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Maker + T = Market 造訪社團 » 機構

原文網址 Charlie Ting
2019-01-15 23:53:43

[動起來!]

IAI RoboCylinder 電動缸終於讓它動起來了,卻也發現了這個產品的致命缺點,難怪廠商會把它們丟了。

這個缺點就是它的剎車片機構造成的。

因為它讓螺桿尾端的方型螺絲卡在一個中心是方孔的圓盤上(等於剎車盤的概念),但是這個方孔跟方型螺絲的間隙過大,還有剎車卡鉗的間隙也太大,所以當它轉動時就會有異音。

把剎車拆掉後音量小很多。

目前還在觀察這個東西能有什麼用,雖然說運作算簡單,也是有回授的機制,但是噪音也讓人很不舒服。

洪維鴻
2019-01-16 01:20:28

右邊是氣管接頭?@@a

黃政
2019-01-16 09:07:30

像在拉小提琴

Kelvin Chu
2019-01-16 17:33:36

能用Toyo的替代


原文網址 Charlie Ting
2019-01-04 23:24:21

[回收分享 Part II]

回收算是很均衡的運動,因為拆很累,搬很累,現場判斷很吃腦力,回來後爬文、找資料很傷眼力,最後組織歸納吸收也很佔腦細胞。

但總結來說,工業機台有以下的特徵:

1. 強壯的骨架,很多都是上噸的機台,可能是公分級的鋼板組成,也可能是鑄鐵機床,就連科技業的機台也至少是幾mm的C型鋼再結合鐵板焊成。重點在於加工能力、載重和精密度。

2. 清楚明確的訊號定義。
這點往往是 maker 領域的機台所欠缺的,在工業機台上,至少在加工、移動、安全保障、基礎工作條件、加工SOP等等幾個點上面,都會有對應的感測器和訊號。這一塊也是很佔成本的一塊,這些 sensor 有些非常高貴。另外,在這個供應鏈上,製造商跟代理商分工很細,而代理商的業務壓力很大,所以沒生意可談的話,他們不太理人。簡單講就是沒生意就沒服務。這會造成很多軟體和資源拿不到,浪費很多時間。

3. 嚴謹的訊號傳輸規範
機台裡的環境是很複雜的,所以對於訊號的傳輸在工業機台中有非常嚴謹的規範來確保訊號傳輸不會出錯。所以屏蔽是基本的,有的還屏蔽二層以上。甚至除了要抗雜訊,有的還得耐酸鹼,線材裡面包了鐵氟龍,外面還包了一層耐熱層,十分講究。連線材的AWG號數也很講究。

4. 多元的訊號傳輸模組
因為機台的尺寸差異大,訊號的類型和干擾狀況也多,所以有很多不同的訊號傳輸模組,像 CClink, 或各種不同業者推出的方案,這些等同於是訊號的集線器,決定了 PLC 或 HMI 跟所有 sensor 互動或驅動元件的控制管道,也決定了一台機器的組裝是否兼具彈性和效率。

5. PLC
主要在於針對不同的訊號進行狀態監控,以及傳達指令給控制器、變頻器等。它等於是機台端的控制中心。

6. HMI
HMI 的重點之一是圖像化的介面以及觸控來作為人機介面,它等於是機台端讓操作者可以容易了解機台狀態並進行操作的介面。但隨著 HMI 的功能差異,越來越多 HMI 也可以有 PLC 的功能、連網,甚至遠端監控等功能。

7. 電腦
有些機台的運作需要較大的運算力或者較大量的資訊擷取時,基本上就會再搭配電腦,這等於是後端的運算中心。而這些電腦往往採用工業PC的架構運作,以清楚的帳號權限來分層管理,然後只安裝與機台有關的軟體或硬體的驅動程式,而很多程式看來只是用 VB 拉出介面,然後提供表單和UI讓操作者有更清楚的資訊作出決策而已。簡而言之,這個電腦的存在仍然是以讓操作者作決定或自動記錄為主,並不像一般PC是讓操作者有更多元的操作選擇或思考空間。

