X軸はほぼ完成、Z軸がうまく作れない、、、

X軸は、だいたい完成しました。この仕組みは、Shapeoko とかで使われているものです。

0_ZX軸

このX軸のブラケットを挟む感じで、Z軸を作っているのですが、なかなかしっくりきません。

0_ZX軸_

モーターは重心位置を考えて、下に配置しました。2020 のフレーム側にスピンドルがつきますが、やっぱりX軸が細いので高さは15cm くらいが限度でしょうか。ベルトのコマが上下のプーリーに当たる範囲が稼動距離になります。

0_ZX軸_ 2

ので、上下5cm くらいという感じですかね。

 

しかし、全体を見てみると明らかに、無理がありそうです。0_ZX軸_ 3

見た目、バランスが悪いので、絶対垂直方向にずれそうです。そもそも、Y軸がタイヤ3個というのも無理がありそうです。

0_ZX軸_ 4

うーん。だーめだ、こりゃ。

 

アリエクを物色していると、リニアガイドの100mm の長さのものは結構安いことがわかりました。

9mm linear rail guide MGN9 length 100mm

MGN9C block のブロックが1つ付いて、1100円で2本で2200円です。ブロックを2つ追加すると、

MGN9C linear bearing sliding block

1つ、700円なので、2つで1400円。合計、3600円しますが、これを使うと以下のようにすっきり。左に見えているのは、三角の15mm 角のアルミフレームです。

0_ZX軸_ 5

ブロックは1つづつでもいいかもしれません。2個だと稼動部分が約70mm で、2個だと30mm ほどです。リニアガイドって、こんなにすっきり作れるんですね。

 

これの150mm くらいのはないですかね。ああ、ありました。150mm だと 1360円ですね。2本で2710 円なので、合計4110円。

9mm linear rail guide MGN9 length 150mm

 

ちょっと高いですが、これ検討です。あとは丸シャフトにベアリングの組み合わせです。ベアリング次第ですが、1000円くらいかな。厚みは、25mm は必要です。薄く作るなら、ここはリニアガイドですかね。

 

もう少し、考えます。

Root2 CNC

thingiverse のプロジェクトを物色していたら、Root 2.1 CNC というのがありました。

Root_2_1_CNC_multitool_router_3D_printed_parts_by_sailorpete_-_Thingiverse これの骨格は、以下のようにフレームをベアリングでサンドイッチするものです。

これいいですね。やっぱり世界は広いです。いろいろ考えるひとがいます。

 

これの骨格を見てみると、やはりY軸のブラケットは三角状のものでX 軸は上下に広くしていますね。なるほどー、参考になります。

XY 軸のジョイントブラケットを公開

XYZ軸まで、とりあえず作ってみて、問題がたぶんすぐ見えると思うので後からいろいろ検討するということで、どんどん公開していきます。

0_ブラケット+ベルトテンション_2_ 2

とりあえず、まだ自分ではプリントしていませんが、あたらしいY 軸のブラケットです。ベルトテンショナーを埋め込み。

あと、タイヤ調整用のM3 ボルトにナットを埋め込み。0_ブラケット+ベルトテンション_2_ 3

まだ、プリントして作ったわけじゃないので、サイズが気になるところ。少し大きめで作ってあるので入ると思いますが。

0_ブラケット+ベルトテンション_2_

次は、ステップモータとプーリーのブラケットを公開準備しないとです。

 

先日の Root2 CNC のブラケットが優秀そうなので、ぜひ作ってみたいですね。自分のは、タイヤが付いているので稼動音が静かじゃなかろうかと思っています。コスト的、構造的なところは Root2 CNC ブラケットに軍配があがる感じです。

 

1つこっちのが良いと思うのは、GT2 ベルトをアルミフレームの間に通しているので見た目がシンプルに出来るという点ですかね。方向性としては、ライトウェイト用に高速で動作する CoreXY 用途にしていこうかなと考えています。以下な感じで高速に動かしてみたいのよね。

 

CNC 用途としては、このまま作ってみて、構造的な弱さがどうなるのか見てみたいです。CNC ルーターとかは全部 Y軸がL字型にデカイので。こういう構造だとやっぱりだめなんだなーっていうのを実感してみるつもりでいます。

Root2CNCのキャリッジを作ってみることに

handle name は、Sailorpeteのピート・ニューベリー(Pete Newbery)さんが作った、Root2 CNC のキャリッジに感心したので、早速ベアリングを手配することにしました。

Root2 CNC には小さなタイプのもあるようです。こっちには BOM があったので参考にしました。

root2cnc

ここで使われているベアリングは、スケボーのローラーに使われているタイプの608 ベアリングです。

ABEC-7 クラスのものも安く売っているようで、入手しやすいです。

608

大量にベアリングは使うのですが、とりあえずサンプルで1つキャリッジを作ることにしました。1つのキャリッジに8個のベアリングを使うのでとりあえず ABEC-7 クラスの 608 ベアリングを10個ゲット。安いですね。260円です。中華製だけど、今度のは期待しましょう。ABEC-7 クラスといえば振れ精度が、0.0025mm です。十分すぎますね。

