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XY軸原点センサの追加 (2) 実装

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記事日付: 2013/02/03

XY軸自動原点設定の追加(1) 検討 に引き続き、実際にCNC3040にセンサを追加する。

★X軸センサの取り付け

アングル材を用いて以下のように取り付けした。
加工台とコラムの間にセンサを配置しようとしたが、今回使用したセンサ(EE-SSX460-P1)は
コネクタの部分が長いためコラムと干渉してしまう。
干渉を回避するため、センサからコネクタの部分を切り取り、センサの中から直接配線を引き出してセンサの長さを短くした。
遮光板としてコラムの脇にアルミのアングル材を設置。機械加工が面倒だったのでエポキシ接着剤で固定。




★Y軸センサの取り付け

コラムの上にセンサを設置。
ヘッド側にアルミのアングル材で遮光板を設置。
X軸同様、センサ・遮光板ともに接着剤固定。
拡大するとホコリが目立つのは、実装してしばらくしてから写真を撮ったから。

Y軸センサは可動部分の上にのっているので、配線はケーブルチェーンの中に通した。
なかなか線が通らず四苦八苦。



★IF BOXの作成

センサーの情報をパソコンのパラレルポートにつなげるためのインターフェイスBOXを作成する。
センサのインターフェイスのほか、集塵機のファンや手動操作用のコントローラをまとめた。製作記事は別途。

★Mach3の設定

センサーを生かすため、Mach3に以下の設定をする。

① IOポート設定
[Config] → [Ports and Pins] → [Input Signals] でセンサ入力を設定する。
X Home と、 Y Homeにポート番号とピン番号を設定する。
原点を検出したときHighになる仕様なので、Active Lowの設定はチェックしない。




② 原点あわせ動作の設定
[Config] → [Homing/Limits] で座標軸の設定をする。

◆[Soft Max][Soft Min]:
ソフトリミットに用いる各軸の可動範囲を設定する。
筆者の使っているCNC3040は30cm×40cmの意味であるが、ヘッドの可動範囲は26cm×38cm程度。しかも、長手方向の端部はスピンドルが加工台の外に出てしまうので、実用上の加工範囲は26cm×30cm程度である。
ただし、加工台自体は32cm×53cmある。

[Home Off.]
センサ位置が実際の可動限界からどのくらいズレたところにあるか設定するパラメータ。
ヘッドが原点を探したあと、ここで設定した値に機械原点がリセットされる。
今回つけたセンサは、可動限界からセンサの反応位置までの距離がX軸 16mm、Y軸 8mmとなったので、そのように値を設定する。
この値を設定すれば、センサが可動範囲の内側についていても加工範囲が犠牲にならない。

[Home Neg]
ヘッドが原点を探しにいく方向を指定する。
今回の場合、各軸のゼロ側 (負側) に原点センサを設けたのでHome Negにチェックをつける。
設定を間違えるとヘッドがセンサの無い方向に原点を探しにいくため、事故のもと。

[Auto Zero]
この列にチェックをつけると、ヘッドが原点に移動したあと機械座標がリセットされる。
ヘッドだけ原点に戻って、機械座標がリセットされないのでは意味がないのでチェックをつける。

[Speed]: 
原点あわせするときの送り速度。モータ設定の最大速度に対するパーセンテージで指定。
素早く原点あわせしたいため150%としてある。
ただし、速度が大きいほど原点あわせの精度が悪くなる恐れあり。センサ反応後の過走距離も長くなる。


③ 信号の確認
メイン画面の[Diagnostics]の画面で、信号が正しく認識されるか確認する。
手動でヘッドを動かすとか、紙でセンサを反応させるなどして、原点センサが反応したときだけ「M1 Home」 「M2 Home」の黄色ランプが点灯することを確認する。
この画面で動作がうまくいかないときは、問題点を修正して動作がうまくいくまで原点設定ボタンを押さないこと。過走事故のもと。

★自動設定のようす

以上で原点設定できるようになった。
原点自動設定の様子は以下のとおり。

XY軸の自動原点設定



★自動設定の精度

前項、原点あわせ動作の設定で[Auto Zero]にチェックをつけないでおくと、自動原点設定でヘッドが原点に移動した後も座標がリセットされない。
これを利用して、原点あわせの精度を確認する。
原点あわせ動作をさせた後の座標値を確認する作業を複数回くりかえし、値がばらついたらその分が誤差の範囲となる。

試験結果は以下のとおりである。

 送り速度 ばらつきの範囲
 3000 mm/min およそ±0.020mm未満
 1000 mm/min およそ±0.015mm未満
 500 mm/min およそ±0.010mm未満


上記のとおり送り速度が遅い方が精度は高い傾向にある。
しかし、3000mm/minであっても筆者の実用上困らない精度であることと、原点あわせ時に待ち時間が長いのは面倒なことから、
筆者は3000mm/minで運用することにした。

★まとめ

・原点センサの追加により、自動で原点あわせができるようになった。

以上

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