オリジナルマインドさんからステップモーター中古到着

今年、最後にぽちったステップモーターの中古4つが無事到着しました。年内発送ありがとうございます。

IMGP1081

なかなか強そうなステッピングモーターです。緩衝材がエコですね。それに、ずっしりと沈み込み重みがあります。箱には、ニクい配慮のシールが貼ってあります。IMGP1091

実はこの箱、佐川急便さんがぶつけたようで、箱の一部に穴が開いていました。配達時に現状確認を要求されました。しかし、緩衝材のおかげとブツけどころがよかったようで、中身は大丈夫のようでした。もし、だめだったら電話してくれれば対応するとのこと。

IMGP1083

JAPAN SERVO CO., LTD. で、MADE IN INDONESIA のようです。純国産というわけではなさそうです。S20161230_001

筐体は中古なので少し傷はありますが、問題ないレベルです。

IMGP1084

裏の軸受けのベアリングから刻印が見えます。

S20161230_002

525Z 。じろじろ。SBC と刻印あります。

S20161230_003

SBC は、リニアシステムの韓国のSBCのことでしょうかね。リニアじゃないのも作っているのでしょうか。日本の品質管理をパスしているベアリングなのでここのは信用できそうですね。記憶しておきます。

logo_eng

http://www.sbclinear.co.kr/2015/eng/

ぜんぜん関係ありませんが、韓国といえば、Zoom というメーカーの自転車のパーツを愛用しています。

 

サイズは仕様書からわかっていますが、実測してみます。42mm 角ですが、実際は、少々小さい感じ。

IMGP1087

シャフトは5mm

IMGP1088

長さは、49.5mm(突出部は除く)

IMGP1085

Wanhao の X軸と比べてみると、ぜんぜん長くて強そうです。

IMGP1079

Z軸とほぼ同じサイズです。このくらいの3D プリンター用途なら問題なく使えそうです。

IMGP1089

今回は CNC ルータでアルミを削る用途に使うので、それに耐えうるトルクだとうれしいです。このあたりは、作って触ってみないとピンときません。

 

こんな立派な中古品が480円とは、うれしいですね。オリジナルマインドさんの経営理念が具現化されていて、記憶に残ります。

株式会社 オリジナルマインド オフィシャルサイトより抜粋

経営理念

ものづくりの楽しさと夢を提供します

経営理念に込めた想い
::

私たちは、これからの日本のものづくりは、生産設備による画一的な「製品」づくりから、日本人の繊細な感性を生かした「作品」づくりへ、そして、同じ製品を大量に「製造」する時代から、これまでになかった新しいものを次々と生み出す「創造」へと変わっていくだろうと考えています。そして私たちは、その中心的役割を担うであろう小さなつくり手のお客様に、喜ばれ愛される商品とサービスを提供してゆきます。

::

いいこと、書いてありますね!

 

さて、ぼちぼちとステッピングモーターを触りながら、D-Slot の駆動部分を考えていくことにします。

RC用ブラシレスモーター関連をゲット

CNC ルータのスピンドルを自作することにしたわけですが、部品をチョイスしていくとトータルで8,245円となりました。うまく作れるかどうかはわかりませんが、チャレンジです。

 

ぽちった、内訳です。

まず、メインのモーターはトルクがありそうな長さと、ネオジウム磁石と4極ロータ採用(2極より4極のほうがトルクが出そうで、スロット数は明記してないけどたぶん、12スロット)の以下のものにしました。6極のだと5000円弱からしかないようで、少し予算が超えそうなので、4極の最安値のにしておきました。検索ワードは、「4 Pole Brushless Motors」とか「4P Brushless Motors」です。

60A までいけるそうで日本のアマゾンでも少し値段はあがりますがあるようです。決定した理由の1つに、このモーターはRCカー用なので筐体が回らないようで、モーターをむき出しにしても安全かなと。筐体に覆われている分、連続稼動時の冷却はファンを外から当てる必要があるかもです。ほんとかどうかは、不明ですが60A を突っ込めるスペックと900Wというスペックです。最大電圧は16V。(予定は12V)

アルミヒートシンクの筐体がかっこいいので、CNCルータの1つのワンポイントデザインになりえるのではないかというビジュアル面の思惑もあります。

RC用のモーターはもっと上のグレードがありますので、これでトルクが足りなければグレードアップも容易です。まずは、このモーターから検証してみます。高いモーターになると、センサーがついてたり、8極とか、50V120A とか水冷式とか、すごい仕様のもあります。

