- Arduino CNCマシンの構築:
- 何が必要:
- CNCプロッタマシンのベース:
- X、Y、Z軸の組み立て:
- CNCマシンの描画プラットフォーム:
- CNCマシンの配線と回路:
- Arduino CNCマシンコードとテスト:
- 独自のGコードを生成する方法:
- GRBLコントローラー:
CNCマシンは、コンピューター化された数値制御マシンであり、コントローラーユニットに入力された設計プログラムに従って、何かを描画したり、機械部品を設計したりするために使用されます。コントローラユニットは、コンピュータまたはマイクロコントローラのいずれかです。CNCマシンには、供給されたプログラムに従って設計を描画するためのステッピングモーターとサーボモーターがあります。
CNCマシンを研究した後、地元で入手可能な材料を使用して独自のCNCマシンを構築することにしました。世界には非常に多くのCNCマシンがあり、そのうちのいくつかは、それらを適切に作成または操作するために非常に技術的で複雑です。このため、Arduinoをベースにしたシンプルな CNCプロッターマシンを作ることにしました。これははるかに簡単に作成できます。少し変更を加えるだけで、これをArduinoCNC描画機として使用することもできます。
このDIYArduino CNCマシンは、基本的な形状、テキスト、さらには漫画のほとんどを描くことができます。その操作は、人間の手が書く方法と似ています。人間が書いたり描いたりする方法に比べて、より速く、より正確です。このチュートリアルの最後にあるデモビデオを確認してください。
Arduino CNCマシンの構築:
用CNCマシンをプロット操作するために、3つの軸が(x軸、y軸及びz軸を必要としている。普通紙に二次元画像を作成するために一体にX軸とY軸の仕事をこれらxおよびy軸は互いに90度に配置され、平面上の任意の点がxとyの指定された値によって定義されます。z軸は、ペンを普通紙の上で上下させるために使用されます。
描画する画像に応じて、コンピューターは適切な座標を生成し、USBポートを介してマイクロコントローラーに送信します。マイクロコントローラーはこれらの座標を解釈し、モーターの位置を制御して画像を作成します。ここでは、このCNCマシンを構築するためのマイクロコントローラーとしてArduinoを使用しました。3軸の動きは、Arduinoボードによって制御されるステッピングモーターによって提供されます。これに慣れていない場合は、ステッピングモーターをArduinoに接続する方法を確認できます。
それでは、ArduinoCNCデバイスの構築を段階的に始めましょう。
何が必要:
注: 私のデザインは、サイズと使用する素材の点でハードウェアがかなり異なります。古いDVDドライブが見つからなかったので、プリンターの部品を選びました。どちらを使用する場合でも、ステッピングモーターが搭載されていることを確認してください。
ハードウェア要件:
- アルミシート(710mm x 710mm)
- 古いHP / Epsonプリンター。古いコンピュータのDVDドライブを使用できます
- ボルトとナット
- パースペックスガラス
- Arduino UNO
- L293DモータードライバーシールドまたはArduinoCNCシールド
- ミニサーボモーター
- ペン
ツール:
- ドライバー
- ドリル
- 切削工具(弓のこ)
- 接着剤
- ベンチ装置
ソフトウェア:
本機を効率的に運用するために、以下のソフトウェアを使用しています。さまざまなWebサイトにアクセスして、ダウンロードしてください。
- ArduinoIDEバージョン1.6.6以降のバージョンはこちらから
- ここからIDEバージョン3.1.1以降のバージョンを処理しています
- Inkscapeバージョン0.48.5。こちらからダウンロードしてください。
- Grblコントローラー(オプション)
CNCプロッタマシンのベース:
この装置の本体は、機械のすべての主要部分を一緒に支持するベースであるため、機械はしっかりしていて、持ち運びも可能です。このデザインでは、アルミニウムを使用してベースを構成します。これは、軽量で、曲げたり切断したりするのが簡単で、錆びないため、光沢のある外観が得られるためです。
私のベースのデザインと寸法を以下に示します。
注: すべての寸法はミリメートル単位です。
すべての曲げと切断の後、私は以下に示すように非常にしっかりしたベースを作ることができました:
X、Y、Z軸の組み立て:
x軸とy軸を作成するには、2つのプリンタクレードルを使用します。これらの各部品には、カートリッジを前後に動かすために通常使用されるステッピングモーターとベルト駆動機構が含まれています。
z軸はy軸に接着剤でミニサーボモーターを取り付けています。このサーボモーターは、ペンを上下に動かすために使用されます。ペンを自由に上下に動かすことができる優れたサポートメカニズムを構築する必要があります。
CNCマシンの描画プラットフォーム:
このマシンのサイズが非常に大きいため、このデバイスはA5サイズの用紙に描画できます。したがって、パースペックスガラスからA5(148mmx210mm)サイズのプラットフォームを切り取り、接着剤を使用してx軸の可動部分に貼り付けます。
CNCマシンの配線と回路:
L293DモータードライバーシールドをArduinoUNOボードに挿入します。このシールドは、2つのステッピングモーターと2つのサーボモーターを同時に駆動できます。以下に示すように、2つのステッピングモーターを接続します。モーターはバイポーラタイプなので、アース接続は未接続のままにしておく必要があります。これは、プロッターマシンのArduinoCNCコントローラーとして機能します。
また、ミニサーボモーターをservo1に取り付けます。7.5V〜9Vの電源をモータードライバーシールドの電源ポートに接続します。これで、マシンをテストする準備が整いました。
Arduino CNCマシンコードとテスト:
まず、ステッピングモーターをテストし、正しく接続されているかどうかを確認する必要があります。
