DreamerDreamのブログ

夢想家の夢です。〜揚げたてのモヤっとしたものをラフレシアと共に〜

CNCマシンが作りたい ⑫リミットスイッチを付ける

CNCマシンはXYZ軸の終端センサーとしてこのようなマイクロスイッチを用いるのが王道です。

 

僕も手持ちのマイクロスイッチを付ける場所を探ってみましたが、取付角度とか位置とかを考えるのと面倒な作業になりそうです。

 

 

何かもっと簡単な方法ないのかなー?と見回したところ、丁度電気工事士の試験用に買い置きしていたVVFケーブルが目につきました。

 

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この芯線がなかなか造作するのに扱いやすい太さ(直径1.6mm)の銅線なのです。

<電気工事士実技の練習動画>

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まずは先端を削って尖らせました。

 

酸化防止としてハンダを盛りました。

 

これをリミットセンサーとして使ってしまおうという魂胆です。

早速金具に空いている穴にグニャグニャ曲げて固定してみました。もともと建築用金具なのでいろいろな所に穴が空いています。

本体がフルメタルなので、本体のどこでも接触した瞬間0Ω。車と同じボディーアース仕様ですね。

銅線1本なので簡単に位置の調整ができますし、故障することも無いでしょう。そしてなにより安価(笑)

 

 

ということで、早速ホーミングを行ったわけですが、XY軸の方向がどうもおかしい?

Y軸は問題ないのですが、X軸が想定と逆の方向へ行ってしまいます。

僕の手持ちの3DプリンターはX軸のホームポジションは左側なので、てっきり左に動くものだと思っていました。

 

しかし、いろいろなマシンのホーミングを調べてみたところ、ホーミングのポジションはマシンによって多種多様。

 

<いろいろなマシンのホーミング挙動↓>

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本当にマシンによって全然違いますね。

FluidNC含むGRBL系のものは基本的にX軸は右側がホームポジションのようです。なんだそれ

ということで、ホーミング動作が成功した動画です。

(YouTubeのことよくわからないけど、組み込み動画にしたいのに短いからショート動画になってしまうのツライ・・・)

youtube.com

 

動画ではさくっと成功しているように見えますが、実はコネクタで接触不良が発生して挙動が安定せず、加えてX軸の挙動が予想と逆だったので原因の切り分けが結構大変でした。

また、本家ArduinoバージョンのGRBLのリミットスイッチはノイズで誤作動しやすいとの報告もあるので、ノイズが乗るようなら対策としてコンデンサを信号線に入れようかと思います。

 

 

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CNCマシンが作りたい ⑪各軸のレベル調整をする

モーターへコレットチャックがなんとかセット出来ましたので、マシンの各軸のレベル調整をしていきます。

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まずはテーブルの上下幅の調整です。

エンドミルはまだ購入していないので、適当な手持ちのリューター用の適当なミルをコレットへ装着して隙間を見ながらXY軸を動かしていきます。

スレスレの絶妙な範囲を狙います。

少しズレたらゴリっとテーブルへミルが当たります。

ネジを締め直したり稼働時間が長くなるとどうせ少しずつ狂うし、加工材料にもよるので、ここでは一気に精度を詰めないで大凡整ったらXY軸の直角を出します。(3Dプリンターで体験済み)

 

インクの少なくなったボールペン先をコレットへセットします。

ボールペン軸の直径が約4mm

都合よくいろいろなサイズのコレットのセットを購入していたのでそのまま掴めます。

 

直角を出す方法は他にもいろいろありそうですが、僕はプリンターの精度を信じてA4用紙に直角の適当なガイドラインを作ってペンでなぞるという方法を取りました。

既製品の方眼紙があれば尚良いかもしれません。

いい感じで上下レベル調整のができていたようで、押さえバネを使わなくてもインクがしっかり出てくれています。

 

何度か手動で軸を動かしながら調整します。

ガイドラインはいろんな色で試した結果、黄色が見やすかったです。

 

調整ができたら実際にFluidNCからの制御でステッピングモーターで動かして直角と移動量を描いて確認します。

何度が同じ制御をして線がズレないか確認中。悪くない手応えです。

 

サイズを確認しましたが、特に問題は無さそうです。

(黄色のガイドラインのサイズは適当なので関係ありません)

後はキレイな「円」が描けるか?ですね。

自作CNCの先輩方によると、CNCは円が描ければほぼ完成と言えるそうです。

 

