1年以上ぶりの「小型工作機CNC2418」シリーズであります(^^)
が、CNC2418の改造ではありません^^;
相変わらずトラップにハマりまくり長くなっております(-_-;)
先般、AliExpressを散歩してて、ふと見つけた
「日本電産製の200Wの3相ブラシレスモーター」
24Vで 41,000rpmってあって面白そうなのです。
3相ドライブボードも一緒に売ってて
取り敢えず、ブックマークしてました。
[Motor and Driver]で US$ 12.80(送料 $ 8.75)
上のはちょっと遊ぶには高いな~と探してると
こっちの方に、 US$ 7.25(送料 $ 4.54)が!
DC24Vで速度: 33800 rpmになってるけど、
モーター品番は「21F706L040」で上のサイトのと同じなのでポチッ(^^)
わりと早く届きました!
3相なので太い赤白黒の3本線の他、
位置検出信号用の細い線が5本(黒のヒシチューブ内)出ています。
早速、品番確認!
「21F706L040」でサイトの写真通りです(^^)
Datasheetを探しましたが、全くヒットしません(T_T)
Nidecのサイトが一番上にヒットするんですがね~
775タイプのモーターより径は一回り小さく、長さ2/3程度
モーターの品番があるので専用ですね~
右下に小さなタクトスイッチ「SW1」がありますが
回路図も見つからず、何のスイッチかわからず仕舞いです。
ちなみに、動作テストで押したけど何も起こりませんでした。
200℃から始めることにします。
簡易包装なので、落下でボードが死んでたらいけないと
まずは、電流制限付きのDC電源でテストしたら8Vちょっとで回り始めて、9Vで約1A・・・ひとまず大丈夫でした(^^)
ドライブボードのスイッチング用のPower MOS-FETの
9Vでの発熱は小さそうなので、テストは放熱板なしでいけるかな?
それにしてもわずか9Vなのに回転音がとても高音で、
かなり期待できそうでワクワクするのでした(^^)
回転数を測るにしても、裸の軸では何も付けれないので、
コレットホルダー(ナット付)[ER11-6mm]もポチッっておりました。
US$ 2.90(送料 $2.74)
AliExpress.com Product - ER11 Chuck spindle motor shaft extension rod
spindle collet lathe tools spindle cutter rod 5mm 6mm 8mm holder
inner
コレットホルダーが数日先に届いております。
イモネジが付いているので、
叩けば入る程度のギチギチかと思いきや、
全く入る気配がありません(・o・)
どうやら軸と同じ穴径でクリアランスゼロのようです。
覚悟はしていましたが、
初の”焼き嵌め”とやらに挑戦するしかないですね~(^^)
普通、”焼き嵌め”は、バーナーで炙るようですが、
ブラシレスモーターは、ローターの方にネオジウム磁石がついています。
チンチンに加熱したコレットを軸に嵌め込む時に、
ローター内の磁石も加熱され磁力低下するのが心配です。
調べると、ネオジム磁石のキューリー温度は、300℃ちょっと。
熱減磁が比較的大きい磁石で、
20℃を100%だと、50℃:約95%、100℃:約90%に低下。
特に可逆範囲が狭く、約80℃程度まででないと元の磁力に回復しない。
ようなのです。
これは、コレットホルダーを加熱するにしても
できるだけ低目の温度でやって、さっと冷やしたいですね~
ということで、まずは、こいつでやってみようと
まだAliを知らない時に、Amazonのここで買ったもの。
使用用途は、みんな知ってるゲーム機PS3の修理ですね(^^)
後はプラの溶接とかできるな~と・・・まだやったことないですが(-_-;)
仕様は箱のこれです。
550℃までいけます。
デジタルで温度設定できるのは便利です。
この辺まで挿さることになります。
後で思うにギリギリまで挿したが良かったかな?
ちょっと危なっかしいですが...
リビングのテーブルの上に準備!
テーブルに落とすとまずいので、こんな感じで...
200℃では、常温と変わらず、全く入る気配がないので途中で入らなくなると大変なことになるので
炎の先の方で満遍なく熱します。
テーブルが焦げるとまずいので、キッチンのステンレス台に移動して^^;
すぐに冷却もできるしですね~
さすがに動画撮る余裕はありませんでしたが^^;
明るい部屋で赤熱のちょっと前位まで熱したので、700~800℃位かな?
軸に挿すと、スコッ!と入ったので、すぐに水をかけて急冷して
"初めての焼き嵌め"は無事に終了!
コレットホルダーは大きく変色しています。
もう少しキレイに変色するかな~と思ったのですが...
