CNCマシン：スピンドルについて

いま手持ちのスピンドルとしてマキタのトリマーがあります。
・ボディ直径：65mm
・チャック孔径：6mm
・回転数：30,000RPM
・消費電力：350W
・重量：1.5kg
という普通のトリマーです。
ガタつきや緩みなくCNCマシンのZ軸に固定できれば、充分使えるとは思うのですが、これもまた欲が出て来て、最終的にはブラシレススピンドルモーターに置き換えたいと思っています。

ちなみにShapeokoWikiを見ると、Forumで好きなスピンドルは何か？という投票を行っており、
Dewalt DWP-611が圧倒的に人気あります。

可変速度制御機能付きルーター　DEWALT DWP611PK 1.25 HP最大LED付きトルク変速コンパクトルーターコンボキット

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Dewalt
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31,800円（送料込み）

日本で買うと、Yahooで27,266円が安いほうかな（とは言っても輸入販売で到着までかなり時間がかかる）。Amazonでは3万円以上する。それでは、AliExpressではどうかと言うと売ってませんね。Amazon.comでは119.99ドルです。現地ではそんなに高いものではないですね。日本で買うと2〜3倍の値段。日本からAmazon.comで直買いはできないようです。日本へは配送しないということです。Ebayなら新品17000円くらい（送料、税込み）なので、どうしてもという人はEbayから即決で買うのがいいかもしれません。
スペックをDewaltサイトでチェックしてみると、以下のような感じ。

Specifications

Amps	7.0Amps
Horsepower	1-1/4HP
No Load Speed	16,000-27,000rpm
Collet Diameter	1/4"
Plunge Stroke	1.5"
Base Dimension	4"
Spindle Lock	12 position
Tool Weight	4.6lbs

手持ちのマキタトリマーと比べると、回転数はやや下だけど、トルクが2倍くらいありそうです。特に人気なのは、LEDがついていたりスピード/トルク調節できるところでしょうか。材料にあわせて、ちょうどいい強さで削れるのはいいと思います。ただ、電源が120Vだったり、コレットがインチだったりと、そのまま日本で使うには少し面倒なのかも。

それなら日本の日立やマキタではどうなのか？手持ちのトリマーはちょっと古いので、最近のものをチェックしてみようと思います。1.5万円程度でDewaltよりもいいものがあれば、そっちのほうがいいですね。

ちなみに電動工具などに使える15Aのスピードコントローラーは5000円くらいで売ってますね。これとか↓。

山真 SM-20A スピードマスター　ブレーカー式スピードコントローラー

Posted at 2017.6.24

山真製鋸

販売価格 ￥4,292

(2017年6月24日16時11分時点の価格)

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マキタや日立ではルーターではスピード調節できるものはありますが、トリマーではないですね。
だいたいが、3〜4A、30000〜35000RPMという感じです。
しかし、リョービの以下のものなら調節できるようです。

リョービ(RYOBI) 電子トリマ TRE-60V 軸径6mm 628616A

Posted at 2017.6.24

リョービ

販売価格 ￥18,835

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リョービ　電子トリマ　TRE-60V

取付ビット軸径：

6mm

回転数：

16,000～30,000min-1

電源：

単相100V

電流：

5.9A

消費電力：

550W

質量：

1.2kg

サイズ：

幅114×奥行90×高さ191mm

スペックは以上のような感じで、Dewaltに匹敵しますね。

固い素材ほどスピードを落とすようですね。
Dewaltよりは少し高いけど、実質2万円くらいで買えるようです。たしかに、Dewaltは値段と性能で見ると人気があることがわかります。
ここまでこだわると機材オタクのようになってしまうので、とりあえずは手持ちのトリマで充分です。
使ってみて何か問題があれば、5000円くらいのスピードコントローラーを追加すれば大丈夫でしょう。
径65mmのスピンドルクランプがAliExpressで2680円。これをZ軸につけるといいのかな。

いちおう、上記のスペックと同じくらいのブラシレススピンドルモーターがAliExpressで探すときの手がかりにはなります。せっかくブラシレスでも手持ちのトリマより出力が弱ければ意味ないですからね。

ただ、アルミを削るなら手持ちのマキタのトリマでは無理そうなので、10000RPMくらいのスピンドルが必要そう。
こんな↓感じのでしょうか。

ドライバーもついて、これで13705円、
400W
12000RPM
トルク0.529N.m
直径55mm
重量1.1kg

これ↑は、外部に可変抵抗器などをつけてスピード調節するときの配線図。

これ↑が、PMWでArduinoなどからスピード調整する場合の配線図。
PWMで接続しておけば、いちおうMac上のGrbl Controllerからもスピード調整できます。
こんな感じで配線図があるので、すぐに使えそうです。ただ電源が48Vなんですね。48Vの電源は持っていないので、これまた購入しないといけないことになります。
まだ先だとは思うけど、いちおうこれもWishListへいれておこう。