8. 運動機構與座標系統
每一部機台都有它的機構和座標系統,而且是多重座標同時運作的,也就是A相對於B,B相對於C....,這樣的好處是簡化訊號的複雜度,方便操控和管理。

9. 致動元件
一般來說,要求效率、精度的會用伺服系統;其次是用步進系統;再其次可能是用氣動元件。或者混用。這部份通常不容易從機台上直接看出使用重點。因為控制器有參數要設定,PLC裡面也有對應的設定。這表示拆解後只能全部重置,按自己的需求設定,原先的運作模式不具意義,也無法參考別人的作法好壞。

10. 循環系統
工業機台的另一個重點是它們絕對有循環系統的規劃,例如進退料、廢料清除、空氣供給、廢氣過濾排除....。簡單來說,就是必須能連續工作才有意義,不是工作一次就要維護一次。

以上,大概是拆解和爬文多了之後的心得。

拆到好東西是一回事,能不能派上用場是另一回事,用得好不好、到不到位又是另一回事。但是在此之前,對整個大架構必須越摸越清楚,才能隨心所欲,自由自在。

洪維鴻
2019-01-05 03:22:42

第二點超有感⋯⋯我只是想買個東西呀⋯=口=

陳建仲
2019-01-07 09:23:45

非常清楚!之後也可以在深入各種控制器的硬體與晶片電路


原文網址 Charlie Ting
2018-12-11 16:21:02

[Need help]

有人知道電路板雕刻機的換刀機構是怎麼運作的嗎?

還是那邊有這個套件或模組呢?

好像該來弄一個~~~

感謝! m(_"_)m

柯紀維
2018-12-12 20:04:49

我前陣子也在找,目前只有看到銑床用的那種氣動筒夾,基本上就是氣動缸取代筒夾螺帽來迫緊換刀柄,但是目前看到的模組都有點大

柯紀維
2018-12-12 20:05:47

柯紀維
2018-12-13 12:21:10

所以後來我就決定自己做一個了

尤宏耀
2018-12-15 22:45:09

BT30換刀主軸才2萬多...你確定你還要自己搞@@

柯紀維
2018-12-17 18:39:56

其實我是要用來做自動上料,作業空間又很小所以沒辦法...我也超想買現成的


原文網址 Charlie Ting
2018-02-14 03:58:53

[伺服馬達試用心得]

俗話說:事情絕對不是像傻子想的那麼簡單~~~

不過對於 maker 來說嘛,多嚐試多學習多交流,之後再來優化是不變的過程,所以就來分享一下最近的心得。

首先,要先說明這些從回收場撿來的東西包括:

‧三菱電機系列

伺服馬達 MITSUBISHI HC-KFS13
驅動器  MITSUBISHI MR-J2M-10DU
介面單元 MITSUBISHI MR-J2M-P8B
底座單元 MITSUBISHI MR-J2M-BU6

‧台達電子系列

伺服馬達 DELTA ECMA-C11305FS
驅動器  DELTA ASD-A2-0421-L
PLC  DELTA DVP-14SS

●系統重建

因為東西是回收的,所以很容易東缺一個西缺一個,甚至連線材或端子都不合或缺少,因此在重建系統時浪費了很多時間,而且因為沒有經驗,
所以在一切還沒能動起來之前,那個摸索的黑暗期是很漫長的。所以會讓人一直反思,這樣有價值嗎?

●系統連線

在依序完成電力、電機、編碼器及基本的IO訊號配線後,又發現了另一個問題,就是設定程式老舊難尋。以三菱這套來說,它的軟體是 2002 年出版的,還能用真的算萬幸了。

這當中又遇到了一堆鳥事,像是這種停產商品的資源在網站上是很難找的,然後供應商都是以作生意為導向,所以要下載一定要加入會員,有的還要進行審查,但假日不一定有人能處理,又會拖到時間。

而在軟體中也發現,因為是針對早期的電腦系統開發,它的 com port 只有 1~10,結果天殺的現在隨便都嘛跳到20幾號去了,所以 USB to serial 的卡接了,它一樣測不到。

後來把 USB to serial 指定到前面的 port 號才開始有機會嚐試,而中間又遇到一堆雜訊、baud rate、parity check 一堆不知道要不要改的東西,總之試了很久。

後來終於連上了.....最大的問題還是在於雜訊干擾!

