DeskCNC 2nd Generation Controller Board

Circuit connection diagram

RS232C Interface
5
4
3
2
1
SG(Gnd)
DTR
TXD
RXD
DCD
RI
CTS
RTS
DSR
9
8
7
6
RS232C オス−メス ストレートケーブル
2−2、3−3、5−5のみ使用で
WINDOWSパソコンと接続できました。

P ? 将来の保留分です  電源の放熱に余裕が出来たので、回路の抵抗値を240Ωに変更しました。
下記の実験は、抵抗値を変えてからしていません。
?
?
? Gnd
+5

In I/O Pause、Start はA接点 Estp、Limit、HomeX、HomeY、HomeZ、HomeA はB接点です。
プローブを接続する場合はLimitに接続して下さい。
そして、リミットSWはEstpに接続して下さい。

東芝のフォトカプラ TLP267 を使い、ハーフアイソレートしてみました。
信号のみアイソレート、GNDと電源は共通に使う、
(過渡電圧は信号経路を流れず、相当な高圧が掛からない限り大丈夫です)
発光側、DC5V、抵抗240Ω、15mA   受光側の電圧0.51Vに成りました、
基板からのプルアップ抵抗による電圧、電流を引き込む力がこれだけ有れば十分に働きます。
Estp Limit
Pause
Start
Gnd
HomeX
HomeY
HomeZ
HomeA
+5
Encoder エンコーダー 旋盤などの主軸にエンコーダーがある場合 
A,B相とインデックス信号でねじ切りなどの同期が取れます。
A
B
Index
+5
Gnd
Out I/O can sink/source 25 mA per pin シンク(流し込み) ソース(流し出し)
ソフト上で論理が逆転できます。
PWM、CW、CCW は主軸の回転制御に使えます。
Aux2
CCW
Aux3
PWM
Gnd
Aux1
CW
Flood
Mist
+5
Step/Dir can sink/source 25 mA per pin シンク(流し込み) ソース(流し出し)
ソフト上で論理が逆転できます。
Zdir
Ydir
Xdir
Adir
Gnd
Zstep
Ystep
Xstep
Astep
+5
Power 電源供給 外部に5Vレギュレーターを付けて+5V端子に供給することが出来ます。
Gnd
+5dc
+9dc
J1 ? 将来の保留分です
+5dc
?

フォトカプラを使うためテストをしました。

電源電圧5V、電流制限抵抗1.5KΩ、カプラは
TLP630両方向入力、ベース付きTRと
TLP627フォトTR+ダーリントンです。

制御基板のPWM(パルスなのでスピードが要求されます)出力から1.5KΩでTLP627を駆動
DeskCNCの画面上のスライダーを左0%〜右100%まで動かすと。
緩やかに上昇して段々、100%側で急に上昇する出力になります。
TR側のスイッチング回復時間(蓄積)によってON側が長くなっているためだと思われます。

同じく、TLP630ですと
スライダーの目盛りはマウスで動かしたので、
はっきりしたデーターではありませんが、
0-0.21V、2-0.40V、3-0.86V、4-1.23V、5-1.51V、6-1.93V、
7-2.25V、8-2.72V、9-3.05V、10-3.50V、11-3.80V、12-4.34V、
13-4.75V、14-4.90V になりました。
(グラフ化ソフトを持っていないので直線性を確認できません)
オシロスコープで見られれば良いのですが今はちょっと見られません。

それと、TLP627をEstpやLimitの入力に接続しました。
LED側の電圧降下(どれだけの電圧を掛けると流れ始めるか)が
1.25Vなので1.5KΩの抵抗では約2.5mA流れます。

この状態で制御基板のプルアップ抵抗に出る電圧(信号電圧)は
0.51Vでした。
これだけ有ると、0N信号(Lレベル)として十分です。
電線の距離を伸ばすときは2本の組をツイストにして、もっと心配なら、フェライトビーズにくぐらせればほとんどの誤動作は防げます。

他に、手元にあったオリエンタルのステッパードライバーに
1.5KΩを通して繋いでみました。
本来5Vの駆動で内部の抵抗が220Ωなので約17mA流れますが、
1.5kΩを足して1.72kΩですと2.2mAしか流れません。
しかしこれで十分作動しました。

メーカーに問い合わせてみますと、以前は20mA以下と書いてあったのが、10mA〜20mAを推奨(但し20mA以下のこと)しているそうです。
(10mA以下では動作しないと云うことではないそうです)
 


 

オムロンのSSR G3NA-D210B
出力側5-200VDC10A 入力側5-24VDC5mA
の直流トランジスタ型ソリッドステートリレーです。
ACをブリッジダイオードを通してDCに変え
これに入れると交流も制御できます。
入力は5mAの電流制限素子が入っているフォトカプラでアイソレーションされています。

東芝のTLP3560
出力側400VAC2A 入力側DC10mA以上
の交流トライアック型ソリッドステートリレーです。
フォトトライアックでアイソレーションされています。
 