後から気づきましたが、このブラシレスモーター軸先端に付いているER11コレットだけの部品もありました。
AliExpress.com Product - 1pcs spindle machine tool clamping rod ER11 5 mm shaft motor lengthened clamping knife engraving machine drill set take cnc part621円（送料込み）これには軸径3mm、1/8インチ、4mm、5mm、6mm、1/4インチ、8mm、10mmなどあるようです。このショップでは、注文の際に軸径を指定、指定なしだと自動的に5mmになってしまうので要注意。CNCマシンのスピンドルモーターの軸径に合わせて直接取り付ければ、すぐにER11コレットが使えるという結構便利な部品（ER11コレットに付いては以下のリンクでも書いてあります。）。

関連：
ブラシレスモータースピンドル＋ER11コレット
スピンドル用LED照明

CNCマシン：レーザーについて

＊レーザーについてはこちらへまとめました。

スライダーレールやボールネジなどの部品が届いてから、その寸法に合わせてミスミへアルミフレームを注文しようと思います。ミスミならすぐに届くので時間的にも問題ないでしょう。
その間、ソフトについても再確認しつつ、レーザーカッターのほうも検討しておこうと思います。
おそらく5Wのレーザーモジュールを買おうかという感じですが、結構強いのでゴーグルも必ず必要になります。

この↑、5Wのレーザーモジュール（17,892円：送料込）が候補です。もうひとつ候補にしていた5.5Wのもの（26376円）に比べると、0.5W差のわりにはかなり安い。5.5Wで、4mm厚の木材が切断できるらしい。5Wなら3~4mmくらいなのかも。さらにその上には10Wのもの（46354円）もあるけど、そうなるとかなり高い。きっとレーザーもひとつ手に入れれば、もっと高出力のものが欲しくなるのだろうけど、とりあえず5Wにしておこう。5.5Wあたりから急に高くなるので。

5Wのほうの説明を見ると、「520nm green light,450nm blue light」と書いてあるので、緑と青の混合の光が出ているということでしょうか。そうであれば、この特定の波長を遮るためのゴーグルが必要になります。ゴーグルもなんでもいいというわけではなく、ほぼその波長をシャットアウトする作業用から、ある割合を軽減するものとかいろいろありそうです。日本で専門的な作業用ゴーグルを見てみると２万円とかしました。
それでは、AliExpressならどうかというと、

こんなものが↑、送料無料で321円。しかもアプリ価格で269円。大丈夫なのか心配です。レーザーの焦点を合わせるときに、ある程度光が目に入ってくるので、ちょっと心配です。このゴーグルの説明には「190nm to 540nm」の波長のレーザーから守ることができると書いてあります。さきほどの5Wレーザーモジュールが青450nmと緑520nmなので一応守備範囲なのですが、おそらくこの安いゴーグルは、ある程度軽減するだけで、安い分、その軽減率も低いのでしょう。高価なものほど軽減率が高いのかもしれません。
レーザーには30Wとか50W以上のCO2レーザー、YAGレーザー、半導体レーザーなどあるようです。先ほどの5Wレーザーモジュールはたぶん半導体レーザーだと思います。

ミスミでも調べてみたのですが、YAGレーザーとか波長が800以上とか940、1064とかばっかりです。しかも2万〜３万円とか。高いし、なかなかないので、ほかで探してみようかな。
専門性の高いゴーグルの場合、光学濃度（OD）の値が書いてあり、調べてみると、

こんな↑感じらしい。つまり光学濃度（OD=Optical Density）の値が高いほど減衰率も高くなり安全というわけで。これを参考にどの程度の品質なのかが分かりそうです。
再度先ほどの321円のゴーグルの説明を見てみると、OD値が書いてありました。5以上、5+、6+とか書いてあります。ということはかなり安全ということですね。普通のサングラスより安いのに。まあこれでいいか。と、またAliExpressになってしまう。とりあえずWishListに入れておこう。いや、アプリ価格で269円だし、100均感覚ですぐに買ってしまおう。どうせ必要だし。秋葉原とかにいく往復電車賃より安い。

