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CNCテーブルの製作例
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リニアガイドで作るCNCテーブル

解説

リニアガイドで構成された高剛性なCNCテーブルです。 ボールねじを採用することでバックラッシの無い直線運動が可能で、3軸とスピンドルを組み合わせることでCNCフライスの製作にも利用可能です。
また、センサを搭載することでリミットの設定や原点復帰も可能になります。
なお、このCNCテーブルはボール盤があれば製作可能です。

リニアガイド版全体図

CNCテーブル

ボールねじ

ボールねじ

ねじのとナットの運動を滑りではなく、ボールの転がりを利用しているため、非常に摩擦の少ない送り機構です。
高価ですが、ボールを利用しているため予圧をかけることが可能で、これによりバックラッシの低減と剛性の向上が可能となっています。

ねじ軸が一回転しとたきのナットの移動量をリードとよび、リードが大きいほど高速送りに向きますが、慣性や外力などでテーブルが滑りやすくなるため、CNCフライスにする場合は小さめのリードをおすすめします。
モデルではねじ径12mmのボールねじを利用しています。
サポートユニットは付属していません。
メカトロニクス中古品の場合、付属していることがあります。
新品もありますが、サポートユニットは別売りとなります。
メカトロニクス中古品でよく出品されています。

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[メカトロニクス中古品] ボールねじ

テーブル

テーブル

移動側となる板です。こちらはベースに比べて小さめです。上に装置を取り付けるので、ねじの取り外しが多いと考えられます。
アルミではねじの取り外しを繰り返すとねじ部が磨耗し、なめてしまう可能性があるため、強度の高いS50Cプレートを採用しました。

大きさが500×500mmまで指定可能なスチール/アルミプレートが利用可能です。 また、4F仕上げのため端面の仕上げが不要で、穴開け、ザグリ、タッピングだけでベースとして利用可能です。

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[新品] S50Cプレート

リニアガイド

リニアガイド

直線運動の案内となる機械要素です。
ガイドとブロックによって構成され、ブロック内でボールが循環するため、非常に滑らかに動きます。 低コストな直線案内としてはリニアシャフトもありますが、リニアシャフトは両端だけをベースに固定するのに対し、リニアガイドはガイドをベースにねじで何箇所も固定することでベースの剛性も利用でき、剛性面で有利な構造となっています。 メーカーによって呼び名が異なり、THKではLMガイド、ミスミではスライドガイドと呼んでいます。

モデルでは幅20mmのリニアガイドを利用しています。 新品もありますが、メカトロニクス中古品でもよく出品されています。

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[新品] NB製ミニチュアスライドガイド


[メカトロニクス中古品] リニアガイド

高さ調整ブロック

高さ調整ブロック

スライドガイドの高さだけではボールねじを取り付けるためのスペースをとることは難しため、 この高さ調整ブロックを入れてテーブル高さを上げ、ボールねじが取り付けられるスペースを確保しています。

10~30mmまで1mm単位で高さが指定可能なブロックを利用しています。

サポートユニット(支持側)

サポートユニット(支持側)

こちらはボールねじの送り方向の力を受けず、ねじ軸のもう一端を「支持」するだけです。 予圧をかける必要が無いため、ベアリングは深溝型が一つだけ入っています。

サポートユニットはボールねじに最初から付属している場合もあります。

センサー/ドグ

センサー/ドグ

テーブルのリミットや原点を検出します。受光部と発光部がセットになったフォトマイクロセンサを利用しています。 テーブルのサイドに取り付けられた板がセンサのスリットに入ると受光部への光が遮断され、位置を検出します。フォトマイクロセンサの光を遮るための板の事をドグといい、ここではアルミの切り板を利用しています。

弊社のmini-CNCシリーズの原点センサにも採用されているフォトマイクロセンサを利用しています。小型で形状が5種類から選べるので設計の幅が広がります。

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[新品] フォトマイクロセンサ


[新品] アルミ薄板


[メカトロニクス中古品] アルミ板

ベース

ベース

固定側となる部品を取り付ける土台です。装置全体の剛性にも影響します。ここではA5052材を利用しています。 同じ厚みの場合、アルミに比べてスチールは3倍の剛性があるのですが、質量も3倍と非常に重くなってしまうため、軽いアルミにして厚み方向に余裕を持たせます。

A2017やA7079(ジュラルミン)を選択しても強度は上がりますが、剛性は変わりません。また、ジュラルミンは熱処理の関係上、反りがあるため不向きと考えられます。ねじの強度がやや不安ですが、ベースに取り付けるねじはほとんど取り外しをしないので問題ありません。

弊社のスチール/アルミプレート大きさが500×500mmまで指定可能です。 また、4F仕上げのため端面の仕上げが不要で、穴開け、タッピングだけでベースとして利用可能です。

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[新品] A5052アルミプレート

安全カバー

安全カバー

モデルでは、ドグとセンサーにより指の挟み込み事故の危険性があります。
この事故を防止するためのカバーを取り付けています。内部の様子が確認可能なように、透明なアクリル板を利用しています。