而這又點出一個問題,就是沒用專用的連接線,自己 DIY 的接線其實很不符合標準,大大提高了風險。

●系統調校

伺服馬達的功能完整性遠大於步進馬達,若說步進馬達的運作是一廂情願,那伺服馬達的運作大概就是使用必達。

因為開放迴路的步進馬達若產生失步或任何異狀,基本上系統不容易發現,整個機械運作的物理特徵必須在事前作好試算匹配,才能安全的運作,但仍屬一廂情願的狀態。

伺服馬達不同,它的馬達本體或許本質上沒什麼差異,但它內部的編碼器發揮了極大的狀態追蹤功能,再搭配驅動器的電力供應,讓整個馬達變成一個即時的電磁自動平衡系統。

而這個電磁平衡系統可以透過系統調校軟體來進行各種的物理特徵分析,讓馬達的使用更精準更到位,也更隨心所欲。

*不過這部份有一些曲線和量測的數據意義還不是非常清楚,這部份顯然應該連動到功能特性,這樣的應用性就會非常大,有待後續了解。

●系統整合

伺服馬達的控制系統基本上跟很多軟體的概念類似,它有非常模組化的功能模組版本,也會有結構簡潔的整合性版本。

以我試驗的三菱和台達伺服來說,三菱的這組就是模組化的架構,所以除了馬達和驅動器之外,還要有介面單元、底座和控制單元才能運作,而控制單元還綁定它們的 SSCNET,這等於是他們自定的 protocol和規格,

用以確認整個自動化系統的架構規模和運作效能,這對於大型系統來說,自然是順理成章的事。但相反的,若你只是想用伺服馬達來取代步進馬達,那這樣的架構就變得殺雞用牛刀了。

所以以三菱這組,即使最簡單的作法,也只能把 MR-J2M-P8B 改成 MR-J2M-P8A,變成是直接餵馬達的觸發訊號進去控制馬達的運作,但是依然保留系統對馬達的調校功能。

而台達這組就更單純了,它的驅動器等於是全功能型的,兼具了驅動器、馬達調校、系統介面的功能,甚至還可以跟光學尺連接,它的運作架構跟步進馬達的概念就相近許多。

●系統轉移

不過,我發現要把伺服馬達應用到目前 maker 相關的專案裡是不太容易的。

以走專屬 protocol 的模式來看,像三菱的 SSCNET III,基本上硬體就一定要是整套的才會方便,然後再結合它們的 I/O 架構,例如 CCLink 那些的,整個從硬體、通訊、機構,之後再用它們的 API 進行

系統設計,這樣才能搞定整套系統,甚至走到工業 4.0 的水準,但這等於是在設計一整套的加工系統。

說實在的,就 maker 這塊目前在玩的,不論是 3DP, Laser, CNC, Robot,也都還沒搞到那麼大,又或者說真要搞那麼大時,整體的研發、建構成本跟後續的營銷服務加一加,其實不如搞專業機台。

所以在 maker 這塊如何有效發揮伺服馬達的優勢,輕鬆的整合,是得好好思考的問題。

●最後心得

其實在沒有實際上電測試實作前,對於伺服馬達只是知道它的概念,但對它的實際運作和週邊規劃應用,是完全不明白的。實際用了之後發現很多事要稍作修正了:

1. 伺服馬達有很多優點,但架構格局相對大

相對於步進馬達只要馬達加驅動晶片,再加上電源就能運轉,伺服馬達的整個組成結構是偏大的,這對於大型的系統有其優點,但是得用在作大事的情況下。

相反的,近來有些業者在整合兩者的優勢,在步進馬達上加裝編碼器,甚至驅動器,前者除了可變成閉迴路的步進電機外,後者則可以透過不同的連線方式(CAN or ETH)來達到控制馬達運作的目的。