ちなみに、こんなもの↓も売ってますが、これもレーザー用ゴーグル（823円/2個）。

これ↑は、Violet/Blue 200-450/800-2000nmの波長用で、青450nmはOKですが、緑520nmがカバーされていないためダメです。これにはOD値は書いてませんでした。分からなければ自分で調べるのも手ですが、これもチャットやメッセージでやりとりしてきいてみるのもいいと思います。「このレーザーモジュールにはこのゴーグルは大丈夫ですか？」とか。
同じレーザー用ゴーグルとは言っても見た目の好みで選ぶと危険です。こんな感じで、調べて行くと勉強になりますね。
緑色のゴーグルなのに緑がダメっていうのも紛らわしい。
いちおう光の波長の表（wiki）。

オムロンにあるこっちのほうが分かりやすいかな。以下。

やっと注文しました。

前回投稿の部品セットをやっと注文しました。ほとんどSaleの文字に惹かれて、決めてしまった感じです。Fedexなので、来週には届くでしょう。
ステッピングモーターNEMA23（4個）は、３個セットを4個同時に送れないかとメールしておいたので、その返事待ちです。
ドライバDRV8825も注文しましたが、それは３週間くらいかかるかも。aitendoで買ったドライバA4988があるので、とりあえずは大丈夫です。

あとはミスミでアルミフレームを900x1100mmに合わせて注文する感じです。
具体的に部品の寸法も分かって来たので、それに合わせて設計です。
AliExpressで注文した部品類は、すべてこのアルミフレームの上にのるので、ネジの位置など確認しながら、ちょうどいいアルミフレームを選んでいく予定です。

Z軸に関しては、150x350x5のアルミ板にレール2本、その間に送りネジを通し、上下にベアリングボックスが配置される感じです。あとはアルミLアングル材などでモーターマウントをつくり、スライダーの上に150x150x5のアルミ板をのせて移動テーブルを付ける感じです。

メインフレームのほうは、径16mmのスチール製のレール（ベース部分はアルミ）があるので、それだけでも剛性が高そうなので、それほど太いアルミフレームは必要ないかもしれないです。
レールベース部分には30mmの幅でM5用の穴が開いているので、その穴にフィットするような30mmが2列の6060アルミフレームがいいかもしれないです。そのままアルミフレームのスリットに先入ナットを使って固定できそうです。

上の図面右下が6060です。いわゆる60mm角のアルミフレームの断面図。各側面に30mm間隔で２列溝がついているので、同じようにレールベースに30mm間隔であいている穴と合わせます。ミスミでは「HFSP6-6060（上図面1100mmで6170円）」と「AFS-6060（下図面：1100mmで3218円）」があるようで、たぶん安いほうで充分だと思います。

これ↑が、径16mmスチールシャフト付きレールの図面。SBR16~という種類のものです。これが、アルミフレーム6060の上にのる感じです。下の表のSBR16Sの欄のCがベースの穴間隔です。30となっているので、6060の溝に合うはずです。
以下のような先入ナットを溝に入れてM5で固定していきます。表を見るとレール長手方法に150mm間隔で穴があいているようです。

この先入ナット（HNTT6）は、50個で1320円。M3からM6のネジ穴が選べるようです。
平行に並ぶY軸(1100mm）6060アルミフレーム２本については、それぞれの上にレールがのる感じです。それをまたいで移動するX軸（900mm）6060アルミフレーム（3190円）に関しては、おそらく上下にレールがつく感じになるでしょう。なので、Lアングル２個とアルミ板をつかってコの字型になるようにスライダーがつく感じです。そしてコの字型のスライダーにZ軸ユニットが取り付く感じです。あとはY軸同士をつなぐ3060を２本（1000mm:２本で2860円）をとりあえずは以下のようなジョイント部品でつければだいたいのかたちが見えてきます。

図面を見るとけっこうそれぞれの部品がゴツいので、できるだけコンパクトになるようにしたいと思います。いまスケッチしてみたけれども、レールはいいけれど、送りネジをどのへんにつけるかが難しいです。かなり全体が太くゴツくなりそうです。

アルミフレーム類：
6060（1100mm：2本）3218円×2=6436円
6060（900mm：1本）3190円
3060（1000mm：2本）2860円
超低頭六角穴付きボルト（M5x10mm：50個）1350円
先入ナット（50個）1320円（エコノミーなら1500円/100個）
L型ジョイント（8個）1672円
合計16,828円

レール、送りネジ一式 37,516円
NEMA23（4個）＋DRV8825（4個）　9235円

全体合計 63,579円

予定の５万円を超えてしまったけど、結局かなり欲張ってしまったので仕方ありません。
でも思っていた２倍以上のスペックです。
あとは部品が届いてから、現物を見ながら制作という感じです。

