基板切削CNC不調

フライトシミュレータのモーション化を進めていますが、次の作業としてラダーペダルフライトヨークを座席と一体にになる様に固定したいところです。この作業には鉄を切ったり貼ったりする予定なのですが先週末は天気が悪くて外での作業が出来ませんでした。

仕方ないので現在ブレッドボードのままであるコントロール回路の基板作成を始めたのです。いつもの様にKi-cadで図面を描き、ガーバーデータを作成してgynostemmaで切削データを作成しました。そして基板切削CNCをスタートさせてしばらくしたところでガタガタという音がし始めました。最初は送りねじの油切れかなとか思っていたらそのうちX軸が回らなくなり、同じところばかり削り始めたので非常停止ボタンを押して止めました。

どうやらX軸のドライバ基板とステッピングモーターをつなぐナイロンコネクタ付近が接触不良みたいです。このあたりをグリグリやるとX軸が回ったり止まったりします。結局配線中の1本が切れかかっているのを見つけたので半田で付け直しました。

そして再スタートしたら今度はY軸がガタガタと言って回らなくなりました。これもコネクタ回りの配線が切れかかっており、半田で付け直しました。

これで一応動作する様になったのですがコネクタ回りをしつこくグリグリやってみるともう一か所怪しいところがあり、これも半田で付け直しました。

ナイロンコネクタは電極をカシメて止めますが、このCNCを作った時はまだカシメ工具を持っておらず、適当な事をした記憶があります。それがいま一気に噴出したのでしょうか?
もしかすると今まで何回か切削を失敗した事があるのもこれが原因だったのかもしれません。

CNC配線

ナイロンコネクタの切れたところを半田で修理

 

このドライバ基板、今では考えられませんが当時市販のステッピングモータドライバが手に入らなかったのでPICマイコンとMOSFETで作りました。ユニポーラのモーターを3個駆動するのでMOSFETを12個並べており配線もぐちゃぐちゃです。色々ぶら下がっており、そりゃ配線切れも起こすってもんです。

CNC制御

CNC制御基板

 

以上の修理で今のところ普通に動作する様になったのですが、いつまた再発するか分かりません。コネクタの配線を全部やり直せばいいのですが、それよりもArduino+CNCシールドに変えようかと検討しています。

ちょっと前にレーザー加工機をArduino制御に変えようと思ってCNCシールドは購入していましたが、非常停止スイッチ、水流センサー、上蓋開閉センサー等の接続を考えていたら面倒になってそのままにしています。なのでこのCNCシールドを流用しようかと考えています。。。

CNC

まずは修理完了

ぼちぼちとやります。

 

Grbl,CNCシールドとか水流センサーとか

だいぶ遅くなってしまいましたが、あけましておめでとうございます。
本年もぼちぼちとやっていきたいと思います。

ぼちぼちと言いつつ早速ですがCNCシールドの続きです。正月休みに帰省した際、日本橋のシリコンハウスに行く事ができたので4pin、2pinのハウジングを購入してきました。これでモーターやらリミットスイッチやらを接続しようと思います。
4pin,2pin

で、接続方法を調べているのですが、リミットスイッチや非常停止信号は今までの接続とGrblの標準が異なる様なので、とりあえずGrblの設定にて論理を反転したりしてやってみようと思います。ところで現在LinuxCNCで使っている制御回路は次のようになっています。色々継ぎ足したので特に非常停止信号周りはややこしくなってしまいました。

レーザーコントロール回路

そういえば水流センサーを取り付けた話はブログで報告していませんでした。のんさやさんのレーザー管破損記事も見ていたのでいつか付けねばと思っていたところ、昨年のMFTの後に秋葉原でセンサーを見つけたので購入して取り付けておりました。

水流センサー

水流センサー
ホースと接続する金具はホームセンター「ハンズマン」で購入。

水が流れるとセンサーから流量に応じたON/OFF信号が出ます。ウチの水ポンプの場合1秒あたり25から35発くらい出ていました。それを90円マイコンのPIC12F629で検出し、10発/秒以上なら水流ありの判定としました。水流が無い時は2pinがH,3pinがL、水流ありならその逆を出します。そして2pinから2SC1815を通してレーザーを強制OFFにしていますが、これだともし2SC1815が故障したらレーザーをOFFにできないのであんまりよい回路ではないと思いますが、簡単に後付するためこうなってしまいました。

WaterFlowSensowI/F

水流センサーインターフェース
後付けなので宙ぶらりんです。

このあたりの回路をCNCシールドに載っけるのが結構面倒です。とりあえずはLinuxCNCで動いているので、やっぱり「ぼちぼち」になりそうです。

参考までにPIC12F629のプログラムをここにアップしておきます。
(MPLAB IDE 8でコンパイルしています)

Grbl,CNCシールド

レーザー加工機ではこれまでLinuxCNCを使ってきました。
PCと加工機の間はプリンターケーブルでつないでいます。

LaserCutterController

こんな感じ・・・

 

このあたり、最近はGrblというのが流行りの様です。これだとArduino経由で接続するためプリンターポートが無いノートパソコンでも制御できます。
先日見せていただいたぽんさんのレーザー加工機もGrblを使われており、気になっていました。
またこちらのサイト「
自作CNCマシン・レーザーカッターについて」も大変参考になります。

最近Grblにはレーザー加工機用のモードが追加されたそうです。このモードはヘッドのスピードが落ちた時にレーザーを弱めてくれるとの事で、今まで直角の曲がり角とかは焼き過ぎっぽかったのが解消されるかもしれません。