懸案としては、長時間動作させることは考えられていないモーターなので、CNC ルータ用途として耐えられるかどうかです。違う型番の同じ筐体モデルには、High RPM ABEC5 oversized bearings のベアリングが使われていると書いてありましたので、そこそこ良いモーターなんじゃないでしょうか。大きさは、長さ50mm で36mm のようです。

CYW-3650 3300KV/4P Brushless Motor
¥ 1,692

HTB1aHq.JVXXXXXYXXXXq6xXFXXXL あとは、ベルトで分離して駆動するタイプを採用することにしたので、10cm のコレットチャックをチョイス。シャフト径は10mm で、後にベアリングを上下にかませて、筐体に固定する感じを予定。振れ精度はどのくらいあるんでしょうかね。気になるところです。

C10 ER11A 100L Deep Hole Working Straight Shank Collet Chuck
¥ 798

HTB1iFlELFXXXXaCXVXXq6xXFXXXC

それから、コレットで1-7mm までの0.5mm 刻みで13個セットのもの。以下のサイズが入っているものです。

ER11 collet(1mm/1.5mm/2mm/2.5mm/3mm/3.5mm/4mm/4.5mm/5mm/5.5mm/6mm/6.5mm/7mm)

コレットって精密品で、高いもののようですが、こんなに安くて精度はどうなんでしょうね。まぁこれが影響する精密な筐体は作れないので、問題ないレベルなんじゃないかと思いますが。
¥ 1,910

Free-shipping-er11-collet-set-13-pcs-er11-collet-chuck-from-1mm-to-7mm-for-CNC

プーリー。まずはコレットチャックのシャフトに付けるボアが10mm のもの 。
GT2 Timing Drive Pulley 36Teeth(36 Teeth) Bore 10MM
¥ 220

GT2-Timing-Drive-Pulley-36Teeth-36-Teeth-Tooth-Alumium-Bore-10MM-For-width-6MM-Belt-2GT こっちは、モーターに付けるプーリー。3mm でモーターシャフトは、少し太いのですこし削る必要があるかもです。

Drive Belt Pulleys GT2 16 Teeth Timing Pulley Alumium Bore 3mm
¥ 241

HTB1eJ8eOXXXXXa0XXXXq6xXFXXXu

GT2 のベルト 110mm と 200mm のを用意。110mmだけでいいかと思いましたが、安かったので。
¥ 70 x2
HTB1L29dLpXXXXbiaXXXq6xXFXXX4

スピードコントローラー、ESCというやつです。中はどういう基板とチップが入っているんでしょうかね。ヒートシンクにファン付き。何気にモーターより高いです。

120A Sensored Brushless ESC Speed Controller

¥ 2,134

HTB1NW37KVXXXXbCXpXXq6xXFXXX4

端子。なくてもいいけど、モータ側に端子がついているので綺麗に配線しようかなと。

20pcs/lot 3.5mm Gold Bullet plug
¥ 217

20pcs-lot-3-5mm-Gold-Bullet-Banana-Connector-Plug-For-ESC-Battery-Motor-10-pair-あとバッテリーの電源へつなぐ端子。まぁ、違うので代用すればいいんだけど、オスが最初から付いているので。メスを。

HXT 4MM to T Plug 
¥ 272HTB1.MB4LpXXXXbqXpXXq6xXFXXXK

あとは、サーボテスター。
Multi Servo Tester
¥ 161

HTB1P4FHLXXXXXauaXXXq6xXFXXXV

来年はこれを作るのにそこそこ時間がかかりそうです。モーターから熱も出るだろうし、ベアリングがシャフトにちゃんと通るかどうか。シャフトを見てからベアリングは日本製のを発注予定。

 

電源は、ジャンクのPCサーバ用の240W くらいのがあるのでそれを使う予定。

 

これを参考に作ります。ベルト駆動型を選んだのは、直列タイプよりも振れが少なくできそうで、かつ、横Gに対して強く作れるというのが理由です。あとは、高さを抑えられるのでCNC全体がコンパクトに出来るかなと。筐体は、3Dプリンターでとりあえず作ってあとからアルミで削りだしという作戦です。

IMG_0697

 

