CNCコントローラーの構成と駆動テスト

前回のブログから2ヶ月以上が経過・・・なんとも筆が重い。
忙しかったせいもあるが、色々トラブルがあり、製作の方が進んでいない。
また、コントローラーは「自作CNCマシン・レーザーカッター」さんのブログと同じ構成で、見よう見まねで作っているだけなので、内容的にブラックボックスが多いという点も気が引ける(^^;


ということで、軽く概要の紹介のみにする。
これがCNCコントローラー一式。PCとはUSBで接続する。


基板は3段重ねで、最上段のソケットに４つ刺さっているのがDRV8825というモータードライバー基板。放熱器が被さっているのが8825のドライバチップ本体。
その下に赤く見えている基板が、CNCシールドV3（壊したので、後でV3.51の交換）という基盤。

陰になって見えないが、最下段が汎用マイコン基盤のArduinoUNO（ただし中華クローン）
AruduinoにはCNCとして機能させるためBGRLというソフトをインストールしている。

これら一式がAliexpressで２千円弱で購入できる。


これで４個のステッピングモーター（nema23規格、つまり縦横57mm角？）を駆動する。
上の方がZ軸（上下の駆動）と左下に見えているのがX軸（左右の駆動）の各モーター


Y軸はガントリー両サイドのプレートにそれぞれ内向きに固定
Y軸は2個のモーターをそれぞれ別ドライバをクローンで動かしている。このままでは回転方向が同じになるため、右側の結線を変え（赤と青（白）を入れ替え）て逆回転するようにしている。


最初、ベルトを張らずにモーターの駆動テストしたのだが、何故か一部の挙動がおかしい。
テストは、bCNCというGコードをCNCに転送する際に使うフリーソフトを使用。bCNCではコントローラータブから、CNCを指定した長さだけ動かしたりといった操作が簡単にできる。


X軸、Y軸は問題なく指示する方向に回転したのだが、問題はZ軸。
下向き矢印を押しても上向きの矢印を押しても、常に上向き方向にしか回転しない。CNCに送られているGコードを見ると、ちゃんとZ+、Z-の符号があるのでGコードを生成するPC側の問題ではないはずだ。さらに、最初は気づかなかったが、よく見るとY軸の片方もZ軸と同じ挙動で、一方向にしか回転しない。

そこで、モーターの結線チェック、ドライバー基板の付け替え、モーター側を違う軸ドライバーで駆動させてみたり、はてはAruduinoにインストールしているGBRLのバージョンを最新のV1.1からV9に変えてみたり、色々やってみたが、結論としてはコントローラー部の異常という結論に・・・、このうちArduinoなのかCNCシールドなのか、ドライバーなのかがわからない。。

　で、結局２月余りの間、最初にCNCシールドを疑いV3.51に交換


続いてドライバーのうち２つは別のソケットにはめてもおかしな動きをするのでドライバーも交換、さらにはArduinoも交換と殆ど全てのパーツを入れ替え、当初の構成で残っているのはモータードライバーのうち2（基板面の黒いやつ）だけ（笑）

こういうとき、Aliexpressでの代替部品調達は時間がかかってしょうがないのでArduinoUNO

DRV8825ドライバー基板はアマゾンで購入。

ちなみにArduinoUnoは重要なパーツになるので安全性を考慮して純正品。


で、結局トラブルの原因だが、パーツ初期不良なのか、テストや原因究明の中で壊れたものなのか確たるところはわからない。
　原因究明のためソケットや電源をかなり抜き差ししたが、PCパーツのような信号系の基盤のつもりでラフな取り扱いをしているとソケット抜き差しの際に放電したしてびっくりする。小さいとはいえ、２４Vの動力系で電圧、電流とも信号系基盤とは比較にならないため、もっとデリケートな取り扱いが必要だったのかもしれない。その辺の取り扱いの不慣れがあったのは確かだろう。

　ただ、中華クローンのArduinoUnoは最初一見したときに汚れというか使用感が半端なかった。Aliexpressではよく「全て新品」という表示がされていることがあるが、その表示がないなかったので、中古であった可能性もある。

悪戦苦闘の末、ひとまず４軸ともモーターの駆動が確認出来た。

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