QUATTRO-1

QUATTRO-1は、CNCインターフェイスを搭載した高機能・高性能な2相ステッピングモータードライバです。パソコンのパラレルポートと接続し、Mach、TurboCNCをはじめとするCNCソフトウェアでのコントロールが可能です。本格的なCNCが容易に実現できます。これらCNCソフトウェアは、Gコードで動作するため学習教材としても最適です。

CNCインターフェイス搭載

パソコンのパラレルポートと接続し、Mach、TurboCNCをはじめとするCNCソフトウェアでのコントロールが可能です。本格的なCNCが容易に実現できます。CNCの概要につきましてはこちらをご覧くださいませ。

外部位置決めコントローラとの接続が可能

オリエンタルモーター製の位置決めコントローラーや、三菱・オムロン・キーエンスをはじめとする各社プログラマブルコントローラーの位置決めユニット等、あらゆる位置決めコントローラとの接続が可能です。CNC用途に限らず、ロボットやステージの駆動など、幅広い用途にご利用いただけます。

マイクロステップ駆動

マイクロステップ駆動のため振動のない軽やかでなめらかな動きが得られます。CNCにおいては仕上がりの美しい加工が可能です。

設定が簡単でわかりやすい

パソコンから、ドライブ電流、スリープ電流、マイクロステップ分割数等の設定が簡単に行えます。数値による設定のため、客観的でわかりやすい管理が可能です。設定には、Windowsに標準で付属している通信ソフト(ハイパーターミナル)、または、QUATTRO設定ソフトを使います。

4軸対応

低価格ながら1枚の基板で4軸もの駆動が可能です。しかも、各軸ごとに独立してパラメータの設定ができるため、軸ごとに負荷が異なる、あるいは、軸ごとにモータの仕様が異なるといった場合にも対応が可能です。

外部出力4点搭載

内部にFETが実装されているため、スピンドル、クーラント、エアブローなどの機器をON/OFFすることが可能です。スピンドル駆動用のFETは、最大駆動電流が10Aと大容量で、さらに、別売のトライアックを実装すればACモーターのON/OFFも可能です。

異常検出機能搭載

スピンドルモーターの電流、スピンドルの回転数、基板の温度を常時監視し、異常発生時は全出力をOFFする機能を搭載しています。長時間の使用が安心して行えるうえ、各測定値をハイパーターミナルで常時確認することができます。

完全フォトアイソレート

パソコンのプリンタポートと完全フォトアイソレートされているため、ノイズによる位置ズレや誤動作を防ぎ、高い信頼性を確保しています。最大応答周波数1MHzの高速フォトカプラを使用しています。

自動カレントダウン機能

停止時の電流を抑制し、モーターの発熱を防止します。停止時の電流(スリープ電流)は軸ごとに設定できるため、例えばZ軸だけ停止時も一定のトルクが必要といった場合にも対応可能です。

▲QUATTRO設定ソフト

仕様

項目	仕様
電源電圧	DC24V
ドライブ方式	ユニポーラ定電流駆動
ドライブ能力	最大 2A/相 56mm角よりも大きいステッピングモーターは動作保証外です。
軸数	4軸
励磁方式	マイクロステップ 2分割、4分割、8分割、16分割
運転モード	CNCモードドライバモード
機能	運転モード切替マイクロステップ分割数設定ドライブ電流設定スリープ電流設定フォール時間設定スピンドル電流リミット設定スピンドル断線検出スピンドル回転検出基板温度検出イネーブル方式設定基板温度、スピンドル回転数、スピンドル電流モニタ設定パラメータ参照エラー内容表示
出力	スピンドル AUX1 AUX2 モーターイネーブル
入力	X軸リミット(または原点) Y軸リミット(または原点) Z軸リミット(または原点) A軸リミット(または原点) 回転数検出外部パルス入力(CW/CCW方式)
カレントダウン	自動カレントダウン停止時の電流(スリープ電流)は軸ごとに設定可能
基板外形寸法	135mm(W) × 112mm(D) × 27mm(H)

ピンアサイン表

CN番号

名称

割付表

J6

電源入力

PIN No.	信号名
1	+24V
2	+24V
3	0V
4	0V

J1
J2
J3
J4

モーター出力
J1(X軸)
J2(Y軸)
J3(Z軸)
J4(A軸)

PIN No.	信号名
1	A
2	COM
3	\A
4	B
5	COM
6	\B

添付のピン仕様:SXA-001T-P0.6(メーカー:JST)

J5

外部出力

PIN No.	信号名	備考
1	AUX2	クーラント、エアブローなど。
2	AUX1	クーラント、エアブローなど。
3	M-EMB	モーターイネーブル
4	GND

※最大駆動電流:0.5A

J7

スピンドル
モーター

PIN No.	信号名
1	スピンドルモーター
2	GND

※最大駆動電流:10A

※モーターのかわりにリレーを接続するか、別売りのトライアックを実装すれば、ACモーターの駆動も可能です。

J9

パソコンへ接続

パソコンのパラレルポートとはパラレルケーブル(ストレート全結線・オスDsub 25P - オスDsub 25P)で接続します。
(長さ2.0m以内を推奨。)