不過目前把驅動器整合到馬達上的產品售價仍高,未來若大幅降價後或許會改變整個步進系統的生態。又或者,這樣的驅動器其實是可以自製的,只要結合 MCU, driver, connection 和基本的電力管理,

其實難度並不高。

2. 回收終究不是正途

這兩年其實回收了很多材料和元件,的確是讓整個工作室達到想作什麼就有什麼的狀態。但是回收品的潛在問題其實不少,例如:品項年限,通常不會是最新的東西,應用起來會讓人覺得老是在作技術回顧,而非創新。

品項完整性,尤其是一些規格互有關聯的東西,只要缺少一個就很容易卡關,然後又得費心去處理。

應用方向,有一些東西並不一定是自己最需要挑戰的項目,但往往會因為拿到不同的東西,而花時間去了解,反而失焦。

現階段,這些都只能以補強自身的基本常識為由來說服自己。但是,當了解的東西越多,還是得回到根本,解決自己有興趣的問題,開發想要的市場才是正途。

3. 成本效益

現在的科技其實非常進步,所以事實上是很多 DIY 的東西還不如去買來得划算。這是非常嚴重的問題!

舉例來說,人家賣一台CNC可能5~10萬,但若自組一台CNC的成本超過它,規格又沒有比它好,那當然不值得去作。

相反的,若自組的成本遠低於此,規格又好很多,那才有值得作的切入點。但是,這樣的條件能否變成長期的產品競爭力,還是只是實驗室裡的特殊狀態。

恐怕很多時候都是後者的狀況。

這表示,其實很多設計生產的想法,最終都必須回到規格、成本、售價、競爭力的平衡,才會是一門好生意。

●結論

很多事情沒有親身走一遭,只聽別人講的狀況下,不一定能有很深刻的感受。

所以這次試著把手上的伺服電機都推起來,讓我理解到很多美好的夢想並不必然那麼實際,實務應用上有很多的限制,如何選擇搭配創造競爭力,這是每一個設計者在完成功能規劃的同時就必須評估進去的。

不然很容易淪為只是玩爽的技客自嗨者,不見得能作出什麼實際的東西,這樣就不是很理想了。

最後,感謝 王榮達 (Jungtaw Wang) 大大支援台達驅動器的電源端子一枚,沒有這特規的端子,光配線就是一個大問題。

當初在回收場應該特別收集完整的,沒想到就少這一個。十分感謝!

Greg Tsai
2018-02-14 17:15:00

很有啟發


原文網址 Charlie Ting
2018-01-15 03:46:08

[DIY] 自製溫控烙鐵

我又來洗版了.....XD
不過為了避免臉書現在的動向不明,以後文章會主要公告在自己網站,到這邊是跟大家分享成果和交流心得。

●常見的其他用途

3D 列印模型修整

要修整模型時,溫度是一個重要因素,以 PLA 來說,它的玻璃化溫度大概 65℃;而 ABS 大概 105℃。這表示針對不同材質就要調整到適當的溫度才好用。

避免過熱

部份電子零件對溫度很敏感,溫度太高時,操作時間相對短,一旦手殘就會造成零件受損,所以也要適度控溫。

優化切割面

有些烙鐵前方是可以加刀片的,若將烙鐵加熱到適當溫度,除了可以更好加工之外,切割面也會更好。例如切皮件,或者一些布料。

●自製溫控烙鐵零件表
1. 一般烙鐵一支 150 元
2. PT 100 熱電阻 一顆 25 元
3. azbil SDC15 一顆 10元(回收品)
4. 耐熱玻纖管 一條(1m) 5元
5. 電源開關 一個 0元(回收品)
6. 零件盒 一個 75元
7. 6mm 蛇管 1.2米 10元
8. 香蕉插頭、插座 2組 30元
9. 電源插座 30元

