Lerge-X(3Dプリンタコントロールボード)やArduinoで動く電動シリンダ(IAIのロボシリンダ)です。

ストローク:200mm
可搬質量:水平40kg/垂直19kg
リード:2.5mm
繰り返し位置決め精度:±0.02mm
ブレーキ付き(電源ONでブレーキ解除)

詳細はこちらのメーカーのカタログ(PDF)のP67をご覧ください。

この動画はテスト運転のようすです。アクチュエータ、及び、ブレーキが正常に動作することを確認しました。

以降はArduinoやLerdge-Xで制御する場合のご説明です。ご使用の際の参考にしてください。ご説明は下記を前提としています。

・ArduinoとCNCシールドは、こちら(Amazon)から購入したものを使用しています。
・そのArduinoには、最新版のGrblをアップロードしています。
・Lerdge-X(3Dプリンタコントロールボード)はこちら(AliExpress)から購入したものを使用しています。
・Lerdge-Xのメーカーサイトはこちらです。

この電動シリンダは本来、専用のコントローラーに接続して使うものですが、動力は2相ステッピングモーターになっておりますので、Lerdge-X(3Dプリンタコントロールボード)や、Arduino+CNCシールドでの制御が可能です。もちろん本体には一切の変更は加えておりませんので、専用コントローラーでの制御も可能でございます。(専用コントローラーは付属しません)

ところで、Lerdge-XやArduinoで電動シリンダを制御できるなんて、すごくワクワクしませんか?たった数千円のボードでこんなに複雑なことができるなんて奇跡みたいです。なので今回はLerdge-XやArduinoに接続して使う例をご紹介します。


■配線について

この電動シリンダから出ているケーブルは2本あり、ひとつはモーターケーブル、もうひとつはエンコーダーケーブルとなっています。今回はその2本のケーブルのうち、モーターケーブルしか使いません。(専用コントローラーを使う場合はエンコーダーケーブルも当然使います。)

このため配線はとてもシンプルです。モーターケーブルは6芯なのですが、下記の写真や図のように、4本をLerdge-X、または、Arduinoのモーター接続端子につなぎ、残り2本を24Vの電源につなぐだけです。24Vはブレーキ解除用の電源です。電源を入れたとき解除になっていますので、動かすときは必ず接続する必要があります。

当社で動作確認に使ったケーブルを付属しますので、よかったらお使いください。
(本当は電動シリンダから出ているモーターケーブルの先端につながるコネクタを取り寄せ、それを使って接続したかったのですが、なぜか入手困難でした。そのため、少し強引な方法ですが、入手が容易なピンを差し込んで接続しました。私たちは専用コントローラーに接続して使いたいお客様もいらっしゃると思いこのような方法を取ったのですが、もしお客様がArduino等で制御するのであれば、違うコネクタに変更したり、直結してしまってもよいと思います。)

※モーターケーブルやエンコーダーケーブルの詳細については、メーカーのカタログ(PDF)のP411をご覧ください。










■原点復帰について

専用コントローラーによる原点復帰は、「押し当て方式」といって、メカエンドに押し当てて反転し原点を確定する方式を取っています。このため、GrblやLerdge-Xの原点復帰方法とは異なります。したがってGrblやLerdge-Xで原点復帰を行うには、別途原点センサ(リミットセンサ)を設置していただく必要があります。

また、Grblの場合は、config.hを書き換えることにより、X軸またはXY軸だけで使用する場合も原点復帰ができますが、Lerdge-Xの場合はXYZの3軸が揃っていないと実行できません。(もしかしたらできるのかも知れませんが、その方法はわかりませんでした)


■可搬質量について

仕様では水平可搬質量は40kg、垂直可搬質量は19kgとなっています。ただしこれは専用コントローラーを使った場合の数値ですので、Lerdge-XやArduinoで動かす場合には、若干低下するかも知れません。
ただ、動かしながら体重を掛けてみた感じでは、ボールねじのピッチが2.5mmと非常に細かいためか、かなり強力で、専用コントローラーではないからといって、可搬質量がそれほど低下することはないと感じました。


■ドライバ(A4988)の設定について(Lerdge-XやArduinoにA4988のドライバモジュールを搭載している場合)

A4988には、モータに電流が流れ過ぎないよう電流を制限する機能が搭載されています。その電流値は、下記の写真のようにドライバ基板上のボリュームを回しながら、ボリュームとGND間の電圧(VREF)を調整することで設定します。下記はその電圧(VREF)を算出するための計算式です。

Imax=Vref/0.4

この電動シリンダに装着されているステッピングモータは、正確な定格電流がわからなかったのですが、当社ではImaxを1.5Aとして設定してみました。この計算式にあてめると、VREFが0.6Vになります。ボリュームとGND間の電圧が0.6Vになるよう調整を行ってください。

なお、運転の頻度によって異なりますが、A4988の発熱が大きくなり、CNCシールドに付属のヒートシンクでは不十分になる可能性があります。その場合はヒートシンクを大きくするか、電流値を下げてご使用ください。






■Grblの設定について

下記はArduinoで動かす場合のGrblの設定です。

$100(1mmあたりのステップ数)は、マイクロステップの設定が1/16、本体のボールネジのピッチが2.5mmなので、360度÷1.8度×16÷2.5mm=1280pls/mmとなります。

$1は、次の動作に移るまでの停留時間ですが、255に設定すると停止時にもモータに電流を流し位置を保持します。電動シリンダは停止時にも位置を保持したいことが多いと思い255にしておりますが、モーターもドライバモジュールも発熱も大きくなってしまいますので、用途にあわせて設定を変更してください。

そのほかの最高速度や加減速の設定は用途に合わせて調整してください。



先ほど「マイクロステップの設定が1/16」と書きましたが、CNCシールドの下記の青い枠のところにショートピンを3つ接続すると1/16になります。これはArduinoのCNCシールドですが、Lerdge-X基板も同様です。




■電源について

24Vの電源については下記をおすすめします。容量は余裕があったほうがいいです。

・キーエンス スイッチングパワーサプライ MS-H75
・TDKラムダ スイッチング電源 ZWS150PAF-24/J


■商品の状態

多少使用感がありますが、状態は良好です。
本体には一切の変更を加えておりませんので、専用コントローラーでの制御も可能です。(専用コントローラーは付属しません)。
ArduinoやLerdge-X基板は付属しません。