PIN No.	LPT	IN/OUT	信号名
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	LS-A
11	BUSY	IN	LS-X
12	PEND	IN	LS-Y
13	SLCT	IN	LS-Z
14	FEED	OUT	AUX2
15	ERR	IN	EMG 注1)
16	INIT	OUT	AUX1
17	SELIN	OUT	M-ENB
18-25	GND	-	-

注1)Hi:異常 Lo:正常
下記の条件で異常と判断します。(設定変更可能)

基板温度異常(あるいはケース内温度)
スピンドルモーター過電流
スピンドル回転数異常
基板の電源がOF

J10
J11
J12
J13

リミット入力
(原点入力)
J10(X軸)
J11(Y軸)
J12(Z軸)
J13(A軸)

PIN No.	信号名
1	+24V
2	LS
3	0V

添付のピン仕様:SXA-001T-P0.6(メーカー:JST)

J10~J12のフォトカプラのコレクタ側は内部のマイコンを通過せず、
直接J9のPIN11~13に接続されています。

▼接続例(センサを使用の場合)

▼接続例(A接点リミットスイッチを使用の場合)

▼接続例(B接点リミットスイッチを使用の場合)

J16

外部パルス入力

ドライバモード時は、このコネクタにパルス入力を接続します。

PIN No.	信号名
1	+5V
2	XCW
3	+5V
4	XCCW
5	+5V
6	YCW
7	+5V
8	YCCW
9	+5V
10	ZCW
11	+5V
12	ZCCW
13	+5V
14	ACW
15	+5V
16	ACCW

J19

スピンドル
回転数
検出入力

PIN No.	信号名
1	+24V
2	SPINDLE
3	0V

運転モード

QUATTRO-1は、外部パルス入力を装備しているため、CNC用としてだけではなく2相ステッピングモータードライバとしての使用が可能です。
パソコンへの接続状態を検出して自動的に運転モードが切り替わります。

運転モード	説明
CNCモード	パソコンのパラレルポートと接続すると、CNCモードになります。 Mach、TurboCNCをはじめとするCNCソフトウェアでのコントロールが可能です。 CNCの概要につきましてはこちらをご覧くださいませ。
ドライバモード	パソコンのパラレルポートと接続しないときは、ドライバモードになります。オリエンタルモーター製の位置決めコントローラーや、三菱・オムロン・キーエンスをはじめとする各社プログラマブルコントローラーの位置決めユニット等、あらゆる位置決め制御機器との接続が可能です。パルス入力はJ16の外部パルス入力コネクタに接続します。パルス入力方式は自動的にCW/CCW方式に切り替わります。

イネーブル方式について

通常はイネーブル信号を受けてドライバを有効にするのですが、パラレルポートはOSの介在により信号が不安定になる場合があります。そこで、このチャージポンプセーフティーを使用すると、確実にMachが立ち上がっているときだけドライバが有効になるため、不安定な動作を防ぐことができます。イネーブル信号でドライバを有効とするか、チャージポンプセーフティーでドライバを有効とするかを選択することができます。

機能一覧

下記パラメータの設定およびモニタが可能です。Windowsに標準で付属している通信ソフト(ハイパーターミナル)を使用します。

機能の追加や改良があった場合には、お客様自身によるファームウェアのバージョンアップが可能です。

分類

設定

機能

ステッピング
モータ

マイクロステップ分割数

下記4種類から選択。軸ごとに設定可能。

16分割	(4W 1-2相励磁)
8分割	(2W 1-2相励磁)
4分割	(W 1-2相励磁)
2分割	(1-2相励磁)

ドライブ電流

運転時の電流。軸ごとに設定可能。

スリープ電流

停止時の電流。軸ごとに設定可能。

フォール時間

スリープ電流に切り替わるまでの時間。軸ごとに設定可能。

スピンドル

スピンドル電流リミット

設定された電流を超えるとエラー。
※スピンドルモーターがDCモーターの場合に限ります。

スピンドル断線検出

設定された電流を下回るとエラー。
※スピンドルモーターがDCモーターの場合に限ります。

スピンドル回転検出

設定された回転数を下回るとエラー。

基板温度

基板温度検出

設定された温度を超えるとエラー。

イネーブル

イネーブル方式

どちらかを選択。

Machのチャージポンプ出力でドライバ有効

論理イネーブルでドライバ有効

モニタ

基板温度
スピンドル回転数
スピンドル電流

いつでも状態を確認することができます。

設定パラメータ参照

設定値の一覧表示。

エラー表示

エラー内容の表示。

エラー

エラー解除

エラー出力

エラー発生時はEMG出力をONするとともに全出力をOFFします。

ショートピン

SP	状態	内容
SP2	1-2ショート	スピンドルモーターがDCモータの場合1-2をショートします。過電流検出と回転数検出を組み合わせて監視します。
SP2	2-3ショート	スピンドルモーターがACモータの場合2-3をショートします。スピンドルがONのとき回転数を監視します。

