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KitMill RD300を使ってみる -運用準備編その1

 こんばんは。結局前回から1ヶ月開いてしまいました。
この1ヶ月中間発表など色々あり、なかなかまとまった時間が取れませんでした。
新入生も入ってきたので、これからはもっと頑張らないといけませんね。

 それでは運用準備編です。
前回で組み上げましたが、このままでは使いづらいので使いやすくしていきます。
今回改善する点は2つです。

1)シャンク系が固定されているので、様々な刃物を使いにくい。
2)加工テーブルが高価でドリリングなどを行いにくい。

それでは順に解決していきます。

1)シャンクはスピンドルシャフトのユニットで決まってしまうため、基本的に変更はできません。
シャンク径6 [mm]のユニットを使っていますが、ストレートドリルΦ6しかつかめず、エンドミルの種類も限られます。
そこで、下図に示すように、シャンクを変換するパーツを製作します。
KitMillシャンク変換器
赤いパーツが制作する、シャンク変換器です。
HAKUの頃から毎回製作しています。
今回制作したのは以下の5種類です。
KitMillシャンク変換器実物

 Φ4とΦ3はエンドミルによく使う径なので、負荷に負けないようステンレスで制作し位置決め用のフランジも立てています。

 ドリル用にはΦ1.6、Φ2、Φ2.5を用意しました。材料にアルミを用いて、フランジも省略しています。
穴の径は、私がロボット製作時によく使うドリル径となっています。
(Φ1.6は2 [mm]、Φ2.5は3 [mm]のタップ下穴用。また3 [mm]を超えた穴はエンドミルにて加工します。)

これらのシャンク変換器は卓上旋盤と、卓上汎用フライス盤を用いて加工しています。
真円になるように旋盤加工の際は、精度に気をつけています。

これで様々なドリルやエンドミルをつけることができます。
製作方法ですが、適当な金属棒をシャンク径まで削り込み、止めねじ用にΦ3.2の穴を開ければ完成です。
フランジはあってもなくても若干装着しにくいだけで、実用上は大して変わらないと思います。

2)次は加工テーブルです。
板の切り抜き加工をするときには、Z軸方向に板厚+α [mm]加工を行い切り抜きます。
これはテーブルの傾きや、加工時の負荷による材料の逃げなどを考慮しているからです。
さらにドリリングの際には、少し深めに開けないと錐状の形状であるため、穴が開ききりません。
つまり加工テーブルには常に傷がつくということになります。
現状では、板はテーブルに両面テープで接着しているため、どんどん接着面積が減ったり、凸凹して扱いにくくなる問題があります。
そのたびに高価な加工テーブルを交換したり、傷が消えるまで削っていては面倒なうえ経済的ではありません。
そこで私は、アクリルサンデーの低発泡塩ビを加工テーブルに両面テープで貼り付け、それを加工面としています。
下の図の黒い部分が低発泡塩ビです。発泡塩ビは500円もしないと思います。
KitMill加工テーブル1
白い加工テーブルが見えていますが、現状で入手できるアルミの横幅が200 [mm]ですので、気にしません。
気になったり問題になる方は、大きめの発表塩ビを用意すると良いと思います。
発泡塩ビをしっかりと貼り付けたあとは、出来る限り太いエンドミルでテーブルを0.5 [mm]くらい削り落とします。
こうすることで、刃物と加工テーブルが水平になります。
この加工後はスピンドルのユニットや、加工テーブルなどは外さないようにしてください。
外したらもう一度キャリブレーションのやり直しです。
削ると以下の図のようになります。
KitMill加工テーブル2
なかなか綺麗に加工が出来ました。
加工パラメータは以下のとおりです。

・切り込み:0.5 [mm]
・送り   :800 [mm/min]

このとき注意ですが、原点から加工を始めて切り残しがあった場合は、原点センサの調整が必要です。
例えば、Y軸の手前に切り残しがあった場合は、原点が奥側にいき過ぎているので調整して手間に戻す必要があります。
フォトインタラプタに差し込んでいるバーの位置を調整すれば簡単です。
調整後は原点復帰させて、エンドミルの中心がちょうど原点の上に来るように調整すれば良いと思います。

