CNCの駆動部分

【主な駆動(ドライブ)部分をご紹介いたします。】
	X軸、Y軸共にΦ12mmリード2.0mmのボールネジを使用当初は同サイズの台形ネジを使用していましたがバックラッシュを詰めると抵抗が大きく切削速度がF=600程度が実用限界の為ボールネジにしたところバックラッシュも少なく、また安定しており最大切削速度F=1,400mm/mini 　常用速度　F=600 ～ 1,000mm/mini程度で使用可能となりました。
	テーブルを下から見たところですリニア本体を固定している赤/黄色のプレートですが t=9.0mm と t=12.0mm の2枚構成で、其々にXとYのリニア本体を取りつけM8のボルト8本でお互いを梗塞させており、このボルトを緩めX/Yの直角調整を行います。 :現状Φ50を切削してみて直径をマイクロで4方向(45度位相)で計ったところ最大最小の誤差は約0.008mm程度でしたので　OK かな　? 　　(^_^)
	x軸とY軸のステッピング・モーターです。当初は一番上の写真に有るように、私の教材であるPRX1510についていたオリジナルマインド社の1.2Aモーターを使っていたのですが、トルクが足らず　最大切削速度が上がらず試行錯誤の上、オリエンタルモーター社の VEXTA PK268-02 　2.0A　　1.8度　に換装致しました。結果、ボールネジとの相互作用もあって余裕のF値を得る事ができました。現在の最高F値は14,000mm/min程度まで脱調はしません。このモーター換装によるF値のアップについてはオリジナルマインド社の掲示板で多くの方と論議し各自の協力した実験の集大成と思います。情報交換やノウハウの習得については私が何時もチェックしているフォルムさんのページとロック・ヒルさんのページが一番参考になると思いますので勝手にですが、リンクさせてもらっときます。

	送りネジの軸受け PRX等については左写真のようにピロブロックを使用していますが間違って限界を超えた送りをかけてしまうと写真右の様にケースが割れてしまう事があり、長く使っているとケースとベアリングの勘合が大きくなり極端に精度が落ちます。またシャフトに傷を付けないようにとセットピースを入れる事を推奨している会社も有りますが、これは完全なNGです。セットピースを入れてしまうとシャフトとの勘合が弱くなりズレを起こしますし、またセットスクリュー(イモネジ)を強く締め過ぎるとセットピースの厚さ分だけネジの掛かりが浅くなっている為にネジ山が壊れます。後からの分解等を気にするのであればシャフト側のネジの当り面をヤスリ等で予め若干のDカットにしておくべきでしょう。
	元来、送りねじ等のスラスト方向の荷重をピロブロックで受けさせるのは邪道以外の何物でも無いのですが、使い勝手の良さから採用してしまうオモチャも多いですね。私の場合、当初スラストベアリング2ケの挟み込みにしたのですがベアリングナットの平行度、締め付け具合が非常に微妙な為、結局のところ真鍮で2つ割りのケースを新製しベアリングを挟み込み、あえて自動調芯作用を殺し、芯出し調整の段階でネジの逆端面からボールとセットスクリューを使い押す事によりプレロードをベアリングにかけバックラッシュを限りなくゼロに近づける事にしました。
	左にZ軸のボールねじ改造等の関連特集の記事を載せました。　左のバーナーをクリックして下さい。
	上記、新製ベアリングユニットを取り付けたところです。シャフトの取り付けについてはベアリングのセットスクリューに追加してベアリングナットで締めこんでいます。
	オリジナルマインド社のQUATTROでステッピングモーターをドライブしています。私が採用したものは金属製のケース入りです。ステッピングモーター1台当りの最大出力は2.0Aとなっています。パソコンとの接続は設定時のみハイパーリンクで接続し通常はパラレルで常時接続です。駆動方式はマイクロステップ駆動が出来 1/16 ～ 1/2 が選択可能でドライブ電流等の設定もでき非常にスムーズな駆動が可能な一品です。市販完成品としては、ベストですね。価格はケース・電源ユニット込み　\48,000 (税込み)程です
	装置全体ですドライブ(制御用)コンピューターは右の赤いツールBOXに収納しています。駆動用パソコンのスペックは FUJITU 旧型 FMV マイクロタワー CPU AMD-Asron 650MHz /　メモリー256M 無線LAN 常時接続　(データーの受け渡しに使用) と・今となっては、かなりロースペックなマシーンですが何のトラブルも無く Mach2 が動いてくれてます。ちなみに理由は分かりませんがノートパソコンではMachが上手く動かないと言う事例も多く報告されているようですしまたMachはパソコンとの相性が非常にデリケートだそうです。
	上記、ツールBOXの左側面に開口を設けパソコンの電源スイッチ部とオプチカル・ドライブ部の操作をしやすくしました。この枠、及び扉等についてもmini-CNCによる自作です。
	上記同様に左側面には冷却用のインレットとファンを取り付けてあります。
	ツールBOXの上部蓋には15インチの液晶ディスプレーを取りつけてあります。
	Machの操作には、どうしてもポインター移動が必要な場合も有りますのでキーボードのほかにマウスの代わりにトラックボールを取り付けました。なかなかの使い勝手です　　(^。^)
	本体を駆動するドライブソフトとしてMach2を使用しています。現行はMach3で画面が綺麗(おしゃれ)になっているのですが若干、PCの負荷が重たい様な感じなので、あえてMach2をつかってドライブしています。
	Mach2によるテーブルの原点移動(HOME)やカウンターのゼロセット、Z軸のミルの上下移動等、全ての操作は最初キーボードのホットキーで操作していましたが操作性が悪い為、USB接続のコントローラーを作りました。これを使う事によりエンドミルの先端を見ながらの微妙な上下操作等が非常に楽になりました。基本的には中身はゲーム用ジョイパットコントローラーを改造した物です。 JoyToKeyという優れ物のフリーソフトをつかって各20個のキーにMach2のホットキーを割り当てました。上記フリーソフトを、もし参考にされる方がいらっしゃいましたら下に置いておきます。　　　　　　　　　　　　　JoyToKey.exe