新品でアクリル板の取り扱いはありませんが、メカトロニクス中古品で時々出品されます。材料は人気カテゴリーにつき、売り切れが多いので、あらかじめご了承ください。

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アクリル板

サポートユニット(固定側)

サポートユニット(固定側)

ボールねじを軸を送り方向に「固定」して、力を受け持ちます。 そのため、ガタが発生しないよう、アンギュラベアリング2個を背面合わせにして、ベアリングナットで予圧をかけています。 ベアリングナットはねじをしめてセットスクリューで固定します。ねじを損傷しないよう、セットピースが入っています。

サポートユニットはボールねじに最初から付属している場合もあります。

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[新品] ベアリングナット

リニアシャフトで作るCNCテーブル

解説

リニアシャフトで構成された低コストでメンテナンス製の良好なCNCテーブルです。
ボールねじを採用することでバックラッシの無い直線運動が可能で、3軸とスピンドルを組み合わせることでCNCフライスの製作にも利用可能です。 また、センサを搭載することでリミットの設定や原点復帰も組み込めます。
なお、このCNCテーブルはボール盤があれば製作可能です。

ストロークを長めに取りたい、剛性を高めたい場合、リニアガイドを利用することもできます。

リニアシャフト版全体図

リニアシャフト版全体図

ボールねじ

ボールねじ

ねじのとナットの運動を滑りではなく、ボールの転がりを利用しているため、非常に摩擦の少ない送り機構です。
高価ですが、ボールを利用しているため予圧をかけることが可能で、これによりバックラッシの低減と剛性の向上が可能となっています。

ねじ軸が一回転しとたきのナットの移動量をリードとよび、リードが大きいほど高速送りに向きますが、慣性や外力などでテーブルが滑りやすくなるため、CNCフライスにする場合は小さめのリードをおすすめします。

モデルではねじ径12mmのボールねじを利用しています。
サポートユニットは付属していません。
メカトロニクス中古品の場合、付属していることがあります。
新品もありますが、サポートユニットは別売りとなります。
メカトロニクス中古品でよく出品されています。

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[メカトロニクス中古品] ボールねじ

テーブル

テーブル

移動側となる板です。こちらはベースに比べて小さめです。上に装置を取り付けるので、ねじの取り外しが多いと考えられます。
アルミではねじの取り外しを繰り返すとねじ部が磨耗し、なめてしまう可能性があるため、強度の高いS45Cプレートを採用しました。

大きさが500×500mmまで指定可能なスチール/アルミプレートが利用可能です。 また、4F仕上げのため端面の仕上げが不要で、穴開け、ザグリ、タッピングだけでベースとして利用可能です。

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[新品] S45Cプレート

スライドユニット

スライドユニット

内部をボールが循環し、滑らかな直線運動を行います。 単体ではシャフトに対して回転してしまうため、2本以上のシャフトとセットで使います。

モデルはシャフトと平行な面に取り付け可能なブロックタイプを利用しています。 テーブルの形状によってはシャフトと垂直な面に取り付けるフランジタイプを使う手もあります。

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[新品] リニアブッシュ


[メカトロニクス中古品] リニアブッシュ

リニアシャフト

リニアシャフト

一般的な構成では、2本のシャフトを平行に並べて剛性を受け持ちます。 シャフトはスライドユニット内のボール(鋼球)と直接接触するため、表面の硬さが低いと磨耗してしまいます。 そこで、高周波焼入れなどの熱処理によって表面の硬度を上げています。 2本のシャフトが平行にならないとテーブルが滑らかに動かないため、シャフトホルダの位置は組立時に微調整する必要があります。

モデルでは長さ指定シャフトを利用しています。 高周波焼入れ済みで表面硬度が高く、長さの指定が可能で、すぐ使えるシャフトとなっています。

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[新品] OZAK精工製リニアシャフト


[新品] NB製シャフト 両端めねじタイプ


[メカトロニクス中古品] リニアシャフト

シャフトホルダ

シャフトホルダ

シャフトをベースに平行に設置できるホルダです。 ベースの形状によってはシャフトの両端にメネジを作り、それで支持する方法もあります。剛性は落ちますが、こちらのほうが調整が簡単です。

アルミ製のシャフトホルダを利用しています。 アルミダイカストのため、安価です。 クランプロックのため、長めのシャフトでも取り付けることが可能です。

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[新品] NB製 シャフトホルダ アルミ合金タイプ

サポートユニット(支持側)

サポートユニット(支持側)

こちらはボールねじの送り方向の力を受けず、ねじ軸のもう一端を「支持」するだけです。 予圧をかける必要が無いため、ベアリングは深溝型が一つだけ入っています。

サポートユニットはボールねじに最初から付属している場合もあります。

センサー/ドグ

センサー/ドグ

テーブルのリミットや原点を検出します。受光部と発光部がセットになったフォトマイクロセンサを利用しています。 テーブルのサイドに取り付けられた板がセンサのスリットに入ると受光部への光が遮断され、位置を検出します。フォトマイクロセンサの光を遮るための板の事をドグといい、ここではアルミの切り板を利用しています。