挿さり過ぎ防止の銅線リングを外します。
ちなみにこれは、CNC2418で使ってる775モーター
コレットは工場で焼き嵌めされてるので、キレイな色です。
マーティーが焼き嵌めしたヤツ
軸の根本が熱で変色してますね~
一応付けておきます^^;
AliExpress.com Product - Accurate Dial Gauge Test Indicator Precision
Metric with Dovetail Rails Mount 0-4 0.01mm Measuring Instrument Tool
// 描画バッファの内容を画面に表示
display.display();
delay(200) ;
}
この例では、1298Hz x 10 = 12980rpm ≒ 13000rpm というわけです。
動作確認の前にちょっと軸ブレを確認します。
ダイアルゲージはこれです(^^)
可動範囲は狭いですが、先端の向きが変えられるので便利です。
US $9.53(10% OFF、送料無料)
では、ブレを動画で!
このモーター低速回転することができないので手動で回してます。
まずは、モーターの軸(6mm)
ほとんど針が振れない、3μmのブレというところでしょうか
さすが日本ブランド(^^)
マーティーが焼き嵌めしたコレットホルダーの胴体
1目盛ほどなので、10μm
まあ許せるかな~^^;
訳あって、先の方のブレは、後回しにして~
では、本命の回転数を診ることにします(^^)
一応、スケッチから!
Arduino NANOで文字ベースの周波数カウンタ&タコメーター
6スリットとしてrpmを算出しています。
スケッチは、Google Driveのここに入れてます。
スケッチは、Google Driveのここに入れてます。
あっ!OLEDライブラリのインストールは、ここで格闘してます。
*****FreqCounter_Tachometer_6slit.ino*****
// Freqency Counter & Tachometer
// Arduino UNO & OLED I2C SH1106(128x64)
// Marty Vessel June, 2021
#include <Wire.h>
// for I2C6
//#include <SPI.h> // If will use SPI
#include <Adafruit_GFX.h> // https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
#include <Adafruit_SH1106.h> // https://github.com/wonho-maker/Adafruit_SH1106
#define OLED_RESET 4 // PA4 for RESET SH1106 PDA
Adafruit_SH1106 display(OLED_RESET); // RESET SH1106
volatile unsigned long LowTime = 0; // INPUT PulseのHIGH期間[μsec]
volatile unsigned long HighTime = 0; // INPUT PulseのLOW期間[μsec]
volatile unsigned long TotalTime = 0; // INPUT Pulseの1周期[μsec]
int SensorIn = 7; // Arduino UNO PD7
void setup() {
pinMode(SensorIn, INPUT); // Tachometer Sensor Input
display.begin(SH1106_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // SH1106、I2C Address:0x3C
display.setTextSize(1); // FONT Size x1
display.setTextColor(WHITE);
}
void loop() {
// pluseIn usage
// unsigned long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state, unsigned long timeout));
// pin: 入力ピン
// state: カウントするレベル型、HIGH or LOW
// timeout: カウントのタイムアウト時間(μsec)、Default 1000000μsec(1sec)
HighTime = pulseIn(SensorIn, HIGH,500000) ; // timeout:0.5sec μsec
LowTime = pulseIn(SensorIn, LOW,500000) ; // timeout:0.5sec μsec
TotalTime = HighTime + LowTime ;
display.clearDisplay(); // clears display from any library info displayed
display.setCursor(2, 2);
display.print(HighTime) ;
display.print(" usec") ;
display.setCursor(2, 10);
display.print(LowTime) ;
display.print(" usec") ;
display.setCursor(2, 18);
display.print(TotalTime) ;
display.print(" usec") ;
unsigned long Freq = 1000000 / TotalTime ;
display.setCursor(2, 26);
display.print(Freq) ;
display.print(" Hz") ;
// 6スリット、100Hz位で四捨五入してRPM値を計算
unsigned long RPM = ( Freq * 10 +50) /100 *100 ;
//#include <SPI.h> // If will use SPI
#include <Adafruit_GFX.h> // https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
#include <Adafruit_SH1106.h> // https://github.com/wonho-maker/Adafruit_SH1106
#define OLED_RESET 4 // PA4 for RESET SH1106 PDA
Adafruit_SH1106 display(OLED_RESET); // RESET SH1106
