CNCプリント基板作成機の自作に挑戦

2004/12/25開設    最終更新日 2013/01/18   追記  リンクFreeです。


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私全くの素人です。趣味で楽しみながらやっています。ノウハウが全くありません。

初めて小型の旋盤を購入しました。 MINI旋盤のHPに刺激されました。 

ア メリカの通信販売では300ドル台で販売しています。国内では3倍位します。

アメリカからの送料が4万円とか!内外価格差の解消を図っていただきたい

旋盤のコントロール部   100〜2500回転 DCモーター    裏側 

ダイヤル1目盛は0.025oです。

三爪チャック    玩具のようなバイト    エンドミル 

旋盤で加工するものが必要で真鍮棒を購入して見ました。6mm8mm10mm12mm*2.5mです。

フライスです。 旋盤と違って刃物を回転させて加工します。


後ろから見て見ました。




趣味です。部屋の片隅に置いてあります。


ダイヤル1目盛は0.025oです。
この精度を出すにはノウハウが必要です。

アルミ板の切断にはマキタの電気のこぎりに切断砥石をつけて使っています。
非常に危険ですが、5ミリ位の板が切断できます。
切断した板は非常に熱くなります。音がすごい!


砥石の取付のためには穴の径が合わないので穴径サイズ調整リングを使っています。

下の写真はサンプルでサイズが違います。ホームセンターで購入

サイズを精密に測定するために使うダイヤルゲージです。メモリは1/100ミリですので1/200位までは測定できます。
マグネット台にスタンドが付いています。
このタイプはつまみを回すと一度に全部の稼動部分がフリーになりセットがやり易いです。
測定部は棒が出ており穴の内側なども測定できます。


中国製の安価なゲージです。
少々使いにくいですが、それなりに使えます。
こう言った物で測定すると如何に精度良く作るのか悩んでしまいます。
つまり自分のノウハウ技術の無さに!!!


切断砥石です。
左は使って減ってしまった砥石です。最初は同じ大きさでした。



OPEN-JMMオリジナルマインドフォルムのCNCを参考にプリント基板の加工を目的に作っています。

パソコンからステッピングモーターを回して工作します。

インターフェース回路を作成 

まずは回路図   これ以上簡単にはならないと思いま す。(図や写真はクリックすると拡大表示します。)

