りは頼もしいです。
今回の仮鳴らしはスーパー・バスレフによる低域に着目したのですが、意外なことになかなか高域も聞こえます。
円錐型振動板を持ち球面波を発生するユニットとは異り、平面波を再生するスピーカー・ユニットですから、ユニット前面からの音波は円柱状に真上に向かって放射されるはずです。
当然ユニット真上に円錐状のデフューザーを付けなければ高域は不足する筈ですが、天井にぶつかった音や横に回り込んだ分の高域だと思います。
むろん、シンバルのブラシワークなどはかなり丸くなって聞こえます。
ユニットの固定がまだ意図通りではないし、ステレオの片チャンネルのみの再生なので早急な判断は危険ですが、この時点で音の定位間は「忠犬ポチ」のカッチリとした不動のミクロコスモスぶりとは異ります。全指向性独特のフワと漂う感覚です。
これも両チャンネルが仕上がった時点で、デフューザーの調整をする予定ですので、その際に周波数特性測定器できちんと高域の伸びを確認する予定です。
なお、円錐デフューザーの開き角度ですが、大地さんの実験による比較検討では120度が最適だったとのことでした。
平面振動板の場合は理屈の上では90度の開き角度なら、平面波を保ったままバームクーヘン状に音が広がってゆくはずですので、これも比較検討してみなくてはなりません。
アンプとスピーカーとの接続に使ったケーブルです。
これもオリジナル設計者である大地さんの意図に従ってライカル線を使用しました。
ライカル線はシリコンゴムで被覆した頼りない程に細くグニャグニャした電線で、電気楽器の内部配線などによく使われます。芯線の直径は0.2mm で被覆状態で1mm 弱ですから掃除の時にコードを引っかけないようにしないといけません。
秋葉原の電線屋のオヤイデ電気で計り売りしていましたので赤、白を8m ずつ買ってきて4m のスピーカーケーブル2対にしました。1m 当り80円だったか60円だったかで、価格的にはベルケーブルといい勝負です。
スピーカー・ユニットに接続する側の先端部はファストンターミナルにしてユニットに直結し、アンプ側は圧着ピンにしてアンプ端子に直結しました。
2007年9月23日追記:
スピーカーの底部からは低音が出ますので、床を音が直撃しないよう固い設置台が必要と考えました。
30cm 角の大理石か花崗岩か蛇紋岩の見映えの良い石版を探していたのですが、近くのホームセンターのビッグサムで意外なものを見つけました。
3cm 厚の磨きサンド・ストーンです。砂岩なのでいくら磨いても顔が映るツヤは出ませんが堆積層の模様がたいへんにきれいでした。
硬度的にはどうかと考えましたが、オルトフォンがかって作っていたインシュレーターで、砂岩どころか大谷石を硬質素材でサンドイッチしたものがあったのを思いだしました。
凝縮した砂の堆積が振動を適度に吸収してくれるかも知れません。
9月下旬になっても気温30度以上の炎天下に、2枚分の厚さ6cm にもなる30cm 角の石版を徒歩で30分以上かけて持ち帰るのはいい運動でした。
TS フランジの下にはみ出した全ネジの余計な長さを弓ノコで切り落とし、フランジに残った4つの穴に16mm 径のステンレスボルトを上向きに入れて足にしました。
ガタつきがないよう、レンチ2丁を使ってきっちり固定します。
後ほどボルトの頭(設置面)に防振材FC-D300 を貼る予定ですが、貼る前の状態で4つの足すべてがきちんと設置するよう調整します。
2007年10月1日追記:
ジグソーと自在錐で切り抜いたデュポンコーリアンの上部ハブは、その切断面がおもてに出すには粗すぎました。表面に対して切断面がきちんと直角も出ていません。
普段の生活で触れるものですから、見映えと手触りのよいものにしたいものでした。
9月29日から、その前日までのしつこい残暑が嘘のような気温16度で雨降りの天気が始りました。
