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:
*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

2016年5月17日火曜日

CNCマシン:Bluetoothでワイヤレス化(その2:完成)

前回からの配線のつづき:
こんな感じでコントロールボックス内部にBluetoothモジュールをつけたあとからの作業。

ワイヤーストリッパーのおかげ:
面倒な配線作業なのですが、先日届いたワイヤーストリッパーのおかげで少しははかどりました。いつものAliExpressで1000円(送料込み)。ガシャンと勢い良く皮膜が剥けます。

非常停止ボタンの見直し:
とはいっても、いろいろ考えることがあって、この際、機能が中途半端だった非常停止ボタンの配線も変えることにしました。40mmもある巨大なボタンなのに、Arduinoのリセットをするだけだったので、コンセントから来ているAC100Vも遮断できるようにすべき。幸いこの非常停止ボタン(これもAliExpressで139円送料無料)、内部に二回路入っていて、ひとつは普段オープン、もうひとつはクローズドになっています。いままでは、普段オープンのほうだけをCNCシールドのE-STOP端子につないでいましたが、普段クローズドのほうもAC100V電源の非常時遮断に使うことにしました。
まずはこの非常停止ボタンを配線することに。ただ、これとは別に主電源スイッチもあるのですが、それもAC100VをON/OFFできます。機能がダブっていそうですが、実はMacBookとArduinoをUSB接続しているときに、主電源を落としてもArduinoはMacBookのUSBケーブルから電源供給されているため電源が落ちるというがありません。非常停止ボタンの場合は、Arduinoもリセットするのでより確実という感じです。ということで非常停止ボタンのほうは何とか片付きました。


新たにスイッチ追加:
今回はBluetoothのON/OFFのスイッチもつけなければいけません。Bluetoothの送受信ピンは、Arduinoのシリアル通信用のピン(D0とD1)とつながっているために、そのままだとUSB接続の際にMacBookから送受信すると干渉してしまいます。
ということで、一個余っていたスイッチを正面のパンチングメタル上につけることにして、これを主電源スイッチに変更。LED付きスイッチなので電源が入っているかどうかも確認しやすいです。面倒ですが、いままでの主電源スイッチの配線を移動。非常停止ボタンとも絡んでいる部分なのでちょうどよかったのかもしれません。それでいままでの主電源スイッチをBluetooth用に。
しかし、配線がかなり複雑になってきてやや混乱気味です。間違うと大変なので、一応紙に配線図を描きながらダブルチェックしつつ作業しました。


Arduinoへの別電源供給:
もうひとつ面倒なのが、Arduinoへの電源供給。これまではMacBookとUSB接続で電源供給されていたけれども、ワイヤレスなので別に電源を確保しなければいけません。レーザー用のDC12V電源があるので、そこからつなげることにしました。Arduinoにも外部電源用ソケットがついているのですが、それは使わないで裏側から直にケーブルをハンダづけしました。上画像でも分かるように、Arduinoボードがケーブルに埋もれているので、取り出すにはケーブル全部とCNCシールドを外さないといけません。これが面倒に感じてしまって後回しにしていましたが、やる気を出して作業続行。


なんとか配線終了:
下の画像のように、この部分はスイッチ類や配線ですごいことに。特に面倒なのがLED付きスイッチ。大抵のLEDつきスイッチは、ただ単にスイッチボタンにLEDが入っているだけでスイッチ部分と連動もしないので、必要な抵抗や配線は自分で考えてつけなければいけません。
LED付きだとON/OFFの確認がしやすくなるし、光ってた方が見た目もいいし、という理由で選んだので作業量が増えても仕方ないですが。



動作確認:
とりあえず、両側の板をつけるまえに動作確認。主電源スイッチは手前パンチングメタル上の赤く光っている丸い押しボタンスイッチです。上画像は、USB接続でも大丈夫か確認しているときのものです。特に問題なさそうです。


正面からみるとこんな感じ。手前パンチングメタル上の赤い主電源スイッチの下にやや緑色に光っているのがBluetooth通信中ということです(通信が切れると赤)。パンチングメタル裏にBluetoothモジュールは入っています。上面の3個並んでいる一番手前がBluetooth用スイッチです(以前は主電源スイッチだったもの)。真ん中がLED照明用スイッチ(まだLED照明はつけてない)。一番奥がレーザー用スイッチ。
一応、BluetoothでもUSB接続でも動くことを確認できたので、両側面の板もつけて作業終了。

ワイヤレス化と言っても、主電源スイッチとBluetoothスイッチをON、そしてbCNCでBluetoothのSerial Portを選んでOpenを押すだけです(上画像左下のConnect on startupにチェックを入れておけば、bCNCを立ち上げたときに記憶しておいたポートに自動で接続されます)。仕組み的にも、シリアル通信のパイプ役になっているだけなので単純です。このBluetoothモジュールはClass1(通信最大距離100m)で強力なので多少のノイズにも強いかもしれません。

これで、パソコン作業しているテーブルの上からもワイヤレス操作可能です。それとbCNCのPendant機能で、他のパソコン、スマホ、タブレットのブラウザ上からもワイヤレス操作可能です。
MacBookをわざわざCNCマシンのそばに持って行かなくてもよくなったので、かなり便利です。ポートマッピングすれば外出先からも操作できますが、そこまではいまのところ必要ないです。

あと残っているのは、トリマーにつける集塵カバー(LED照明付き)くらいでしょうか。以前AliExpressに注文したリング型LEDがまだ届いていないので、それが届いてからつくることになると思います。
AliExpress.com Product - Free Shipping hc-06 HC 06 RF Wireless Bluetooth Transceiver Slave Module RS232 / TTL to UART converter and adapter327円(送料込み)安いので追加で2個買っておきました。

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