高さ調整機能の支柱作り

基本的な構造を以下のように変更して、CNC ルータの設計の方針変更しています。

D-SlotV2構造_

理論的には、スピンドル部分に左右、上下のトルクが掛かっても構造的に強いはずです。しかし、パーツが多くなるデメリットもありますが、やっかいなのはX軸とY軸に3本の稼動軸があり、この平行を調節する機能が必要かなと。

 

これを支える支柱に高さ調整を備えた構造が必要ですが、なかなか設計方針が定まりません。今のところ、ベースと、支柱を支えるブロックを分離して、それらをM3 のネジで結束する方向です。組み込みのときに、ガラス定盤(じょうばん)にダイヤルゲージで平行を調節するような感じです。

 

ブロックとブロックの高さは、アルミ箔のようなのを噛ませて調整するとかですが、もっと良い方法ないかなと思案中。アルミ箔は、10µmから厚手のモノは60µm くらいなので調整にはいいんじゃないかと。まぁ、そんな厚みは土台のたわみで変わるから調整する必要はないのかなぁ。ダイアルゲージの測定誤差は、0.005mm (5µm) なので、0.01mm くらいの精度が調整できればと。

D-SlotV2構造_ 2

最初に組み込んだ時に調整したら、後からは調整できない(ばらせば可能ですが)ので、なんかいい構造はないですかね。それか、調整機能は省いて、一体型の支柱にするとか?いやぁ、調整機能がないとやっぱりだめでしょ。

 

もんもんとしてきたので、天気がいいことですし気分転換に外出してきます。ラーメン&ホームセンターにでも行ってこようかな。

コーナーブラケット

で、4隅に同じパーツが使えるよう、対象にしておきました。

3Dプリンターがなかったら、こんなパーツは作れませんね。3Dソフトと3Dプリンターがあると、工作の幅が広がります。

 

あとは、Bed の処理です。底のMDFをどうやって固定するかです。ある程度のそりを抑えて、削るものを固定できるようネジ穴を作っておくと便利そうですが。アルミの8mm の溝が切ってある板のものがよさそうですが、価格もそれなりにしたはずです。あ、ミスミのサイトが面手中で部品が物色できませんね。

 

CNC Bed で画像検索すると、いろいろ出てきます。みんなどうやって固定しているんでしょうね。MDF 以外の底の選択を検討したいと思います。

CNC の底をどうするか?

ベット部分に、安さから18mm のMDF (600×600 で約1200円ほど)を使うことを想定していましたが、他の選択も一応考えてみました。

D-SlotV2構造_ 3

まず、10mm 厚の 600×600 のアルミ板(A5052)がモノタロウで約1万円でした。20mm だと約1.9万

MonotaRO ノーブランド

アルミ(A5052)切板 厚さ10mm

アルミ(A5052)切板 厚さ20mm

5000円くらいだったら、これも候補にしたかもしれません。が、据え置き。300 x300 の 10mmだと、2500円なので小さい加工機を作る場合はいいかも。いや、今回小さく作るという選択もありかもです。コメントを見ると完全なフラットとあります。

あと、今回眼中に入っていませんでしたが、SS400D(ミガキ材)四角棒 の20mm角の長さ400mm が約1000円です。これのフラット度はどのくらいかわかりませんが、そこそこ平行なら小さなものを作る加工機もいいかもです。フライス加工してもらうと、いくらするんでしょうね。

 

まぁ、あれですね。今回のコンセプトは安く作るということから、これらは次回の楽しみの取っておいて、MDF の板に穴を開けて、ナットを噛ませて、それらを張り合わせるという構造が安くて良さそうです。最上面は、フライスしてフラットにする感じ。

10mm の MDF を2枚張り合わせるという構造にしようかと思います。ナットは、M5 くらいで、その穴は、これから作るCNC で削るという具体。そりを押さえるため、底には、2020 のアルミフレームを這わせるという構造です。

 

鬼目ナットというのもありますので、それをMDFに打ち込むだけでもよさそうですね。

木工用埋め込みナット

英語だと、insert nut で検索するとたくさんでてきます。たとえば、以下のような M5 の長さ13mm あたりがよさそう。価格は、100個で送料入れて1400円ほど。もう少し安いのもあるかもしれません。10mm 厚の何かに打ち込むことを考えて、10mm のでもいいかもです。

HTB1.j1XPXXXXXXIXXXXq6xXFXXXT50mm 間隔で入れるとして、100個あれば足りそうです。600円くらいのがあったので、それをポチっておきました。