L293Dモータードライバーシールドを使用しているため、ここからAFmotorライブラリをダウンロードする必要があります。次に、それをArduinoIDEライブラリフォルダーに追加します。名前を AFMotorに 変更して ください 。Arduino IDEが開いている場合は、閉じてもう一度開き、 ファイル->例-> Adafruitモーターシールドライブラリ->ステッパー をクリックし ます 。ツールで正しいポートとボードを選択していることを確認してから、コードをArduinoボードにアップロードしてください。ステッピングモーター1でいくつかの動きを観察する必要があります。
モーター2をテストするには、次の行でモーターポートを2から1に変更してから、コードを再度アップロードします。
#include // 1回転あたり48ステップ(7.5度)のステッピングモーターを//モーターポート#2(M3およびM4)に接続しますAF_Stepper motor(48、2);
CNCマシンのArduinoコード:
ステッピングモーターが適切に応答したら、CNCマシンのArduinoコードを以下のコードセクションからコピーして、Arduinoボードにアップロードします。以下のリンクからコードをダウンロードできます。
ArduinoCNCコードのダウンロード
CNCマシンのGコード:
G-CODEは、コンピューター化されたマシン(CNC)に何かをするように指示する言語です。これは基本的に、X、Y、Z座標を含むファイルです。
例えば:
G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5Y0。Z0.1 G01Z0。F5。G02X0。Y0.5 I0.5J0。F2.5 X0.5Y0。I0。J-0.5X0。Y-0.5 I-0.5J0。X-0.5Y0。I0。J0.5 G01 Z0.1F5。G00X0。Y0。Z0.25
単純な正方形のGコードを書くのは非常に難しい場合がありますが、幸いなことに、Gコードの生成に役立つソフトウェアがあります。このソフトウェアは「Inkscape」と呼ばれています。ここからダウンロードしてください。
次のセクションで説明するInkscapeを使用して独自のGコードを生成することも、インターネットですぐに利用できるGコードを使用することもできます。
Inkscapeを使用してGコードを生成する方法を説明する前に、それらのGコードをArduinoに送信する方法について説明します。GコードをArduinoに送信できるようにするソフトウェアはProcessingと呼ばれます。
GコードをアップロードするためのIDEの処理:
このプラットフォームは、GコードをArduinoボードに送信するのに役立ちます。これを行うには、GCTRL.PDEファイルをダウンロードする必要があります。
ここからGCTRL.pdeファイルをダウンロードし、ProcessingIDEを使用して開きます
処理IDEで開いたら、[実行]をクリックします。すべての指示が記載されたウィンドウが表示されます。キーボードのpを押します。ポートを選択するように求められます。したがって、Arduinoボードが接続されているポートを選択します。私の場合はポート6です。
次に、gを押して、Gコードを保存したフォルダーを参照します。正しいGコードを選択し、Enterキーを押します。すべてが正しく接続されていれば、デバイスが紙にプロットし始めているのがわかるはずです。
プロセスを終了する場合は、xを押すだけで、デバイスは実行中の処理をすべて停止します。
独自のGコードを生成する方法:
Inkscapeは、Gコードを生成するために使用するソフトウェアであると述べました。この例では、以下に示すような単純なテキスト(HELLO WORLD)を作成します。
注 : Inkscapeには、ファイルをG-CODEとして保存する方法が組み込まれていません 。したがって、G-CODEファイルへの画像のエクスポートを可能にするアドオンをインストールする必要があります。このMakerBotUnicornプラグインを、インストールノートとともにここからダウンロードします。
インストールが成功した場合は、Inkscapeを開き、[ファイル]メニューに移動して、[ドキュメントのプロパティ]をクリックします。まず、寸法をpxからmmに変更します。また、幅と高さを90mmに減らします。このウィンドウを閉じます。描画領域として正方形が表示されます。これは、テキストを書くために使用する領域です。
次に、左側のサイドバーで、[テキストオブジェクトの作成と編集]タブをクリックします。「HELLOWORLD」というテキストを入力し、以下に示すように正方形の右上隅に配置します。
テキストをクリックして、好みのフォントスタイルのタイプを選択します。[適用]をクリックして閉じます。
次に、パスをクリックして、「オブジェクトからパス」を選択します。
これで、テキストをGコードとして保存する準備が整いました。[ファイル]-> [名前を付けて 保存]を クリックし、ファイル名を「helloworld」と入力します
下の写真に示すように、ファイルタイプを 「MakerBotUniconG-Code」に 変更します。これは、アドオンのインストールが成功した場合にのみ表示されます。最後に[保存]をクリックし、ポップアップウィンドウで[OK]をクリックします。
Gコードを生成しました。これは、前の手順を使用してプロットできます。
GRBLコントローラー:
Inkscapeを使用してGコードを生成できたら、図面の制限内にあることを確認するためにGコードを表示する必要がある場合があります。
描画制限はアルドゥイーノCNCコードで設定され、以下に示す行で:
上記のGRBLコントローラーの画像は、上記のCNCArduinoコードに示されている制限を超えてはなりません。たとえば、x軸の負の側に向かってこれらの制限を超えると、負の側のその部分はプロットされません。
この例では、x値とy値の範囲は0mmから40mmです。
広い範囲にプロットできるプリンターパーツを使用しているので、最大値を40mmから60mmに変更します。
Inkscapeを使用してGコードを生成するときはいつでも、最初にGRBLプログラムでそのGコードを開いて、それらの制限内にあるかどうかを確認できます。範囲内にない場合は、制限内になるまでInkscapeで画像のサイズを変更する必要があります。
したがって、これは自宅でarduinounoを使用してCNCプロッターマシンを構築するための安価で最も簡単な方法です。試してみて、コメントで知らせてください。下のビデオもチェックしてください。