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 ⑨X軸の作成

前回と前々回でY軸とZ軸を作りました。

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「普通X軸からちゃうの?」というツッコミが聞こえてきそうですが、僕の場合、設計もせず作れるところから適当に現場合わせで作っているので順番とか作り方とか関係ないです。

ホームセンターで「お!?これ使えるかも知れない」という部材が安ければ(←重要)買ってきて合わせてみるという作り方です。

たとえば、ステッピングモーターの固定具で使っている金具は専用品が500円ぐらいですが・・・

 

ホームセンターには良さそうなサイズの金具が150円以下であります。

ロイヤルホームセンターさん素敵です。

もちろん穴あけ加工は必要ですし専用のものより精度は落ちますので工夫は必要です。

 

X軸を作る前に、前回作った縦長のZ軸の形が問題に・・・

どうやってこんな縦長のもん取り付けるねんっ💢

ということで一度分解。

先ほど紹介したL字金具でガッツリ補強しました。

 

さらに、X方向へ金具が同じ幅になるように固定。

 

それにスライドレールを取り付けて、足を生やせばX軸の完成!です。

この足に使っている立派なL字金具がY軸のテーブルを除けば一番高価な金具。1つ400円ぐらいなので4つで1600円。

 

立派なL字金具といえど、やはりグラグラですので土台との固定には筋交い金具などでガッツリ固定します。もうどう頑張っても動かない!

 

X軸制御のモーターとネジを取り付けますて完成です!

重量は以外に軽く、約10Kgとなりました。(5Kgは土台の重さ。)

 

送りネジにはY軸と同じく、バックラッシュ対策にクリップナットで挟む方法を採用しました。

 

 

試験運転は動画でまとめてみました。

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次回は試験切削しようと思ったのだけど・・・

こちらの軸径5mmのものを注文したら

軸径8mmのものが届いてしまいました。

穴がデカすぎ!

 

ということで、機械弄りはしばらくお預けです。

 

 

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屋外で野ざらしの木製品に注意!!シロアリが出た!!

日曜大工で10年ぐらい前に作って便利に使っていたベンチがそろそろ限界そうなので取り壊すことにしました。

 

少なくとも年に1回はペンキを塗ってメンテナンスしていたものの、雨ざらしの過酷な環境なので一部の木材は腐って鉄釘は錆びています。

このベンチは結構大がかりなもので何度か補修もしています。

 

今回バラして判明したことですが、木材をカットして浸透性のある木材用ペンキを全体に塗ってから組み立てたものより、組み立て後にたっぷりペンキを塗った部分の方が明らかに劣化が早いです。

当たり前のことですが、木材同士の接触部はどんなに厚塗りをしてもペンキでは蓋はできません。経年で反ったら隙間ができてそこから雨水が侵入してしまいますね。

一度木材用ペンキが不足して防腐剤の添加されていない鉄部用のペンキで代用したことがありますが、感覚的にはその時から劣化が早まった気がします。

屋外で使用する木材へのペンキ塗りは木部用の浸透性のある防腐剤の添加されているものを、木材をカットした時点でしっかり塗るというのがベストだということを学習しました。

 

 

【注意】

以下、腐敗した木材やシロアリなどの画像が出てきます。

汚いものや虫が苦手だという方は閲覧を避けてください。

 

大部分の木は無事なのですが、地面に近い部分がところどころ腐ってしまっていました。

そして、腐った箇所を切断して観察すると木材が腐っていく様子が良く解りました。

雨水や湿気でペンキの剥げた箇所や雨水の溜まりやすい表面が腐って空洞化、そこから徐々に芯部へと進行していくようです。

 

 

そして今回、衝撃的な発見がこちら。

いわゆる立派な「蟻道」です。シロアリさんの作った遊歩道ですね。本物は初めて見ました。

 

表面をよくよく観察していますと、ヤマトシロアリさんが「こんにちは」してくれました。

こちら、最初にペンキを塗ってから組み立てて、メンテナンス時には狭くて刷毛が届かないのでペンキが塗れない場所なので放置していた箇所です。

つまり、10年ぐらい新しく塗られていない場所になります。

 

足を裏返すと見事にスッカスカ!!すごい!!!!