MDF 18mm に底にアルミフレームを入れて、インサートナットをMDFに入れて固定できるようにするのが安くて良さそうです。この方針でいきましょう。こんな感じ。

D-SlotV2構造

あとは、駆動部分と、スピンドル部分ですね。モーター、シャフト、プーリー、タイミングベルトなどだいたい到着しましたので、ぼちぼちこれを考えることにします。

50mm ごとに穴を開けると以下のような感じ。インサートナットは、130個必要だったので、追加でぽちっと。ミスミのフラットフレームと少し迷いましたが、600mm で250円なので、これでもいいかもです。もしかすると、良く使うであろう、200mm 幅にこれを2本入れるかもしれません。

フラットフレーム ツバなし 溝幅6mm 1溝タイプ

D-SlotV2構造_ 4

2040 のベースのアルミフレームは、黒かアルマイトか悩み中。350円ほど高いんですよね。4本で1300円くらい。もう少し設計が進んだら、購入しますのでそれまで考えます。

あと、現在だと85mm までの高さでフレームがあたるので、もう少しベースの緑部分の高さを上げる必要があるかもです。

最上部のブラケットと corexy 機構

赤いブラケット部分を作りました。

その下のブラケットも上からネジ止めできるよう変更。

D-SlotV2構造 2

サイドに余分な部分がありますが、corexy  の仕掛けを作る際に考えることに。

D-SlotV2構造_ 5

あとは、これらを駆動させる corexy 機構とモーターマウントです。

 

corexy は、ステップモーターを2つ Y軸の先端に付けてベルトを引き回して、X軸とY軸を動かすタイプです。

 

reference

CNC でこれを使ったタイプはあまり見かけません。3Dプリンターやプロッターでは見かけます。CNCルータ で見かけないのは、おそらく台形ネジやボールネジを駆動に使ったほうが精度が出るからだと思いますが、当初からベルト駆動で作ることを想定していましたので、ここはその最高峰の駆動システムである、corexy を採用したいと思います。

これによるメリットは大きく以下と認識しています。

 

・ボールネジや台形ネジにはできない高速移動(ベルトだから)

・X軸とY軸の移動は2つのステップモーターで動かすのでトルクが出る

・ベルトのテンションが常に稼動方向に均等にかかり、稼動軸のねじれが出ない

・MIT Media Labs で考案されたのでかっこいい

・オープンソース

 

似たシステムに、H-Bot 機構がありますが、こちらはベルトの引き回しがシンプルですが、ひっぱる部分がX軸とY軸で均等ではないので、軸の剛性がより求められます。完全に軸の剛性があれば理想的な動きをするようですが、実際には完全に剛性があるXYステージはないので、微妙にズレが発生するのがデメリットのようです。

 

ということで、これを組み込むことが今週の課題です。うまく組み込めるでしょうかね。

D-SlotV2_coreXY

ベルトの通るラインを確認してみましたが、なかなかこのシステムはcorexy と愛称が良いようです。

D-SlotV2_coreXY 2 ベルトの仮ラインを引っ張ってみると以下のようです。

D-SlotV2_coreXY 3

今日はこのあたりまで。

T36のGT2 プーリーはプリントしてみることに

プーリーは、625タイプのベアリング1つにうまくはめて、3Dプリンターで作ってみる方針で考えています。

GT2_T36_pully

ベアリングがずれないように、片方は止めるのを作ったほうがいいかもですね。

それか、上下でベアリングを挟んでボックスを作るかです。そのほうがベルト巻き込み防止にもなっていいかもしれません。少し考える事にします。

今週衝動買いしそうになっているもの

アリエクから、Vの溝がきってあるタイプの625ベアリングをサンプルで買ったんですが、これがすごく品質がいいんですよね。だめもとで買ってみたんですが、かなりスムースです。

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10個で600円ほどなので、激安っていう感じではないのですが、D-Slot 用にこれを使って安くあげるのもいいなと。溝は細いんですが、ちゃんと対角にカムんです。

今までの検討で、タイヤを3個使った挟み込むスロットは、CNC 用途には負荷の関係で向かないのですが、3Dプリンタなら問題なさそうという事がわかっています。このベアリングを使えば樹脂性のV字のタイヤは必要なくなり、ベアリング3個で1つのスロットが出来上がります。つまり、ベアリング3個180円+M5とナットでスロットが出来ます。

 

