これまでのあらすじ:
2016年3月、フェルト生地を手で裁断している際にレーザーカッターがあれば複雑なカットが容易にできるなあと思って、安価になってきたレーザーカッターを購入しようと思ったのがきっかけ。調べていくうちに、合板も切れたほうがいいと思うようになって、CNCルーター(CNCミリング)についても考えるようになった。
Arduinoは以前から使っており、CNCシールドがあると気付いて自作も可能と思うようになった。当初はShapeOkoやX-CARVEを参考にMakerSlide、OpenRail、V-Wheel、2GTタイミングベルトなどで5万円くらいで自作しようと思っていた。AliExpressでも部品が安く買えることが分かって、しばらくは部品探し。探せば探すほど安くて本格的な部品も見つかってくるので、そんなにケチらなくてもいいのではないかと徐々にスペックアップ。最終的には剛性や精度のことも考えてボールスクリューやリニアスライドを使うことになり、予想以上に重厚な3軸CNCマシンをつくることに(約7万円)。
構想から約5週間(制作約3週間)でルーターとレーザーともに使えるようになり、現在はgrbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中(Macで)。余っていたBluetoothモジュールをつけてワイヤレス化。bCNCのPendant機能でスマホやタブレット上のブラウザからもワイヤレス操作可能。


CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

2016年3月27日日曜日

MakerSlideかv-Slotか、あるいは?

現在決まっているのは、

・CNC Shield3.0(後々、3.10へ)
・ステッピングモータードライバ:A4988(後々、DRV8825)
・Grbl Interpriter:Grbl v0.9
・G-Code-Sender:Grbl Controller3.6.1(その他いくつかあるので使いやすいもの)

という感じで、コントローラーとソフトはなんとななりそう。
ステッピングモーターも前々回大体使えそうなものが見えて来た感じ。オールNEMA17にしようと思っていたけど、できるだけNEMA23を使う方向で。

あとはやっぱりハードの設計。特にレールとスライダーを剛性やガタつきないようにどう組み立てていくか?レールに関しては、MakerSlideかv-Slotかという選択にはなるだろうけど。
その前にShapeoko3やX-CARVEでは、どのくらいの断面サイズのアルミフレーム(レール)が使用されているかチェックする必要がある。

Shapeoko2に比べ、Shapeoko3ではさらにアルミフレームが太くなっている。Shapeoko2やX-CARVEでは、MakerSlide20x40のレール付きアルミフレームが使われている。
















これ↑は、20x40mmのMakerSlide(Inventables:$20.93/m)。ためしに1mを3本買うと、送料込みで$116.73(約13365円)。つまり4455円/m。
AliExpressだと5380円/m(送料無料)。

それに比べ、日本のミスミで売っている通常のアルミフレーム(レールなし)は以下。




















同じ20x40mmのものでHFS標準タイプなら890円/m、HFSエコノミータイプで800円/m。
AliExpressだと安いのかと思ったら普通のアルミフレームですら送料込みで約2500円/m。

アルミフレームではないけれどもレール部分だけのものもAliExpressでは売っている(以下)。
V slot rail aluminum profile extrusion openrail makerslider、986円/m。
フラットバーの片側にMakerSlideのような山型のレールがついている。
OpenBuildsPartStoreでも「Open Rail Linear Rail」で売っており、図面もあるけど小さくて見にくい(678円/m送料別)。でも便利そう。
ミスミのアルミフレームに取り付ければ、合計で約2800円/mとなる。案外いいかも。



























以上が、MakerSlide。
もうひとつの候補としてv-Slot railがある。これもサイズ20x40(2040と呼ばれている)で比較してみる。
まずAliExpressでは、2495円/m(送料込み)

















特にこの店では、様々な種類のv-Slot railを売っているようだ。
20x20(1554円/m)、20x40(2495円/m)、20x60(2953円/m)、20x80(3769円/m)まである。それぞれ送料込み。
さらに40x40もある(以下)。3031円/m(送料込み)。40x40はX軸にいいかもしれない。




















まとめれば、MakeSlideの場合は基本的に20x40mm、太くするならミスミのアルミフレームにレールだけの部品を取り付ける感じ。
v-Slot railの場合は20x20から20x40、そして40x40もあるので、この組み合わせでそのままつくることができるかもしれない。
特にX軸は強固でなければいけないので、40x40がいいかも。Y軸は、20x60という感じか。