弊社のmini- CNCシリーズの原点センサにも採用されているフォトマイクロセンサを利用しています。小型で形状が5種類から選べるので設計の幅が広がります。

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[新品] フォトマイクロセンサ


[新品] アルミ薄板


[メカトロニクス中古品] アルミ板

ベース

ベース

固定側となる部品を取り付ける土台です。装置全体の剛性にも影響します。ここではA5052材を利用しています。 同じ厚みの場合、アルミに比べてスチールは3倍の剛性があるのですが、質量も3倍と非常に重くなってしまうため、軽いアルミにして厚み方向に余裕を持たせます。

A2017やA7079(ジュラルミン)を選択しても強度は上がりますが、剛性は変わりません。また、ジュラルミンは熱処理の関係上、反りがあるため不向きと考えられます。ねじの強度がやや不安ですが、ベースに取り付けるねじはほとんど取り外しをしないので問題ありません。

弊社のスチール/アルミプレート大きさが500×500mmまで指定可能です。 また、4F仕上げのため端面の仕上げが不要で、穴開け、タッピングだけでベースとして利用可能です。

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[新品] A5052アルミプレート

安全カバー

安全カバー

モデルでは、ドグとセンサーにより指の挟み込み事故の危険性があります。 この事故を防止するためのカバーを取り付けています。内部の様子が確認可能なように、透明なアクリル板を利用しています。

新品でアクリル板の取り扱いはありませんが、メカトロニクス中古品で時々出品されます。材料は人気カテゴリーにつき、売り切れが多いので、あらかじめご了承ください。

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アクリル板

サポートユニット(固定側)

サポートユニット(固定側)

ボールねじを軸を送り方向に「固定」して、力を受け持ちます。 そのため、ガタが発生しないよう、アンギュラベアリング2個を背面合わせにして、ベアリングナットで予圧をかけています。 ベアリングナットはねじをしめてセットスクリューで固定します。ねじを損傷しないよう、セットピースが入っています。

サポートユニットはボールねじに最初から付属している場合もあります。

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[新品] ベアリングナット

モーター周り拡大図

部品名をクリックすると各部品の紹介へ行きます。
モーター周り拡大図

ナットブラケット

ボールねじ

ボールねじナットとテーブルを固定するためのブラケットです。 一見モーターマウントと形状が似ていますが、こちらは送り方向の力を受けるため、肉厚になっています。

高さが調整可能なユニバーサルナットブラケット2025を利用することで、ボールねじナットに合わせたナットブラケットを購入する必要がありません。 ボールねじやスライドガイドの変更も可能です。

カップリング

カップリング

軸同士の偏芯、偏角を吸収するための軸継ぎ手です。 ステッピングモーターの軸とサポートユニット(固定側)の軸を完全に合わせることは難しいため、カップリングを利用しています。
モデルではMSTタイプを利用しています。このようなスリットタイプは回転方向に対してバックラッシが無いため、位置決めに向いています。
また、クランプロックのため、偏芯しにくく、セットスクリューを使わないので軸にキズをつけません。
止めねじタイプはセットスクリューで固定しますが、セットピースを入れることにより、軸へのキズを防ぐことが可能です。

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[新品] カップリング


[新品] セットピース


[メカトロニクス中古品] カップリング

ハンドル/グリップ

ハンドル/グリップ

テーブルを手動で動かすためのハンドルです。ちょっと送りをかけたいときに便利です。

ステッピングモーターとセットのハンドル・グリップを利用しています。
図のように両軸タイプのステッピングモーターに取り付けることが可能です。

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[オリジナル] アルミハンドル

ステッピングモーター

ステッピングモーター

パルス(単波)によって1ステップずつ動くため、パルスの数によって位置制御が可能なモーターです。
弊社オリジナルのモーターを利用する場合、ドライバであるQUATTROによって4軸まで接続可能です。
制御にはMachというソフトウェアを利用することでPCからGcodeを読み込んでCNC運転が可能となります。

弊社オリジナルステッピングモーターを利用しています。
両軸タイプにすることにより、反対側にアルミハンドルを取り付けることが可能です。

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[新品] オリジナルステッピングモーター


[オリジナル商品] TRA100/150

モーターマウント

モーターマウント

モーターをベースに固定します。

高さが調整可能なユニバーサルモーターマウント60mm角タイプを利用しています。
ボールねじの高さに合わせるため、モーターを外側に飛び出すようにして取り付けています。
これを利用することでボールねじやモーターの変更にも対応可能です。

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[新品] UMMシリーズ

CNC-4AXISと定格12V以下のモーターの接続方法 < 技術解説トップ > JMM-TOOL解説