3DデータはひとまずBlendercamでGコードが出力できることを確認したのですが、逆にシンプルな2DデータのGコードの生成方法がわからないのでこれから調査です。

Windows用のCAMソフトなら沢山あるんだけどMac対応で無料のものは少ないですね。

cnc-selfbuild.blogspot.com

 

 

動画で纏めました。

youtu.be

 

本当はZ軸も正確な直角を出したいところですが、移動量がわずか1〜2センチぐらいですし深堀りする予定もなく面倒なので(←おいっ)使っていてもし問題が出てきたらしぶしぶ調整することにします。

 

 

 

CNCマシンが作りたい ⑩コレットチャックをモーターへ圧入する

以前の記事で注文していたコレットチャックですが、商品に問題が発生しました。

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注文したのはこちらのタイプのモーター5mm軸へ取り付けるチャックとコレットがセットになっているものです。

(執筆時点で売り切れになっていたのでリンクは別物です↓)

 

届くまで2週間ぐらいかかったのですが、届いて開けてガッカリ・・・

なんと軸径8mmのものが届いてしまいました。

Amazonの問い合わせ窓口からメッセージを送り、コレットチャック分の半額を返金していただくという対応をしていただきました。

 

会社側の対応もコレット自体も問題なかったのですが、余計な時間と手間がかかってしまいました。

せっかくなので返金していただいた分に少し足して、安いだけでなくレビュー評価の良いコレットチャックを購入することにしました。

安いけれどレビューの悪いストアは、基本的にファッションから工具までなんでもかんでも様々ジャンルを取り扱い、「売れれば良い」というスタイルを取っている場合が多いように見えます。

この「Akozon」というストアは工具や電子部品といったジャンルに絞られているので割と信用が置けそうです。(あくまで個人的な意見です)

 

商品が届き、手元に5mmと8mmのチャックを観察しました。

長さは5mmの物が約2mmほど長いようです。

コレットナットは両方同じサイズ。入れ替えても使えるようです。

 

このコレットナットには一つの謎が存在します。

「ナットの裏に偏芯した穴がある」怪

Amazonの商品のレビューにもこれに言及されているコメントがありましたが、レビューを書かれた方は不良品だと思い自分でトリマーで穴を広げられたそうです。

ナットの裏を見ると、確かに内部に偏芯した穴が空いています。

そして、もう一方のものも同じように偏芯しているのでこれは製造上の問題ではなく「そういう仕様」のようです。

 

このままコレットを入れてナットを締めると、写真のようにナットが偏芯してしまいます。

「え?やっぱり不良品なんじゃ?」と思いましたが、そのまま締め続けると「カチン」と音がして真ん中に収まりました。

「どういうこと?」

とナットを外してコレットを出そうとしましたが、今度はコレットが外れません。

付ける予定の無いサイズのコレットを試しに付けていたので外れないと困ります。

少しパニックになりましたが、無理に外そうとせずよくよく観察すると、コレットの動きが偏芯した穴のせいで違うことに気が付きました。

これは「なるほど!」です。

コレットはこの状態でコレットナットに固定されるのが正常なんですね。

コレットナットを緩めると、強制的にコレットチャックからコレットが抜き取られて緩むことになります。

もし、コレットが抜き取られない場合、コレットチャックの中にコレットが押し込まれたまま固まってミルを固定している穴が広がらない可能性があります。

実によく出来ています。

 

コレットの外し方は、コレットが一番傾く方向にコレットを傾けて、そのまま奥に押し込むようにすればすんなり外れます。

 

外し方の説明を文字で書くのは難しいので動画で纏めてみました。

youtube.com

 

また、今回のコレットとは関係がないですが、こちらの会社のHPに掲載されているコレットナットの断面図を見ると構造が解りやすいです。

www.takayama-shoji.co.jp

 

 

コレットナットの謎が解明できましたので、いよいよモーターへコレットチャックを取り付けます。

 

ざっくり、2cmぐらい入れると良さそうです。

手で押し込んでみたら先だけチョット入ったので、もっと力を入れた圧入作業が必要なようです。

 

万力でと考えていましたが、モーター+チャックだと長さが足りずに断念。

ならばと、ボール盤で圧入に挑戦です。

そもそも、ボール盤で圧入が出来るのだろうか?とググったのですが、先人を見つけられませんでした。出来るかはやってみなけりゃわからないってことですよね。

ドリルチャックに不要な大きめのネジを挟んでモーターの軸を押し付けます。

 

「ボール盤」は日本語の呼び名で、英語では「プレスドリル」と表記するようですのでプレスすることを前提としてるんじゃあないの?

