小型工作機CNC2418 その81（高速ブラシレスモーターの装着に奮闘・その１）

前回「小型工作機CNC2418 その80」で

30000rpm超のブラシレスモーターであることが確認できて、

手持ちで削ってみたら、CNC2418に乗せてみたくなりました(^^)

すぐに乗せたいけど、色々と難関があります(T_T)

まず、モーター本体の発熱が大きく、長時間稼働には、放熱必須です。

それと、外径がちょっと小さいのです。

AliExpressのこの写真に寸法が載ってました。

一方、CNC2418に装着するには、この径にしないといけないので

放熱を兼ねて、上の径39.5mm部分にアルミを巻くことにします。

厚いアルミの平板を円筒にして巻くのは自信ないので

Amzonのここで

「アルミパイプ 直径45ミリ肉厚2ミリ

　長さは１センチ単位で自由カット (1-10センチ)」 

ってのを10cm調達します。

［1-10センチ］･･･何も指定しなければ、MAXの10cmになります。

このケイワークスってとこ、短いの切売りしてくれるので助かりますね～

アルミパイプは、直径45mm、肉厚2mmなので内径41mm

一方、モーターのここは、実測でも39.5mm

４１－３９.５＝１.５mm

周囲の隙間は、1.5÷2＝0.75mmということになります。

なので、胴体に薄いアルミ板を巻こうと思いますが、

規格上、0.5mm、0.8mmしかないので、クリアランスも兼ねて

0.5mm厚のアルミ板 100X200mm

「エッグス Eggs 75-722B」というのをヨドバシカメラでポチッ！

「お取り寄せ」ですが、送料無料なので(^^)

価格：￥226（税込）

40 x 3.14＝120ちょいなので、長辺200mmあれば大丈夫です。

何でも送料無料のヨドバシカメラ便利です^^;

到着前にケーブルを加工しておきます。

回転位置センサー出力のリード線が横から出てる（赤丸部）と

アルミパイプを被せる時に邪魔なのです。

初めて見るかなり小さなコネクタですが

ピンの引っ掛かかりを押し下げると抜けるよくあるやつです。

全部抜き終えました。

ヒシチューブ（黒いの）も取り去って

１本ずつ後ろ側に通していきます。

５本とも後ろから出し終えました。

中は６pinコネクタになってます。

元のヒシチューブは、ちと太くて硬かったので
ギリギリの細いに変えました。

ケーブルを間違えないように元通りハウジングに付けて完了！

元通りドライブボードに挿して、

一応、動作チェック・・・ちゃんと動きました(^^)

で、

アルミパイプの内径：41mm、モーター外径：39.5mmなので

モーターに巻く、0.5mm厚のアルミ板をカットしていきます。

金切り鋏だと、どうしても曲がったり反ったりするので

カッターで深めの切り傷を入れて

何度か曲げて

金属疲労方式で折りました。

ちょっと小さめの塩ビパイプを持ってきて

ちなみに、単３⇒単１変換アダプタです^^;

2011年の単１もアダプタも枯渇した時に頼まれて作った残りです。

最初の先端だけ手では曲がらないので、

ゴムを巻きつけたハンマーでコンコンやって～

残りは、手で巻きつけていきます。

0.5mm厚なので、楽に巻けます。

巻いた後、手を離すと広がることは、想定内なので、

小さめの塩ビパイプにしてたけど、

思いの外、広がり具合が丁度良く

モーターにピッタシになりました(^^)

しまった～

最初に丁度いい長さにカットしとけば～(T_T)

今頃気づくマーティーであります(-_-;)

感で切り取り線を描いて～

カットには、Amazonのこれ

良く切れるので愛用しています。

一応、切った時に部材が反り難い刃形状にはなっているのですが、

まあ、金切り鋏だとどうしても反ってしまいます(T_T)

