カテゴリー: DIY

この間500Wのスピンドルに付け替えた話をしたところですが、やっぱり、この500W中華スピンドル、いまいち感がぬぐえず、結局、元の1.5kW水冷スピンドルに戻してしまいました。水冷はやはり安心感が高く、水冷配管を新しいチューブに取り換えて、ちゃんと使ってやろうということにしました。

とはいえ、もとに戻すだけではちょっとね。ということで、1.5kWのスピンドルの電源のほうは三相ブラシレスモーター用のコントローラー（VFD)を使っていますので、これをlinuxcncから制御するようにしようと考えました。

ということで、ググると、こんなページでやり方書いてますので、ほぼそのまま実装。

とはいえ、全く同じではいけませんでしたので、変えたところを書いておきます。

PCからのRS485通信をVFDにするのには、今使っているPCには、RS232Cポート(/dev/ttyS0)がありますので、そちらにアマゾンとかで売っている安いRS232C-RS485変換器をつけてやりました。VFDへの配線はその辺に転がっているLANケーブルのツイストペア１対を適当に配線しました。

あとは基本的にVFDの設定を行ったうえで、linuxcncの設定でOKですが、本体のキーパッドから行うVFDの設定は、上記のブログに書かれている、

• PD001 2 (listen for run commands on the RS-485 bus)
• PD002 2 (listen for frequency/speed commands on the RS-485 bus)
• PD164 3 (baud rate – 38400 baud)
• PD165 3 (communication data method to 8N1 RTU)　に加えて、
• PD163  001 (unit number)　が必要でした。

あとは、当然ながら、シリアルポートのアクセスはlinuxcncを実行しているユーザーから行えるようなパーミッションが必要。

そこさえ、設定してあれば拍子抜けするぐらい簡単にlinuxcncからスピンドルのON/OFF、回転方向、回転数の変更が行えました。

今のところ、なぜかスピンドルの回転数が11520 RPM以上にならないのですが、本体の設定のせいかも。また後で考えることにしてます。

補足）やっぱり、VFDの設定のせいでした。linuxcnc のhy_vfdモジュールのマニュアルを見ると、スピンドルの最高速度の設定は、VFDのPD144の設定から持って来る、となっており、こちらの設定がデフォルトの1440だと、50Hz の時のRPMということですので、出力周波数は400Hz までしか出しませんので、最大回転数(RPM)= 400/50 * 1440=11520 ということになります。そこで、この定数（PD144)を3000 に変えましたら、400/50*3000=24000 ということで、狙い通り、最高回転数24000 RPM で動かすことができました。

だいぶ前に導入した中華CNC　3040Z ですが、水冷の1.5kWのスピンドルが付いていました。架台の強度と釣り合わないし、水冷ポンプを動かしたりするのがめんどくさい。もっと小さなスピンドルに変えようということで、500Wのこれまた中華安物スピンドルを買っておいたんですが、例によって放置。

思い立って、スピンドルモーターの交換、それから、linuxcncで機械の制御をしていますので、合わせてlinuxcncからスピンドル制御もできるようにしてみました。

交換したスピンドルモーターはブラケットが付いてきましたが、当然今までの機械にはつきませんので、今までの1.5kWスピンドルモーターがついていたプレートに穴あけしてとりあえずつけてみました。

ネットで調べると、このスピンドルも軸がガタガタとかいろいろ悪い評判があるようなので、手直しが必要でしょうけど、とりあえず。

スピンドルモーターの制御は、スピンドルモーター電源に5kΩぐらいの可変抵抗がついていて、それでやるようになっていますので、可変抵抗を繋いでいる端子にコントローラーからPWM信号を入れてやることにします。

が、可変抵抗が繋がっている端子が電源のAC入力と絶縁されていないので、コントローラーボードの方から直接つないだりしてはだめです。

最初、コントローラーボードのGNDと可変抵抗が繋がっているコントロール入力の基準端子（黒い線が配線されてる）を繋いでみたら見事に家の漏電ブレーカーが作動して、家全体が停電しちゃいました（汗）。

フォトカップラーか何かで絶縁をしてやる必要がありますので、簡単に手持ちのフォトカップラー(TLP512)を使ってアイソレーションモジュールを作ってみました。

回路は

こんな感じの当たり前の回路を組みました。もともとの可変抵抗が5kΩでしたので、それに近い抵抗(4.7k)にフォトカプラーのフォトトランジスタからの電流を流して入力光に比例した電圧を発生させるようにしました。

