originalmind オリジナルマインド

概要

特徴

4軸対応

X軸、Y軸、Z軸、A軸の4軸駆動が可能。本格的なCNCが実現できます。

制御出力4点付き

スピンドル、クーラント、エアブローなどの機器をON/OFFすることができます。

自動カレントダウン機能搭載

運転停止時の電流を抑制し、モーターの発熱を防止します。

ステッピングモータードライバ搭載

2相ステッピングモータードライバ(FETによる定電圧駆動)を搭載しています。

拡張コネクタ付き

STEP/DIR信号等が出力されていますので、サーボモータードライバなどの外部ドライバでモーター駆動を行う場合に利用できます。

リミット入力付き

各軸にリミット入力が付いています。原点検出も可能です。

仕様

電源電圧	DC12V (MAX:DC18V)
ドライブ方式	FETによる定電圧駆動 ユニポーラ駆動
ドライブ能力	最大 2A/相
励磁方式	2相励磁固定
カレントダウン方式	PWM方式、1kHz固定 パルス入力が約0.1sec以上無いとき自動的にカレントダウンします。 (パルス入力がONのままの場合はカレントダウンされません。)
カレントダウン機能設定	基板内のDIPスイッチにより、自動カレントダウン機能、及び、PWMの有効/無効を設定可能。
カレントダウン電流調整	基板内のボリュームにより調整可能。 カレントダウン比率:5%-95% (各軸の電流を個別に調整することはできません。)
制御出力最大電流	2A/点
イネーブル論理設定	基板内のDIPスイッチによりイネーブル信号の論理を変更できます。
推奨パラレルケーブル	全ピン結線タイプ 長さ1.8m以下を推奨

ピンアサイン

CN番号	名称	割付表
J2	電源入力	PIN No. 信号名 1 +12V 2 +12V 3 0V 4 0V 最大電流: 1端子につき10A (電線サイズが0.75SQのとき)
PMX PMY PMZ PMA	モーター出力	PIN No. 信号名 1 A 2 +12V 3 \A 4 B 5 +12V 6 \B 抵抗は必要に応じて取り付けてください。 (モーターの定格電圧が12Vであれば不要。)
CN_E	制御出力 スピンドル クーラント エアブローなど。	PIN No. 信号名 1 SPINDLE 2 +12V 3 AUX1 4 AUX2 5 +12V 6 M-ENB
CN1	パソコンへ接続。 ※ご使用になるCNCソフトウェアの設定画面で、信号割付けを左の表にあわせてください。	PIN No. LPT IN/OUT 信号名(V1) 1 STB OUT SPINDLE 2 D0 OUT X-STEP 3 D1 OUT X-DIR 4 D2 OUT Y-STEP 5 D3 OUT Y-DIR 6 D4 OUT Z-STEP 7 D5 OUT Z-DIR 8 D6 OUT A-STEP 9 D7 OUT A-DIR 10 ACK IN EMG/INDEX 11 BUSY IN LS-X 12 PEND IN LS-Y 13 SLCT IN LS-Z 14 FEED OUT AUX2 15 ERR IN LS-A/EMG 注1 16 INIT OUT AUX1 17 SELIN OUT M-ENB 18-25 GND ← ← ファームウェアのバージョンにより内部の信号割付が異なる場合があります。 「OPENDRN」は、内部PLDのオープンドレン出力です。シンク電流はMAX10mA。 注1)A軸の原点として使用しない場合は、外部非常停止入力として割り付けてください。
CN2	拡張入出力 サーボモータードライバなどの外部ドライバでモーター駆動を行う場合に利用できます。	PIN No. IN/OUT 形態 信号名(V1) 1 OUT OPNDRN X-STEP 2 OUT OPNDRN X-DIR 3 OUT OPNDRN Y-STEP 4 OUT OPNDRN Y-DIR 5 - - +5V 6 - - 0V 7 OUT OPNDRN Z-STEP 8 OUT OPNDRN Z-DIR 9 OUT OPNDRN A-STEP 10 OUT OPNDRN A-DIR 11 - - +5V 12 - - 0V 13 IN CMOS INDEX 14 OUT OPNDRN - 15 OUT OPNDRN SPINDLE 16 OUT OPNDRN AUX1 17 OUT OPNDRN AUX2 18 OUT OPNDRN M-ENB 19 - - +5V 20 - - 0V ▲外部ドライバとの接続例(5V入力タイプのドライバの場合)
CNSX CNSY CNSZ CNSA	リミット入力	▲内部回路 PIN No. 信号名 1 +12V 2 LS 3 0V ▲センサを使用の場合。 ▲A接点リミットスイッチを使用の場合 ▲B接点リミットスイッチを使用の場合