ここで再度「Shapeoko」と「X-CARVE」ではどのくらいの太さのフレームをつかっているかチェックしてみる。

Shapeoko1:
X軸:20x40mm MakerSlide(V Wheel上下2個ずつ合計4個でスライド)
Y軸:20x40mm MakerSlide
Z軸:20x40mm MakerSlide

Shapeoko2:
X軸:20x40mmを2本 MakerSlide(V Wheel上下前後2個ずつ合計8個でスライド)
Y軸:20x40mm MakerSlide
Z軸:20x40mm MakerSlide

Shapeoko3:
X軸:85x55mm 新フレーム(片側レール付き/V Wheel上下2個ずつ合計4個でスライド)
Y軸:85x55mm 新フレーム
Z軸:20x20mm MakerSlide(両サイドに1本ずつ合計2本)

*X軸がShapeoko1から2になると2本に強化されている。そしてShapeoko3ではXY軸ともに新たな大断面のフレームとなっている。ShapeokoはXL/XXLサイズ(作業エリア834mm角)をリリースすることを想定して、この新フレームをあらかじめ用いていたのかも。


X-CARVE:
X軸:20x40mm MakerSlide(V Wheel上下2個ずつ合計4個でスライド)
Y軸:20x40mm MakerSlide
Z軸:20x40mm MakerSlide

*X-CARVEはサイズが大きくなってもXY軸ともに20x40をつかっている。Shapeokoに比べると確かに華奢かもしれない。というか、X-CARVEも何かしらのアップグレードをしたいのだろうけど、Shapeokoのほうが開発スピードが早いのかもしれない。

ということから、フレームの剛性についてはShapeokoを参照したほうがよさそう。
おそらく、ステッピングモーターのトルク、スムースな動き、V Wheelのガタつきはあまり問題にならないのかもしれない。それよりもフレームの剛性をいかに獲得するかのほうが、最終的な精度の問題に反映されるのかもしれない。

X軸に関しては、Shapeoko3のような特注フレームをつくるわけにはいかないから、最低でも20x60mmダブルで40x60mm、あるいは20x80mmダブルで40x80mmに太くするとかしたほうがいいかもしれない。
そうなると、2060ならX軸に2本、Y軸は1本ずつ合計2本、4m必要となる。
2080でも4m必要。

ミスミのフレームであれば、4060(1920円/m)も4080(2850円/m)もある。
エコノミーなら4060(1730円/m)、4080(1770円/m)。





















これに↑、AliExpressで売っていた片側レール部品をつければ、1mにつき1972円プラス。
ということは、
標準4060なら3892円/m、標準4080は4822円/m。
エコノミー4060なら3702円/m、エコノミー4080は3742円/m。
v-Slot rail 2060ダブルなら5960円/m、2080ダブルは7538円。

具体的に全体で何本必要かと言えば、エコノミーの場合
X軸4080:1本、1m(上下レール部品付き)、3742円
Y軸4080:2本、2m(上下レール部品付き)、3702x2=7404円
Z軸:未定
他2080:2本、2m(レールなし)、1550x2=3100円
そうすると合計フレーム+レール代は、14246円。

Z軸をShapeoko2のキット部品(9040円)を使い、
以前計算したステッピングモーター(NEMA23を3個で7452円+NEMA17を1個1590円)
と合計すると、32328円となる。
そのほか、
V Wheel20個セット3492円、
タイミングプーリーとベルト、
接続金具やアルミプレート、
ネジ類など入れて5万円以内には収まりそう。
残るは、レーザーモジュール5.5W(26300円)くらいか。

フレームが4080で、NEMA23が3個、NEMA17が1個。まあまあ丈夫そうで力強くもある。最初のイメージよりはかなりスペックはあがったけれども、それほど高いわけでもなさそう。
もっと安くつくれるだろうけど、そうすると剛性がとれない上にモーターも非力で使い物にならないかもしれないから、そこそこ強固な感じでつくっておいたほうが後々いいかも。

これで大体予算とスペックのイメージができた。あとは最終的な決定をして、そろそろ発注しなければいけない。AliExpressの送料無料だと3週間くらいかかるときもあるから。中国すぐ近くなのに遅い。


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