この作者が考えたV-SlotタイプのCNCは以下のようなスタイル。これだと、Y軸方向に弱いので、このまま採用するわけではありませんが、1つの参考イメージとして。

ord_with_spindle

ord_family1

スピンドルをベルトタイプにすることでZ軸の全長が短くなっていい感じじゃないかと思います。テーブルやその他の駆動スタイルはちょっとイメージが違いますが、参考にして、対角スロットのフレームを作ろうと思います。

 

まずは、XYZのフレームをどのように駆動させるかを考えますか。年末年始は YouTube みたり、昼寝したりと、まったりと作業予定。

スピンドルモーターも自作する方向で調査

CNC ルーターの主要パーツ、スピンドルモーターですが、既製品を買うよりRC 用のブラシレスモーターを使って作ったほうが楽しそうなので、その方向で調査しています。値段は変わらないかもしれないけど、選択肢が増えるのと、もしかすると精度が出せる可能性もあるので組み付ける方向で考えたいと思います。

 

既成のスピンドルキットはもうピンきりでたくさんあります。たとえば、200W-500W くらいのコレットと電源とクランプがついたキットはおおよそ、7000円くらいからあるようです。送料入れると、1万前後というところでしょうか。たとえば、以下のようなもの。

300w-dc-spindle-motor--52-mm-clamp-send-four-screws-power-governor-13-PCS-ER11

200W のモーターとコレットがついたものは、安くて3000円くらいです。2KW を超えるものは2万以上でちょっと候補から外れます。

 

それに対して、モーターからスピンドルの回転体、コレット、コントローラーなど検討すると、方向性としてはラジコンのブラシレスモーターを使うのもありです。実際、世界中のヒトが作っています。

 

で、気になる値段はラジコンのブラシレスモーター自体は、500円~4000円のを考えています。チェックしているのは以下のようなものです。

14-8V-KV4000-Outrunner-Brushless-Motor-For-Trex-450-RC-Model-Helicopter-mh762

HTB1CuaHJVXXXXbyXVXXq6xXFXXX6

UT8PleJXmRdXXagOFbXP

以下は、シャフト系が8mm。他のは、3.175mm のようです。RC用の規格かな。カップリングが必要そう。HTB1nA7ONFXXXXcYapXXq6xXFXXXR 以下のシャフトは、4mm

HTB1goNmKFXXXXcHXpXXq6xXFXXXS

HTB1BgOGLpXXXXXbXFXXq6xXFXXXO

HTB192NiKXXXXXazXFXXq6xXFXXXo 

モーターは山ほど出てきます。シャフト系は、3.175mm というが多いので、これはRC用の規格なのかなと。カップリングか何か必要ですね。中には、4mm や 8mm シャフトのモーターもあるようです。

最後のは全長が少し短くて、1000から2700KV まで選べます。おそらく、低回転型高トルクー高回転型低トルク、という感じなのだろうと想像。こういうのでも要は足すのかもしれません。

3300KV とかいう KV という単位がよくわかりませんが(おそらく、ボルトあたりの回転数?)、とにかくいろいろ種類があるので楽しいです。当然ラジコン用なので、ESC にサーボテスターを付ければスピードコントロールも出来て回転数も調整できそうです。

 

CNCのスピンドルにするのは、キーワード「rc motor cnc spindle」でググると世界中の方が作っています。旋盤使ってシャフトやコレットや筐体をオリジナル化しているようです。旋盤は持ってないので、工夫できる範囲でスピンドル化する事を考えないといけませんね。

 

回転数とか気になったので、アルミの切削条件のPDFとか見てみると、100-200mm/min の送り速度で、回転数は5000回転もあれば足りるようなのでモーターは高回転よりトルクが出せるもので良さそうです。実際は、送り速度50mm以下くらいにして薄く削れればいいので、あまりモーターの性能はどうでもいいかもしれません。

 