機能設定

SIP-SW	機 能 (ON)	機 能(OFF)
1	PWMカレントダウン無効	PWMカレントダウン有効
2	自動カレントダウン無効	自動カレントダウン有効
3	モーター有効 負論理	モーター有効 正論理
4	常時モータ有効(S_2に関係無く)	モータ有効(S_2による)

※SIP-SWは、基板側にたおすとOFF、外側でONです。

mini-CNC BLACKとCNC-4AXIS組み合わせ時の設定例

Config→Select Native Units

単位の設定をします。ミリになっているか確認してください。

Config→Ports and Pins

設定後は1ページごとに「適用」を押さないと有効になりません。

Port#1のアドレスが0x378になっているか確認してください。


モーターの出力に関する設定です。ピン番号およびチェックの有無状態を下記と同じように設定してください。


入力信号の設定画面です。(1/6)
(HOMEのところは、オプションの原点スイッチを利用しない場合には設定不要ですが、設定は合わせておくことをお勧めいたします。)


入力信号の設定画面です。上記の画面のスクロールバーを少し下に移動させたときのスクリーンショットです。(2/6)


入力信号の設定画面です。(3/6)


入力信号の設定画面です。(4/6)


入力信号の設定画面です。(5/6)


入力信号の設定画面です。(6/6)


出力信号の設定画面です。(1/2) ピン番号およびチェックの有無状態を下記と同じように設定してください。


出力信号の設定画面です。(2/2)


出力信号の設定画面です。(2/2)


この画面はとくに設定の必要はありません。


外部出力(Flood/Mist)を使用する場合は、画面の赤い枠で囲ってある部分を下記のように設定してください。


この画面はとくに設定の必要はありません。

Config→Motor Tuning

モーターの速度に関する設定を行います。

まずはX軸からです。
画面右上の「X-Axis」を押してください。
「Steps per」、「Velocity」、「Acceleration」を下記画面の通り入力します。

「Steps per」のところには、1ミリあたりに必要なパルス数を設定します。
mini-CNC BLACKの場合、送りネジのリードが1ミリ、ステッピングモーターの基本ステップ角度は7.5度ですので、
360/7.5=48となります。

「Velociy」には最高速度を入力します。
Mach2までは、「Velocity」の単位はmm/secだったのですが、Mach3ではmm/minに変わりました。
「Velocity」には入力した数値は「Save Axis」をクリックすると自動的に少し修正されます。

「Acceleration」は加減速の意味です。
あまり加減速を高い数値にすると、急激に加速したり停止したりするので脱調の原因になることがあります。

設定後は、必ず「Save Axis」をクリックしてください。
各値は、「Save Axis」をクリックすると自動的に数値が修正される場合があります。


次はY軸の設定です。
画面左上の「Y-Axis」を押してください。
入力する値はX軸と同じです。
設定後は、必ず「Save Axis」をクリックしてください。


次はZ軸の設定です。
画面左上の「Z-Axis」を押してください。
「Velocity」のみXY軸と異なります。
設定後は、必ず「Save Axis」をクリックしてください。

Config→General Config

全般に関する設定です。
IJ ModeのところがAbsoluteになっている場合は、Incにして下さい。
(MACHでDXFからGコードに変換する場合は、Absolute側にして下さい。)