去年裏返したときに足の裏にはしっかりペンキを塗ったのでこの1年の間にすっかり食い荒らされたようです。

 

絶賛食事中のシロアリさんにご対面しました。「あのー、おいしいですか?」

 

まだ季節的には増殖する時期では無いし食われている箇所もごく一部なので、おそらく去年の夏ぐらいに引っ越しされた個体だろうと思います。

このまま家屋へ飛んでも嫌なので周囲に殺虫剤を撒くことにしました。

 

加えて念の為に床下へ潜って木くずや蟻道が無いかの確認をしました。

ベタ基礎といえど、パーティクルボードや集成材はシロアリさんには格好のエサになります。

 

今回はシロアリがいるということが確認できてしまったので、こういった場合は誘引駆除剤が有効かもしれません。

周囲にいくつか置いておくことにします。

 

 

本格的なチェックはきちんとプロへ依頼をしましょう。

CNCマシンが作りたい ⑧Z軸の作成

スピンドルモーターに775モーターを選定をしたので、そのサイズに合うZ軸を作成することにします。

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目標はこんなメカメカしい感じ↓

Amazonでは4~5千円台で良さそうなZ軸機構が販売されていますが、今回もあくまで自作にこだわります。

 

ホームセンターでZ軸に使えそうな価格の手頃なアングルをいくつか購入しました。

全部で2000円分ほど。

 

画像はアングルに穴あけなど加工を施した後のものですが、今回作るZ軸に使う金具はこれだけです。1000円分ぐらい?

 

いろいろと思いつくままに組み合わせてみました。

実際に組んでみて「不安定そう」とか「格好良くない」とかで、最終的に↓の形に落ち着きました。

これらの部品をクリップナットやばね座金である程度のテンションをかけて挟み込むと金具自体をスライドレールとして利用することができます。(最後に潤滑オイルを添加する予定)

厚みのある材料を切削する予定は無いので3cm程度動けば良しとします。

 

モーターを入れて組んでみたのがこちら。

めちゃシンプル!重さ約1.2Kg
手で動かしてもガタつかず良い感じですが、スライドが硬いのできちんと動くのか不安です。

 

これは実験するしかありません。

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動きました!

若干モタつきがあるように感じますが仮組み段階なので許容範囲かなと思います。

 

 

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CNCマシンが作りたい ⑦スピンドルモーターの選定

前回、ホームセンターで売られている材料でY軸を作りました。

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次にX軸を組みたかったのですが、先端の工具が決まらないと収まりが悪そうなので先にスピンドルモーターの選定をすることにしました。

 

ミリングマシンに絶対不可欠なものがスピンドルモーターです。

 

切削用のミルを高速で回転させ、各軸方向への耐久力が必要、尚且つ数時間は回転させっぱなしとなるものですので、しっかりとしたチャックと耐久性のあるモーターが欠かせません。

 

理想は電源を分離させ、回転数の制御ができるものが望ましいですが割と値の張るものになります。

↓1万円台のドライバー付属のブラシレスモーターもの

良いのですが精度の出ない自作CNCにはオーバースペックで高価です。

 

ずっと以前にプリンターから取り出した大きめのモーターをスピンドルモーターとして自作する方法も考えました。しかし、実際に動かしてみると結構軸ブレが大きいです。

特に縦方向へのブレが大きいのでお尻の部分からネジで押して安定させる機構も実験しました↓

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いろいろと方法を考えたのですが、数時間この状態で何かを削るとなるとこんな構造ではすぐにガタがくるのは想像に容易いですよね。

このモーターに取り付けるドリルチャックも一応選定しましたが、安いドリルチャックを軸にまっすぐに取り付けるのは難しいのと、ミルを付けると先端までが結構な長さになってしまいます。

長くなるということは、テコの原理でそれだけモーターの軸受が負荷に耐えなければならなくなります。すべり軸受の普通のモーターではこの状態で長時間の負荷に耐えるのは難しいように思います。

作成の困難さや後々のメンテナンスを考えるとやはりここはきちんとした規格のあるモーターを購入した方が良さそうです。

 

市販のスピンドルモーターはバランスの良い切削用のチャックが予め付属し、モーターの軸受も負荷に耐えられる摩耗に強いころがり軸受の775モーターが採用されています。

安いものだとブラシモーター一択ですが、3000円台からあります。

少しパワーのある4000円台のもの↓

ブラシモーターの場合、長時間の使用に伴う整流子とブラシの接点の摩耗が発生します。接点からのノイズによる制御基板へ誤作動を引き起こす可能性があります。

これらが妥協点となります。

 

3つ爪のドリルチャックが付いたものもありますが、これはドリル用。

ミリングマシンの場合はコレットチャックのものを選定します。

ドリルチャックはいろいろな太さの軸を掴むことができるので便利ですが、保持する箇所が3点のみになるので、爪が摩耗すれば芯がズレたり滑ったりしやすくなります。

対してコレットチャックは使える軸の径が限られますが、軸を包み込むように全体で軸を保持するので安定感があり、軸の傷も低減できるので繰り返しの使用での芯ズレが抑えられます。

高速回転で横方向に力のかかる機械のチャックはコレットチャックです。(例:トリマー)