ラジオペンチで修正して

モーターに取り付けます。

いいんじゃないでしょうか！

外郭になるアルミパイプ（直径45mm肉厚2mm）も届いてます。

ノギスの先は厚みがあり僅かに小さめに出ると思うので

内径は、ぴったし４１mmじゃないかな？

後ろから挿入していきます。

この時点ではアルミパイプの前も後ろもはありませんが^^;

挿入中の前からショット！

いい感じの隙間になってます(^^)

ちょうど茶筒の蓋を締めるような感じで入っていきます。

職人になった気分です^^;

先端まで入れると

お～っ！なんか高級モーターみたい(^^)

真横から

後方から見られると...^^;

いや～マーティーにしては完璧な嵌りであります(^^)

逆さにするとモーターの重みでゆっくりとずり落ちてきます。

喜びは程々にしておいて、次の難関にかかります。

アルミパイプの外郭をモーターの３つのネジ穴で固定したいのです。

薄いマスキングテープをピッタシ１周で貼って

一旦、テープを剥がして、横に伸ばします。

ほぼ、45 x 3.14＝141mmですね。

均等に9mm幅の線を３本引きます。

（両端は、4.5mmですが）

再び貼ると、120°間隔で9mm幅のガイド線ができました。

この赤線の所に切り込みを入れたいのです。

ゴソゴソと余り木BOXを探して、これがいいかな。

「小型工作機CNC2418 その１９（集塵ホース取付治具３）」の

作った時以外は、全く使っておりませんが(-_-;)

9mm厚MDFの余りを使います。

上の余りMDFを適当に分割して

右下のは、

今回、アルミパイプに合わせて、切込みを入れました。

アルミパイプにこの様に入れます。

真横から

MDFの厚み９mm、アルミパイプの直径４５mm（９ｘ５）なので

残りの２つを下に敷くと、丁度２枚入るというわけです。

固定用のガイド板というわけです。

寝る前に、こうゆうやり方を考えるのは楽しいですね～

考えすぎると寝られなくなりますが(-_-;)

加工中に傷が入らないように保護テープも貼って、

アルミのカットには、このブレードを使います。

アルミの切断ＯＫです。

品番：AIZ32EPBですが、今や廃品種です。

おなじみ、BOSCHのカットソー GMF250CEにセットします。

初めてのやり方ですが、いざ！

１stカット！（中央やや右の赤線が消えかかってる所）

ちょっと斜めかな～

カットソーのスピードは最高の「６」なので20000min-1

最低の「１」だと、8000min-1

この様な感じでやっております。

刃は、２.８° 20000min-1で振り子のように往復動作をします。

金切鋸を短い距離で高速に動かしてるのと同じです。

２mm厚のアルミ、15mmを5秒程で、す～っと切れます。

６ヶ所終わりました。

なかなか真っ直ぐは難しいですね～(T_T)

たぶん、下の溝が１stカットだと思います。

上は、２ndで少し慣れたところかな？

ここは、ガイドラインからズレてるけど、まあ真っ直ぐ

ガイドのMDF外す時にテープが剥がれましたが

上のと似た感じかな？

まあ、６箇所とも合格というですかね^^;

次は、カットした部分を内側に曲げていきます。

偶然、先のMDFの余りにΦ４１のがあって

アルミパイプにピッタリ入ったので、

折り曲げのガイドラインを引きます。

適当なボルトを探してきて

グラインダーでちょっと刃物風に削りました。

ナットを刃の部分から15mmの所に付けて

このクランプで

４年以上前、「小型工作機CNC2418 その１０（円盤ノコギリ）」

Φ４７の塩ビパイプ固定用に使ったやつです。

Ｒ４７ですが、Ｒ４５のアルミパイプの当木に丁度いいです。

加工の残骸、取っておくもんですね～

かなり締め込めば、折り目がつくかと考えましたが

2mm厚アルミは、想像以上に手強く、びくともしませんでした(T_T)

寝る時間を惜しんで考えた、この方法は敢え無くボツ(-_-;)