以上の2点が準備できれば、快適かつ継続的に加工ができると思います。
次回はモータの冷却器を作成したいと思います。お楽しみに。

更新:2012/04/14 日本語がひどすぎたので、文章を修正。
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KitMill RD300を使ってみる -組み立て編その3

こんばんは。もう春だというのにやたら寒い気がします。
受験生の人はカゼをひかないよう気をつけて下さい。

 今回は、KitMillの基板について書きます。
この基板はTRA100と、TRA150の二種類あるようです。
違いは以下のようになっています。
・TRA100
電源:100 [W]
ステッピングモーター出力:1.5 [A]以下

・TRA150
電源:150 [W]
ステッピングモーター出力:3.0 [A]以下
 

KitMill制御基板

 では制御基板の構成を見ていきましょう。

・通信ポート
右下に見えるUSB端子はPCとの通信用です。
以前はパラレルポートだったので、これは非常にありがたいです。
これで、レガシーポートがついてるマザボを探す必要がなくなりました。

・ステッピングモーター接続端子&原点センサー接続端子
下辺のあたりに並んでいるのが、ステッピングモーター周りの端子です。
今回は3軸の制御しかできないようです。
この辺は初期のHAKUからグレードダウンしていますが、多くの人が3軸しか必要としないので問題無いでしょう。

一つ気になるのが、電源OFF状態で手動でテーブルを動かすと、ステッピングモーターから発電される電力によって、電源LEDが光るのが気になります。
ダイオードが入っていないのでしょうか。これは大丈夫なのでしょうか。
ドライバーが死んでしまわないか心配です。

・スピンドルモーター接続端子
ステッピングモーターと減点センサの接続端子の間に挟まれているのが、スピンドルモーターの接続端子です。
スピンドルモーターとの配線は利便性を考えて、平型端子でコネクタ化しました。
KitMillスピンドルモーター
配線は基板から来ている線と、モーターに付いている線の径がやたらと違うので、間に太い線を挟んで平型コネクタを付け、足した線と基板側の細い線を熱収縮チューブを何回か巻いてかさましして半田付けしています。
コネクタ化は無理にしなくていいかもしれませんが、DCモーターはヘタる可能性大なので、交換するときに手早く対処できます。

・モータードライバ
中央付近にあるピカピカの金属の下に、モータードライバがあります。
金属はモータードライバのヒートシンクで、ケースとネジで接続されます。
これでケース全体を使って放熱することができるので、熱対策はHAKUの基板よりもグレードアップしています。
モータードライバ自体は何を使っているのかはわかりませんでした。
ヒートシンクを外せばわかるのでしょうが・・・おそらくサンケンのドライバーだと思います。
どなたか調査したら教えて下さい。

・パラメータ設定SW
モータードライバの上にあるのが、パラメータ設定SWです。
マイクロステップのモードや、電流制限を切り替えることができます。
以前はPCを使って通信して設定していたので、かなりお手軽になったと思います。

・電源
制御基板の下に電源回路が入っています。
今まではACアダプターだったのかなりシステム的にはスッキリしました。
KitMill電源

回路は詳しくないのでわかりませんが、綺麗な基板だと思います。
どこぞのPC電源のように、コンデンサが斜めに生えていることもありません。
文句があるとしたら、ネジ止めされた制御基板の下にコネクタがあるので、配線するのにいちいち制御基板を完全に外さないといじれないのは不満です。
まぁこのあたりは余程のことがないかぎりいじらないので、いいかなと思いますが。
それとマニュアルなのですが、電源ユニットと制御基板の配線がなぜかPDFじゃなく、Webページにしかないというのが非常に不満です。
わざわざPDF印刷したのに、Webページにしかそこの部分の記述がないのは不便です。
必要なものは一箇所にまとめないと見にくいと思います。