●改裝過程
1. 先把整支烙鐵拆開。

2. 安裝 PT100 熱電阻
這東西小不拉幾的,長寬都不到 2mm,不好搞。但因為是改裝,測溫點的位置和形狀不好決定,所以只能用原生晶片來測,不然的話買現成封裝好的會省事很多。
總之,決定測量點在加熱線圈和烙鐵頭接合處,所以先把耐熱管穿好,再用較粗的單芯線穿過,之後用杜邦端子把單芯線和熱電阻的線夾起來,之後塞入耐熱管中。
不能用焊的,因為會被融掉,所以選擇用機械式的固定法。

3. 配線
把 PT100 的訊號線穿過烙鐵桿,然後用蛇管把它跟電線纏繞在一起。
因為是電阻類的訊號,所以不擔心訊號干擾的問題。

4. 裝上香蕉插頭
本來在想是不是換更省錢簡單的作法,但後來想到其實這個控溫平台可以通用,除了用來接烙鐵外,一些其他要控溫的設備也能用。雖然到時會再製作專屬控制系統,但這個平台就可以用作前期測試。所以用香蕉插頭好像也不錯...

5. 零件盒加工
這盒子的材質頗有趣,蠻軟的。用超音波刀切它時像在切奶油一樣,所以挖洞的動作三二下就好了。各零件的定位也只用最簡單的原則決定,就是平衡,所以就隨便用尺畫一畫就開挖了。還好尺寸都是準的...

6. 系統組裝
東西都準備好後,就是把溫度控制器 azbil SDC15 裝進去再用它的專屬扣環卡住,開關裝上去卡好,然後在原本的烙鐵座上挖二個洞,找二根長度適當的螺絲把它跟盒子鎖在一起。然後把香蕉插座和電源插座裝上去,整個就大功告成了。

●延伸應用
其實這個 project 算是暖身動作而已,只是順便把手上的工具升級一下,重點是熟悉溫度控制器、感應元件(熱電阻、熱電偶、其他類比訊號)之間的介接和組裝上的問題,之後作其他應用時才會更得心應手。

後續預計要作的有:

1. 自製塑膠射出機
塑膠射出的幾個關鍵之中,溫控是第一要點,其次是模具,之後是射出機構。所以這次先完成溫控,之後會針對氣壓控制進行測試,再製作自己的射出機。之後就可以拿模具來射了....

2. 真空成型機
這個也是一個想作很久的東西,但它的控溫得更細膩,因為要均勻,而且是透過空氣加熱。結構和負壓的部份倒是好處理。

3. 致冷除濕
致冷晶片是個很有趣的東西,它的原理剛好跟熱電偶相反。這東西要能夠有效的運作,兩側溫差的維持是非常重要的。但是很多防潮箱的控制電路是非常陽春的,甚至完全沒有處理這問題。所以有了溫度控制器後,就能很容易把這部份作優化。

4. 3D模型修正筆
只要把烙鐵頭改成其它不同形狀,就可以用來進行模型修正了,而且溫度適中的情況下會讓你更好作業。

https://www.inventor.com.tw/news/31

陳曉澔
2018-01-15 09:58:09

你也真是超級強的。。。。。

陳曉澔
2018-01-15 09:58:54

留點工具錢給人賺吧~XD

張可鵬
2018-01-15 10:34:52

對射出機超有興趣~

洪維鴻
2018-01-15 11:49:40

都沒想到能這樣改!!!⋯=口=

童化金
2018-01-15 15:38:27

聽說致冷晶片很耗電效率又差


原文網址 Moko Jenson Huang
2017-09-02 18:18:22

丁大
借PO一下了
有興趣大家來討論討論
=========================
聲明:以下純屬幻想,請勿當真 0.o
<< N in 1 外掛套件盒 >>
我是想做做看
但是控制外行
所以只能畫畫概念圖
1st RC SERVO OR STEPPER MOTOR 控制圓盤將擠料馬達轉到定位
2st RC SERVO 將擠料馬達齒輪推入擠料機構
以上です。
。。。。
下面的進料口我也想好了
但是還沒畫出來
=====================
<<版權沒有,歡迎轉載>>