 

それから、自分のプロジェクトで使う625タイプのベアリング、こちらも ABEC-5 クラスのが安くありましたのでゲットしてきました。

625zz ベアリング専門店なので、まぁ大丈夫じゃないでしょうかね。

最悪、品質が悪くてもプーリーの軸受けやベルトのテンションを張る部分に使えます。

 

Root2 CNC は、側面の Y軸に付ける板が必要ですが、これはこれから作るであろう、D-Slot CNC を使って削りだしてみたいと思います。

CNC ルータが2つ出来る予定ですね。スピンドルや、その他の機構は参考にしながら独自に作ってみる予定です。

Z軸は、リニアガイドに決まり

月末になり、研究開発資金が支給されたのでさっそくリニアガイドをポチっておきました。

HTB1pZkEJFXXXXXXXFXXq6xXFXXXT

150mm の長さを2本と、MGN9C を追加で2つです。締めて、3700円です。

 

HT1eBhvFOpbXXagOFbXW

駒には、M3 のネジで固定のようですね。レールは、3.5mm 径のようですので M3 ですかね。中国製のリニアガイドってどうなんでしょうかね。国産は高くて手が出ないので、一度中華製のリニアガイドを触ってみたいです。

HT15gxrFFleXXagOFbXn

今回の用途では十分すぎるくらい機能してくれるでしょう。すっきり作れるので、3700円ここに投資してもいいかなと。

現在の状況と構造の課題

構想から、1ヶ月が経過しました。

現在の状況は、概ね以下のような感じです。

xyz検討 2

これのモデルとしたのは、以下です。Shapeoko 3 のスタイルがいいかなと。

Shapeoko_3_–_Carbide_3D

改良を重ねて、Shapeoko はこのように進化したのですが、こうして見比べ見るとなるほどなと感心します。

 

自分のは、まだ作りなおさないといけない部分がありますが、XY 軸は出来てきました。パターンは3つ考えてあって、

1. X軸の中央にモータが載るパターン

今回、メインで進めている方針

2. X軸の端にモータが載るパターン

プロッタ向けや、3D プリンタなどの用途。Y軸を切り離した時にも対応できるように。

3. coreXY 機構で、モータが稼動軸に載らないパターン

   モータが2個で稼動できて、メリットがたくさんある。(勉強中)

   プロッタや3D向けの最候補のもの。これから作成予定。

という方向があります。今回、CNC 用途としているわけですが加重がかかる部分の担保として弱い部分は、以下の図で言うと緑色のX 軸の

xyz検討 3

部分の平行度。ここを支えるのはY軸のベルト駆動とステップモータとブラケットの直角部分です。青色軸のY 軸の水平度は、アルミフレームの筐体で担保しています。特に弱いと思われる部分は、緑色部分の前後のひずみです。理想的なのは、青緑の直角度が維持できてそれが水平に稼動することと、そして赤が垂直になることです。

 

以下なような板材でそのひずみを担保するというのもありかもです。

xyz検討_ 2

こういう構造を持っているのは、以下のような筐体です。

aaaaa

bbbbb

めっちゃ、強そうですね。あと、切ったクズが稼動軸に付着しにくいのも特徴です。アルミフレームだと以下のような構造も参考になります。

wocnc

この構造は大型の機器にも採用されています。576da7b18211bf0cdbfabc95a4bef2bf

 

もう少し、このあたりを修正しないと、アルミを満足に削れないかなと思います。

 

この方向へ進むと、ごつくなり部材の材料費が高くなるので、躊躇しています。

corexy の cnc ルーターはあまりないので、そのメリットを享受するために使いたいので検討していますが、以下の変り種のCNC の機構を採用して、それに corexy を取り入れるのもいいかなと考えています。

525

これは、Mostly Printed CNC というもので、thingiverse に登録されています。Mostly_Printed_CNC_525__C-23_5mm_OD__by_Allted_-_Thingiverseこれのメリットは、Y軸とX軸の荷重を3本の軸で固定できることと、垂直する機構が重くなっても耐えられる点にあります。また、汎用品を使っているので部材の調達が楽です。先に紹介したひずみを取る機構を入れなくても、耐性があるのではと思います。

maxresdefault

よく考えましたよね。丸パイプにベアリング3点で挟んでいる構造で、xy軸を交差することで垂直軸のZ軸のひずみも担保しています。構造的に平面度の調整と、平行軸の調整もできます。これに corexy 機構を入れたら理想的なんじゃないかと。

 

世界は広いです。すばらしい構造を考えるヒトがいるもんですね。

 

今回の自分のプロジェクトに置き換えると、丸パイプが角となる感じで、これにcorexy を入れたものは現時点ではなさそうです。あるかもしれませんが、まだ探しきれていません。

 

現時点で、採用したいキーワードは、以下3つ

・corexy の xy ベルト駆動

・Mostly Printed CNC の構造

・Root 2 CNC のサンドイッチする構造