AliExpressにはArduino UNOとCNCシールドがセットで¥1009-で売られていました。早速購入し、すでに到着しております。
CNCシールド

なんか、ステッピングモータードライバのヒートシンクが3つしか入っていないです。
まあ当面ふたつしか使わないですが。

ついでに2.54mmピッチの3pinコネクターも買いました。ラジコンサーボとかで使うアレです。
サーボは3pinでよいのですが、よく考えるとステッピングモーターは4ピン、センサー類は2ピンのハウジングが必要です。一緒に発注しておけば良かったです。これらを正月休み中に部品店に買いに行ければいいのですが…

2.54mmピッチコネクタ

2.54mmピッチコネクタ

・・・という訳で、ぼちぼちやっていきます。

FRISKサイズのUSBジョイスティック

OpenStickLiteが使える様になったので、Laser加工機用に小型のジョイスティックを製作しました。

これまでLaser加工機のジョグ制御には、下の様なジョイスティックを使用していました。見覚えがある方もいらっしゃるかもしれませんが、MakerFaireではラジコンシミュレータのコントローラに使用しているものです。
今回、OpenStickLiteを使って場所を取らない小型のものを作ろうと思います。

LaserCutterController

これまでのLaser加工機のコントローラ。
ちょっと大きくて邪魔になる。

 

X-Y軸入力のスティックはジャンクのゲームコントローラーから外したものです。HardOFFで108円で買ってきたコントローラをバラしてストックしています。
これはX-Yのアナログ制御に加えスティック自体を押し込む事でボタンをON/OFFできます。今回入力デバイスはこれ一つだけで、
X-Y軸とボタン1個だけにしました。

JoysticksFromPS

PlayStation用コントローラから外したジョイスティック

 

簡単に回路を描いて・・・

LaserStickSchematic

Laser制御用ジョイスティック回路図

 

基板切削CNCで削って・・・ 

LaserStickPCB

LaserStick基板
(実は一部パターンをミスっており、この後手配線で修正しました)

 

FRISKのケースに入れました。
FRISKはケースサイズが変わるという話ですが熊本ではまだ従来サイズしか見かけません。今回使用したのも従来サイズです。

LaserStick2

フリスクケースに収納。

 

中身はこんな感じです。
PIC18F14K50はフリスクケースにピッタリ。
部品がとっても少ないです。

LaserStick3

水晶発振子周りのスペースが厳しくなってしまったので、水晶を少し浮かして取付け、更にショート防止のためカプトンテープで保護しました。

LaserStick4

斜めからみたところ

 

コンフィグはこれを書き込みました。

LaserStick Configuration

今回のOpenStickConfigLiteの設定。
入力信号はX-Y軸とボタン1個だけ。

 

またLaser加工機に取付ける為、3Dプリンタでホルダーを製作しました。

LaserStick with Holder

ホルダーと小型ジョイスティック

そして加工機に取り付け!!

LaserStick6

ホルダーと共に加工機に取付けた図。

PIC18F14K50採用で小型機器が作り易くなりました。
SOP版を使うともっと小型化できそうです。

 

動画にしてみました。 2016-10-25

 

皮にレーザーマーキング~その2~

前回はくまモンを試し描きしたところまででした。
すこし大きすぎて皮の端切れからはみ出したので今回は少し小さくしてみます。

まず少し小さめのくまモンをPNG型式で作成します。背中も含めました。

そしてレーザーでマーキング。方法はこのあたりに書いた通りです。

少しですが加工中の動画を撮ってみました。

リングをつけてカシメで止めてキーホールダーにしてみました。
(この金具はカシメっていうんですかね。皮革加工は初めてなのでわかりませんが店ではそういう名札が付いていました。なんかそのままのネーミングです。因みにこれをカシメる道具は持ってないので万力で挟みました)

KumamnoKeyholder

くまモンキーホールダー
輪郭はハサミで適当に切ったのでガタついてしまいました。

暫く使用した後撮影したので既に剥げています。レーザーがスキャンした方向にスジ状に剥げているのでもう少し密度を上げてマーキングすると良いかもしれません。因みにこの時は144dpiの設定でした。

このキーホールダーは家の鍵に付けて使用しています。

Laser加工機製作 ~その14 LinxCNCでレーザーラスター加工 まとめ~

前回まででLinxCNCによるレーザーラスター加工が可能になりましたが課題もあります。

  1. 中間階調が出ない。
    今の所ONとOFFのみで写真等は綺麗に描画できません。
    細かい点の密度で階調を表現する様にgmaskファイルを生成すれば出るかもしれません。あるいはPWMでレーザーパワーを調整する様にHALを書き換えるとか・・・
    いずれ試したいと思います。
  2. TouchOffボタンにより座標系原点を機械原点と異なる値にすると正常動作しない。
    HAL内でX軸の位置を取得している「axis.0.joint-pos-fb」は機械座標での位置を返す様です。TouchOffボタンでワーク座標系を機械原点と異なる値にすると*.gmaskに書かれたX位置と一致せず、正しい位置でレーザーが出ません。 何か方法がありそうな気がしてマニュアルを読んでいるのですが・・・わかったら報告します。

そんなこんなで色々とありますが最低限の動作はした、という感じです。

なおLinuxCNC自体についてはhttp://linuxcnc.org/が、
またドキュメントの一部を日本語化されているシマリス技研さんのサイトも大変参考になりました。