ボール盤型のプレス機なるものも存在しますし、送りネジのデカさを見ると余裕でプレスできそう!

それにほら、圧入する場合にすごく便利なリミットの設定までできちゃう!!

などなど出来る理由を考えながら圧入すると、5mmぐらいはニュルリと入っていきましたが、そこからなかなか入らず・・・

えいっえいっ!と反動を付けながら力を加えていますと・・・

「バキィ」と嫌な反動がありました。

 

何が起きたのかわかりませんでしたが、よくよく見るとボール盤のテーブルが若干傾いています。

そして、根本に亀裂ががががぁ・・・

 

テーブルを外したところ、これは見事な亀裂ですね。

そして、少し力を入れるとポッキリ割れました。

これはマジショックですorz・・

というか、こんな分厚い鋳物が割れる圧力ってすごいな・・・

 

結論

ボール盤でプレスは出来るけれど、壊れるからしちゃ駄目!

 

 

 

ボール盤の修理は後日することにして、心も折れかけなので昔ながらのハンマーで叩き入れです。これが限界!どれだけ硬いねんっ!!

軸をフリーハンドでガンガンぶっ叩いたので軸ブレしてそうですが、回してみたところ意外ときれいに回ってくれたのでもうこれで良し!!とします。

 

動画に纏めました↓

youtube.com

 

あぁ〜、ボール盤どうしよう・・・

 

次に機会があれば(あるのか?)素直にコレットチャック圧入済みのスピンドルモーターを購入することにします。

 

 

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第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑩知ってそうで知らなかったこと

現在、電気工事士の勉強中です。

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今までなーんとなくで使っていた配線や知っているつもりの器具など沢山あり、すごく勉強になっています。

 

知ってそうで知らなかったことを纏めてみます。(順次追記予定)

 

 

なぜ電圧が「100V以下」という表記ではなく「150V以下」という扱いなのか?

テキストを読んでいると「150V以下の場合は〜。300V以下の場合は〜」というような100Vや200Vを使っていると必要ないような値がよく出てきます。

一般家庭内の電源電圧って最大値が100Vの交流だと思っていたのですが、実際には最大電圧141Vで、実効値が100Vという仕様だったんですって!

実効値は直流に換算して同じ仕事をする電圧ということだそうです。

だから「150V以下の〜」となっているのですね。

 

確認表示灯・位置表示灯の配線

確認表示灯とは、スイッチで機器が動いている場合にスイッチの近くやスイッチ内部のパイロットランプが光る構造とするものです。

スイッチの場合、内部の配線はこのようになっていて、0番に非接地線、1番に機器、3番に接地線を繋ぎます。

機器と◯印のパイロットランプが並列に接続されて、スイッチONの場合に点灯することになります。

単純な単極スイッチの場合、接地線はスイッチへ繋がないので(短絡してしまう)これも同じように接続するものだろうなと思いこんでいて、「内部ってどうなってるんだろ?」と疑問でしたが、単純に接地線を接続する端子が用意されているだけでした。

実際の工事現場でスイッチが連なっているとうっかり間違って単極スイッチに接地線を接続して短絡させてしまわないか心配になります。

 

位置表示灯は確認表示灯と逆で、機器が動いていないときにパイロットランプが点灯し、機器が動いているときに消灯する構造です。

これはめちゃ単純で、普通の単極スイッチと同じ用に接続できます。番号は振られていません。

OFFの時はパイロットランプに電流が流れ、ONの時はパイロットランプよりスイッチの抵抗の方が確実に低いのでパイロットランプは光らない。というものです。

 

専用の圧着工具が存在している

電気の芯線を圧着するためには、どのサイズにどの径の電線を何本入れ、圧着工具のどの圧着部分で圧着するのか細かく決められています。

リングスリーブ

入るだけ入れて、カシメられたらOK!ではなく、きちんと定められた工具で圧着マークが出るまで圧着しないと接続不良となってしまうんですね。

 

 

電気コードを柱などに固定するのは駄目

電気製品に付いているコードを邪魔だからということで柱にステップルで止めちゃ駄目ということ。

壁付の扇風機とか、普段動かすことのない電化製品のコードって壁に止めておきたいですよね?