手間は掛かりますが、上部ハブの周囲切断面を0.5mm 分削り込んで滑らかな面にすることにします。
ワークベンチに挟んで少しずつ回転させながら平ヤスリの手作業で切断面全周を滑らかに削り上げました。切断面に直角と平滑さが出たら水ペーパーで仕上げ研ぎをしました。
指で撫でても凸凹が感じられない家具レベルの滑らかさは得られました。
それにしても・・・大型ヤスリを使った作業でしたが、デュポンコーリアンは硬くて力が入りっぱなしで、寒いはずなのに汗がポタポタ落ち、シャツがびしょ濡れになる程でした。前日までの残暑の中でこんな作業をしていたら、どうなっていたか考えたくもありません。
と言うか、昨日までは暑くて手作業をしようという気になれませんでした。
左右のスピーカーに完成したハブを固定しました。
音質面での配慮と、生活の場の中にこれを置くためには、ハブとTS フランジとを繋ぐ全ネジの表面処理(と制振処理)、足に使ったボルトのTS フランジの上に飛び出したネジ部分の端末処理をしておかねばなりません。
このハブ上に更に2枚のデュポンコーリアンのハブが重なってシステム・リングが構成されます。
足元ガードの取付け
2007年10月4日追記:
ちょっと本題からは道草の加工です。
TS フランジから伸びる脚部は上端が剥き出しのステンレス16mm 径ボルトの金属ネジが丸出しです。
生活の場にこんなものを持ち込んだら、目の届かない足元で足やズボンを引っかけてトラブルの元ですし、何より工事現場的なノリがいただけません。
(既に、持っていたカバンの底をここに引っかけました)
近くでものを落とした時に、落差もある上にこんな硬質金属ネジがあっては余計なダメージを与えそうです。
ネジのトップを柔らかいものでガードしようと考えました。
東急ハンズでブナの木の玉、直系40mm のものを8個買ってきました。1個157円です。
これに色を塗って、雌ネジを切ってボルトの上端にねじ込めばよさそうです。彩色は手間が掛からず見映えが良いオイルフィニッシュにします。
オイルフィニッシュは浸透させたオイルが乾くのに時間が掛かりますので、先にこちらをやっておけば本体が完成した頃にはいいツヤが出るはずです。
ブナの玉に雌ネジを切るために、リード穴を真っ直ぐ中心に向かって開けねばなりません。
悩みましたがルーターの底部にドリル・ビットを中心にした円形の穴があることに気付きました。この穴を利用します。
ワークベンチにルーターの底部を固定します。
この穴の上に40mm のブナの玉を置き、ガイドのバーに沿ってドリルを下に降ろすと、球面に対して垂直に穴が開きます。大口径のドりルを導くためのリード穴として3.2mm のビットを使いました。
穴が玉を貫通しないようガイドのバーにはストッパーを付けておいて、8個の玉に無造作に穴を開けてゆきました。
本番のタップ用の下穴を開けます。
16mm ボルトの為の下穴は14mm です。
卓上ボール盤に、これに付属したバイスで位置決めをしっかりと決めます。
バイスを使うのは大げさなようですが、高トルクのドリルで粘りのあるブナ材相手ですので手で支えるなど論外、クランプ等でもヘタをすると巻き込まれてこっちがケガをします。
ブナの玉の表面が傷付かないよう、厚手の布をあてがってから締付けました。
穴開けの際は、やはり穴が玉を貫通しないようストッパーを設定しました。
バイスの位置決めがきっちりしていたことと、ストッパーがあったことで、8個の玉の加工はスムースに終りました。
14mm の下穴の開いたブナの玉に16mm のタップで雌ネジを切ってゆきます。
この16mm タップは以前、Project のターンテーブルにSTAX UA-7 トーンアームを取り付ける為のアルミ合金に雌ネジを切る為に入手したものです。
こんな大口径のタップなど近所のホームセンターには置いてはおらず、インターネットの工具通販でようやく手に入れたものですが、その後の出番がなくて死蔵していたものです。