Config→System Hotkeys

キーの割り当てをします。
「X++」をクリックしてからキーボードの[→]キーを押すと、[→]キーを押したときにX軸が+方向に動くようになります。
どのように割り当てを行うかは自由ですが、弊社では
X方向が[←][→]
Y方向が[↑][↓]
Z方向が[Pageup][Pagedown]としています。

Config→Homing/Limits

ソフトウェアリミットと原点復帰方向の設定です。
「Speed %」は原点復帰の速度で、Motor Tuningで設定したVelocity(最高速度)に対するパーセンテージを設定します。
あまり速度を早くすると、早いスピードで原点スイッチに当たることになるため、精度が悪くなります。
つまり、前回の原点位置とはズレが生じるようになります。
このため、なるべく低めにしておくことをおすすめいたします。
Home Negは原点復帰方向です。弊社の原点スイッチセットを使用する場合にはXとYにチェックを入れてください。
下記設定は、オプションの原点センサセットを利用しない場合でも設定しておくことをおすすめいたします。

Config→ToolPath

特に設定するところはございません。
Noneになっているか確認してください。

Config→Slave

とくに設定の必要はありません。

(X-Axisの中の、Slave AxisをA-Axisに設定すると、X軸に同期してA軸が動くようになります。)

Config→Backlash

バックラッシの設定です。
BLACKの場合、メカ的にバックラッシを除去しているので、設定の必要はありません。

Config→Fixtures

オフセットの設定ですが、特に設定の必要はありません。

Config→ToolTable

ツールテーブルの設定ですが、特に設定の必要はありません。

Config→PlugIn

特に設定の必要はありません。

Config→Spindle Pulleys

スピンドルプーリーの設定ですが、特に設定の必要はありません。

Config→Safe_Z Setup

特に設定の必要はありません。

COBRAをサーボモーターで動かす例(詳細はこちらから)

1軸ステージ駆動例(詳細はこちらから)

CNC-4AXISに定格12V以下のステッピングモーターを接続するには

CNC-4AXISは定電圧回路であり、接続できるステッピングモーターは定格電圧12Vのものに限ります。
定格12V以下のモーターを繋ぐと大電流がながれ、正常に回らなかったり、最悪の場合回路が壊れてしまいます。

CNC-4AXISに定格12V以下のモーターを接続するには、モーターと直列に抵抗を接続する必要があります。

動作確認のようす

クリックで動画がご覧になれます。

ドライブ電流を0.8A程度流して回していますが、簡単には手で止められないくらいのパワーが出ます。 ただし、回転数はQUATTRO-1よりも落ち、半分程度の速度までしか出ません。

機器の構成

• CNC- 4AXIS(ドライブ基板)
• AC アダプタ12V(DCジャック付き)
• セメント抵抗セット(20W 12Ω 12個)
• 当社オリジナルステッピングモーター または 中古モーター
  ご利用頂けるのはユニポーラ型のステッピングモーターです。
  さらに詳しい選定方法は次の「接続方法」で紹介しています。

接続方法

下図のように抵抗を取り付けます。

図1:抵抗の接続方法

オンラインマニュアル※1で紹介している方法では、端子”2”と”5”の2か所に抵抗を取り付けていましたが、今回はより抵抗にかかる負荷を軽くするため、端子”1””3””4””6”の4か所に取り付けています。
(※1 CNC-4AXISご購入後ご覧いただける、組み立て方などを紹介したページです。)