これって駄目なんですって。知らなかった。(ショウウインドウに限り許可されているそうです)

 

 

家電のアース線は必ず付けないといけないわけではない

電化製品に緑のアース線がある場合、絶対に取り付ける必要があるのだろうと思って、付けないまま使うことを少し気持ち悪く思っていたのですが、そういう意味ではなかったということ。(付けたほうがいいだろうけど)

また、接地工事は電気工事士でないと駄目だということ。

こんなもんホームセンターで簡単に手に入るし、地面に適当にブスッと刺しときゃいいじゃん!と思っていたのですが、きちんと接地抵抗などを測定して施工する必要があるので素人が適当にブスっと刺しちゃ駄目なんですね。

 

 

 

 

第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑨過去問をひたすら解く

第二種電気工事士の筆記試験は「過去問をひたすら解く」ことが合格への近道だと言われています。

 

どこで過去問を見たら良いのだろうか?と調べるとHOZANのサイトからPCで過去問が解けるWebアプリが公開されています。

僕はパソコン画面で回答するCBT方式での受験を希望しているので、この方法が練習には丁度良いです。

denko.hozan.co.jp

 

不正解のものはすぐに動画で回答理由が照会出来るのですごく理解しやすいです。

 

 

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約1ヶ月、ランニングしながらYouTubeで勉強した成果。

初めてトライする過去問でも(YouTubeでは何度も見ている)約9割、場合によっては(まぐれ当たり含)全問正解をすることが出来ました。

 

僕は電気には全く関係のない国家資格をいくつか保有していますが、この第二種電気工事士試験に関しては「正しいもの」「間違っているもの」さえ見間違えなければ、引っ掛け問題や地雷問題(他問題が全問正解でもその設問が間違っていたら不合格判定という恐ろしい問題)といった類の問題は全く出てこないので、変に勘ぐらず覚えた用語を素直に選択してやれば良いので比較的楽な分類だと思います。

 

試験本番は5月、気を抜くと忘れていきそうなのでこのままのモチベーションを保ちたいところです。

 

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Arduino用リレーモジュールはLow信号でON?Hight信号でONになるように改造する方法

Arduinoなどで機械制御を簡単にするための部品としてリレーモジュールというものがあります。

ノイズ対策もしてあるので部品を個々で購入して作るより遥かに安上がりです。

昔に購入していたものを引っ張り出して使おうとしたところ、このモジュールって初期状態だとLow信号でリレーONになるんですね。

 

今は信号HightレベルかLowレベルか自由に選べる仕様のモジュールが主流になるっているのでしょうかね?

 

 

この手持ちのモジュールの詳細なデータは不明ですが、Low信号でONは今回使おうとしてる用途には合わないので(立ち上げた途端にモーターフル回転だと非常に困る)、マイコンからのHight信号でONになるように組み直せるかな?と配線を追って調べてみました。

見たところ、どうやら初期ジャンパ線の状態だと5Vの電源電圧を抵抗とLEDを介して信号線に回す構造のようです。

この状態だと3.3VのGPIOから制御しているマイコンにはあまり良くなさそうな接続ですね。

 

ふと「同じように改造している人が既にあるんじゃない?」と調べましたら、回路図を起こしておられる方を発見しました。

kazuikazui.dreamlog.jp

 

あー、やはりジャンパ線は元からHight信号でONに変更可能なように作ってあるっぽいですね。不親切な仕様ですが・・・

ということで、自分で辿った配線と参考ブログの方の回路を照らし合わせながら回路変更をしました。

 

IN1とIN2とGNDを繋げてしまいます。(IN1か2の使う方だけでも良いけど、リレーは1つしか機能しなくなります。消費電力削減なら1つだけでOK)

邪魔なのでピンヘッダは除去しています。

 

「JD-VCC」にリレーを駆動させるための電源5Vを印加、「GND」にはGND、「VCC」にリレー動作用のマイコンからの3.3V信号を入力すると、Hightレベルで2つのリレーを同時にONにすることが出来ます。

 

 

別々で動作させたいという場合、基板のパターンカットが必要になりますが可能です。

左右のVCCポートのパターンをカットします。(カッターで切って剥ぐ)

そして左右のVCCポートにそれぞれ制御用信号線を接続します。

 

これで別々にHIght信号でON制御することが出来るようになります。

 

しかし、この手の商品安いなあ。5個入りで1000円以下て・・・在庫処分?原価は一体どうなってるんだ?(前に購入したのが2016年で2個600円ぐらいでした)

 

リレー単品だと10個入りで700円ぐらいですが、部品を揃えて自作する気がなくなりますね。

 