	中身は市販のジョイパットを分解し各スイッチを取り外したところからリード線を出し汎用基盤に秋月電子通商から購入したタクトスイッチとUSBコネクターを取りつけ、それに配線しただけで回路設計等は不要です見たまま直感的な改造です。ちなみにタクトスイッチは色とりどりで100ケで数100円でした。

	CNC-Controller(操作箱)の製作記事を載せました。左をクリックして下さい。
	本体下部のラック2段目の引き出しです。中の奥側にはNC制御ユニット(QUATTRO)と電源ユニットを実装し手前側にはスピンドル・モーターの回転数調整用とエアー・ブロー用コンプレッサーの風量を調節する為のトライアックとボリュウームを実装しました。

【主な駆動(ドライブ)部分をご紹介いたします。】
	X軸、Y軸共にΦ12mmリード2.0mmのボールネジを使用当初は同サイズの台形ネジを使用していましたがバックラッシュを詰めると抵抗が大きく切削速度がF=600程度が実用限界の為ボールネジにしたところバックラッシュも少なく、また安定しており最大切削速度F=1,400mm/mini 　常用速度　F=600 ～ 1,000mm/mini程度で使用可能となりました。
	テーブルを下から見たところですリニア本体を固定している赤/黄色のプレートですが t=9.0mm と t=12.0mm の2枚構成で、其々にXとYのリニア本体を取りつけM8のボルト8本でお互いを梗塞させており、このボルトを緩めX/Yの直角調整を行います。 :現状Φ50を切削してみて直径をマイクロで4方向(45度位相)で計ったところ最大最小の誤差は約0.008mm程度でしたので　OK かな　? 　　(^_^)
	x軸とY軸のステッピング・モーターです。当初は一番上の写真に有るように、私の教材であるPRX1510についていたオリジナルマインド社の1.2Aモーターを使っていたのですが、トルクが足らず　最大切削速度が上がらず試行錯誤の上、オリエンタルモーター社の VEXTA PK268-02 　2.0A　　1.8度　に換装致しました。結果、ボールネジとの相互作用もあって余裕のF値を得る事ができました。現在の最高F値は14,000mm/min程度まで脱調はしません。このモーター換装によるF値のアップについてはオリジナルマインド社の掲示板で多くの方と論議し各自の協力した実験の集大成と思います。情報交換やノウハウの習得については私が何時もチェックしているフォルムさんのページとロック・ヒルさんのページが一番参考になると思いますので勝手にですが、リンクさせてもらっときます。