で、DREMEL4000さんの登場です。

3mm程の先端球状のエンドミルをつけて

曲げ部分の3ヶ所に溝を掘ります。

拡大！

深さ、0.5～0.7mmだと思います。

空中でドレメルを手に持ってやったわりにはキレイかな^^;

先端幅がほぼ９mmの小型のバイスプライヤがあったので

それを使って、曲げていきます。

上手く曲げ始められましたが、赤丸部が当たるので

これが限界でした。

また工具箱を探して、小さめのペンチを見つけて

折れないかドキドキしながら少しずつ曲げていきます。

これも柄が当たるのでここまでです。

なんとかここまで無事に曲げれました。

曲げ部分が金属疲労っぽく鈍い色に光ってます。

前方から

真上から

長さも揃ってそうで、一応順調です。

最後の曲げは、円形の当て木を入れておいて

小さいハンマーで叩いて、

無事終了！(^^)

真裏から

裏側もいい感じに曲げられたようです。

モーターを装着！

あれっ？途中で当たって入らない(T_T)

ありゃ～っ！コレットの胴体が当たってる～(・o・)

曲げシロが想定より短くて済んだので、曲げた部分が少々長めになったのです。

厚紙で丸窓枠を作って、

中央の穴から出た部分をドレメル4000の手作業で削ります。

中央を削り終わったので

その厚紙でモーター側の３つのネジ穴位置に印を付けて

ポンチ打って

ボール盤でΦ３.５の穴を開けました。

モーターを入れると、

あらら、ちとズレてボルトが１ヶ所しか入りません(T_T)

やっぱ、現物合わせでなく、図面を描いて印刷するべきだったな～(-_-;)

Fusion360のPDF出力が有料になってるからな～(T_T)

この程度の2D図面はInkscapeでもできたんですが...

仕方ないので、丸ヤスリで削ります。

M3ボルトで固定できるようになりました！

赤塗は、もう少し削ろうかと印をつけたけど

削らない方がよさそうで、このまま放置です。

後ろ側から

24V 40mm角のファンは、早くから届いております。

価格は、倍近いですが、Oil Sleeveより長いLife TimeのBall Bearing

US$ 8.19／2個（45% OFF、送料無料）

AliExpress.com Product - 2 Pieces 5V 12V 24V 4010 40mm Cooling Fan 3D Printer Cooling Fan DC Brushless Fan Sleeve/Ball Radial Fans 40x40x10mm Fan

何と最速新記録の８日で届いたのです(・o・)

Trackingを見ると、注文日にChinaから発送して５日後に通関完了

SinoExは、国内を佐川便が請け負うようになったようで、

佐川急便が伝票付きで「印鑑ください」と

小さいな安いパーツで普通ならポストポンの荷物なのに

ちょっと申し訳ない感じ。

内径41mmのアルミパイプに内蔵しようと考えてました。

アルミパイプ加工前にちょっと置いてみた写真です。

裏側から覗くとこんな感じ。

4010タイプ、寸法通り40mm角なので

アルミパイプに入るように、円形にします。

CNCの出番と言いたい所ですが、うまい固定方法が浮かばず

手動で行きます^^;

まずは、OLFAの小型鋸で角部をざっくりカット！

後は、ヤスリで気長に削って整えていきます。

この辺でいいでしょう！

加工のBEFORE、AFTER

アルミパイプ内径：41mm、ファン40mmなのでブカブカです。

上から。

なかなかいい感じの円形に仕上がってます^^;

ドライブボードの取り付け方法は、まだ考えてないけど

三相とセンサー配線の長さからして、遠くには置けません。

ファンは、奥に入れるけど、モーターの三相リードに当たるので

奥に入れ過ぎないようにしないといけません。

0.8mm厚の200X300のアルミ板をヨドバシカメラで仕入れてます！

エッグス Eggs 75-716B というものです。

これも送料無料なので、「お取り寄せ」してました(^^)