とりあえず必要なものは、以下で予算5000円くらいが目安です。

・モーター ぴんきり。予算、1500円くらい。トルク重視で、1000KV 以下を目安に選べばいいのかな

・ESC 容量によって値段いろいろ。80Aくらいでしょうか?900円ー2200円

  候補HTB1sfpmIFXXXXcYXVXXq6xXFXXXa

HTB1WdVeLXXXXXX.XXXXq6xXFXXX0

・サーボテスター 300円くらいHTB19u_XLpXXXXXGXpXXq6xXFXXXM

・Collet Chuck ER11A 5mm 1000円

以下と組み合わせるなら5mmのシャフトは用意しないとですね。

・Coupling 3.175mm to 5mm 800円

8mmシャフトへのカップリングは見つからなかったけど、どっかにあるはず。

HTB1iqN0MXXXXXbwXpXXq6xXFXXXG

・ER11A 100L Straight Shank Collet Chuck Holder 800円

コレットの延長で、シャフトにベアリングを付けて固定すれば負荷に耐えれるかも。系が10mmなので、ベアリングを付けてそこを3Dプリンターで作ったアダプターに付けて固定するイメージ。モーター全体は防音で囲うのもいいかな。熱対策は必要でしょうが。HTB1iFlELFXXXXaCXVXXq6xXFXXXC ・日本製のベアリング 数個 500円くらい?

 

ラジコンのモータは筐体が回るので、そのあたりは注意ですね。

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=eZ3BzL82qNg]

この方のブログ

http://www.raynerd.co.uk/brushless-dc-motor-cnc-high-speed-spindle/

 

ベルト駆動にしてトルクを出しているのもあるようです。

IMG_0698

 

もう少し、アイデアを練ろうと思います。

ステッピングモーターをゲット

どこにステップモータを載せて、どうやってベルトで駆動させるのかまだ考えていなかったので、話を進めるためにとりあえず買えそうなステップモーターを探すことにしました。

Untitled_

42mm 角のが安そうです。当初、Nema17 のトルクがありそうなやつにしようと思っていましたが、4つか5つで5000円前後という感じ。(アリエクでね)型番は、17HS4401(静止トルク 約4kgf.cm) か、17HS8401(静止トルク 約5.3kgf.cm)が候補でしたが、最初の1発目は日本製の中古でもいいやと思い、オリジナルマインドさんで1000円未満のステッピングモーターを物色。日本製のほうが、精度はいいだろうという思惑もあります。

ステッピングモーター___ORIGINALMIND_オリジナルマインド

めちゃくちゃ、迷いました。なにを目安に選べばいいのかまったくわかりません。静止トルクとかそういうスペックは出ていないからです。

型番をググっても、なかなかお目当てのが出てこないので、しつこく粘着して調べていましたので迷ったわけです。

 

で、こういう探し方に変えました。

見た目 → 長い(高トルクだろう)

形状 → 四角(のほうが、後々Nema17 とかに設計を変えても良さそうという理由)

ステップ角 → 1.8(設定で変更できるとは思いますがスタンダードなステップ角に)

予算 → 500円以内(これでだいぶ絞り込めるのですが、680円とか、780円とか微妙な価格帯のも気になる)

 

で、年末に姿を見たかったので、ぽちっとしました。

 

日本電産サーボ 2相ステッピングモータ KH42KM2-802
480円!を4つ、送料込み2600円

44453-1 44453-2

 

スペックも以下のようにわかりました。静止トルク3.2 kgf.cm という感じ。トルクの自動換算できるWEBで N.cm に変換すると31N.cm 相当だということで、Nema17HS3430(28N.cm) より上で、17HS4401(40N.cm) より下という感じ。はたして、CNC 用途として使えるのでしょうか?だめなら、3Dプリンター用か、レーザーカッター用にする予定です。

 

仕様がわかると、安心するので最初のステッピングモーター選びにはやっぱり仕様は大切ですね。高トルクで低騒音なのはいいんじゃないでしょうか?

kh42km2_1kh42km2_2

ちょっと CNC 用途だと力が足りないかもしれまえんが、まぁ安かったしとりあえずこれで設計を進めることに。

3Dファイルも日本電産のサイトにありますので、これを拝借。

どこにステッピングモータを載せて、どうやってベルトを通すか考え中です。

Untitled_

Y軸は、左右でひっぱる予定。X 軸は1つ。Z軸も1つ。ベルトにするか、台形ネジにするかはまだ思案中です。全体のサイズとかもまだ未定。

ジャンクをばらさなくても、この価格で中古が手に入るので助かりますね。

なんとか中華も救えないかと、、、

タイヤの中に2つベアリングを入れると、前回の記事の理由にて回らない(硬すぎる)ので1つだけベアリングを入れて作ってみました。

IMGP1075

パッと見の見た目は、そう変わりません。

IMGP1076 2

反対側から見ると違いが。

IMGP1078 2

1個しかベアリングを入れてないので、安定度に問題がありそうです。

IMGP1077

筐体はいちばん、うまく出来ていますね。まぁ、しかし動かしてみると一目瞭然。すべるんですが、ベアリングの軸の精度が悪いのではさみ具合が均一じゃない部分が出来てしまいます。映像を見たら一番わかりやすいと思いますので、これからつくろうかなと。