パラレルポートに出力しモーターを回します。   信号はSTEPとDIRの2種3台分です。

PICを2個使って3個のモーターをコントロールします。  秋月のモーターです。


2013.01.18 追記プログラムの希望がありましたので参考までに 10年以上前のファイルですので中身は不明

;********************************************************
; STEPPER MOTOR CONTROLLER
;********************************************************
 LIST 	P=16F628 
 #INCLUDE	<P16F628.INC> 
; __CONFIG _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _LVP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _BODEN_OFF & _MCLRE_OFF
 __CONFIG _HS_OSC & _LVP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _BODEN_OFF & _MCLRE_OFF
; __CONFIG _EXTCLK_OSC & _LVP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _BODEN_OFF & _MCLRE_OFF
;**************** LABEL DEFINITION ********************
 	CBLOCK H'20'
INDATA			;BEFOR DATA
 	ENDC
XDIR 	EQU 	4 	;RB4 OF PORTB
XS 	EQU 	5 	;RB5 OF PORTB
YDIR 	EQU 	6 	;RB6 OF PORTB
YS 	EQU 	7 	;RB7 OF PORTB
;**************** PROGRAM START ***********************
 	ORG 	0 		;RESET VECTOR
 	GOTO 	INIT
 	ORG 	4 		;INTERRUPT VECTOR
 	CLRF 	INTCON 		;CLEAR INTERRUPTION REG
;**************** INITIAL PROCESS *********************
INIT 	BSF 	STATUS,RP0 	;CHANGE TO BANK1
	BSF	PCON,OSCF	;CHANGE TO 4MHZ	16F628
 	CLRF 	TRISA 		;SET PORTA ALL OUT
 	MOVLW 	B'11110000' 	;SET PORTB IN=1,OUT=0
 	MOVWF 	TRISB 		;SET PORTB
	BCF	OPTION_REG,NOT_RBPU	;SET OPTION_REG RBPU=0 PULL UP USE
 	BCF 	STATUS,RP0 	;CHANGE TO BANK0
	MOVLW	B'00000111'	;16F628独自
	MOVWF	CMCON		;コンパレータOFF
	BCF	INTCON,PEIE	;16F628独自 周辺割り込みOFF
 	MOVLW 	B'00000101' 	;SET PORTA INITIAL VALUE
 	MOVWF 	PORTA 		;WRITE PORTA
 	MOVWF 	PORTB 		;WRITE PORTB
	MOVF	PORTB,W		;入力SET
	MOVWF	INDATA
;***** CHECK INPUT CONDITION *****************
START
	BTFSC	PORTB,XS	;クロック	L=NEXT NOP
	GOTO	XHIN
	BTFSS	INDATA,XS	;以前		H=NEXT NOP
	GOTO	YINP
	BCF	INDATA,XS	;確定DATA WRITE
	GOTO	YINP
XHIN	BTFSC	INDATA,XS	;以前		L=NEXT NOP
	GOTO	YINP		;変化なし	Y軸へ
	BSF	INDATA,XS	;確定DATA WRITE
	GOTO	XDRV
YINP	BTFSC	PORTB,YS	;クロック	L=NEXT NOP
	GOTO	YHIN
	BTFSS	INDATA,YS	;以前		H=NEXT NOP
	GOTO	START
	BCF	INDATA,YS	;確定DATA WRITE
	GOTO	START
YHIN	BTFSC	INDATA,YS	;以前		L=NEXT NOP
	GOTO	START		;変化なし
	BSF	INDATA,YS	;確定DATA WRITE
	GOTO	YDRV
;***************** XMOTOR DRIVE *********************
XDRV 	MOVF 	PORTA,W 	;READ PORTA
 	SUBLW 	B'00000101' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	DRIVE2 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00000110' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,XDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00001001' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	DRIVE_END 	;JUMP TO PORTA WRITE
DRIVE2 	MOVF 	PORTA,W 	;READ PORTA
 	SUBLW 	B'00000110' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	DRIVE4 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00001010' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,XDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00000101' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	DRIVE_END 	;JUMP TO PORTA WRITE
DRIVE4 	MOVF 	PORTA,W 	;READ PORTA
 	SUBLW 	B'00001010' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	DRIVE6 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00001001' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,XDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00000110' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	DRIVE_END 	;JUMP TO PORTA WRITE
DRIVE6 	MOVF 	PORTA,W 	;READ PORTA
 	SUBLW 	B'00001001' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	DRIVE8 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00000101' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,XDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00001010' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	DRIVE_END 	;JUMP TO PORTA WRITE
DRIVE8 	MOVLW 	B'00000101' 	;COMPULSION SETTING
DRIVE_END
 	MOVWF 	PORTA 		;WRITE PORTA
 	GOTO 	START 		;JUMP TO START
;***************** YMOTOR DRIVE *********************
YDRV
 	MOVF 	PORTB,W 	;READ PORTB
	ANDLW	B'00001111'	;上位4BITマスク
	SUBLW 	B'00000101' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	YDRIV2 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00000110' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,YDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00001001' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	Y_END 		;JUMP TO PORTB WRITE
YDRIV2 	MOVF 	PORTB,W 	;READ PORTB
	ANDLW	B'00001111'	;上位4BITマスク
 	SUBLW 	B'00000110' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	YDRIV4 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00001010' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,YDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00000101' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	Y_END 		;JUMP TO PORTB WRITE
YDRIV4 	MOVF 	PORTB,W 	;READ PORTB
	ANDLW	B'00001111'	;上位4BITマスク
 	SUBLW 	B'00001010' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	YDRIV6 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00001001' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,YDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00000110' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	Y_END 		;JUMP TO PORTB WRITE
YDRIV6 	MOVF 	PORTB,W 	;READ PORTB
	ANDLW	B'00001111'	;上位4BITマスク
 	SUBLW 	B'00001001' 	;CHECK MOTOR POSITION
 	BNZ 	YDRIV8 		;UNMATCH
	MOVLW 	B'00000101' 	;SET RIGHT DATA
	BTFSC	PORTB,YDIR	;RIGHT ?
 	MOVLW 	B'00001010' 	;NO. SET LEFT DATA
 	GOTO 	Y_END 		;JUMP TO PORTB WRITE
YDRIV8 	MOVLW 	B'00000101' 	;COMPULSION SETTING
Y_END
 	MOVWF 	PORTB 		;WRITE PORTB
 	GOTO 	START 		;JUMP TO START
;*****************************************************
; END OF STEPPER MOTOR CONTROLLER
 	END

 

 

PICのシリアル書き込み機を作ってみました   ちょっと寄り道してH8マイコンにチャレンジ

プリンターやスキャナーのジャンクを分解しモーターを取り出して研究。  両端にベアリング入り

民生用のモーターは軸方向に0.5o位のがたがあります。

したがってこのような使い方は問題ありそうです。

作ってみましたが軸方向にがたがあって使用できません。  どうにかしてがたをキャンセルする必要があります。

電源部に使用したSWレギレーター5V2A

いろいろなモーターを回してみました。あくまで実験  

電源トランスが小さすぎたかもしれません。転がっていたジャンクです。

CNCが完成したら基板を切削してみます。(卵が先か鶏が先か?)

モーターは24V280mA*2結構熱を持ちます。停止時には力が強く手では回りません

回転の停止時には電流カットした方が良さそうです。苦手なソフトの改良必要か?