	送りネジの軸受け PRX等については左写真のようにピロブロックを使用していますが間違って限界を超えた送りをかけてしまうと写真右の様にケースが割れてしまう事があり、長く使っているとケースとベアリングの勘合が大きくなり極端に精度が落ちます。またシャフトに傷を付けないようにとセットピースを入れる事を推奨している会社も有りますが、これは完全なNGです。セットピースを入れてしまうとシャフトとの勘合が弱くなりズレを起こしますし、またセットスクリュー(イモネジ)を強く締め過ぎるとセットピースの厚さ分だけネジの掛かりが浅くなっている為にネジ山が壊れます。後からの分解等を気にするのであればシャフト側のネジの当り面をヤスリ等で予め若干のDカットにしておくべきでしょう。
	元来、送りねじ等のスラスト方向の荷重をピロブロックで受けさせるのは邪道以外の何物でも無いのですが、使い勝手の良さから採用してしまうオモチャも多いですね。私の場合、当初スラストベアリング2ケの挟み込みにしたのですがベアリングナットの平行度、締め付け具合が非常に微妙な為、結局のところ真鍮で2つ割りのケースを新製しベアリングを挟み込み、あえて自動調芯作用を殺し、芯出し調整の段階でネジの逆端面からボールとセットスクリューを使い押す事によりプレロードをベアリングにかけバックラッシュを限りなくゼロに近づける事にしました。
	左にZ軸のボールねじ改造等の関連特集の記事を載せました。　左のバーナーをクリックして下さい。
	上記、新製ベアリングユニットを取り付けたところです。シャフトの取り付けについてはベアリングのセットスクリューに追加してベアリングナットで締めこんでいます。
	オリジナルマインド社のQUATTROでステッピングモーターをドライブしています。私が採用したものは金属製のケース入りです。ステッピングモーター1台当りの最大出力は2.0Aとなっています。パソコンとの接続は設定時のみハイパーリンクで接続し通常はパラレルで常時接続です。駆動方式はマイクロステップ駆動が出来 1/16 ～ 1/2 が選択可能でドライブ電流等の設定もでき非常にスムーズな駆動が可能な一品です。市販完成品としては、ベストですね。価格はケース・電源ユニット込み　\48,000 (税込み)程です
	装置全体ですドライブ(制御用)コンピューターは右の赤いツールBOXに収納しています。駆動用パソコンのスペックは FUJITU 旧型 FMV マイクロタワー CPU AMD-Asron 650MHz /　メモリー256M 無線LAN 常時接続　(データーの受け渡しに使用) と・今となっては、かなりロースペックなマシーンですが何のトラブルも無く Mach2 が動いてくれてます。ちなみに理由は分かりませんがノートパソコンではMachが上手く動かないと言う事例も多く報告されているようですしまたMachはパソコンとの相性が非常にデリケートだそうです。
	上記、ツールBOXの左側面に開口を設けパソコンの電源スイッチ部とオプチカル・ドライブ部の操作をしやすくしました。この枠、及び扉等についてもmini-CNCによる自作です。
	上記同様に左側面には冷却用のインレットとファンを取り付けてあります。
	ツールBOXの上部蓋には15インチの液晶ディスプレーを取りつけてあります。
	Machの操作には、どうしてもポインター移動が必要な場合も有りますのでキーボードのほかにマウスの代わりにトラックボールを取り付けました。なかなかの使い勝手です　　(^。^)
	本体を駆動するドライブソフトとしてMach2を使用しています。現行はMach3で画面が綺麗(おしゃれ)になっているのですが若干、PCの負荷が重たい様な感じなので、あえてMach2をつかってドライブしています。
	Mach2によるテーブルの原点移動(HOME)やカウンターのゼロセット、Z軸のミルの上下移動等、全ての操作は最初キーボードのホットキーで操作していましたが操作性が悪い為、USB接続のコントローラーを作りました。これを使う事によりエンドミルの先端を見ながらの微妙な上下操作等が非常に楽になりました。基本的には中身はゲーム用ジョイパットコントローラーを改造した物です。 JoyToKeyという優れ物のフリーソフトをつかって各20個のキーにMach2のホットキーを割り当てました。上記フリーソフトを、もし参考にされる方がいらっしゃいましたら下に置いておきます。　　　　　　　　　　　　　JoyToKey.exe

	中身は市販のジョイパットを分解し各スイッチを取り外したところからリード線を出し汎用基盤に秋月電子通商から購入したタクトスイッチとUSBコネクターを取りつけ、それに配線しただけで回路設計等は不要です見たまま直感的な改造です。ちなみにタクトスイッチは色とりどりで100ケで数100円でした。

	CNC-Controller(操作箱)の製作記事を載せました。左をクリックして下さい。
	本体下部のラック2段目の引き出しです。中の奥側にはNC制御ユニット(QUATTRO)と電源ユニットを実装し手前側にはスピンドル・モーターの回転数調整用とエアー・ブロー用コンプレッサーの風量を調節する為のトライアックとボリュウームを実装しました。