volatile unsigned long LowTime = 0; // INPUT PulseのHIGH期間[μsec]
volatile unsigned long HighTime = 0; // INPUT PulseのLOW期間[μsec]
volatile unsigned long TotalTime = 0; // INPUT Pulseの1周期[μsec]
int SensorIn = 7; // Arduino UNO PD7
void setup() {
pinMode(SensorIn, INPUT); // Tachometer Sensor Input
display.begin(SH1106_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // SH1106、I2C Address:0x3C
display.setTextSize(1); // FONT Size x1
display.setTextColor(WHITE);
}
void loop() {
// pluseIn usage
// unsigned long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state, unsigned long timeout));
// pin: 入力ピン
// state: カウントするレベル型、HIGH or LOW
// timeout: カウントのタイムアウト時間(μsec)、Default 1000000μsec(1sec)
HighTime = pulseIn(SensorIn, HIGH,500000) ; // timeout:0.5sec μsec
LowTime = pulseIn(SensorIn, LOW,500000) ; // timeout:0.5sec μsec
TotalTime = HighTime + LowTime ;
display.clearDisplay(); // clears display from any library info displayed
display.setCursor(2, 2);
display.print(HighTime) ;
display.print(" usec") ;
display.setCursor(2, 10);
display.print(LowTime) ;
display.print(" usec") ;
display.setCursor(2, 18);
display.print(TotalTime) ;
display.print(" usec") ;
unsigned long Freq = 1000000 / TotalTime ;
display.setCursor(2, 26);
display.print(Freq) ;
display.print(" Hz") ;
// 6スリット、100Hz位で四捨五入してRPM値を計算
unsigned long RPM = ( Freq * 10 +50) /100 *100 ;
display.setCursor(2, 34);
display.setTextSize(2); // FONT Size x2 RPM表示のみ2倍文字
display.print(RPM) ;
display.print(" rpm") ;
display.setTextSize(1); // FONT Size x1に戻す
// 描画バッファの内容を画面に表示
display.display();
delay(200) ;
}
*********
テストなので簡素な表示です。
パルスの周波数カウンタ 兼 6スリット用回転数計です。
上からHIGH時間、LOW時間、1周期、周波数
一番下が、6スリットでの回転数です。この例では、1298Hz x 10 = 12980rpm ≒ 13000rpm というわけです。
6スリットで30000rpmの時、センサー出力:3000Hz
分解能:1μsec なので、±1カウントの誤差で±90rpm
30000rpmの±0.3%なのでいいでしょう!
センサーは、随分前に買ってたインタラプト型のこの2種類。
共にUS$ 0.58(7% OFF、送料 $0.96)
両方ポチると、$0.85 OFFでした(^^)
間隔が狭いやつでやることにします。
この時、ここにトラップがあるとは、マーティーは知る由もなく・・・
全景はこんな感じです。
電源リードのむき出しは、この後、テープ貼りました(^^)
電源は、この可変タイプを使ってます。
US$ 38.99(送料無料)
AliExpress.com Product - AC 110/220V to DC 0-48V 10A 480W Switching Power
Supply Transformer Adjustable Switch Power with Digital LED Display
Terminals
この辺りの電圧からやっと回り始めますが、
(rpmの文字が小さい時の写真ですが)
安定してギンギン回り始めました。
ダメ(T_T)
オシロで波形を見ればいいのでしょうが...(-_-;)
得意のマウスの基板のセンサーでやってると
24Vで30000rpmを超えた!と思ったら
センサーがスリット円盤に接触して
吹っ飛んでしまいました(T_T)
Fusion360を立ち上げるのは、数カ月ぶりかな~
ブレてますが、スリット円盤が吹っ飛ぶ直前、
24Vで33900rpmの写真が撮れてました^^;
破損前の写真を探してきました。
これは、ドーム型のレンズ部分が確認できますが
上の写真では、キレイに吹っ飛んでます(T_T)
厚紙といえど、高速回転では、プラをも削れるってことですね。
さ~て、また厚紙のスリット円盤を作らないといけません(T_T)
今度は、こういう形状にしてみます。
Fusion360を立ち上げるのは、数カ月ぶりかな~
手加工でカットするかな~と、PDFで図面出力しようとしたら
ドッヒャ~!
いつの間にか「個人用 商用不可版」では、PDF出力できなくなってます。
いくらなんでも...AUTODESKさん、お慈悲を~(T_T)
レーザーの代わりに直径0.1mmのカスタムエンドミル作って
CAM設定して、ポスト処理すると、
ありゃ~
Fusion360がUpdateされた後によくなるんですよね~
折角のカスタムをデフォルトに戻すの、やめて欲しいな~
まあ、ここは[はい]で抜けるとして
なんと、OFFがありません(・o・)
[Safe retracts]に[G28]、[G53]、[Clearance Height]
の3つしかないんです。
夫々の設定でポスト処理して中身を見比べる方が早いでしょう!