玉はワークベンチで挟んで固定して始めましたが、後半からは素手で両方を持って行いました。木材であることとタップが折れる心配がないことでの横着ではありますが、無事に8個共雌ネジ切りが終りました。
研磨作業中の持ち手として16mm ボルトをブナの玉の雌ネジに捻じ込みます。
硬質で粘りのあるブナ材であったのが幸いして、ネジはしっかりと形成されていました。
研磨は240番のスポンジペーパーを使いました。紙のサンドペーパーと違ってスポンジペーパーは球面を磨くには最適です。
表面が滑らかになったところで水を含んだウェスでその表面を濡らしてからボルトから外し、乾燥させました。
この状態で乾燥すると表面がケバ立ちます。そこをもう1回スポンジペーパーで研磨すると、ケバ立った繊維分も削れ、本当に滑らかな表面になります。
1日乾燥させることにします。
1日置いて表面が乾燥したところで240番のスポンジペーパーで磨き、ワトコオイルをハケで塗り込みました。
このワトコオイルは以前クリスキットのエンクロジャー・キットを作った時に購入したものの残りです。前回の使用時から軽く10年以上経っていますが、劣化している様子もありません。(ものもちがいいなぁ)
30分放置してから表面を乾いたウェスで拭き上げます。
再びハケでワトコオイル塗り込みました。
表面がオイルで濡れている状態で、400番のスポンジペーパーで万遍なく揉むように磨きます。水研ぎならぬオイル研ぎですが、削られた木の粉末とオイルが混ざったもので木材表面の細かい孔(導管)が詰まり、肌が滑らかになります。
1時間程、紙の上に並べて放置してからウェスで表面を拭き上げました。
一連の研磨作業中の持ち手としてブナ球に16mm ボルトをねじこんで行いましたが、扱い易くてずいぶんと効率がアップしました。
本来の設置場所であるステンレス・ボルトに取り付けて風通しのよいところに置きました。
完全に乾燥するのに1ケ月は掛かるとのことでした。
やはり、ブナ球を付けた方が見映えが良くなりました。安全面でも向上しているはずです。
本体組合わせ強度の改善対策
2007年10月15日追記:
本体が一応組み上がった時点でその強度について不安がありました。
出来上がった本体を木槌で軽く叩いてみると、その音に構造体として一体となっていないきしんだ感じがします。
剛体ならば音色はともかくもっと締まった音がするものです。
組合せのどこかに緩みがあるようです。
このままでは完成してから緩みの部分が音の濁りの原因になりかねません。
それなら上下のハブを繋ぐボルトをもっと締め上げればよさそうですが、これにも限度があります。
現段階で気付きましたら上部のデュポンコーリアンのハブの上の面が平らではなくやや歪んで見えました。念の為ステンレス定規を当ててみましたら、ボルトに引っ張られて端が下に向かってたわんでいるのです。
人工大理石だと言うことで石並みの強度があると思い込んでいたのですが、本来はメタクリル(アクリル)樹脂に石の粉末を混ぜたものです。
過大な期待は無茶でした。
筒本体とハブとを接着して強度をかせぐことにしました。
接着面の面積をかせぐ為と接着剤の硬化中の中心の維持のために、まずガイドとして筒本体の内側に余った仕切り板押えをエポキシ樹脂接着剤で貼り付けました。
接着の際にはさらにその内側から余った仕切り板押えを丸めて入れ、内側から外側へと押し広げて接着面をピタリと合わせるようつとめました。
仕切り板押えが接着されましたら、デュポンコーリアンのハブの接着面にエポキシ樹脂接着剤を塗って、周囲を下のハブとボルトで軽く締め上げて圧着させました。
作業時間が10分以上掛かるのでエポキシ樹脂接着剤は30分硬化時間以上のものが欲しかったのですが、すでに普通の販売店のエポキシ樹脂接着剤は5分硬化型のみなので往生しました。
ハブと仕切り板押えとの間に出来た隙間には、ドライヤーの最高温で熱して粘度を下げたエポキシ樹脂接着剤を流し込みました。