第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑧実技試験の工具の購入

第二種電気工事士資格取得を目指して勉強を進めています。

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過去問をある程度解けるようになってきたので受験を決意しました。

受験受付は3月18日から4月8日なので忘れないようにしないといけません。

 

筆記試験をクリアできれば実技試験があります。

筆記試験の合格判定が出てからでも良さそうですが、試験日が近づいてくると必要な道具が手に入りにくくなるという噂もあるので試験の候補問題を見ながら必要な道具も徐々に揃えていこうと思います。

 

正式な候補問題の発表はこちら

電気工事士技能試験候補問題 | ECEE 一般財団法人電気技術者試験センター

 

実はここ数年は毎年同じ候補問題が出題されていたそうですが、2024年から一部の変更があったようです。

denkou-dokugaku.com

変更点は、候補問題No.3とNo.13のコンセントが接地極付きコンセントになってアース線を取り付けるだけなので問題無さそうです。忘れないようにしないといけません。

 

HOZANから候補問題の回答例が掲載されています。

www.hozan.co.jp

 

一度何も見ないまま複線図を自力で書いてみると、「え?これどういうこと?」という場面が多々ありましたが、一度答えを見て理解できれば問題なさそうな感じです。

特殊な器具、自動点滅器とかタイマースイッチとかはターミナルブロックで代用するようですね。これはいちいち揃えなくて良いので助かります。

 

一番工作が面倒だという噂のランプレセクタプル。

電線をクルッと丸めてネジで固定しないといけないとか・・・。

 

その他ケーブルストリッパーや電線類など、結構いろいろな道具が必要そうです。

いろいろ迷う場合はセットで購入しちゃうのが楽かもしれませんね。

 

 

いろいろ調べると、結局ガッチャンタイプのケーブルストリッパー(ガッチャン)が時短になって便利そうです。

ケーブルストリッパーは時期によっては売り切れてる時期があるようなので、在庫のあるうちに確保しておきましょう。

 

僕が購入したのはこちら↓のタイプ。

理由は上のものよりは安くてレビューがすごく良く、剥ぐ時にもケーブルが見やすそうだかったから。

ケーブルストリッパーはハサミ型のように1.6mmと2.0mmの穴の選択ミスで失敗することもなく、切りにくいと噂のEMコードも難なく剥げるそうです。

使ってみるとびっくりするぐらい簡単に剥けますねコレ。

位置合わせも適当で良いし、うまく剥けた外装に刃を引っ掛けてやれば最後までツルンと抜くことができます。(そんな使いかたは推奨されていませんが)

ツルンと剥けたところを撮った動画です↓めちゃ早!これはストレスフリーです。

youtube.com

 

ストリッパーとペンチで輪作りも試してみました。

30秒ぐらい?初心者としては早い方なのではないでしょうか?

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あと、電気工事士の試験に絶対必要なコチラの圧着端子も購入しました。

JIS準拠品なので検査はされていないようですが、レビューによると試験で問題なく使えるそうですし、マークは中までで充分、そしてなんといっても安い!(←大事)

実際に使ってみたところ、圧着工具の善し悪しは分かりませんが、なるほど「圧着には力が必要」と言われている理由がわかりました。

女性なら「大」まで圧着の出来る圧着工具の方グリップが長いのでテコの原理で楽に圧着できると思います。

 

そして、入れにくいとされる1.6mm芯線4本を小リングスリーブに楽に入れる裏技(?)も発見しましたので動画をご覧ください↓(もし概出であればごめんなさい)

youtu.be

 

そうなる理由をわかりやすく図説します。

左図は直径4.0mmのリングスリーブに直径1.6mmの芯線を入れた図です。

これでもギリギリ入りますが、芯線の歪みなどちょっとした加減で入りにくくなってしまいます。

リングスリーブの一部を凹ませると、他の部分が膨らむことになります。

右図は左と同じ面積で芯線に沿うように変形させた図ですが、隙間に大分余裕が出来ているのがわかると思います。

ちょっとした加減で入らない場合はこんなに大きく変形させなくても入ることになります。

 

つまり、わざと少し変形させてやることで芯線は通りやすくなるはずです。

他の動画でもペンチでつまんで押し込む!と解説をしている方もありましたが、これもつまんで押し込んでいる間に微妙にリングスリーブが変形をしていると思われます。

 

1.6mm芯線4本を小リングスリーブに入れることをお悩みの方は是非いろいろな方法で「リングスリーブの変形」をお試しください。

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