Charlie Ting
2017-09-02 18:33:38

感謝po文。
關於這個機構,我覺得他的實用性頗高,但我覺得一個馬達就能搞定。
有空可以來估一下製作成本,再看是否著手打樣試作。

Charlie Ting
2017-09-02 20:16:49

關於這個機構如何用一個馬達搞定,有一些基本的要件:

1. 馬達軸上的傳動是改用可滑動式的傘型齒輪,齒面向內。 …… 查看更多

Moko Jenson Huang
2017-09-02 21:07:02

大概是這個概念吧

Moko Jenson Huang
2017-09-06 20:02:33

出個餿主意,馬達轉盤加個光學開關就可以精準的抓到每個擠料機構。

曾俊維
2017-09-07 07:47:09

感覺很棒的樣子、需要車床我在支援,不夠我的功力還不太夠,簡單的還可以。


原文網址 Charlie Ting
2017-07-26 22:25:10

[累死寶寶了]

為了作 PROTON+ 的 Z軸近接開關的微調機構。

第一次硬幹,車了大顆那個,結果把牙都弄花了,尺寸也太大。

只好再買小一級的蝸輪回來,然後認份的先車一個夾具,把齒輪固定在裡面,然後再鑽中心孔、攻牙。

整個齒輪都好好的,沒傷到,尺寸也比較適合這個開關的大小。

再來就是要把它裝到 PROTON+ 上面去了。


原文網址 Charlie Ting
2017-07-24 18:01:34

[Proton+ Z軸感測器]

整台 PROTON 我覺得就這個 Z 軸感測器最難搞,因為它的固定方式很不方便,但它又是整個調平的最重要元件,沒把它搞好,你連印都別想印。

而電容式的近接開關也比較少,而且體積小的更少,偵測距離也得夠,不然讓你撞得嫑嫑的。

所以這部分總而言之,就是極關鍵的部份。因此,在我重新設計 PROTON 時就打定主意一定要改掉它。

原本是想說用比較取巧的方式作,但剛好敗了一台車床,當然就是直接按最理想的模式來施作。

但這蝸桿和蝸型齒輪是買現成的,我作的是把中心孔車大,然後攻 M12x1.0 的螺牙而已。

目標是再選更小模數的齒輪,用更貼近開關直接的尺寸車出一個調節機構。

這個東西作好了,整台 PROTON+ 才會是簡單好用的狀態,不然校正的動作會搞死你。


原文網址 Charlie Ting
2017-05-24 23:58:35

[放大版CNC]

為了更輕易的加工木料和基本銅鋁片,將原先的CNC機台放大。

同時盡量減少背隙的影響。初步心得是時規皮帶的背隙問題有一個基本的概念,就是 F = mA。

這個 m 包括了驅動機構的重量,A 則是驅動它的加速度,而需要的這個力量 F 是馬達必須產生的拉力。

當這個拉力施加在皮帶上時,它對皮帶產生多少的變形,會決定你的背隙大小。

因此,解決的方式是在皮帶不斷裂的前提下,盡可能的提高張力 t 。當張力 t 遠大於 F 時,背隙的問題就會被有效抑制。反之,當 t 等於或小於 F 時,機器的背隙問題就會非常嚴重。

以上是個人的一點點心得,如果有錯,請用力鞭策,謝謝。

PS.
1. 加工範圍 750mm * 370mm * 40mm
2. 450W 修邊機當主軸

Charlie Ting
2017-05-25 02:04:47

另一個解決背隙問題的作法是裝光學尺,讓它自動補正。

Charlie Ting
2017-05-25 20:56:51

Charlie Ting
2017-05-25 20:56:56


原文網址 Charlie Ting
2017-05-10 17:10:41

[關於 CNC]

在講 CNC 之前,首先要先把背景交待一下,稍候話題有跳脫的就不會回覆,不然這個議題太大。
第一,我是唸機械的,但那時還在車床銑床的傳統工法年代,CNC沒接觸過。
第二,在那個講究專才的時代裡,我念的東西很廣,但幾乎都是自修的,所以我現在的工作很多元,目前正在思考將能量集中的最佳切入點。
第三,繪圖在286年代時,AutoCAD我很熟,但在它差不多從 2D 開始轉 3D 時期,我就去忙別的了。