入出力はいろいろ使いまわし等も考えて、端子台で出し、基板は、3Dプリンターで印刷したベースプレートにねじ止めしてあります。ベースプレートは実験が終わったら、両面テープでケースに貼って固定するつもり。

結果は良好で、linuxcnc からPWM出力を出すのは、こちらにある内容そのままを設定すれば、GUIにすでにスピンドルコントロールのボタンがついていますのでモータのON/OFFと速度調節が自在にできました。

PWM値が0の時にモーターは停止し、コントロール入力は０Vで、その時にVccが5Vでした。PWMをフルに入れたときはそのVccは3.3Vまでに降下してしまいますが、コントロール入力はそのとき、3.17V程度出ていましたので、ほぼMAX回転の制御ができたかな？と思います。

4.7kohmの抵抗をもっと大きい抵抗にすれば、電圧降下が下がりますので、もっと高速回転できるのかもしれませんがまだ試していません。MAX回転の時のモーター電圧を調べてみる必要がありそうです。

やはり、4.7kohmより大きい抵抗に変更することで、より早くモーターを回せることがわかりましたので、10kΩに変更したうえで、制御値とモーターの回転数の回転数の関係を調べてみましたら、狙ったPWMに比例したモーター回転数になっていません。PWMの出力は指定した通りに出ているのですが、制御入力にモーターのノイズなどが激しく出ており、また制御入力をがっちり狙った値にするためにはVccのインピーダンスが高すぎてどうにもなりません。

いろいろとやってみたんですが、うまくいかず、今のところ、PWM指定値と実際の回転数の関係をメモってそれに合わせて指定をすることにしています。

今年は行ってきました、MFT。しばらく、娘の中学受験のため、行けていませんでしたので久しぶりで、前に行ったのいつだろ？って思ってみたら、2014年。3年も行っていなかったのね。

久しぶりに行ったら、場所は同じビッグサイトだったけど、会場がかなり？広くなったような気がします。それと、前より学校関係の参加が増えたような。一方で物販関係は、２日目に行ったせいかもしれないけど重視されてなくって、あまり散財するネタがありませんでしたのが残念。

ちょっと残念に思ったのは、ブースがカテゴリに分けられていたことかな？前はごった煮だったので、いろいろぐるぐる回ってみる楽しみがあったように思うんですが、カテゴリ別に分けられちゃうと、周り全部似たような内容でちょっと食傷することもあるように思います。

出展者は、昔から出ている人は出ているという感じで、新しい出展者に入れ替わっちゃっているかというとそうでもないですね。出展者の数が増えているので、新しい人たちが入ってきていないというわけではありませんが。

今回も、娘と一緒に行きましたが、今回は、それぞれ好きに見て、時々落ち合って面白いものがあったかどうか情報交換、という感じで、前は、娘を引きずってみる感じで、自分が見たいところで娘が飽きちゃって・・・ということがあったのですが、今回は別々だからそれぞれ気が済むまで好きに見ていられるようになったのでいい感じになりました。娘も成長したなあという感慨。

個人的に刺さった展示は・・・

１．Brother のミシンで縫える導電糸を使ったワークショップ

導電糸をうまく使った光るブレスレットを作るというワークショップをやっていましたので、娘をダシに私も横目で見ながら参加。このワークショップで使った導電糸は、まだ売っていないそうですが、服に導電糸でLEDを刺繍しまくりたいと思いました。

2. Prusa research

3Dプリンタ製造元の展示。かなりきれいに出力できているのと、素材を５種類切り替えながらプリントできる装置のデモをやっていたのだけどちゃんと動いていたこと。また、プリンターの部品を本当にプリントした素材で作っているそうで、４００台？のプリンターで同時にいろいろな部品を製造しているので、２０時間程度で４００台ぶんの部品の製造が終わるとのこと（聞き間違えたかも）。

アマゾンでも来週から売るとのこと。結構売れると思う。間違って買っちゃうかも。何台も同じようなのがあっても仕方がないけど！

3. TOSHIBA flashair

企業の部活的ブースが結構元気が良い、というのが今回の印象。同人誌を配布していてなかなか面白かったので、flashair を衝動買いしてみた。何をするのか？と言われると困るけど。。。他に元気をもらったのはTDKの部活展示。

4. 食物系の展示

前に比べると、粗びきな展示が減ったように思うところ、食物・農業系の展示が集まったところに関しては、粗びき度が高くてどれも楽しめました。

これからはmaker 農業の時代！？