CNCマシン：制作中１５（配線作業その５）

前回CNCシールドからの配線までは終わったので、次はこの左に見えるコネクターに接続する本体からのケーブルをつくります。上画像のコネクターには、あと8線レーザー＋その他用につながる予定ですが、それは後回しで。

というわけで、本体からのケーブル合計36線なんとかまとめました。以前と同様にコネクターは2.54mmピッチのピンヘッダとピンソケット。ハンダ付けした部分に黒いホットボンドを充填し、コテと台（クラフトテープのテフロンっぽい表面を使った）でコネクターの四方から押さえつけて平らにしておきました。

この状態なら、CNCシールドにDC24V供給しパソコンとUSB接続すれば、いちおう動くはず。
まだスイッチ類（主電源スイッチ、レーザー用スイッチ、非常停止スイッチなど）が残っています（レーザー用の配線も）。
それから、ガイドレールの平行、直角、レベルを出すためのジグも作らないといけないかもしれません。そのままではなかなか計測しにくいので、たぶんアルミの端材を使ってダイヤルゲージがセットできるようなものをつくらないといけないかも。

続き：スピンドルマウント装着

CNCマシン：制作中１４（配線作業その４）

まだまだ配線作業が残っています。同時にスイッチ類などもつけたいと思ってます。
非常停止ボタンも買おうと、前回配線材料を買いに秋葉原に行ったのですが意外に高い（1000円以上する）。AliExpressで探してみると、やっぱり安い。

いわゆる、押したら回さないと元に戻らないボタンスイッチ。ボタンの直径だけで40mmもある。まあ、目立っていいのかもしれないけどかなり大きい。安いので、これも注文（140円送料無料）。これはいずれつけるにしても、他の部分のスイッチや配線作業がまだまだ残ってます。
本体のほうの配線作業もありますが、CNCシールドのほうの配線作業もあるので、こちらからすすめています。

手前に本体からのケーブルをつなげるためのコネクター（2.54mmピッチピンソケット）、そしてCNCシールド、レーザー用ドライバ、DC24V電源という感じで並んでいます。CNCシールドはV3.5、DRV8825を搭載（電流制限セッティング済み）。これらをコントロールボックスとしてスイッチ類もつけて完成させたいのですが、スイッチパネル制作などはまだ。全体的に細長い感じになる予定。

そして、前回の専用台に本体を固定するためのLアングルは穴あけしボルトで本体に固定。いまのところミニクランプで台に固定中。これでも大丈夫かもしれません。ただ、平行直角の調整を行ってから本格的に固定ということになります。

もう少しで完成しそうなのですが、細かいところがけっこう残ってます。仮運転くらいは近々できるかもしれません。

続き：配線作業（その５）

CNCマシン：制作中１３（専用台）

配線はXYZ軸すべてが集結する最後の部分ですが、この部分をまとめてCNCシールドへつなげるようにします。線が多すぎて作業のやる気があまりおこりません。

というのも、この最後の部分にはCNCシールドを内蔵したコントロールボックスがきたり、最後のケーブルドラッグチェーンの出口の固定の仕方、さらにはY軸の反対側にあるモーターの線を引っ張ってくるなど、いくつかやらなければいけないことがあり、まだアイデアがまとまっていません。CNCシールドからの配線（コネクター）も必要なので、そちらからやろうかなとも思ってました。
しかし、そろそろマシン本体の平行や直角も調整しないといけないので、どうしようかと。

ということで、このCNCマシン専用台を用意することにしました。前に作業台として使っていた24mm厚のシナ合板1220x1200mmがあるので、サンダーで表面をきれいにし、余っていたステイン塗料を塗ってみました。

という感じで、CNCマシンを一度分解して新しい専用台に引っ越し。こんな↑感じです。右側に余白があって、そこにコントロールボックスなど置くつもりです。24mm厚の積層合板でけっこうしっかりしているので、このままマシン本体を固定してもいいかもと。

当初は、Y軸2本をつなぐ前後のフレーム材（75x50mmのLアングル）をつけようと思っていましたが、それのジョイント材として切り出してあったこの部材↑（長さ65mm短いLアングル）をY軸端部に取り付けて、そのまま台に固定してもいいかもしれないと思ってます。前方がフレーム材によって塞がらないので、そのまま普通の作業台としても使いやすくなります。