關於 CNC ,一言以蔽之,就是「工欲善其事,必先利其器」。

對於目前角色是經紀人的我來說,會從網路行銷、實體活動再回頭來看 3DP, CNC, Laser 這些 maker 們熱衷的東西,主要
的原因在於看到未來的市場需求以及人們的能力指標改變。那麼,究竟該作到什麼程度或用什麼方式達成,就有很多不同的思考方向了。

而我設定的目標只有八個字:心想事成、隨手可得。

現在開始來談 CNC。

CNC 簡單來講,就是你想作的東西,只要想好、畫好,然後機器就幫你作出來,不用自己動手加工。這樣講好像很簡單,但其實裡面處處是細節,是關卡。

首先,你想作的是什麼東西?很多 maker 可能聽到 CNC 就高潮了(我也是),但你想作的是什麼東西、什麼尺寸、什麼形狀、什麼精度、有多少預算,可能就把你推向不同的發展方向了。
關於這部份,建議是在 CNC 相關社團或者自己專注的社團裡留意相關的應用需求和發展,會比較清楚目前作到什麼程度,有那些選擇,要什麼代價。

關於「想好」,當你要作一個東西前,你得先想好這個東西可以怎麼作,有什麼差別,有那些工具。這過程當中,加法、減法都有可能,公規或特規也有可能。
這部份可能是最大的挑戰,因為對每個人來說,熟悉的工法和手上的資源差異很大,同樣一個問題,可能會有很多不同的解法。
這時候,你必須很清楚自己的需求和選擇,然後行動。

關於「畫好」,在離開機械領域二十幾年後,雖然 AutoCAD 還會,但其實一開始我也真搞不懂現在 3D 軟體的繪圖概念,慢慢從 123D design 到現在的 FUSION 360,我發現那是 scope 的改變。
以前的 AutoCAD 是在一個絕對座標概念下的產物,所有的繪圖必須從座標系統開始,然後一直延伸。現在的繪圖軟體走的是一個相對座標的概念,它可以有很多東西個別存在,然後從每個東西去看彼此的相對關係。
熟悉操作之後,就必須把自己想好的東西和作法畫出來,並且盡量在實際動工之前把設計的成果確認好,而不是邊作邊改,這樣會很沒有效率。

關於「機器就幫你作出來」,這是非常簡化的說法,但大原則就是「工欲善其事,必先利其器」。
也就是說,你必須完全清楚整個加工的過程需要那些步驟、用什麼材料、用什麼工具、有什麼問題、能怎麼解決或避免。
一切原本在人工操作下可以被執行的製程都確認後,再看你用什麼機器、用什麼軟體去控制它,然後用什麼 SOP 去防呆,確保成品的良率。

個人應用實例 - PROTON+ 鋁質固定隔板

‧想法
以我用 CNC 來切割 PROTON+ 需要的鋁質固定隔板來說,它的目的在於強化 PROTON+ 的幾根光軸的結構剛性、方便固定列印頭的塑料組件。
所以它就是被設定成 3mm 的鋁板,然後挖一堆螺絲孔、光軸孔和排線槽而已。
但是螺絲孔的定位必須準、尺寸必須準,才能固定得好,然後被包進列印頭裡。

‧畫法
我的 PROTON+ 是按照 ATOM 原本的 PROTON 用料和結構去走,但根據自己對 3DP 和機構的了解去作修正,再結合先前試作 PROTON 時發現的一些不方便的地方去作改良。
然後是在 123D design 裡面進行繪圖,基本的物件都先個別畫出模組,然後再進行組裝定位、修正相關零件的長度(尤其是螺絲)。