ジャンクからシャフトも取り出しました。   

大型スキャナーの太いシャフト      

ステッピングモーターも取り出し 

1mm動かすのに200ステップ分解能 0.005oです。 高速回転させると目に見えてトルクが不足します。

そんなわけでベアリング購入しました。    オリジナルマインドから。

このような物を使うと加工が楽そうな気がします。   いもねじ購入  

金属加工には切削油を使うと軽く加工できます。初めて実感 

アルコール系のクリーナー   です。840CC200円機械部品の洗浄に使えます。

ステッピングモーター 24V 280mA 2相ユニポーラ 200ステップ1.8度 86Ω   

低電圧用のほうが高速回転が出来るとのこと。

スキャナーからはずしたモーターは1.4V3.8Aでした。WEBで検索してもヒットしませんでした。

型番 VEXTA C4563-9212 2-PHASE 0.9度ステップ 8本線が出ています。どうやって使うのか不明です。

コイルが4個 電源もドライバーも大型のインターフェース回路が必要のようです。

取付部が軸と反対側で使いにくいです   秋月のステッピングモータを取り付け 後ろより

軸は9mm @450円 1箱購入するとたしが激安@200です。  秋 月

2005/2/12現在秋月で新 型モーターを販売しています700円ですがよさそうです   前で取り付け、低電圧

ステッピングモーターをばらしてみました。

>構造的には入れ替えてもまったく問題ないはずですが、引き出すとき回転子が磁石になっていませんでしたでしょうか?
>もし磁石になっていたら、衝撃を与えないように、引き出すときに鉄板等を吸い付けさせて磁気を短絡させながら
>引き出さないと減磁する事があるようです。

減磁してしまいました。モーターに力がなくなってしまいました。反省!!

アルミダイキャストは結構厚いので前面に穴あけタップを立てれば裏面を使わなくても取付可能と思います。 

中のローターです。   分解して再組み立てすると手で回すと軽く回るように なってしまいました。

諸先輩の意見では秋月のモーターは力がなくCNCに適さないようです。他のモーターで実験してみたいと思います。

センタードリルで位置決めて穴を開けタップを立てて芋ねじをねじ込み 

今まで4oのドリルで穴を開ければ4oの穴が開くと思っていましたが、測定してみると4.1o位の穴が開いています。

正確に明けるためには0.1o位細めのドリルで穴を開け4oのリーマー   で穴を広げると正確な4oの穴が開くようです。

スピンドルはこんな構造ではだめですよね   あたりまえ

こんな小さなモーターで実験 基板の穴あけは出来ます。

この位の大きさのモーターを使いたいです。  プリンターから取り外し しかし低速回転用でした。

穴をたくさん開けたのでドリルが切れなくなり購入   タップも 

90o万力も購入(980円) 

ダイソーで購入したドリルセット 全て100円 1.5,2,2.5,2.8,3,3.2,3.4,3.6,3.8,4,4.2,4.5,4.8,5,5.5,6,7,8,2.4,3.4,3.8mm

mabuchi motor RS540RH購入 2個のあれば十分ですが、安かったのでつい購入 

近くの模型店では1個1800円

12V1.3A 3600から7150回転 寿命300時間 トルク160gcm 70℃以下で使用

無負荷では200mA強の電流が流れています。電圧を10Vから15V位に変化させても電流はほとんど変わりません。

こんなにいらないのでご希望があればお分けします。

基板穴あけ用超硬ドリルの中古購入   こんなにいらないですよね。安かったんでつい

これを使ってCNCで基板に穴を開けたいと思います。

ステッピングモーターをコントロール専用ICを使って回してみました。

スムース・高速回転・無音・無振動・力強いと良いことづくめです。諸先輩がなぜ専用ICを使って基盤を作っているか分かりました。

今までのソフトコントロールは廃止して専用IC使用に変更します。CNCが完成しないと基盤が作れない!!

考えてみたらプリンターやスキャナーもほとんど専用ICが基盤についていました。反省

今手元にあるジャンク基盤にはSLA7041MSが2個付いているのですが、ネットで検索しても規格表が出てこない。?

いろいろ検討した結果 諸先輩と同じサンケンの SLA7060Mが良いことになりました。

回路図   PICより簡単になってしまいまし た。

問題はICの入手 トランジスター技術の通信販売を見ても無いし何処で販売しているのでしょうか?

完成後にCNC用 機械部品を入手しました。

ボールねじです。   アマチュアには少々大型ですが、使えそうです。

大型サーボモーター   同上のコントローラーだと思います。  

大型カップリング   

リニヤウエイです。    高精度のテーブルが出来そうです。 多数入手

リニヤーヘッド 横向きのシャフトが動きます    コントロールの仕方が分からない ゴミかな?

最初からこんな部品が手に入ればCNCの設計が違っていたと思います。プロ用のパーツはごつくてしっかり出来ています。

この部品を使うとすばらしいCNCが出来そうです。

プラスチックを溶かして接着するグルーガンを購入してみました。420円でした。接着後すぐ使えるので便利です。


付属のバイトの反対側にチップを付けてみました。

角度など難しいことはあまり考えずに削ってみましたが、結構使えます。


ちょっとボケましたが、ご参考まで!


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