SW入力とエンコーダーのフォトカプラの電源は内部の5Vから供給して駆動。
補助出力に繋がる外部機器がアイソレートタイプならばバッファから内部電源で直接ドライブして、
違う場合はフォトカプラでアイソレートして外部電源でドライブします。
モータードライバーはフォトカプラでアイソレートされているタイプを使ったのでバッファから内部電源でドライブしています。
この様に、外部機器がアイソレーションされていると、駆動用の電源が簡単になります。



ステッピングモ−ターの空運転をしました

モーターはオリエンタルのPK569フルステップ-回転/500パルスです。
トルクは2kg-cm-500RPMまで定トルク、4200RPM-MAXの5相です。
起動速度1Kpps、最高速-20Kpps(2400RPM)、25Kpps、30Kpps、35Kpps
と回してみました。
25Kpps以上はモーター音がキーンというような音になり、特性表の範囲に入っていますが、問題がありそうです。
DeskCNCの加速図表上で起動、加速、到達の部分が滑らかになっていて、0.2秒から0.5秒くらいの時間で、脱調せずに加減速できました。
加速−加速係数−最高速−起動速度
850000-10-20000-1000

Acceleration Scale 10 (1から255まで)
実際に運転するときは加速係数だけを加減(増やす)すると良さそうです。

*****************************************
次はうちでしたオリエンタルpk569の空運転のデーターです。

Setup -> Machine Setup

Machine Configuration 項目
Machine Velocities 第2項目
TIME 加速に要する時間が表示されます。(秒)
Machine Velocities (SPS) 秒当たりのパルス数 (ステップ パー セコンド)
Acceleration 830000
Acceleration Scale 10 (1から255まで)
Max Velocity 20000 5相モーターフルステップのグラフから 2400 RPM相当
http://nonnno.hobby-web.net/ru-ta/pk569.jpg
Start Velocity 1000 120 RPM相当
Homing Velocity
Fast Jog Velocity 200 24 RPM相当
Med Jog Velocity 50 6 RPM相当
Slow Jog Velocity 20 2.4 RPM相当

次はうちでしたオリエンタルpk569Hの空運転のデーターです。

Acceleration 10300000
Acceleration Scale 34 (1から255まで)
Max Velocity 70000 5相モーターハーフステップのグラフから 4200 RPM相当
Start Velocity 3000 180 RPM相当
time 0.214 秒

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マシン設定について

Setup->Machine Setup(Machine Configuration)
ここの
=>Axis Setup->対照となる軸のReverse Homing Direction
をチェックすると原点検出シーケンスの方向が逆転します。
ほかに、
=>Machine Verocities->Invert Step Pulse
をチェックするとパルス信号の極性が逆転します。
=>Machine->2nd Generation Controller
今回の基板の場合チェックして下さい。
=>Machine->Program /Inverted EStop
非常停止SWの接点極性をA接点(N.O.)にします。
=>DeskCNC Setup->Home Using Lim
ホームSWの使用。
=>Tool Sensor/Probe->Default Probe/Lim Terminal Polarity->
Normary Closed Switch
プローブとツールセンサーのSWをノーマリークローズにします。

To Reverse Direction,Make Step Per unit negative
駆動、軸モーターの回転方向を逆にするにはステップのユニットをマイナスにします。

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軸モーターと送り速度について

CNC機にはそれぞれX、Y、Z、A等と送り装置がありそれぞれにモーターが付いています。
それらは、構造上やモーター、機械の個差によって最高速度が違います。
最高速度というのは注意しながら加速をしてもうトルクがないと云う速度です。
しかし、この速度はちょっとでもつまずくと脱調して止まったり、ずれたりするので
実際に使える速度ではありません。
(これを限界最高速とします)

他の業界の場合は良く知らないのですが、私の場合、設計上2トンの耐力が有れば
1トンを、0.01℃の誤差まで調整できれば0.02℃と約半分を仕様とするようにしていました。

この論で行くと、モーターの最高速度付近は定出力領域なので速度が半分になれば
トルクは約2倍になります。(違う場合もあります)
(これを実用最高速度とします)
原点復帰、回避動作など、最高速が必要な場合にも、ズレなどの防止を考える必要があります。
(実際には速度が遅くなれば負荷も軽くなるので70%くらいを実用最高速度にする方法もあります。)

私の使用するDescCNCは加速設定が1つしか有りません。
本来なら、各軸ごとに加速条件が入れられればよいのですが、アメリカ的発想か
加速は最高速の軸に合わせておいて、遅い分はその軸の最高以上に上がらないように考えているようです。
(一番早い軸に合わせて、加速の設定をします。)
各軸の最高速に対して加速の勾配も比例的にするのか確認していません。

他に「Modfi Accel Ramp」があって起動速度から最高速までの加速曲線が自由に設定できます。(此処はさわらなくても作者の経験から最適と思える設定をしているようです)

3軸か4軸を考えると、どれかの軸の加速限界が越えそうになると、
全部のフイードレートを比例的に下げて加工しないと形状が目的道理になりません。
単に1軸のみが高性能でも他のが付いてこなければ原点復帰が早くなるくらいです。
此の辺り、どの様に棄取選択していくのがよいのか良くわかりません。



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