IMGP0992

決定的にだめなのは、スライド方向と垂直の方向に加重が掛かったときに、ベアリングのクリアランスがありすぎてカクカクします。タイヤを4つか、6つに増やせば軽減されるとは思いますが、単体でこれだけ差があると安くてもちょっと採用は見送りでしょうか。

 

あとは、違うストアからあたりのベアリングを探し出すかです。中華製だってもう少し良いベアリングはあるはずです。

ちなみに、だめだったストアはここです。10個で200円

ミスミで、NTN のスチールのが108円で、C&U の中華製は、76-72円で買えるので、それ以下が目安です。

この手持ちのベアリングはだめです。なんともなりません。

新D-Slot ブラケット組み込みと、中華ベアリング弱点発見

少し前、世間はどうやらクリスマス・イブだったようです。そんな日にブログを書いているというのもなんですが、まぁ、今日は D-Slot の誕生日ということにしましょう。2016年の12月 24日に D-Slot は誕生!!

 

Happy D-Slot !!

 

で、前回 0.2mm ノズルで船は作れませんでしたので、0.4mm ノズルに変えて、新ブラケットを作りました。以下のは、ISC のベアリングのタイヤで、もちろん超スムースにすべります。

IMGP1074

組み込みのコツをメモ。 IMGP1059

プリントした直後は、サポートをペンチで取ります。

IMGP1061

M5 の 30mm とワッシャーを用意。

IMGP1062

M5のボルトにワッシャー(9.6mm 0.4mm)をブラケットにねじこみます。ぎりぎりのサイズなのでM5のボルトでタップを切る感じで。

IMGP1063

裏面のナットはボルトをネジって押し込みます。手では入りません。

IMGP1064

こんな感じ。同じ手順で、可動式の足もナットをはめ込みます。

IMGP1065

調整用のM3 16mm をねじ込みます。結構ぎりぎりサイズなので、M3 の先にPLAが詰まったら掃除して貫通させます。ここは構造的に、中間にナットを入れる設計にしたほうがいいかもですね。

IMGP1066

あとは、タイヤをつけるだけ。

IMGP1067

 

で、今回中華のとISC のとタイヤを作ったんですが、どうにも中華のはタイヤをはめてボルト固定すると回りが悪い。悪いというか、ほとんど回らないんですよね。

なんだろうなと思って、タイヤの中にある状態と同じく、ワッシャーを3枚はめた状態のを日本製のと比較しました。

IMGP1068 2

パッと見は、どちらも同じような感じなのですが、回してみると違いが。ノギスで対角線上の幅を計測してみると驚きの結果が。

IMGP1069 2

なんと、0.2mm も差があるじゃないですか、、、、、、

だから、タイヤの中だとベアリングの位置が左右で違い、それぞれ理想的な位置にないのですべりが悪いという結論。ベアリングの中で0.2mm もずれたらそちゃこすれるよね。
だめなのは、両端の軸の水平が出てないんです。いったいどうやって切ったら、こんな風になるのよ、、、あるいは、両軸の水平は出ているかもしれませんが、ベアリング筐体に組み込んだ全体の水平が出ていないのかも。まぁ、いずれにしても2つベアリングを組み込むとアウトです。

もちろん、日本製のは水平を保っています。タイヤの中にはめてボルトで締めてもスムーズに回ります。

IMGP1071 2

前回作った、8mm 径の 688zz も同じ理由でタイヤの中に入れると回りが極端に悪くなったのはこれが原因のようです。

ということで、中華のベアリングは、V-Slot では使えないということがわかりました。素直に、日本製かドイツ製か、軸が水平にカットされているベアリングにしましょう。単体だとそれなりに回るんですがね、、、片輪のタイヤにしてみますか。そのほうがよっぽど回るので。

 

3つ目のブラケットも作ってあるので、それに中華片輪タイヤをはめて使えるか検討します。

 

以上、と、いうことがわかってすっきりしたクリスマス・イブでした。