よくあるご質問と回答

Q1 動作実績のある、パラレルポート増設カードを教えてください
 Q2 接続可能なステッピングモーターを教えて下さい
 Q3 QUATTROとオリジナルのステッピングモーターの組み合わせで、どの程度の分解能があるのでしょうか
 Q4 CNC用ドライブ基板は、マイコンからの制御は可能でしょうか
 Q5 業務に使用可能なCNC用ドライブ基板はありますか

Q1 動作実績のある、パラレルポート増設カードを教えて下さい。

弊社で動作実績のある増設カードは「SD-PCI8875-1PL」です。

対応OSは以下のようになっています。
Windows 98 / 98SE / Me / 2000 / XP
Linux OS / DOS
DEL OPTIPLEX 745(intel Core2 Duo)、OSはWindows XPで動作を確認しました。

または増設カード「SD-PCI9805-1PL」でも動作可能です。
対応OSは以下のようになっています。
Windows 95 / 98 / 98SE / Me / 2000 / XP / Vista / 7
こちらはWindows Vista/7にも対応しています。

Q2 接続可能なステッピングモーターを教えて下さい

QUATTRO-1/TRIOに接続可能なステッピングモーターは、2相ユニポーラー式で、QUATTRO-1であれば2A、TRIOであれば3A以下の定格電流をもつモーターに限られます。
電圧について制限はありません。ただ、定格電圧が高いモーターは高速で回転させることができません。また、回転したとしても高速域でのトルクが激減します。目安としてDC12V以下のモーターをお勧めします。
12V以上はダメという意味ではありません。テストしていただき、お客様が必要とされるトルクを満たすのであれば、それ以上の電圧でもかまいません。

基本的には、弊社で取り扱いのある当社オリジナルステッピングモーターをお勧め致します。

4AXISに接続可能なモーターついてはこちらをご覧ください。

Q3 QUATTRO-1/TRIOとオリジナルのステッピングモーターの組み合わせで、どの程度の分解能があるのでしょうか

当社オリジナルステッピングモーターの分解能は1.8度/STEPですが、QUATTRO-1/TRIOのマイクロステップ機能と組み合わせることによって、最小で0.1125度ずつ回転させる事ができます。
送りねじのリードが2mm(モーター一回転でテーブルが2mm進むような仕様)の場合、0.625μmずつ移動させることができます。
これらの数値には、機械のたわみやバックラッシなどは含まれておりません。

Q4 CNC用ドライブ基板は、マイコンから制御することは可能でしょうか

QUATTRO-1のみ、ドライバモードを用いることでマイコンからの制御が可能です。信号については、ON/OFFのパルス幅がそれぞれ最低3μ秒以上保持されればQUATTRO-1で読み取る事ができます。
詳しい使用方法については、ご購入後にご覧いただけるオンラインマニュアルに記載されています。

※マイコンからの制御を前提とした資料は用意しておりませんので、予めご容赦ください。

Q5 業務に使用可能なCNC用ドライブ基板はありますか

弊社製品はホビー、教育向けの製品となっております。
業務用の機材として使用することを想定しておりませんので、業務への使用は厳しいと思われます。

業務用の機材として使用される場合は、実際に製品をご購入いただき、事前にお試しいただくことをおすすめします。
また、サポートはメールのみとなっております。くわしくはこちらをご覧ください。

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(CNCモードでご使用になる場合)

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。シリアルポートが搭載されていること。シリアルポートがない場合には、USB→シリアル変換ケーブルで代用可能です。 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。シリアルポートが搭載されていること。シリアルポートがない場合には、USB→シリアル変換ケーブルで代用可能です。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	ステッピングモーターを駆動させるために、DC24V2.5~12Aの電源が必要です。スピンドルモーターも駆動させる場合は、DC24V以下、5A以下の電源が必要となり、計2台ご用意いただく必要があります。リレーなどを介してスピンドルモーターを駆動させる場合は、ステッピングモーター用の電源1台のみで構成可能です。 DC24V2.5Aの電源については、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、QUATTRO-1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。
パラメーター転送ケーブル	QUATTRO-1のパラメーター設定を行うために必要です。パソコンとQUATTRO-1を接続して設定します。ご注文の流れの中でお選びいただけます。 USB→シリアル変換ケーブルを使用する場合、ケーブルの長さが充分であれば、パラメーター転送ケーブルは必要ありません。
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。ケースには放熱板も付属しています。ご注文の流れの中でお選びいただけます。

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。
-ドライバ	配線の取付に使います。幅2mm程度のものをご用意ください。
半田ごてと半田	配線で必要になります。
ニッパー	配線でケーブルの切断や被覆を取るのに使います。
圧着工具	オプションのコネクタ付きケーブルを使用せず、付属のピンを使用してご自分で配線する場合に必要となります。弊社ではHOZAN製P-706を使用しています。