おそらく専用台を用意したほうが、マシン本体を直に固定することもできるし、平行直角出しなどいろいろやりやすいかなと思い、配線作業するかわりにこんなことをやってました。

続き：配線作業（その４）

CNCマシン：制作中１２（配線作業その３）

X軸とY軸との交点に必要な配線用ブラケット制作から開始。どの部分にコネクターをつけようか悩みましたが、すぐに取り外すことができるX軸のモーターマウント上に取り付けることにしました。

手前左から、コネクター（ピンヘッダ＋ピンソケット）、コネクター用ブラケット、右に見えるのがケーブルドラッグチェーン用ブラケット、モーターマウント上にM3のタップを２カ所切って、そこにコネクター用ブラケットを取り付けます。こんな感じで、必要に応じてブラケットをつくったり細かい作業が多いです。

これらを組み立ててハンダ付けし、ようやくX軸とY軸をつなぐ配線が終わったところ。Y軸に沿った２個目のケーブルドラッグチェーンに8芯ケーブル3本通しました。

8芯ケーブル3本だとかなり弾力があるのですが、なんとかねじ曲げてすっきりまとまりました。いちおうどのネジにもアクセス可能にしておきました。

ハンダ付けしてあるところは前回同様黒いホットボンドで固めてあります。今回は、ホットボンドを盛りつけたあとにコテ（クラフトテープの粘着しにくい表面）で押さえたので、内部に充填しつつ表面もいくらか平らになっています。X軸（Z軸も含む）をY軸から切り離すときに、このコネクターを外す感じです。いちおう通電テストもしてみましたが大丈夫そうです。

次は、これら8芯線3本がケーブルドラッグチェーンを通った後に、Y軸モーター2個+Y軸リミットスイッチ2個と合流します。合計で36線となり、最後にCNCシールドや電源が入っているコントロールボックスにつながる予定です。

続き:「専用台の制作」

CNCマシン：制作中１１（配線作業その２）

前回のZ軸裏の部分が大体できました（Z軸につくレーザー＋FAN+LED+EXTRAの合計8線はまだ）。結束バンドで力が加わりそうなところはブラケットといっしょに固定。ケーブルドラッグチェーンが垂れる部分をLアングルで支える部材を付け加えました。これで、正面から見れば、ケーブルドラッグチェーンはX軸のちょうど真裏で動くので目障りではありません。

まあ、それなりにすっきりしました。けっこう時間かかります。ケーブルの取り回しを考えて、そのための小さなブラケットをつくり、細かい作業が多いです。8芯ケーブル2本が取り付くピンソケット部分とケーブルドラッグチェーンに入る手前の部分は、いちおう結束バンドで押さえておくことに。結束バンドを通すために、ピンソケットがついている短いアングルはスペーサーで少し浮かしてあります。

その場その場で解決しながらつくっているので、あーでもないこーでもないと考えている間に時間がたってしまいます。しかもブラケットが取り付く穴を本体にもあける必要があるので、いちいち分解しては、ボール盤へ持って行き作業をする感じです。

つぎは、この↑部分。ここは前回の線＋X軸モーター＋X軸リミットスイッチで、合計24線ケーブルドラッグチェーンを通ります。8芯ケーブルなら3本ですが。
ここは、前回より大変そうです。まだ、どこに何を配置するか決まっていません。だいたい以下三つがここに集中しています。
・前回のX軸裏ケーブルドラッグチェーンを通ってきた8芯ケーブル2本の着地点コネクター
・X軸モーターとX軸リミットスイッチの端子をまとめたコネクター（合計8線）
・つぎのケーブルドラッグチェーンの入り口（8芯x3本）
あまりスペースもないのでまた新たなブラケットを付け加えなければいけませんが、どこにどのようにつけようか思案中です。必要に応じて、既存部品の改造もでてくるかと思います。そうなると、また分解して穴あけし、組み立て状態を見るという繰り返しになります。