あとレーザーモジュールに関しては、以下の5Wのものがいいかも。
これで、18,041円です。全部で10万円以下には収まるでしょう。

CNCマシン：サイズ800x1200mmで設計見直し

CNCマシンのサイズは800x1200mm（外形）で行くことにしました。
厳密には、X軸800mmがY軸2本で挟まれるようになるため、X軸外形は800+αという感じです。
問題は、Y軸が予定よりさらに長くなったために、Y軸の大スパンでたわみがでないかということです。Y軸上のスライダーの取り付き方によっては、Y軸外側に支柱を取り付けることも可能です。そうすればたわみはかなり解消できるでしょう。
最終的には、X-CARVEやShapeokoのように、底面にMDFボードをつけることで、全体が平行四辺形にならないようにしようと思います。
底面に800+αx1200x15mm厚MDFが取り付くという前提で、その上にのるアルミフレームをつくるという感じでしょうか。

まずは、スライダーの仕組みをV-WheelやOpenRailを使うかどうか、それともシリンダーレールにするかは、両方の案をもう一度出してみて、比較してから決めたいと思います。
それからもうひとつずっと気になっていたのが、タイミングベルトが1mくらい張られるので、伸び縮みによる誤差が発生しないかです。もちろん送りネジ方式にしたほうがいいとは思いますが、そうするとまたコストアップしそうです。この辺も少し調べてみます。

送りネジ関係：すべてミスミ
X軸：径16mm30度台形ネジ1200mm（両端加工）：6130円×2=12260円
Y軸：径10mm30度台形ネジ800mm（両端加工）：3740円
径10フランジベアリング 4個 410円x4=1640円
径6フランジベアリング 2個 250円x2=500円
台形ネジ用樹脂ナット径16mm 1180円x2=2360円
台形ネジ用樹脂ナット径10mm 1090円
合計：21,590円

送りネジ関係をAliExpressで探していたけれども、以下のようなセットを見つけました。

写真では分かりにくいかもしれないけど、CNCマシンの部品セットです。
・XYZ軸のレール（2本ずつ）＋スライドブロック（4個ずつ）
・XYZ軸の送りネジ（１本ずつ）
・XYZ軸のロックナット（１個ずつ）
・XYZ軸の送りネジ両端のベアリングケース（2個ずつ）
・XYZ軸のカップリング（１個ずつ）6.35-10mm（NEMA23対応）

上の画像のセットは、XYZ軸が350/900/1100mmのセット（32,393円）です。サイズは他にもあります。
・350/900/1100mm
・300/700/1500mm
・300/1000/1300mm
・350/650/1050mm
・400/700/800mm
・350/600/750mm
・300/700/1000mm
・350/1100/1100mm
サイズが大きくてもあまり値段がかわらず、だいたい3万円前後という感じです。
配送はFedexで3~6日になっており、それ以下の安い配送方法はないです。
どうやら今日2016年3月29日からのセール対象の商品らしく10%OFFされるようです（スマホアプリ対応）。そうすると3万円くらいになるかな。
まさに求めていた部品がだいたい入っているし、サイズも望んでいたものに近いし、これしかないかも。しかもセールということで、勢いで買ってしまいそう。

もともとのV Wheelとかタイミングベルトすら面影はなくなってしまったのですが、ぱっと見はこっちのほうが精度でそう。部品が粗悪品で精度でないかもしれないけど、まあ調整すればなんとかなるのではないでしょうか。仕組みがやや本格的なCNCマシンになってしまって、DIYっぽさがなくなってしまいそうです。まあいいでしょう。

上記の350/900/1100mmのセットで充分だと思うのですが（それ以上の大きさだと大きすぎるので）、Y軸（1100mm）にはNEMA23が2個つく予定なので、もう1セット送りネジ、ロックナット、ベアリングケース、カップリングが必要になります。

いまチャットで聞いてみたら、プラス7564円でこの追加部品を売ってくれるということでした。
そうすると、セールの最初のセットとこの追加部品で、29952+7564=37516円ということになります。再度リストを書くと以下のように。

直動＋送りネジ部品一式：
・X軸のレール900mm（2本）＋スライドブロック（4個）
・X軸の送りネジ900mm（１本）
・Y軸のレール1100mm（2本）＋スライドブロック（4個）
・Y軸の送りネジ1100mm（2本）
・Z軸のレール350mm（2本）＋スライドブロック（4個）
・Z軸の送りネジ350mm（１本）
・XYZ軸のロックナット（合計4個）
・XYZ軸の送りネジ両端のベアリングケース（４セット）
・XYZ軸のカップリング（合計4個）6.35-10mm（NEMA23対応）
このセット（追加部品含む）：37,516円（Sale割引値段含む）