その辺のホームセンターにも売ってるんですが、まあ^^;

モーター配線の分、ファンをモーター後端より２cm離すことにして

間に入れるアルミの輪っかを

0.8mm厚アルミ板を、先の0.5mm厚の時の要領で曲げて作って

モーター後端に２cmの下駄として入ります。

今回は、事前に長さ方向もカットしました^^;

（41－0.8x２）ｘ3.14＝123.7mm と最小径で算出するのがいいようです。

実は計算ミスって、また金切鋏のお世話になったのですが...(-_-;)

これからの加工作業で傷がつかないようにテープ巻きました^^;

真横から

3Dプリンタで作った方がピッタリに作れますが

放熱を考えるとどうしてもアルミで作りたくて

外郭側面から配線を出すための穴には、

このグロメットがよさそう。

いつどこで買ったかすっかり忘れました(-_-;)

天然ゴム製、品番「KGE-9A」のシールがあるので

袋の裏の表で溝径を確認します。

ゴムなので測り難いですが、
溝径：12mmであってるようです。

ホールセンサー配線のハウジングが通ることを確認します。

これが通らないとハウジングをバラさないといけないからですね～

ボディに乗せてみます。

そこだけ保護テープ剥がしました。

三相ドライブのリード線の長さが異なっていて、

「赤 ＜ 白 ＜ 黒」なのです。

この様に時計回りで処理するようになってるので、

この位置（左のテープ剥いだ丸部）に穴開けることにします。

モーター端子には、下から赤、白、黒ケーブルが入ります。

ボール盤で、まずは、2mmの穴を開けて～

10mmドリルで広げたいところですが

強く固定できないくて、ガガガ～と失敗する可能性大なので

ドリルは6.5mmまでにとどめておきます^^;

6.5mmの穴はキレイに開きました。

穴広げはリーマーでゆっくり慎重に(^^)

反対側の壁にぶち当たるので

リーマーはここまでしかできませんね～(T_T)

ちょっと穴径をみてみます。

11mm弱で小さいですが、ゴムのグロメットなので入らないかな～

なんとか入った！

キツメなので良さそうです(^^)

内側から

ホールセンサーのケーブルだけ通してみます。

で、内側に入るファン用の下駄が、

この様に入るので、それにも穴開けします。

･･･加工中略･･･^^;

上手く穴開けできたようです。

外郭のアルミパイプに入れます。

我ながら完璧のようです^^;

何故かまだ通さなくていいケーブル通してますが(-_-;)

グロメットを付けます。

外側から

外郭の曲線にフィットして浮きもなく、いい感じです。

そこにファンが入ります。

ファンは、これ以上は奥に入らないようにできました。

ファンには、何か巻いてキツ目にした方がいいかな。

ファンの取付は終わってないけど

ちょっと手持ちのモーター三兄弟を並べてみました(^^)

左から７７５、今回のブラシレス、300Wブラシ

右の300Wは「小型工作機CNC2418 その79」で回したモノです。

外径は、左から４４.５mm、４５mm、５２mm

300Wのコレットは短いタイプですね～

短い方が先端ブレが少なくなっていいのだが、単品は無いみたいで(T_T)

中央のは外郭に隠れて短く見えるだけです。

ちょっとCNC2418に取り付けてみます。

見かけはいいですね～

CNC2418さん、久しぶりの外観登場です！

右のボタン群は、

「小型工作機CNC2418シリーズ」 その４３からその４７

でLaserのTTL信号ボードなど２ヶ月程かかって製作したものです。

上からRESET、ABORT、RESUME、HOLD、Laser12V ON/OFF。

失敗しそうな時に、マーティーが素早く操作できるようにです^^;

怖い時も、HOLDボタンに手をおいとけばいいので安心です。

オリジナルの７７５モーター径４４.５mmで

この径４５mmですが、０.５mmの差が意外と大きく

締め付け用のヘキサボルト全開してもギチギチでした。

しかも外郭が、Z軸ステッピングモーターに微妙に当たるんです。

0.5mm位かな？

この位置より下に取り付くので、入れる時だけなので･･･

いやいや、Ｚ軸を上げたら当たりますよ！と写真見て気づく始末(T_T)