‧加工
受限於我手上這台鋁擠型組成的 CNC 強度有限,而且只有三軸,所以我個人的目標只設定在能加工基本的鋁材,了不起就是切割一下、挖一些孔為主。
在爬了一些文章發現一些小功率的主軸可能沒那麼實用的情況下,我最後選擇了木工用的修邊機來當主軸(反正木頭加工也是我的重點之一),然後用功率調變器來控制轉速,但扭力其實有影響,只能將就。
受限於這台 CNC 是採用 arduino + CNC shield 以 grbl 去作控制,這算是非常陽春的控制系統,基本上只作到了作動,其他很多 CNC 系統裡的常見功能它都不支援,所以用法也很陽春。
其他的常見功能很多,也沒有標準,像是:定位偵測、光學校正、工具更換、主軸控制、冷卻系統、刀具修正、.....。重點是你準備花多少錢買怎樣的東西。

所以,我的作法先是用一片鋼板來當作壓艙石,減少整個機台的配重失衡,減少震動,也提升平面度。(不然密集板其實很軟的,太大的震動很容易影響到刀子的精度和提高風險)

固定方面,因為這個 CNC 架構的 Z 高有限,加工的力量也有限,所以採用網路上很常見的雙面膠固定法。其實還不錯用。
底材主要是以木心板為主,用雙面膠貼在上鋼板上,然後再將材料固定在木心板上。
在這裡,如果要小量生產的話,就可以考慮作個簡易的治具,定位上就會快很多。但這也跟你的原材料有關,如果原料尺寸不準,這個就不準。
另外,因為沒有 WCS 量測功能,所以自動修正定位就別想太多。

固定好了之後,換刀和定位的問題也很重要。
所以我的作法是反向操作,先捉好材料擺放的位置、刀具運動的空間,然後對好加工的定位點,之後再把刀具移到某個方便換刀的位置,當成 HOME。
然後,我用了一個平常應該不會有人這樣玩的取巧方法,就是拿二個螺絲固定在軌道上,頂住XY的滑台。
這樣,只要滑台移到這二個位置後,就是回到 HOME 了。
這時,不管你怎麼換刀,基本上它的中心都是準的。

換完刀後,再看加工定位置和 HOME 的距離是移動多少,把刀移回去,然後調到 Z = 0.5 左右,就可以準備加工了。
當然,在加工前,會以更安全的距離實際試跑過,然後再用正式進刀的速度去跑。
另外,因為只能手動換刀,所以每一道工序都是獨立產生一個 NC 檔,然後以編號的方式一個一個執行。
而因為刀具定位點略高於材料,所以實際進刀量也會考量是否要貫穿而作一些修正。

基本上這樣的操作速度還算蠻快的,只是當然沒有全自動化的機台方便。但對我來說,CNC 現階段的價值就是把原本只能人工手動完成的工作,改成數位化控制而已,並不期待它能一步到位。

至於我看到的這台 CNC 問題,主要在於皮帶傳動的誤差,不容易消背隙,改螺桿會比較好。
另外,能用線軌和鑄鐵座的話,整體剛性也會提高。
制動部份,沒有伺服馬達,沒有光學尺定位,只能自己很小心加工力道和進給。
主軸部份,要加工什麼東西就適合什麼主軸,沒絕對標準,一分錢一分貨。

PS 1. 我覺得改螺桿、消背隙之後,CNC 對 maker 的用處就會很大,以銅或鋁的輕加工來說,很容易可以達到幾條內的水準。至於想要更硬的材料、更準的精度,就要好好算算投資報酬率了。
PS 2. 至於更完整的電控系統,我個人覺得那是操作方便性的問題。即使沒有,只要操作概念清楚,好像只要機器會動就可以了,但要在設計時把這些問題考慮進去。

以上,算是自己的一點心得筆記,跟大家分享。
又要忙一堆案子,該洗掉油污味,迎接香水味了。

Charlie Ting
2017-05-11 21:39:10

CNC番外篇!

經過這二天實測後,決定往二個方向發展。 …… 查看更多

Charlie Ting
2017-05-12 02:31:11

本日進度

Charlie Ting
2017-05-16 18:56:37

新進度


 

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