モーター類：
ステッピングモーターNEMA23（４個）9669円（スマホアプリの値段：9111円）
ドライバDRV8825（4個セット）803円

アルミフレーム類：
ミスミのアルミフレーム（要再検討：たぶん10000円くらいかな）

以上でほぼ部品類は揃う感じです（たぶん95%くらい）。
アルミ板、ネジ類、ケーブル類などがほかに必要。
ぜんぶで6万くらい。実際はもう少しかかるけど、手持ちの部品や材料もあるので。

サイズXYZ：900x1100x300mm（外形）
ベアリングスライダ＋送りネジ方式
NEMA23（４個使用）

かなりスペックが上がってしまったけど、だいたい満足。
それでは、注文しようかな。

CNCマシン：そろそろ決めよう

当初は、Smart Lazer Miniを購入しようと考えていたので、作業エリアはA4程度だった。でも、弱いレーザーでは切れるものに限界がありすぎるから、それならルーターもつけちゃおうとなった。そうしていくうちに自作熱が跳ね上がり、というか欲が出て、サイズも大きくなり、いまではステッピングモーターもNEMA17から23になってしまった。
作業エリアは大きいほうがいいけど、なんとなく材料発注にきりのいい1000x1000mmにしていた。でも、3x6版の900mm幅の合板をまたいで切ることができないということが、なんとなく気になっていた。1000mmとは言っても、外形が1000mmであって、作業エリアはきっと両端から100mmくらい減って、実質800x800mmになってしまう。大きいわりには、A1サイズ841x597mmもぎりぎり入らないし、なんとなく中途半端だなと感じていた。

ということでサイズに関しては、1200x800mmにしようとさっき思った。こうすれば、900幅も入るし、A1も入る。場合によってはA1にプロッターとして描くこともできるだろう。
正確にはX軸が800mm、Y軸が1200mm。つまり800x1200mmという縦長。X軸が1000mmから800mmにダウンした分だけ剛性も上がる。そうなれば、Y軸はもっと長くてもいいけど、デカすぎるのも邪魔だから、ちょうど今使っている4x8版1200x2400mmの作業台の片側に載せる感じ。使わないときは、壁にでも引っ掛けておけばいいかなとも思ってる（そんなに簡単に壁にひっかけておけるくらい軽いものになるかは分からないけど）。

前回で内容が大幅にかわってしまったけど、まだV-WheelとOpenRailを使う元のアイデアも悪くはないと思っている。1000mmが800mmになるのはいいけれども、1000mmが1200mmになると材料的な問題もでるんじゃないかなと、それでずっと1000mmにしていた。でもOpenRailを扱っているAliExpressのメーカーに送っておいたメールの返事が今日来た。OpenRailは、1000mm以上もあるのか？たとえば1200mmは可能か？というメール内容。返事はOKだった。最高1500mmまであるらしい。ということもあって、1200mmにしようとなった。

というわけで、もう一度800x1200mmに合わせて部品リストをつくり直そうと思う。きっとこれで決まるはず。というか決めよう。

AliExpressが出来たためにつくる環境が変わった

ここ数年、AliExpressのおかげで、いろんなものが安く買えるようになった。
今回のCNCの部品もほとんどAliExpress。
以前はAmazonができて便利になったと思ったけど、AliExpressというか中国の安さはハンパない。
AliExpressがなければ、できるだけ国内で（秋月とか千石とかで）部品を揃え、特殊なものはおそらくアメリカなどから送料も惜しまずにを購入していたと思う。Arduinoを始めたころも、Sparkfunとかけっこう利用していた。１週間以内で届くし送料も10ドル程度だったので、それほど気にならなかった。
でも、いつのまにか中国製のクローンが大量に出回るようになって、何か買うにしても、まずAmazonで相場を見て、それが外国製ならAmazon.comのほうもチェックして、あるいは一般的なものであれば楽天やYahoo、kakaku.comもチェックするという感じだったけど、最近はAliExpressもチェックするようになった。
そればかりか、Amazonで売っているものも中国製が多く、AliExpressで見ると同じ製品が同じ画像を使って似たような感じで売っている。