次：配線作業続き。

CNCマシン：制作中１０（配線作業）

今日秋葉原に行って、ケーブルや端子類を購入してきました。
ケーブルはオヤイデで、ケーブルドラッグチェーンを通すなら多芯ケーブルがいいと思い購入。

左がVVC8芯(0.3㎟）、右がVVC4芯(0.3㎟）。それぞれ径が7mm、6mmくらい。最初ネットで見た段階では中の芯の断面積0.18㎟にしようかと思ってましたが、現物を見ると細いので、ひとつ上の太いものにしました。この太さでもケーブルドラッグチェーンには通るし、曲げてみてもそんなに硬くないので問題ないでしょう。これが2〜3本ケーブルドラッグチェーンに通る感じになります。
それから、赤黒の２本線ケーブルもリミットスイッチ用に買いました。
モーターなどからのノイズ対策にシールドケーブルもいいとShapeOko wikiに書いてありましたが、今回は普通のケーブルで。ノイズがひどければ、あとで交換するしかない。

まずは簡単そうなリミットスイッチから作業開始。これはX軸の一番遠いところのリミットスイッチ。レールの下の隙間にケーブルを通すことができたので、ちょうどよかったです。いちおう熱収縮チューブでハンダづけした端子部分を覆い、両面テープ付きのケーブル用抑え金具で多少引っ張られてもすぐには外れないようにしておきました。

これ↑は、Z軸の下のリミットスイッチ。ケーブルが弛まないように押さえ金具で部分的に固定。

つぎはZ軸裏側部分とX軸との交点。ここが面倒。モーターやリミットスイッチ、その他レーザー用の端子など入れると合計で16線あります。さきほどのVVC8芯ケーブル二本をZ軸から持って来て、ケーブルドラッグチェーンに通す部分です。ケーブルドラッグチェーンはどっち向きがいいか迷いましたが、下に垂らすほうにしてX軸の真裏にくるようにしました。木のブロックで支えていますが、あとで垂れるポイントに短いLアングルを取り付ける予定です。

上から8線Z軸のケーブルが来ており（レーザー用にあと8線あるけど、それはまだ）、普通の2.54mmピッチのピンヘッダ（2列x4）とつながれて、X軸側のピンソケットに差し込まれています（コネクターはちょうどいいのがなかったので、ピンヘッダとピンソケットを代用）。ピンヘッダだと弱すぎるかなと思いましたが、CNCシールドのモーター端子もピンヘッダなので大丈夫かと。分解するときに、Z軸とX軸を分離できるように配線を脱着可能にしてあります。
まだ仮固定中ですが、ピンソケットの両端3本ずつのソケットを抜き、そこにM3穴をあけてLアングルに固定する予定です。ピンヘッダのハンダづけされている部分は、ピンがたまに抜けるときがあるので、熱収縮チューブを用いずホットボンド（黒色）で固めてしまっています。同様にピンソケット側の8芯ケーブル2本分（合計16線）もホットボンドで固めてしまいました。とにかくこの8芯ケーブルをハンダ付けするのが面倒。
ケーブルドラッグチェーンの内寸が10x20mmで、まだ少しゆとりがあります。

こんな感じでしばらくは配線作業となります。
ホットボンドがべたべた扱いにくいのですが、ある程度盛りつけたらすぐにクラフトテープの表面（テプロンっぽい粘着しにくい面）に押し付けると平らになることがわかったので、今後そうやってもう少しきれいに作業しようと思ってます。

次：配線作業続き。

CNCマシン：配線計画その２＋CNCシールドV3.5到着

CNCマシン本体に対して、主には以下の配線が必要です。
・XYZ軸のステッピングモーター（４個）
・XYZ軸両端のリミットスイッチ（6個）
・レーザーモジュール＋ファン
・LED照明＋予備端子

全ては手前右下のCNCシールドを内蔵したコントロールボックスまで線が引かれます。
コントロールボックス上には、主電源スイッチや非常停止ボタンなどいくつかのスイッチ類がつきます。
途中、X軸裏面とY軸右側面にケーブルドラッグチェーンがつきます。
ケーブルはCNCマシン本体をX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ分解したときに脱着可能にするためコネクターが用いられます。
以下が配線のダイアグラムです（ちょっと見にくいですが）。