3種類のポスト処理して、並べてみます^^;
・左から[Safe retracts]:[G28]、[G53]、[Clearance Height]
結局、[G53]の方には[G28]も含まれてて
[Clearance Height]が、従来のG28 OFFということがわかったので、
[Safe retracts]:[Clearance Height]にします。
たかが回転数の測定、なかなか先に進みません(T_T)
久々に登場するマーティーの半導体レーザーを説明すると、
CNC2418の購入時、5.5W Blue Laserセットのもので、単品だとこれです。
余談ですが、店には、3mmMFDを1パスでカットした写真が載っていますが
少なくともマーティーの5.5Wは3mmベニヤ、10パスでも切れませんでした。
余談ですが、店には、3mmMFDを1パスでカットした写真が載っていますが
少なくともマーティーの5.5Wは3mmベニヤ、10パスでも切れませんでした。
「小型工作機CNC2418 その34」の時、
ダミーのシリコンダイオードでの測定では、LDへの入力電力:5W弱だったので
5.5Wというのは、入力電力の定格です。
光出力は、1Wもないんじゃないかと思われます。
そのレーザーでカット中!
更にマーティーのは、レーザースポットが超楕円の紛い物に当たったのか?
フルパワーでは、スポット径がでかすぎるので、50%パワーで
0.5mm程度の厚紙を3パスで切ってます(T_T)
それでも断然便利であります(^^)
右上の変なのは失敗の履歴です(-_-;)
どうもFusion360さんデグレしてるようで
移動が「G0」じゃなくて「G1」なのです。
GRBL 1.1以降のLaser Mode($32=1)にしても
移動でG1命令じゃ、レーザー吹いてしまうのです(T_T)
仕方ないので、全Gcodeを眺めて、
移動・退避を全てG0命令に書き換える作業までやる羽目に٩(๑`^´๑)۶
なんか使い辛らくなってきてますね~Fusion360(T_T)
まあパワーは弱いけど、これを手加工で作ることを考えると
レーザーはとても重宝しますね~
8.54Vでギンギン回りだしたら
ダメだ~~(T_T)
モーターはギンギン回ってるんですが...
センサーの回路に何か問題が潜んでそうです。
Freqが変なのは、マーティーのスケッチの問題でしょう(-_-;)
もう一つの、右側のでやってみます。
ジャーマンスタンドにセットし直して~
このセンサーは、スリット円盤を適当に入れてもよく反応してくれます。
あっけなく測定できました^^;
8.85Vで10300rpm
最初のセンサーは何だったんだろう?
先のアルミナ部分で
内側を磨くことにします。
10000rpm程で10分以上研いたかな。
漸く、24Vでの回転数測定ができました。
いや~トラップにハマりまくり(-_-;)
たかが回転数測定なのに、とても時間かかりました(T_T)
「24V 41000rpm」は眉唾のようですが
最後の方は、ドライブボードの温度を測ってます。
上の動画の後ろ 1分18秒以降では、24Vのまま
ドライブボードのPower MOS-FETの温度を測ってますが
63.4℃ ってのが見えてドキッ(・o・)
これは、放熱板付けないとまずいですね~
モーター温度もじっくり測ろうかと思ったけどビビってすぐに停止(-_-;)
動画を止めて観ながらグラフにプロットしました。
24Vでは、ちと不安定で回転数の揺らぎが大きいようです。
9V、10000rpm以上じゃないと安定して回らないようなので
低速じゃないと溶着するアクリル切削とかには向かなそうです。
定格 21.6Vの 30000rpm辺りで木材・アルミ切削専用かな。
無負荷の24V時、1.45A程度で約35Wでした。
クランプ型電流計なので誤差大くて暴れてます。
所で、
最初の方で、モーターの軸のブレは、さすが日本製の3μm
マーティーが焼き嵌めしたコレットホルダーの胴体のブレ:10μm
というとこでした。
で、先の方にいって、コレット・ナット部
35μmもあるのか~(T_T)
0.6mmエンドミルの軸
え~っ!
0.12mmもあるのか(・o・)
CNC2418のER11付き775モーターでいつも使ってた
1/8inchナットとチャックとエンドミルなのです。
こんなにブレてるのはコレットホルダーが悪いとしか...(´-﹏-`;)
原因は何だろう?
コレットホルダーの内側も見てみます。
0.2mmも豪快に針が振れてますね~(T_T)
どうやらこれが怪しいですね~
愛用しているCNC2418のコレット付775モーターの
コレットホルダーの内側を見てみます。
お~っ! 12μmってとこですか!
