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5月3日火曜日

CNCマシン:プローブ(Z軸のゼロ調整)

Probing
grbl0.9からは、ArduinoボードA5ピンにProbe端子(左下の端子)が割り当てられています。

Probe機能が使えるのですが、CNCシールドV3.5やV3.0にはProbe端子はついていなく、どうやらV3.5.1からのようです。しかし、V3.5やV3.0のA5端子を見ると、特に使っていないというか、シールド上のSCL端子(下画像の右上のほうのD1の下)とつながっています。
要は、A5もしくはシールド上の使っていないSCL端子とGNDにProbeをつなげれば、一応使えるということになります。以下の動画で説明してくれています。


これを見ると、どうやらGコードのG38.2がProbeのコマンドのようです。grbl0.9hからG38.2が使えるようになったみたいです。

AliExpressのProbe
動画ではProbingするための道具を自作していますが、以前AliExpressでZ軸用のProbeも衝動買いしてあったので使ってみようかと。

仕組みがよくわからないうちに安いので買ってしまったのですが、動画にあるように簡単に自作できるレベルのものでした。まあ、買ってしまったので使った方がいいということで試してみました。
こんな感じで材料の上に丸い方をのせてワニグチクリップでエンドミルをはさんでゆっくり下に下げていき、通電したら止まるというだけです。
ちなみに線は、先ほどのArduinoボードA5端子とGNDにつながるのですが、以下のように
白い線(左手前)がシールド上のSCL端子(A5端子とつながっている)、黒い線がシールド上のGND端子につないであります。
手順として、いちおうホーミングしてから、
適当な位置に移動して、そこを一旦(0,0,0)にしておいて、先ほどのProbeの少し上までZ軸をさげます。
そして、動画にもあったように、
G38.2 Z-10 F20
という感じで、ZをF20mm/minの遅い速度で-10mmくらい下方に移動させます。値はこんな感じでいいと思います。
途中でワニグチクリップをはさんだエンドミルが丸いProbeと接するとそこで止まるという仕組みです。リミットスイッチと同じですが、リセットやロック解除する必要はありませんでした。
そのあと、Probeの厚み(高さ)分を以下のコマンドでずらして終了。
G92 Z19.4

AliExpressのProbeはそれ自体で19.4mm(ノギスで計測)ありました。20mmぴったりとか調整できるようになっているのかと思ったらそういうわけでもありませんでした。裏から止めてあるM6ボルトと表面の丸いアルミ部品の間にシムなどいれて調整すればいいのかもしれませんが、わざわざそこまでしようとは思いません。

bCNCのProbe機能
今回はGコードを直接入力でZ軸のゼロ調整をしましたが、いちおうbCNCにもProbe機能がついているようなので、少しいじってみました。
Control画面である程度近くまで寄って、とりあえずWPosを(0,0,0)にしておきました。
つぎにProbe画面に行き、Z軸の高さ移動が分かるように右画面もX-Z平面にしておきます。そして、Common欄にあるProbe Feed:に10〜20くらいの遅い速度を入れ、Probe欄のPos:でZ軸に-5とか充分下がるくらいの値(Probeツールの上面から5mm下という意味)をいれて、Probeボタンをクリック。そうするとゆっくりさがってきて刃がProbeにタッチすると止まります。
やってることはGコード38.2をただボタン操作しているだけで、わざわざこれでやらなくてもいいのかもしれません。Gコード入力だけでもすぐ終わってしまうので。
少し便利なのはCommon欄のTLO(ツール長さオフセット)に-19.4(Probeの厚み分)を入れたら、右の赤い▽も移動し、WPosのZの値もその分移動してくれました。
Probe欄のZ以外のPosは何なのかと思って適当な数値を入れてProbeボタンを押してみたら、XならX方向に同じように少しずつ動いて、もしProbeをX軸方向にもセットしてあれば、それにタッチしたときに止まるという仕組みになっていました。つまりZ軸だけでなくXY軸も同じことができるというわけです。

しかし、bCNCにはこれ以外にAutolevel機能もあって、基板なんかをつくるときに使うようですが、材料平面上の各地点の凹凸の誤差を設定した間隔で何カ所か計測して、その凹凸に応じて削る量も調整してくれるみたいです。まだ使い方は把握してませんが、確かにそれは便利な機能です。

関連:
エッジファインダーについて

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