やはり夏場を過ぎてからでなくてはこんな作業はしたくありません。
エポキシ樹脂接着剤が完全硬化する24時間経ってから、上部ハブから上にはみ出た部分の仕切り板押えを削ぎ落としました。
ノミのような衝撃を与えるものではエポキシが剥がれそうなので、死語のライフツール(ステンレス製)で気長に削り落とし、最後に大判のデュポンコーリアン板の下に240番のサンドペーパーで上部全体を磨いてツライチにしました。
硬化した状態で木槌で叩いてみると、今度はどこにもゆるんだ感じの音がしません。
以前、パソコン筐体の剛体化の際に板金の接合部、カシメ部全部に瞬間接着剤を染み込ませて硬化させた時のように、全体が構造体として一体となった音です。
むろん、こんな切った削ったの作業をする際には、円筒内のバスレスポートの口はガムテープで塞ぎ、作業終了後に掃除機でキリコやカケラを取り除くます。
ユニット取付け用小バッフルの製作
ユニット取付け用の小ドーナツ板をデュポンコーリアン板から切り出します。
今回はプロクソンのルーターにドリルソーという3mm 径のドリルビットの途中からの側面が粗いヤスリになっていて全体がチタンコートされている優れものを試してみました。
円の3/4程までがスムースに切り抜かれたところで、ドリルソーが根本から千切れました。
調子に乗って無茶な力を加えたせいかもしれません。
まだヤスリ面が充分に残っていましたので、チャックに銜えて作業の続きをしたとことろ、今度はルーターの円周ガイド先端の中心ピンが根本から折れました。
コンパスの中心針がもげたようなもので、作業の続行の為に対策を講じることにします。
2007年10月22日追記:
3.2mm 軸のプロクソンのミニルーターにはこれまでの作業で相当に無理な負荷を掛けていました。
作業中グリースの焦げる匂いとか、ボディーが持てなくなる程熱くなるのは、せっかくの精密工具の寿命が心配になりました。
これからもっと負荷のかかる作業をする予定もありますし、大型素材の加工の予定もありますので、思い切ってリョービの6mm 軸のしっかりしたトリマーキットMTR-40 を手に入れました。
消費電力470W と、これまでのプロクソンの50W とは段違いです。
さっそく作業が中断していたユニット取付用ドーナツ板の外側を切り抜きましたが、これまでの苦労は何だったかと言いたくなるスムースさです。
ほんの5分程の作業時間で2枚の円板を切り抜きました。
時間面だけのメリットではありません。3.2mm軸のミニルーターでは切りにくいデュポンコーリン材に高速回転するビットを長時間押し付けていたので、原始人の火起しよろしく接触面から樹脂の焦げる煙が起こっていました。
実はメタクリル樹脂が燻されると青酸ガス成分が発生しますが、この煙が部屋にこもると相当に臭かったのです。
6mm 軸ルーターは焦げる前に接触面がどんどん削り取られてゆきますので(そりゃもう、冬の北海道の除雪車のごとき凄さです)煙も匂いも発生しません。
時間だけでなく健康面も得をしたと考えます。
ドーナツ型板の内径の穴は8cm ユニットの背面からの音圧をスムースに抜くために、下面にベアリング付きルータービットで末広がりのテーパーも付けましたが、これまでやった方がいいのだけで出来なかった加工が簡単に出来てしまったことは嬉しかったです。
ユニット取付用ドーナツ板は本体の上に何度も乗せたり外したりして位置調整などをしますので、そのたびごとにモノサシで計って中心合わせをするのが煩わしくなりそうなので、本体上部穴の円周に内接するピンを4本立てました。
事務用の大型ゼムクリップ(線径1mm)をカットして、ドーナツ板に植え込みました。
これでワンタッチで押え板の乗せ外しが出来ます。
ここで別の大問題が発生しました。
作業はこれまでの苦労がウソのようにスムースなものの、ハイパワーの故にキリコが短時間でシャレにならない猛烈さで噴き出します。。