 最後は不満で終わってしまいましたが、制御基板はUSB接続になり使いやすくなっています。
また熱対策もしっかりと取られており、進化を感じました。
あとは実際に動かして見るのが楽しみです。

 今後は、
・モーターの冷却器制作
・切子除去用の吸引器の制作
を予定しています。っていうかパーツは全部買ったのでやります。
それでは今回はこの辺りで。

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KitMill RD300を使ってみる -組み立て編その2

 こんばんは。
ちょっと前の記事から間が開いてしまいました。

今回は気になったパーツや作りを見ていきます。
それから、ちょっと組み立て時に手こずった部分を書きます。

・ベーステーブル
Y軸と加工テーブルになります。これは非常に重いです。
一部二人で支え、ひっくり返しながら作業をする場面があります。
一人でやる場合は、配線用の接着式ダイマントを接着し、Y軸のリミットセンサの配線を先に済ませると、ひっくり返す工程がなくなるはずです。

 鋳物を部分的に削り出した非常に頑丈で重い部品です。
HAKU、BLACKⅡでは鉄の板金だったので、強度、精度共に信頼性が向上したのではないでしょうか。
これて、加工時の振動なども減少するものと思われます。
各軸のベースも同じことが言えます。
テーブル、サイドフレームなども鉄の削り出しです。
KitMillフレーム

・スピンドルユニット
プーリーが多段式になっているため、今までのように複数個買う必要はありません。
このユニットの取付には、位置決めピンを用いますが、これを正確につけるのは難しいです。
ひたすらにフレームとスピンドルユニットが平行になるように調整しました。
KitMillスピンドルユニット

・リードナット
リードナット本体はアルミ製のようです。
記憶違いがあったら申し訳ないが、HAKUは真鍮でBLACKⅡは樹脂製だったと思います。
ネジ穴には、リコイルインサートが挿入されているので、安心して締められます(締め付け過ぎには注意)。
リードスクリューとの接触部はアルミになります。
KitMillリードナット

リードナットはバックラッシを調整する必要があります。
この調整をどこまで頑張るかで、加工精度に大きく関わるので頑張って調整します。
ここの調整が甘いと、削った真円が楕円になったりします。
説明書にも詳しく書いてありましたが、どのように調整したか書きます。

 片方のリードナットを固定したあと、緩めたもう片方のリードナットを指定された方向に抑え付けながら締めます。
ここで締め終わったら、ハンドルを片側に回します、そして反対に回したときにハンドルの回転とテーブルの移動が追従するかを確認します(うまくいいってない場合は、ハンドルを反対に回してもテーブルが動きません。空転が起きます。)。
ダイアルゲージがある場合はそれを使えばいいのですが、あいにく持ち合わせが無かったので、指でテーブルを押しながら確認しました。
目での確認はやめた方がいいと思います。指のほうが敏感です。
これで指で回してわからない程度の回転のズレとなるまで調整しました。
ちなみにリードナットを抑えつけるときに、素手だけでは力が入らずうまく行かなかったので、太い鉄の棒でてこのように抑えつけて調整しました。
これはあまりおすすめできませんが、素手よりは確実にリードナットをリードスクリューの山に当てることができます。
素手でうまくいかない場合は自己責任で試してみてください。
KitMillリードナット調整

また、少し斜め気味にすることでもうまくいくことがありました(不均等に負荷がかかって、早くリードナットを消耗させる可能性有り)。
ここの調整は使いこむうちに何度もやると思うので、慣れるようにいろいろやってみるといいかもしれません。
ただしリードナットは傷つきやすいので、注意を払って常識の範囲内の力で調整してください。

・カップリング
スリットタイプのカップリングです。HAKUとBLACKⅡではセレーションタイプのカップリングでした。
ミスアライメントへの配慮だと思いますが、バックラッシ0でねじり剛性が高いスリットタイプのほうが好みです。
実際、BLACKⅡはスリットタイプへ換装していたので、改造する手間が減りました。
KitMillカップリング
カップリングはひとつだけネジが切ってあるのがZ軸です。間違えないようにしましょう。
また、換装する人はカップリングにネジを追加工しないと取り付けできません。