コレットホルダー胴体は、5μmだ!
中華の工場で焼き嵌めされたヤツですが頑張ってますね~(^^)
その先、0.6mmエンドミルの軸は、
60μmかあ~(´・ω・`)
使ってる時は、もう少し小さい感じだったんだが
10%もブレてるとは(T_T)
愛用の775モーターと比べたところでは、
どうやらコレットホルダーの内側の偏りに原因があるようなので
この調整ドライバーの
さて、0.6mmエンドミルの軸はどうかな?
研磨前は、0.12mmだったけど・・・変化なしですね~(T_T)
これが原因ではないってことか~(T_T)
たぶん、コレットナットを付けるネジ部分が偏ってるんだろうな~
では、4mm用コレットと4mmエンドミル
0.16mmもある~~(T_T)
コレットナットは、4mm専用にしてて先のとは別モノです。
では、6mm用コレットと6mmエンドミル
0.15mmだ~~(T_T)
このコレットナットも、6mm専用にしてて先のとは別モノです。
たぶんコレットナットには大きな要因はなさそうで、
どうやらハズレのコレットホルダーを引いたようですね~(T_T)
"ハズレ"というより"当たり"がないだけかも?
マーティーの焼き嵌めには問題ないと思いたいのだが...
なかなか厳しいブレですね~
小さい径のミルは、使えないかな~(T_T)
国産のコレットホルダーに付け替えようかな~
なんて、ミスミやモノタロウを覗いてみたら
10000円以上するんですね~(T_T)
まあAliで500円の20個で10000円
それを選別して1個採れるのと同じという考え方もあるけど...
取り敢えず、棚上げですね~(´・ω・`)
焼き嵌めする前に確認する方法はないものかな~
ちょっと手持ちで削ってみたくなりました(^^)
その前に、ドライブボードのPower MOS-FETに放熱板付けないと^^;
基板のパーツには、保護コートが塗ってあります。
爪でも剥げるくらい柔らかいです。
こっちは、ちと判読不能です。
手持ちのヒートシンク、これより小さいのがなくて
全部剥ぎ終わりました。
「RS1G120MN」
おっ!ROHMのですね~
PDF Datasheetは、ここ。
40V 34AのNch Power MOSFET、RDSon Max:16.2mΩ とあります。
こんな感じで付けるかな。
このテフロンテープを
接触しそうな所に貼って、
その昔、CPU換装してた時代の放熱グリースがあったので
Power MOS-FETの頭に塗って
ヒートシンクを載せて、タイラップで固定して完了!
裏はこうなってます。
四角いのは、バネ代わりのゴム板です。
試し部材は、2mm厚のアルミヒートシンク
切削屑が散らばりますが、外に持ち出すのは面倒なので
エンドミルは、
この前、DREMEL 4000で真鍮のバッテリー端子を削ったのと同じもの。
執筆中によく見ると「許容最高回転数:30000min-1」なのですね~
てっきり適正回転数と思い込んでました(-_-;)
約10000rpmです。
約10000rpmでの2mm厚のアルミの切削を動画で!
押さえつけると少し音が低くなってますが、トルクはそこそこありそう。
実は、先に30000rpmでテストしてから撮影したので
なんかもたついた削れ方に感じます。
今までこんなに削れない10000rpmで頑張ってたのか~って感じです。
約30000rpmでの2mm厚のアルミの切削も動画で!
最初の方、上の写真左下のゴールドのツマミで
電圧を上げてるので音だけ高くなっていきます。
軽く触れただけで面白いように削れます。
上の10000rpmの削れ方との差が明白に判ると思います。
これだけ切削できれば、貧弱なCNC2418のフレームでも
かなりなスピードでアルミ切削できそうな期待が込み上げてきます(^^)
ただ、モーター本体はすぐに熱くなってきます。
ファンもついてないですからね~
持ってる時は、ちょうど風邪で高熱出してる感じなので
39~40℃でしょう^^;
CNC2418に取り付けるには一工夫いりますね~
これは、面白くなってきそうな予感(^^)
2 件のコメント:
久しぶりのCNCネタ大作ですね。今後が楽しみです。
コレットのブレ YoueTubeにも同様の計測動画アップされてました。
なかなかアタリにはお目にかかれないようです。
いつもコメントありがとうございます。
いや~トラップ嵌りの大作ですね~(-_-;)
奇しくもタコメータで奮闘したのが丁度1年前でした。
どうも回転数測定と性が合わないのかな~(T_T)
面白い続きになればいいのですが、
トロトロやっていきます。
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