それだけなら単に溜まったキリコを掃除機で吸い取ればよさそうなのですが、気が付いたら大変なことになっていたのがマイクロ・ダストでした。
作業現場のワークベンチから3m も離れた机の上にまでうっすらとパウダー状の白いキリコが覆っています。
そのつもりになってチェックしたら、本や機器類の上にもうっすらとキリコが覆っています。息もいがらっぽくなりました。
デュポンコーリアンに代表される人工大理石はメタクリル樹脂に石粉を混合して硬化させたものです。
このままでは、この部屋で生活活動するびにカーペットやらあちこちに堆積した石粉入りマイクロ・ダストを吸い込みそうです。
とりあえずカーペットや目ぼしい部屋の表面に掃除機を掛け、濡れ雑巾で拭き上げて大掃除をしました。
これからの作業を考えて、このルーターに装着する集塵機も注文しました。切削部の至近距離で空気ごとキリコを吸い取るアダプターです。
これが届くまでこの部分の作業は中断になります。
支柱の制振
2007年11月1日追記:
工程上、こちらを先に済ませておかねばならないのでハブとTS フランジとを繋ぐ全ネジの表面処理と制振処理をします。
美観状もネジむき出しは書斎に置くのは問題ですし、このままでは全ネジ自体が鳴ってしまいます。
スピーカーケーブルを電話用ベルケーブルで自作した時に使ったジルコンサンドと熱収縮チューブを使うことにします。
全ネジ上部には袋ナットを被せハブを通った厚みのところにペイントでマークを記し、全ネジ下部にはTS フランジの穴の中ほどに位置するの所に、アンプ自作用のゴムプッシュ(内径9mm、外径12mm)を嵌めます。
全ネジ下部のゴムプッシュから2cm程のところまで木炭画用の練りゴムをネジ山を埋めながらしっかり巻き付け、12mm 径1m 長の透明熱収縮チューブを被せ、周りを熱して隙間が無いよう充分に収縮させます。
ついで全ネジを立て、上方からジルコンサンドを熱収縮チューブに流し込み、全ネジに記しておいたマークの所まで流し込み、充分にチューブ外周りを叩いて充填させてから、上から練りゴムを押し込んで密封します。
上部も外から加熱して圧着させます。
要領はオーディオ用小物のページの「スピーカーケーブルの自作」の際と同じです。
このままでは練りゴムを詰め込んだ部分が透けて外見的にみっともないので、その部分を5cm 長15mm 径の黒熱収縮チューブを被せ、周りを熱して充分に収縮させます。
加熱には300W のハンダ鏝を使いました。
最初、加熱に温風ドライヤーや沸騰したお湯を使いましたが、熱収縮チューブに密着した多量のジルコンサンドが熱を吸うのか、温風では熱容量が足りず、お湯は100度以上にはならないので、結局このハンダ鏝を使いました。
顔を寄せて観察しながらの工作での300W の輻射熱はすさまじく、夏場には決してやりたくない作業です。
うっかり鏝が転がると大惨事になりますのでレンガ上に固定してあります。
ハブとTS フランジとの間に制振処理をした全ネジを組み入れます。
仮組み時にはTS フランジ下で全ネジを平ワッシャ、スプリング・ワッシャ、ナットで締付け、スプリング・ワッシャが平らになるまで締め込みましたが、今回の本番ではスプリング・ワッシャを外して、ハブとTS フランジのプラスティック材質の弾性のみに任せました。
スプリング・ワッシャが平らになるまで締めるとデュポンコーリアンのハブがたわむことが分かったからです。
指で締付けてから、モンキーで対角線上の順番で軽く締めて固定しました。
組み上がったところで、上部ハブを叩いてみると制振された鳴りに変わっています。
見映えの方もこれなら生活の場の中で、そうメカメカしくは見えないと思います。
それにしても、このジミな作業に1週間以上かかってしまいました。主に熱収縮チューブの加熱方の試行錯誤でです。
同人サークル「瀬」
檸檬児
'2007-11-1