・リニアガイド
Y軸はAR-15FN B2-V1N-470Lです。
各型番の意味はURL:http://www.nabesei.co.jp/works/kaigai02d.htmlを見てください。
cpcのリニアガイドを鍋清株式会社が代理販売しているようです。

X軸はMR15MN SS2 V1 N-370L
Z軸はMR15MN SS2 V1 N-180Lです。
各型番の意味はURL:http://www.nabesei.co.jp/works/kaigai02a.htmlを見てください。

 Y軸だけ種類が違う理由は定格荷重とかのせいでしょうか?
MRよりARのほうが何倍か丈夫なようです(曖昧ですみません。詳しくはスペック表を見てくださ。)。
全軸がY軸に乗ることになるので、当然耐久性が必要ということだと思います。

ちなみに同じページでボールスクリューが売ってます。
発売が予定されてるKitMill用のボールスクリューはこのあたりのやつでしょうか。
URL:http://www.nabesei.co.jp/works/kaigai04a.html

 それでは今回はこのあたりで。間違いなどありましたらコメントお願いします。
次回はコントローラあたりを見たいと思います。

KitMill RD300を使ってみる -組み立て編その1

 こんばんは。
KitMillの組み立てを行ったので、組み立て編を書きます。
ちなみに組み立て時間は、片付けなども入れて7時間です(休憩時間を抜く)。
長くなったので数回に分けました。
今回は主に、組み立てに使用する工具や、準備しておくと便利なものの紹介です。

それではさっそく組み立て編です。
まずは使用した工具の説明になります。
KitMill工具類

・ピンセット
 セットピースを挿入するときに使用します。あったほうが便利でしょう。

・ナットドライバー
 グリースニップルをリニアガイドにつけるときに使用します。
おすすめはしませんが、プライヤー系工具で代用できます。

・ボールレンチ
 メインで使用されるキャップボルトやセットスクリューで使用します。ただのレンチでもいいですが、ボールのほうが便利でしょう。

・マイナスドライバー
 太いものはアルミハンドルのつまみを付けるときに使います。アルミハンドルを持っていない人は必要ありません。
細いものは、スピンドルモーターのケーブルを基板に取り付けるときに使います。

・プラスドライバー
 プラスドライバーはバインドスクリューなどで使います。

・はさみ
 袋の開封や、タイラップの切断に使います。

・半田ごて&はんだ
 写真にはありませんが、半田ごてとはんだがスピンドルモーターの取り付けに必要になります。

以上のような工具があれば組み立てが可能です。
工具は正しく良いものを用意しましょう。
特にドライバーやレンチなどは何かで代用したり、無理やり回すとねじを破損して、面倒なことになるかもしれないので注意しましょう。

 それと、これは私の用意したものですが、以下のようなものがあると便利です。
・トレー
 100均の植木鉢用の受け皿を使いました。ここに必要なネジやセットピースなどを入れます。
間違いや、紛失を防止します。
KitMillトレー

・平型端子
 100均で買ってきた、雄雌セットの平型端子です。スピンドルモーターはコネクタ化されていないので、これを使用してコネクタ化します。コネクタ化することで、将来の保守などを行いやすくします。
別に平型端子でなくても、ラジコン用の端子などお好みのものを使用してください(定格に注意)。
KitMill平端子

・ウエス(いらないTシャツや布の切れ端)
 多くの金属部品はさび止めのためにグリスが塗られています。
またリードスクリューなどにグリスを塗ります。
そのため手が油だらけになるので、ウエスを用意しておきましょう。

・テプラ(3色のテープ)
 KitMillでは、ステッピングモーターや原点センサにはそれぞれ同じケーブルを用いて接続します。
つまり基板に取り付けるときに、どのケーブルがどの軸のモーターやセンサなのかの判断がつきません。
そこで、どの軸から来たケーブルなのか判断するためのテープを、ケーブルにまくことをお勧めします。
KitMillケーブル