例1 巻き線抵抗3Ωのステッピングモーターに、ドライブ電流を0.8A流したい場合

電源電圧は12Vですので、

12(V) / 0.8(A) = 15Ω

巻き線抵抗と抵抗を足した値が15Ωになるよう、抵抗を接続してやる必要があります。
巻き線抵抗は3オームですので、

15(Ω) - 3(Ω) = 12Ω

よって、図1のRへは12Ωの抵抗を接続する必要があります。
また、12Ωの抵抗へ0.8Aの電流が流れるので、抵抗部分での消費電力は、

12(Ω) × 0.8(A) × 0.8(A) =7.7W

となります。よって、使用する抵抗は7.7Wに十分に耐える物でなくてはなりません。

例2 セメント抵抗セット(20W 12Ω)を使って、巻き線抵抗1.4Ωのモーターを回す場合

巻き線抵抗とセメント抵抗を足した値は、

12(Ω) + 1.4(Ω) = 13.4Ω

これより、電源電圧は12Vですので、

12(V) / 13.4(Ω) = 0.9A

となります。基板のドライブ能力は2Aですので、0.9Aでしたら動作範囲内です。
抵抗部分での消費電力は、

12(Ω) × 0.9(A) × 0.9(A) =9.72W

ですので、20Wの抵抗でしたら余裕をもって耐える事ができます。

ステッピングモーターの線の識別について

弊社で取り扱っているステッピングモーターには回路図・結線図が用意されていますので、そちらを参照して接続を行ってください。既にお持ちの場合は、メーカーのHPを参照することで結線図を得ることができます。

もし調べても分からないステッピングモーターをお持ちの場合は、テスターを用いることで結線図や内部抵抗を調べる事ができます。

• 図2の”A”と”COM”の間の抵抗が、巻き線抵抗となります。
• ”COM”と”A/”の間も同じ値の巻き線抵抗となります。
• もし巻き線抵抗が3Ωであるなら”A”と”A/”の間は6Ωとなります。
• Aのグループの配線と、Bのグループの配線は通電しません。

これらの関係から、ステッピングモーターの内部回路と巻き線抵抗を調べる事ができます。
図2ではAとBに分かれていますが、これらはどちらの線の集まりをA、またはBとしても構いません。
また、AとA/についてもどちらをA、A/としても構いません。

図2:ステッピングモーターの内部回路

ご用意頂くものをリストアップしました。ご購入前のチェック表としてもご利用ください。

CNC運転のために必要なもの

項目	内容
CNCソフトウェア	CNC運転を行うために必要です。CNCソフトウェアおよび必要となるパソコンのスペックについてはこちらをご覧ください。 本製品をご注文の前に、ご使用になるCNCソフトウェアがお手持ちのパソコンで動作するかどうか、充分にご確認をお願い申し上げます。 購入後ご覧になれるオンラインマニュアルでは、CNCソフトウェアについて基本的な機能を解説しています。ただし、CNCソフトウェアは弊社で制作したものではないため、詳細な機能に関するサポートはできません。詳細な機能に関しては、製作元にお問い合わせください。
パソコン	使用するCNCソフトウェアによって、ご用意いただくパソコンの仕様が異なります。 Mach3の場合 デスクトップ型パソコンであること。 パラレルポートが搭載されていること。パラレルポートがない場合には、パラレルポート増設カードで代用可能です。 CPU動作周波数:1Ghz メモリ容量:500MB 以下の使用方法では動作しません。 ノートパソコンを使用している。 パラレルポートがないため、USB→パラレル変換ケーブルを使用している。 USBCNCの場合 USB2.0ポートが搭載されていること。 デスクトップ型かノート型かは問いません。 CPU動作周波数:1.4Ghz メモリ容量:1GB
電源	DC12V 5A以上の電源が1台必要です。 ご注文の流れの中でお選びいただけます。
パラレルケーブル	CNCソフトウェアがMach3の場合でも、USBCNCの場合でも、CNC-4AXISに接続する際に必要です。接続イメージはこちらをご覧ください。 ご注文の流れの中でお選びいただけます。
ケース	静電気や切削粉、衝撃から基板を守るために必要です。 ケースについてはオプションでの取り扱いがありませんので、お客様の方でご用意ください。

キットの組立に必要な工具類

項目	内容
+ドライバ	回路ケースの組立に使います。
半田ごてと半田	配線で必要になります。