最近、ちょっと特殊な型番のボタン電池を買おうとしたら、国内ではあまり売っていなく、あったとしても1週間とかかかるようで、値段もけっこう高い。それをAliExpressで探すと、すぐに見つかり日本で売っている値段設定のところもあれば、かなりやすく売っているところもあった。国内では1000円、中国というかAliExpressでは80円とかだった。
同じように、電動工具の充電バッテリーを買おうとしたら、国内ではもう生産中止のため、バッテリーを入れ替えて復活させる業者にたのんで5000円とか。Ebayやヤフオクで探せるかもしれないと思ったけど、そこをスキップしてAliExpressへ。やっぱり売っていた。しかも新品で純正ではないけど2000円くらいで送料無料。届くまで3週間くらいかかったけど、なぜか北欧から届いた。トラッキング番号のサイトが北欧っぽい言語になっていたのは覚えてる。日本で新品なら9000円以上はするものが、送料無料の2000円。しかも北欧から送って来て、もとがとれるのだろうか？いちおうバッテリーは問題なく使えている。

今回もAliExpressで直動部品を探していたら、ドイツ語ぽいところが出て来た。かならずしも中国だけとは限らず、世界中にある部品をAliExpressで見ているのかもしれない。少しEbayぽい感じで、Ebay.comといってもアメリカだけではなく、世界中で商品を売りに出している。もちろん中国製のレーザーカッターキットもあり、AliExpressで売っているのと同じものが売っている。
ヤフオクもそうだけど、オークションサイトでも新品を即決価格で売りにだしているし、オークションとネットショップの差があまりなくなってきた。Amazonだって、中国製の怪しいものもたくさん売っている。
便利にはなったけど、それなりに怪しいものを見分ける目も持ち合わせていないと粗雑な商品を買ってしまい、使い物にならないとか、すぐ故障したとか充分ありえる。Amazonのようなちゃんとしたサイトから買ったから大丈夫だとは言い切れなくなった。
100均もそうだけど、いつのまにか生活のなかに、二流三流品が増えてしまったような気がする。
今日もいつ頼んだか忘れていた、Bluetoothイヤホン（ヘッドホンではなく）がやっと届いた。イヤホンなので片耳、そのまま耳につっこんで使う感じ。送料無料で安いものなので、２個買いし、ヘッドホンみたいに使えるかもしれないけど、きっとペアリングは１対１だろうから、そうはいかないはず。
という感じで、100均で無駄な買い物をするかのように、AliExpressで送料無料の商品を見るとつい買ってしまいたくなる。せいぜい数百円程度なので。もちろん日本でもそんな中国製の商品を買えるけど、２倍かそれ以上の値段がする。

X-CARVEやShapeokoは、もともとはその辺に転がっている材料をかき集めて、安く簡単につくる（DIY的に）ということなんだろうけど、こうやって専門性の高い材料や部品が中国から安く手に入るようになってしまうと、代替品を探すような工夫をせずとも、最初から専門的機材や材料を使って、素人でもすぐに始められるようになってしまった。以前は、安価で日常的なものを代替品として使うという発見/ハッキングそのものに価値があったと思う。あるいはジャンクをあさって、それを半分修理しながら改造するスキルに面白さがあったと思う。しかし、今となってはそんな工夫/ハッキング/スキルに価値を置くよりも、それで何がつくれるかという本来的な目的にやっと戻ってきたような気がする。もちろんそこには、Arduinoやgrblなどのオープンソースのソフトウェアやハードウェアがあるおかげでもある。Arduinoにおいても当初はWiringなどと並んで、どちらかというと教材用の初歩的なマイコンであったけれども、様々なサードパティが加わってくることで、より高度な使い方、スペックの向上という感じで急激に発展していった。今やこんな小さなマイコン一つでCNCマシンをつくることができるようになってしまい、さらにはそのCNCマシンで今までつくることができなかったものすらつくれるようになってしまった。つまり、このようなツールを用いて、もはやホビーユーザーとプロのエンジニアとの垣根はなしに、この先何がつくれるかというアイデアがもっと求められるようになってきたという感じ。

さて、CNCマシンについてはどうしようか？いままで検討した内容のどれかでいいとは思うけど。
とりあえずつくり始めれば、また違うアイデアが浮かんでくるかもしれない。
思い切って発注してしまおうか。少なくても、これは絶対使うというものは発注できる。しかし、今日きづいたけど、日本円とのレートが変わると微妙に値段が上下する。とは言っても、数十円くらいだけど。昨日よりは今日のほうが値段が高かった。ここ数日で安くなったら一気に発注しようかな。

