¶ EVO-ONEのスピンドルの交換
Kickstarterで入手した時点でのスピンドルはラジコン用のブラシレスモーター。
スペック上は
Spindle with brushless motor max 22000rpm and 480W.
と書いてあったが、実際には全力で何時間も回せるものでもない。
トルクもなさそうなので出資者間では不満タラタラであったがしょうがない。
見た目はこんな感じだが、回転数調整用のダイアルはついていなかった。
中身はこんな感じ。電源にラジコン用のESCが使われており、スピンドルにはブラシレスモーターが使われていた。ちなみにコレットチャックはER11Mで6mmまでの仕様。
で、最近のこと。バージョンアップキットとか出てないかなとMaker Dreamsの公式ページに行ってみたら。
しれっとスピンドルが変わってるじゃん。
公式仕様は。
SPINDLE RPM: 2000-12.000 (500W)
SPINDLE RUN OUT: 0.01MM
SUPPORTED TOOLS SHANK: 1 TO 10MM
ということで、よく見る500W中華スピンドルで間違いない。
やはりその方がいいよねということで、自宅のEVO-ONEも中華スピンドルにアップグレードすることにした。
スピンドルは電源付きのよく見るタイプ。稀にブラシモーターの場合もあるようだ。電源は110Vと200Vが切り替えられるもの。可変抵抗によるスピードコントロール以外にアナログ入力があるタイプがある。ちなみにアナログ入力は0[V]～10[V]。
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500W中華スピンドルのスペックと選び方
- よく見るものは外径52mm前後の空冷タイプで、全長は200mm前後。マウントブラケットの径をZ軸のホルダに合わせて選ぶ。
- 回転数は2,000〜12,000rpmが定番。対応シャンクは公式表記で1〜10mmだが、ER11のコレットは概ね1〜7mmのものが多い。太い軸を使うならコレットの在庫を確認する。
- 電源は本体とセットのAC-DC（110V/220V切替）が多い。アナログ入力付きか可変抵抗のみかで制御の可否が変わるので、外部制御したいならアナログ入力付きを選ぶ。
- 空冷は内部ファンで冷やすが、低速だと風量が足りず熱がこもる。連続運転するなら最低回転数を上げるか、休みを入れる。
- コレットとナットが別売りのことがある。付属品の範囲を確認しておく。
ここで問題になるのは、CNC3040などの中華CNCでは制御がMACH3の専用コントローラーなので0[V]～10[V]の入力で問題ないのだが、自作CNCでよく使われるgrbl系制御ボードはスピンドル出力は0[V]～5[V]のPWM信号出力だ。
PWMをアナログ出力かつ電圧変換しなければいけないのだが、これも専用基板が売られている。PWM⇒アナログと、アナログ⇒PWMの2種類の変換基板があるので注意。
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変換基板の向きとgrbl設定
- 基板には「PWM→0-10V（アナログ）」と「0-10V→PWM」の2方向がある。スピンドル電源のアナログ入力に入れるのは前者で、逆を買うと動かない。
- grbl側は $30（最大回転数）と $31（最小回転数）を実機に合わせる。$30=12000 のように設定するとS指令がPWMデューティに正しく対応する。
- 変換基板の出力は0〜10Vのフルスケール。スピンドル電源側の入力電流は微小だが、基板の電源（多くは12〜24V）は別に用意する。
- 変換基板のGND、スピンドル電源のGND、grblのGNDは共通にする。ここが浮いていると回転数が安定しない。
- ノイズで回転がふらつく場合はPWM線をシールドし、スピンドル本体と電源のアースを確実に取る。110V/200Vを扱うので感電対策と漏電ブレーカーは必須。
- 立ち上げ時はいきなり高回転にせず、低いS指令から干渉と回転方向を確認する。
改造に必要なのはこの2つ。ちなみに、Arduino(grbl)系制御基板で、モーターにラジコン用ブラシレスモーターとESCを使用しているCNCはレアなのかもしれないが、ESC用の出力は同じPWMでも出力レンジが0[V]～5[V]ではないのでgrblの書き換えが必要。
¶ 参考URL
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