そして、アリエクで見つけたこのステップモーター。値段は、2個で100円です。これを衝動買いしそうになったので、今週はぐっと我慢してきました。

HTB1orf_NXXXXXXaapXXq6xXFXXX3

すごく小さいんですが、小型のXY テーブルだったら動くんじゃなかろうかと。8mm 径なのでおそらくフロッピーディスクドライブとかに使われているサイズくらいだと思います。前、分解してプロッターを作ったんですがそこそこトルクもあり、ちっさなスロットだったら動くんじゃないかなという感じでした。1個50円で、corexy 機構で2個、Z軸で2個。エクストルーダーに1つ、で5個で250円。ちっさい3Dプリンター作れないかなと。

HTB1e4MENXXXXXXkXpXXq6xXFXXX5

2相タイプの4ワイヤーです。コメントを見ていると品質はいいとのことです。

 

もう少し、大きなものだと

HTB1Qxr.HXXXXXbpXpXXq6xXFXXXi

15mm径のがあり、こちらは5個で600円ほど。1つ120円くらいです。

HTB11PD_HXXXXXbpXpXXq6xXFXXXE

 

あとは、オリジナルマインドさんで以下の中古。1個だと180円で、10個パックだと1480円。1個148円ですが送料かかりますので、1つ200円ほど。5個使うと1000円です。

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白い部分にはギヤが組み込んであるタイプのようです。

40192-1

で、これらを組み合わせて、超激安の3Dプリンターを作るっていうプロジェクトはどうかなと思っているところです。制御基板やフレームを入れてなんとか5000円以内目標で作れないかなぁーと。PLA 専用にして、ヒートベットはなし、気軽に手が出せる感じのものが出来れば楽しいかもしれません。3Dプリンターってどんなに安くても2万はしますので、ちょっと衝動買いしそうな5000円という金額で果たしてできるのかどうか。

 

ざっくりと、試算してみましょう。

基板とモータードライバは、RAMPS を使い2000円。ヒートヘッドとノズルとヒーターは600円。エクストルーダーは自作するとして、部品代500円。ベルトは、GT2が2m で250円。ここまで3500円くらい。

XY テーブルがアルミフレーム代、300mm が3本で360円。Z軸はフレーム2本で240円。筐体は12本のアルミフレームで300mm で1320円。ベアリングが15個で、900円。これで、約2500円

 

あと電源。1000円くらいでなんとするとして。7000円ですか。5000円以内にするには、もっと工夫しないとですね。筐体は木ですね。あるいはセリアとかのパンチボードとフォトフレームとか。他もコストを削れば、5000円以内も絶対無理じゃないかもです。ベットのガラス板はフォトフレームとかのを流用するといいかもですね。筐体もガラス板で囲えば防音効果があるかも。

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木の枠で囲えば、インテリアとも融合する感じ。 DETQ_548548c6d88a21418021062

 

そういうプロジェクト、「5000円で作るDIY 3D プリンター」とかチャレンジしてみたいです。1万円以内で作る3Dプリンターっていうプロジェクトは少なくても出来そうです。

 

出力範囲が10cm 以内とかでも、そこそこの品質でプリント出来れば面白そうかなと。CNC が出来たら作ってみたいですね。

 

いずれ、3Dプリンターはもうひとつ作りたいので、この企画を少しづつ暖めていこうと思います。まずは、CNC 作ってからですね。corexy 部分作っている最中です。明日、そこは完成させて、スピンドル部分に行きたいです。

32Tのプーリーを実際に作ってみた

とめる部分を作って、625 タイプの16mm のベアリングを1つだけ挟む構造で作ってみました。

GT2_T36_pully_

内径は少し小さくなるので、とりあえずは、16mm の内径でプリント。とめる部分も16mm で。

GT2_T36_pully_ 2

プリントしたものを計測してみると、上の青いパーツは、外径が16.2mm で上のパーツは内径が15.2mm ほどでした。かなり小さくなりますね。補正したものを、再度プリント。 IMGP1214

入り口は少し狭いですが、中が広すぎました。

IMGP1216

サポートなしでプリントできる形状です。

IMGP1220接着剤でくっつければいいですかね。 IMGP1217

もう少しきつくなるよう、サイズを調整しますか。

IMGP1219

アルミ製のプーリーと比べると少しひっかかりが悪いようですが、十分に機能しそうです。

GT2_32T_pulley_625_Bearing_by_junkhack_-_Thingiverseサイズを少し補正したものをUp しておきました。プリントしてみましたが、ちょうどいいはまり具合です。はめるときは、ペンチとかで圧入する感じで。

1日経過したところ、Thingiverse では Like や Collections に入れられているようです。こういう汎用的に使えるパーツは需要があるのかもしれませんね。