字がつぶれて見にくいですが、このくらいの配線数があるという感じです。かなり大変。
上のほうから、一番遠いZ軸付近のもの、次にX軸関係、そしてY軸関係、最後下の方がコントロールボックス（CNCシールド）で、スイッチ類や電源など。
途中にコネクターもつけるので、その数も多いです。だいたいこれで把握はできたので、まだケーブルドラッグチェーンは届いていないのですが、配線部品を買いにいこうと思います。コネクター類は現物を見て判断しながら選ぼうと思います（相応しいのがなければ、普通の2.54mmピッチのピンヘッダとピンソケットでもよさそうだけど）。

CNCシールドV3.5到着
それから、CNCシールドV3.5が届きました。これでレーザーの可変出力が可能になります。
V3.0からだと、けっこう内容が変わっているようです。ピンの数も増えている感じです。

このCNCシールドにDRV8825を4つのせる予定です。DRV8825のほうが電流制限値が高いのでその分パワフルなのでは。

基板右側の真ん中あたりに「SpnEn(pwm)」端子があります。それと基板左上のタクトスイッチの右にある「P-STOP（シルクが重なって読みにくい）」とあるのが、非常停止ボタン用でしょうか？試してみないと分からないですね。基板右下の「Abort（中断/途中終了）」とどう違うのか？タクトスイッチ（Arduinoボードのリセットスイッチ）のすぐとなりにあるので、リセットだとは思うのですが。
それと、ジャンパーブロックもついていました。これでようやく実験できます。

ハードウェア/構造の作業は大体終わったので、徐々に電気系の作業に移っていきます。

次：引き続き配線作業。

CNCマシン：制作中９（リミットスイッチ＋配線計画）

リミットスイッチXYZ軸用（合計6個）つくりました。左からX軸用、Y軸用、Z軸用。フレーム外部に取り付けるものは大きめですが、内部に取り付けるものはスペースが限られているのでかなり小さいです。マイクロスイッチの大きさが13x6.5x5mmで、アルミLアングルを加工したものにM2ネジで固定してあり、本体へはM3ネジで固定します。
注文したケーブルドラッグチェーンがまだ届かないので、配線作業はまだこれからです。本体をX軸、Y軸、Z軸に分解したときに配線も脱着可能にするために各部にコネクターも必要です。配線作業もけっこう手間がかかりそうです。
当初は、XYZ軸のリミットスイッチをパラレルにつないで一組のプラスマイナスの線に集約しようと考えていましたが、grbl0.9では、それぞれ別々に認識してくれるようなので、CNCシールドまで合計12本の線で引っ張ってくることになります。

追記：
Arduinoボードのピン割当を見てみると、XYZで3端子+GNDの合計4端子あればいいようです。つまりX+とX-はパラレルにつながっているということです。YやZも同じ。ということで、12本が4本で済むはずです。


配線計画
CNCマシン本体Y軸右手前（Y-のリミットスイッチを基準点とすると）からの線の最短道のりは以下のようになるので、
X+2線：1.2m
X-2線：2.2m
Y+2線：1.2m
Y-2線：0m（基準点）
Z+2線：2.4m
Z-2線：2.4m
最短でも合計9.4m。
しかし、Y-の基準点からコントロールボックス（CNCシールドや安定化電源）までの線もあるので、それぞれに0.5m延長させると12.4mとなり、リミットスイッチだけでも約15m分は２本線ワイヤーを買ってこなければいけません。

そのほか、
・ステッピングモーター
　　X軸4線：1.2m
　　Y軸左4線：1.0m
　　Y軸右4線：0m（基準点）
　　Z軸：4線2.4m
・レーザーモジュール
  LD2線：2.4m
  ファン2線：2.4m
  TTL2線：2.4m

スピンドル先端にLED照明もつけたいけどそれは後回し（というか2線余分につけておけばいい）。
ワイヤーの種類や長さ、コネクター端子類、そしてスイッチ類などいろいろあるので、一度きちんと配線計画の図面を描いて整理してみないとダメですね。そのあとに秋葉原に行く感じですね。

次は配線計画へ。