CNCマシン：Z軸再検討、そしてさらには、、、

だいたいCNCマシンのパーツリストは出来たのですが、Z軸に関してまだ疑問が残っています。面倒だからShapeoko2のZ軸キットを買ってしまおうと思いましたが、通常のM8の棒ネジを使っており、精度のわりに9040円もするので、やはり自作かなと再検討。キットなら、OpenBuildsPartStoreの以下のものがよさげなのだけど、送料含めるとかなり高い。

これ↑で、11254円。ただし送料込みだと約18000円になってしまう。NEMA23対応でLead Screwの部分もしっかりしていそう。長さは250mmのもの。ただちょっと気になるのは、ステッピングモーターが長めのスペーサーを通して2カ所だけで固定されている。3本目の脚はカップリングがついている軸の部分。中の棒ネジが上下のベアリングをはさんで固定されていて構造的には大丈夫なのだろうけど、ちょっと変。それとも軸が良く見えるように、単に手前２本を外してあるのかな？
ちなみにAliExpressで買おうとしていた、Shapeoko2のZ軸キットは以下。

見た目だけでは分かりにくいかもしれないけど、普通の棒ネジM8、裏側には樹脂製のネジを切ってあるブロックがついている。アンチバックラッシュというわけでもない。NEMA17対応。使われている部品が大したことなく、自作したほうがましなのではないかと。これが9040円なので、それ以下でつくれるという条件で。しかも精度よく。

ということで、またいろいろとZ軸の部品を探し始めることに。オリジナルマインドやミスミで部品を探してみたけど、工業用のかなり高価なものばかりなので、やっぱりAliExpressで探すしかない。

まずは、Lead Screw部分。前に見つけたこれ↓。

真ん中の黒い樹脂ブロックが、いちおうアンチバックラッシュとなっている。これはShapeoko2のZ軸アップグレードキットの一部。そのアップグレードキットはもう売ってないらしい。
ただ、これ↑だとLead Screwの両端が未加工状態。このままでもカップリングで接続するなりして使えるかもしれないけど、せっかくだからもう少し工夫したい。旋盤で削ればいいのだけど、材質がステンレスなので、ステンレス用のバイトを買わなくてはいけない（Amazonで2200円）。

（ 小型 旋盤 用 バイト 9本 セット ） 超鋼 チップ ロウ 付け 10mm×１０ｍｍ 9 種類 (イエロー（ステンレス用）)

Posted with Amakuri at 2018.7.13

五色商店

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きっとこれ↑も中国製。ステンレス用のバイトは持ってないから買ってもいいけど、どんどん遠回りになってしまうので、また探してみることに。そうすると、このLead Screwだけ売ってるとこがあり、説明を良く読むと、加工してくれると書いてある。以下。

「TR8*4, stainless steel threaded rod, 290mm」1066円（送料込）。
これだと（写真は規格が違っても同じものを使い回しているらしい）、直径8mm、ピッチ2mm、一回転で4mm送られる。これの両端10〜20mmの長さで径6mmにしてもらえると肩もついてベアリングにきっちりはまってくれる。さきほどのアンチバックラッシュの黒い樹脂ブロックも別売りであるので、それも必要。以下（顔みたいな部品）。

これ↑1005円（送料込）。上の棒ネジとあわせて合計2071円。セット販売しているもの（1956円）より少し高くなるけど、ちょっとの差なので問題ない。日本で買うと、台形ネジだけで2000円以上するはず。この段階では、XY軸がNEMA23でいくので、Z軸もついでにNEMA23にしようと思う。ちなみにShapeoko2のZ軸セットはNEMA17なので、精度＋パワーアップできそう。


つぎに、直動移動のガイドをどうしようかと。Shapeoko2のZ軸キットはMakerSlideとV-Wheelを使っている。それでもいいのだけれども、いろいろAliExpress内を探していると、こんなものが。以下。

これ↑は、２個セットのリニアレール（200mm長）。値段が2073円（送料無料）。一本1000円か、安い。サイズはいくつかあるけど、レールの直径がこれは10mm、下の台座の幅が32mmらしい。
ここではレールの長さも切ってくれるらしい。Z軸はあまり重くならないようにコンパクトにつくろうと思っているので、この200mmで大丈夫そう。
しかし、良く読むとレールだけらしい。「SBR10UU」というLinear Slide Blockは別売り。