 

 

ということで、実際にマシンを作る際は入手しやすい775モーターのスピンドルモーターを採用することにしました。

モーター1つ1500円。

コレットセットが約2000円

 

セットになっているものの方が安いのですが、購入を悩んでいた期間に売り切れてしまったのでモーターとコレットチャックは別々に購入しました。コレットが数種類付いてくるので良しとします。

 

※追記

あらかじめコレットチャックがモーターへセットされているものを購入することをオススメします。理由は僕がこれで痛い目に合ったからです↓

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第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑦筆記試験対策に使える動画のまとめ

第二種電気工事士の筆記試験対策としてランニングしながらいろいろな先輩方のYouTube動画を見ています。

その中でも選りすぐりの「これは使える!」と思えた動画を纏めておきます。

(随時更新)

 

 

計算問題と複線図以外の問題の勉強の方法です。

めちゃめちゃ丁寧でわかりやすいので一見の価値アリアリです。

www.youtube.com

 

 

上の動画で捨ててOKとする計算問題の簡単な解き方を解説しています。

計算というより、「この数字の組み合わせはこう!」というような裏技的な解説なので、仮に計算問題を捨てるにしても直感を鍛えて正答率を上げることが出来そうです。

www.youtube.com

 

 

三相交流についての計算問題のわかりやすい解説です。

動画中の「いいころボルト!」これだけ覚えておけばいろいろ応用できちゃうというのがすごい!

www.youtube.com

 

これやったら駄目!!

とりあえず過去問を繰り返して暗記して「合格」が出来る点数を目指しましょう!という勉強方法の動画です。

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CNCマシンが作りたい ⑥テーブルとY軸の作成

前回回路の動作まで確認しました。

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こうなるとやはり本体が作りたくなってしまいます。(あぁ、時間が無いというのに・・・)

 

Amazonで調べると5万円ぐらいであるんですね。自作するなら最低この価格以下で作りたいものです。

 

と思ったら、なんと17,455円!!??のものを発見してしまいました!!!!

精度はわかりませんが、作業範囲は小さいながら信じられない低価格です。

しかもレビューも悪くない!

「もうこれでいいんじゃないの?」という気持ちを抑えて、あくまで「自作」にこだわります。(あまりに安いものがあるとなんか悲しくなってきた・・・)

 

よく自作CNC本体を組むときに使われているのが言わずと知れたアルミフレーム。

好きな位置でネジを閉められるし丈夫な構造なのでめちゃめちゃ便利ですが、お値段はそれなりに・・・900mmの4本入りで3000円弱。

30センチ四方のキューブ型のフレームは組めそうですが補強などを考えるとやはり高くなりそうです。

 

ホームセンターで何か無いかな?といろいろ見ると鉄製のフラットバーというものがありました。

鉄製でめちゃ丈夫そうだけど、加工が大変そうだしアルミフレームとお値段もあまり変わらなくなりそう。使いやすさだとアルミフレームに軍配が上がります。

 

やはり素人のCNC工作には木製が無難なのかな?なにか使えそうなものはないかな?と押入れをごそごそすると、以前に農業用運搬車を作ったものをバラして荷台だけ放置しているものを発見しました。

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筋かい金具と平金具で人が乗れるぐらい丈夫に組んだので何かに使えるだろうとそのまま置いていたものです。少しだけ改造すれば使えるかもしれません。

試しにこの荷台に手持ちの引き出し用スライドレールを取り付けてみました。

ベアリング内蔵の2本入りで1000円ぐらいのお手軽スライドレールですが割と精度が良いです。

組んだ感じ、悪く無さそうです。ここまで手持ちの材料だけなので0円(笑)

四隅の筋かい金具は1個300円ぐらいですが鉄製なのでめちゃめちゃ丈夫で何より安い!

 

ここに真っ直ぐ平面の(←重要)板を乗せればテーブルの完成ですが、なかなか身近に精度と寸法の良い真っ直ぐな板なんてありませんね。

プラスチックじゃ曲がるしガラスじゃ割れる、正式なものによく使われる「アルミスポイルボード」は馬鹿みたいに高い。。。

 

ホームセンターで手頃なものはないかな?と見て回っていると、お値段700円ほどの丈夫な鋼板(300mm×300mm)を発見したので試しに買って載せてみました。

たぶん溝の蓋とかで使われるようなやつです。鉄板焼とかも出来るんじゃないかな?

