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Arduino と CNC shield でプロッターの作成

以前ストックしておいた中古のステッパーモーターがあるので、プロッターを作ってみることにしました。


ドローイングマシーン でポピュラーな AxiDraw のクローンで 4xiDraw を作成した方が 動画をYouTube にアップされていましたのでこれを参考に作成します。

AxiDraw はペンプロッターで各種ペンを使用し、紙、封筒などにプリンターと同じように書くことが出来ます。

4xiDrawはこれと同様に動作するよう各種パーツと3Dプリンターで作成したフレームを使用し制作しています、また改良次第ではレーザーカッターとしても動作します。

4xiDraw のYouTube動画です。



4xiDrawを作成した作者のページです、作成方法が詳しく書かれています。

instructables.com


使用パーツ


パーツリストは作者のページに詳しく載っていますので主だった物をリストアップしています。

中古ステッパーモーター、オリジナルマインド OKI ステッピングモータ KHP42J2501、中古で安価ですが性能は高いです。
www.originalmind.co.jp

Arduino UNO 互換機


CNCシールド


リニアシャフト8mmΦ:450mm×2本・350mm×2本



タイミングベルトGT2: 2mmピッチ 幅6mm 及びタイミングプーリー20歯 内径5mm セット




ギア無しプーリー内径3mm


リニアベアリングボールブッシング内径8mm


12V6Aスイッチング電源、手持ちのスイッチング電源を使用しました。



サーボSG90

デジタル・マイクロサーボ SG90 (5個)

デジタル・マイクロサーボ SG90 (5個)

  • メディア: おもちゃ&ホビー


ネジ類、ジャンパーピン等、10mmネジ付ロッドはホームセンターにありました。


ハードウエア作成


4xiDrawのハードウエア作成からソフトウエアのインストールまで丁寧に説明された動画があります。


✍🏻✒️VIDEOTUTORIAL - 4xiDraw "Clone" - The Drawing Machine (UHD - 4K) ✍🏻✒️


3Dプリンター用のSTLファイルはここからダウンロード出来ます。

・当初A3対応にしようと作成しましたが8mmΦのリニアシャフトでは中央付近で弛むので仕方なくA4サイズにしました、サイズを大きくするならリニアシャフトの太さなど考慮が必要です。

・ペンフォルダー部分の機構が思わしくなかったので、違うタイプで作成しました、筆圧を与えるため50円玉を3枚ほど取付けています。

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・OKI ステッピングモータはユニポーラタイプですがバイポーラで使用します、接続方法はオリジナルマインドの商品ページにあります。

・CNCシールドの X・Y ドライバーモジュール箇所にジャンパーピンを3個づつ刺すのを忘れないようにします、ジャンパーピンを取付ける意味合いは同じくオリジナルマインドのArduinoでメカトロニクス製品を動かそうに書かれています。

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・4xiDrawを作成された方々がYouTubeに動画をアップされている中に興味深い改良点などもあります、その中でいくつか採用させて頂きました。


4xiDraw の完成画像

f:id:blogdaichan:20190913192243j:plainf:id:blogdaichan:20190913192303j:plainf:id:blogdaichan:20190913192309j:plain


ソフトウエアのインストール


作者のページにインストール方法がありますのでその手順に従っていけば問題なく動きます。

注意すべき所を備忘録として書いておきます。

Arduinoには「grbl-servo」をlibrary としてインストールします、方法はGithubに書かれています。
github.com


・PCに無料のベクター画像作成ソフトウエア Inkscape をインストールします、日本語にも対応しています。
 プラグインに必要なpythonをインストールします。 
github.com

 ・python2.7(pyserial-2.7.win32.exe)をPCにインストールします。
  ・Pillow-2.7.0-cp27-none-win32.whl のインストール
  ・easy_install lxml ではインストール出来なかったので lxml-3.4.4-19_py27.exe でインストール
  ・pyserial-2.7.win32.exe をインストール

Inkscapeプラグインとして「4xidraw」「EggBot-master」「plotink-master」をInkscape→share→extensionsフォルダーにインストール
 ・4xidraw:4xidraw-master→inkscape driverフォルダー内の7ファイル
github.com

 ・EggBot-master:EggBot-master→inkscape_driver→eggbot_hatch.py
github.com

 ・plotink-master:plotink-master→librariesフォルダ内4ファイル
github.com

・「Universal-G-Code-Sender」をインストール、「Java」がなければインストールする。
github.com

Universal-G-Code-Senderを起動し以下を設定する、(プーリー20歯の場合)
$100=80.000
$101=80.000
$110=5000.000
$111=5000.000
$120=1000.000
$121=1000.000
$130=200.000
$131=200.000
$132=200.000
$N0=M3S90


動作動画