マーティーの頭脳、連日の暑さにやられてるのか(T_T)

さ～て、ドライブボードの取付はどうしようか^^;

ステッピングモータの下の木材パーツは、もう４年も前になるのか～

「小型工作機CNC2418 その１３」で付けたUSBカメラ用の取付具です。

それに付けてもいいけど、

モーターと一緒に上下させないと配線の長さが足りんし、

三相やセンサーのリード線の屈曲も心配だし(´-﹏-`；)

・・・今頃になってファンの風向きを確認します(-_-;)

ファンのラベルを外向きで、電源線を引き出し易い方で考えてましたが

これだと、ラベルの方へ吹き出し、

つまり、下のモーター側から吸い込みになることが、判明(-_-;)

放熱的には吸い込みの方が良いのかもですが

切削屑を吸い込むのが嫌なのです。

ファンもブラシレスなので＋－逆では回りません。

裏返してみると、全ての線が穴から出て、逆にスマートだった^^;

３相のリード線も横穴から通して結線してみました。

短いのでかなり入れ難い(T_T)

中は、こんな感じ^^;

ん～ん、これじゃ～ドライブボードの取り付けようがないな～(T_T)

少しばかりリード線を延長せざるをえないようです。

その前に、今の状態で放熱が大丈夫か確認しとかないと

ヒートシンクの形状が変わると振り出しに戻りかねないからですね～

温度測定は、これ使うことにします。

電源：4～28V、2ポイント同時測定できます。

防水の温度センサーが付属していますが、

普通のサーミスタの「NTC 10K」でもいけるんじゃないかと。
昔は、US$ 1.81（11% OFF）だったのだが...

AliExpress.com Product - Dual LED Digit Thermometer with 2 NTC 10K Thermostat Sensor Probe DC 4 -28V Temperature Monitor Tester for Car Indoor Detection

準備完了！

付属温度センサーは、でかいので便利な輪ゴムで留めました(^^)

一応、部屋はエアコンを２７℃に設定しています。

さっき、ちょっと回したので、ちと表示がズレてますが、

回す前の室温は、ピッタシ同じでした。

定格の２１.６Vにします。

ほぼ30000rpmのハズです。

上の写真のようにカーペットの切れ端に置いてますが

ブラシモーターに比べて、かなり静かです。

１分毎に写真撮りました。

まずは、１０分でいいでしょう！

ここで電源ＯＦＦ

写真観ながらEXCELに打ち込んでます。

５、６分辺りから傾斜が緩くなってるのは、ファンの効果のようです。

これは、無負荷ですが、負荷がある加工状態で１時間とか回し続けたら

５０℃以内に収まるかな～厳しそうだな～

１０分時点でモーターOFFすると同時に内蔵したファンも停止するので

一旦、温度が上がってから下がり始めてます。

DriverのPower MOS-FETは、ここまで上がるとは思ってなかったのですが

ヒートシンクは、まあいいサイズだったようです。

一回り小さくしたいんだけどな～

モーターOFFする直前の９：１８時点

三相制御ICの頭を測ってみると４８.６℃

ありゃ～っ！意外と高い！小さいヒートシンクがいりそ～だ～(´-﹏-`；)

フル装備でCNC2418に取り付けてみました。

モーターは、この位置から18mmは、UPできます。

それ以上UPするとステッピングモータに当たります(T_T)

アルミの切削お試しまでやりたかったのですが、

暑さで頭の中の３Ｄ機能がOFFして

ドライバボードの取付方法が浮かばず、なかなか進みません(T_T)

ウレタンか振動吸収できそうなモノで仮固定すれば、

やれなくはなさそうだが...

TO BE CONTENUED ということで･･･(^o^)／