・プラケース
 このキットでは少し余計にネジやセットピースが入っているので、それらを最後に保存するケースが必要です。
どこかに混ぜてしまわず、KitMillの予備部品として分けて取っておきましょう。
KitMill保守部品

 以上で事前に準備しておく工具などの紹介を終わります。
なるべく短く書いたつもりですが、やはり長くなってしまいましたね。
今回はここまでです。次回は組み立て時の注意点や各部品を見ていきます。

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KitMill RD300を使ってみる -組み立て準備編

 こんばんは。
KitMill RD300を研究室で買ってもらったので、レビューがてら実際に何か削るところまでやってみようと思います。
 また、別途オプションとして原点センサーとアルミハンドルとスピンドルユニットφ6を購入しています。
HAKUの経験から原点センサーとアルミハンドルは絶対に買うべきだと思います。

 スピンドルユニットφ6はいつもの、シャンク径変換器を作るので購入しました。
しかし、ユニットごとの販売なのでお値段がHAKUの時よりも高いのが気になります。
Makeのときにお話を聞きましたが、スピンドル周りは精度が向上しているらしいので、価格UPは仕方ありませんね。
しかし、ここまでの値段なら最初からφ3で固定するのではなく、購入時に選択できるようにしてほしいですね。

アルミ製加工テーブルも気になりましたが、これは自分の使いやすいものを後程自作しようかと思います。

 今回はパーツ確認と、コントローラーの周りをちらっと眺めた感想です。

まずは、パーツを出してすべての部品がそろっているか確認します。
本体の説明書は61Pあるのですが、24Pは部品の確認です。
箱の中に入ったままではどこに何があるのかわからず、確認できないので一度すべて並べてみるしかありません。
テーブルに広げるとこんな感じになります。こんなアングルじゃないと全部写真に入りきりませんでした。
KitMillパーツ全景
正直、研究室じゃなくて自宅の自室6畳だったら、どうやって確認しようか迷ってしまいます。
マニュアルにどの箱のどこに何があるか書いてあれば、ピンポイントで部品を確認できるので広げる必要もないのですが。
ここらへんは改善してほしいですね。

数時間パーツ単位で眺めながらニヤニヤしたり、研究室の先生や同僚に自慢してちっとも作業が進みませんでしたw
この瞬間が最高に楽しい時間だったりします。

確実にHAKUやBLACKⅡのフィードバックがかかっていて、すごくいい感じです。
筐体については次回として、まずはコントローラーについてざっと思ったことを書きます。
コントローラーのパーツだけ広げるとこうなります。
KitMill基板

余談ですが、パーツに104のセラコンがあるのは笑いましたww
まぁいつもモーターにノイズ除去として自分でつけていたので、最初からついているのはとても親切です。

コントロールユニットはこのように非常におしゃれな見た目となっています。
中には電源と制御基板が入っています。ここは最初から組み立て済みとなっています。
まだ中を開けていないので表面的な評価しかできませんが、一応見ていきます。
KitMillコントローラー全面
右上のほうにパイロットランプなどが装備されています。
HAKUやBLACKⅡは通常見えない位置にLEDがあり、どうやって確認するんだよとツッコみを入れつつ、自分でLEDを増設していたので、その作業はいらなさそうです。

裏面は、ステッピングモーターなどのポートになっています。
HAKUでは、コネクタ類はケースを開けないといじれなかったので、メンテナンス性が向上しています。
KitMillコントローラー裏

 確認作業は、スピーディーにやれば1時間もあればできると思います。
説明書はPDFでDLしますが、これは印刷してしまいましょう。
パーツ確認や、組み立て時にPDFではいろいろと面倒だと思います。
 そして、次の作業は組み立て説明書の熟読になります。
先にすべての項目に目を通しておくことで、作業の見通しが立てやすくなります。
帰りの電車で読み込んだので、明日は組み立てに入りたいと思います。

HAKUよりも明らかに進化しているRD300で早く削ってみたいです。
それでは今日はこの辺で。

テーマ : CNCフライス
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