厚さ3mmもある鉄板なので穴をあけようが叩こうが、ちょっとやそっとじゃ表面も曲がりませんので雑に置かれていても結構表面が真っ平らでキレイです。

 

タップでネジを切ってスライドレールに固定します。

 

組んでみたらめちゃ素直にスルスルと動いてくれました。成功です。

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次に、このテーブルをステッピングモーターで動かす機構を考えます。

 

単純にステッピングモーターに長ねじを固定してナットを取り付けるだけ。

なのですが、モーターと長ねじの固定には「カップリング」が必要です。

このカップリングはモーターの軸とネジの軸の差異を吸収しつつ、しっかりと回転を伝えるためのスリットが入っており結構精密なものです。

 

しかし、台形ねじならともかく長ねじを接続するのにそこまで必要か?ということで、これも安く自作しちゃいます。(きちんとマシンとして動いたら将来的に購入しようかな?)

カップリングの自作は簡単!

M6長ねじを使うのでM6の長ナットに軸固定用のネジ山を作るだけです。

ステッピングモーターの軸が5mmなので、丁度M6ナットの穴と同じサイズです。

ピッタリ収まります。

 

組んでみたらこんな感じ。

このようにガッツリ長ねじの量端を固定してしまうと長ネジの微妙な曲がりが顕著に現れてしまったので最終的に長ねじの両端固定はやめました。(やはり長ねじ精度・・・)

 

ネジの移動機構には当然ナットを使うことになりますが、長ねじ精度とはいえできるだけバックラッシュは抑えたいものです。

バックラッシュはネジとナットの隙間分の遊びで発生するので、この遊びを極力無くしながらもネジが動く程度には隙間を開けるという難儀な機構が必要です。

これにはナットにバネでテンションをかけてやるのが通例です。

 

バックラッシュ防止専用のナットは「バックラッシュナット」や「スプリングナット」として販売されています。

 

何か良い方法は無いかな?とホームセンターのネジコーナーを探していましたら素晴らしいものを発見しました。

その名も「クリップナット」です。

Amazonよりホームセンターに安く置いてあります。

 

これは、工具が入らない箇所でナットを固定してネジ止めをしたいというような場面で使われるナットで、ナットにクリップが溶接してあります。

この構造はバックラッシュ対策にこのまま使えます。クリップは挟むためのものですが、ぐいっと広げてやると逆に押しバネになります。

テーブルに足を生やして、両方からこのバネで足を抑え込めば上下の遊びを確保しつつバックラッシュ対策としてテンションもかけられるという機構の出来上がりです。簡単!

 

下から覗くと、うん!なんか適当なのにそれっぽいメカメカしい見た目が実に良いですね。

 

当初、「フレームは木製で複雑な部品は3Dプリンターで作ろうかしら?」などと漠然と考えていましたが、ここまでのY軸に関しては木材も3Dプリンター部品も皆無・・・現場合わせでいろいろやっているうちに何故か鉄製になっていってしまいましたorz。。。鉄の加工苦手なのに・・・

そしてY軸だけで重量5Kgオーバー・・・うそやん。。。鉄重っ

 

現場合わせなので設計図も無いです。。。。続く(のか?)

 

動画に纏めてみました。

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第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑥二週間勉強してみて

2月ごろにふと第二種電気工事士試験を受けてみようかと思い立ち勉強を進めています。

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今回参考書として買ったのはこちらの「2024年度版 第2種電気工事士 学科試験 すぃ〜っと合格」(Kindle版)。

これ一冊でカンペキ!というわけにはいかないと思いますが、めちゃわかりやすいです。

最後に要点の「丸暗記ノート」が綴られており、最終確認にはノートがすごく役に立ちそうです。

 

こちらを時間のあるときに読み進めながら、同時進行で毎日のルームランナーでのランニング中にYouTubeの試験対策動画を見ています。

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この度、参考書を一通り読み終えたので再度過去問にチャレンジしてみました。

初回、ほぼ勘で2023年の午前問題を解いてみたときは正答率50%程度でしたが、今回は76%程度の正答率でした。解いた経験の無い午後問題も同じく76%でしたので、うろおぼえの箇所や問題文の勘違いなどもりましたがなんとか合格ラインはクリアしているようですので3月に試験を申し込むことにします。

 

問題文の勘違いを防ぐには問題用紙へのマーキングが有用ですが、パソコン画面で行うCBT方式を希望するので今回はマーキングが出来ません。メモ用紙で出来る範囲での勘違い防止策が必要そうなのでこれから対策を考えます。

 

また、得意不得意の分野も判明しました。

得意分野は合成抵抗や配線図や測定機などの今まで電子工作で培った知識と若干被る分野。

苦手問題は関係法規などの丸暗記問題と三相交流に関する全く未知の分野。

これから苦手分野のクリアを目指して合格率を上げていきます。

 

それと同時に実技用の道具を揃えていくことにします。

必要な道具が一気に揃えられるのでこういうセットを買ってしまうのもアリですね。

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