では「SBR10UU」というLinear Slide Blockを探してみると、ありました。以下。

４つで↑、1903円。 直動にはペアで必要なので、Z軸だけで約3000円。おそらく、MakerSlide＋V-Wheelよりも精度はでそう。ということは、X軸やY軸もこれでいけるかもしれないと思って４個セットでもいいのかもと。でもこのスライドブロックの図面を見るとかなり小さい（軸方向の長さで35mm）ので、場所によっては2個つなげる必要があるかも。ロングバージョンもあるけど、それだとレール軸径が16mmになってしまう。Z軸はおそらく左右一個ずつで合計2個。XY軸は2個つなげたほうがよさそう。そうすると、X軸4個、Y軸も4個で、合計10個。10個セット（2905円）というのもあるので、それにしよう（割安にもなるし）。と思ったら、よくみるとこのタイプは丸棒用だった。やっぱりさっきの４個セットを2〜3セット買わないと。
OpenRail Slide Railを使うはずだったけど、すべてXYZ軸をこれに置き換えるとどのくらいかかるか？
レール1000mmのものを見てみたら、２本で4485円（送料込）。なんかここはEMSで送るからレール自体安いけど、送料がそれ以上に高い。普通の遅い配送でいいのだけれども。

ということは、
X軸レール（1000mm）2本　4485円
Y軸レール（1000mm）2本 4485円
Z軸レール（200mm）2本　2052円
スライドブロック 4個セット×3 5709円
合計：16,731円

あとは、
Z軸用Threaded Rod 1066円
アンチバックラッシュ樹脂製ナット　（Z軸用）　1005円
カップリング（6mm-6.35mm） 331円
Z軸用フランジ付きベアリング（内径6mm） 367円
NEMA23 3個セット　7502円 （レートが前回よりも50円値上がった）
NEMA23 単品 2841円
DRV8825 4個セット 803円
タイミングプーリ（5個）＋ベルト（5m）セット 3112円
タイミングベルト用アイドラー（12個セット）2721円
合計：19,748円

そして、
ミスミのアルミフレーム類一式が 12,330円

全体合計：48,809円

という感じで、なんとか５万円以内には収まった。前回と比べれば、V-Wheelとかは全て廃止だけど、オールNEMA23でいちおう性能は上がったはず。


前回と今回の比較
前回のレールの部分（直動するために必要な部品類）だけを抜き出すと、
・OpenRail　Linear Rail（1mx6本）　5151円
・V-Wheel（12個セット）　2588円
・Eccentric Spacer（10個セット）　1591円
・Shapeoko2 Z軸キット（１個） 9040円
合計：18,930円

そして今回この部分に相当する部品だけを抜き出すと、
X軸レール（1000mm）2本　4485円
Y軸レール（1000mm）2本 4485円
Z軸レール（200mm）2本　2052円
スライドブロック 12個　5709円
Z軸用Threaded Rod 1066円
アンチバックラッシュ樹脂製ナット　（Z軸用）　1005円
カップリング（6mm-6.35mm） 331円
Z軸用フランジ付きベアリング（内径6mm） 367円
合計：19,500円

今回のほうは他にアルミ板やネジ類も必要なのでもう少し必要。ただ性能はあがったので、結果的には今回のほうがいいかもしれない。作業量が増えるのは、まあ仕方ないだろう。
前回ので発注しちゃおうと思っていたけど、こうやって検討を重ねるとどんどん内容が変わってくる。きりがないかも。これで発注しちゃっていいのか？とまだ疑問は残るけど。

ひとつは、このレールをミスミのアルミフレームに沿わせるようにボルト締めすることになるけど、このレールの穴の左右の間隔が22mm、ミスミの20mmだとちょっとずれてしまう。レールの穴を7mmに拡大すれば間隔20mmでM5なら入る。もしくは、ジグをつくって、レールに新たに穴をあけるかという感じ。でも、そうなってくると、ミスミのアルミフレームを使う意味もあまりなくなってしまう。それなら、普通のアルミ材をつかったほうが安くなる。
元々このアルミフレームは好きじゃないので（理系っぽい人が好むのは分かる）、フレーム自体もとから作ろうかとも思ってしまう。
だんだん当初のイメージと変わってきてしまった。このへんをもう少し検討かな？
というか、自分をどう納得させるか？という問題。

ちなみに、ミスミで単なる素材としてのアルミ角パイプを見てみると、
40x60x1000/t=2/４本で10,416円（こちらは1mなら４本単位、元々が4mだからか）
50x50x1000/t=2/4本でも10,416円、一本あたり2604円
コの字型のチャンネルなら、
60x30x1000/t=3で１本2750円（こちらは5本とかでも買える）
60x30x1000/t=3/4本セットで9288円（4本単位）
60x30x4000/カットなしでそのままなら8140円

しかし、ミスミのアルミフレーム4080は1770円/m。意外に素材アルミのほうが高い。