PSF-550VDR-自作CNCが不調になり以前から考えていた改造をしてみました。不調はZ軸に始まりそれを修理しているとY軸まで不調になり完全に使用出来なくなりました。当方のPSF-550VDR-自作CNCはCNC化されていますが金属加工初心者だった私が自分でCNC化した物ではなく業者に頼んで施工したCNC機械です。とてもベーシックな構成でCNCの勉強に大変役立ちました。施工価格はまぁまぁ良い価格でしたがCNCの学習がかなりショートカットされたので元は取れたと思います。加工スキルも近年、上がったのでオリジナル？のCNC改造にチャレンジしました。とは言え以前にX軸とY軸はボールねじに交換済です。ですがこれも新たに精度UPした物を取り付けます。この記事は改造記録です。Y軸→X軸→Z軸の順番で施工しました。
Z軸の設計
X軸からの続きです。
ここまでY軸・X軸と来てZ軸は基本的にノープランです。ですのでボールねじ・モーターの選定含め色々と考えました。
まず初めに現物を良く観察します。普段は隠れていて見えない箇所なので構造がよくわかりませんでした。
現物と同じ様に取り付けるか・・・どうしようか・・・？
既に加工してあるねじ穴は有効活用したい所です。
今までお世話になった台形ねじを取り外します。お役御免です。
このサポートは再利用出来そうですがベアリング内径がどうも微妙です。
なんとなくイメージしていた形に部品を配置してみます。
こんな感じはどうかな～?
ボールねじはミスミ製Φ20mmでC5の予圧無し。Y軸と同じ種類で長さ違いのボールねじです。
モーターを下側（下部）に取り付ける案です。ネットで検索すると支柱上部にモーターを取り付けるユーザーが多いようですが・・・
サポート側も何とか行けそう？
と言う事でこのプランで製作していきます。
リニアガイドを取り付ける
思い付きで摺動部をリニアガイド化します。
手持ちパーツでTHK製リニアガイドがあるので、これを取り付けて見ようと思いつきました。と言うのもアリ溝の摺動部がどうも動きが悪いんです。この個体がハズレなのかもしれませんがアリ溝下部の摺動がジブを緩めても動かない箇所がありました。これは主軸を外して自分の人力でスライドさせた事で判明しました。今思えば、Z軸の不調（ステッピングモーターの脱調）はこれが原因ではないかと思います。アリ溝のまま改造しても引掛かかりがあるならば同じ不調になるのでスムーズな動きのリニアガイド化の発想に至りました。
リニアガイドは重荷重用で剛性は問題ないと思われます。むしろオーバースペックですね。ブロックは2個連結で使用します。連結でより高荷重・高モーメントに対応出来ます。位置決めは慎重にブロックゲージを使いました。
・THK SVS-25LR 長さ720mm （予圧品）
支柱サイド中央に取付けます。
取付ねじ穴はM6
穴開け完了
フライス盤で垂直にタッピング
穴の位置が微妙（ずれた）な所はレール側の穴を広げました。レールは焼入れ材ですが穴は通常（ハイス）のドリル刃で簡単に広げられる様です。
両側サイドに穴開け＆タップします。
取り付けボルトはステンレスM6×25で行います。箱買いしました。
そのままではキャップ部分がレールに入らないので旋盤で径を削ります。
必要本数だけ削りました。地味な作業の繰り返しでウンザリ。
穴ズレの具合でキャップが入らない場合もあるので、さらに径を細くした物を数本用意しておきます。
後々、考えたらここは超重要な加工だったかもしれません。リニアガイドの垂直・水平が2本同等の公差に収まらないとリニアが動かない事が想定されます。
Z軸 モーター取り付けブラケット作製
Z軸のモーター取り付けブラケットの作製です。
t=20mmのアルミ板で製作
難しくはない加工です。
縦長の取り付け穴を開けます。
完成品はこんな感じです。
ステッピングモーターはX軸と同じARM66AC–N10です。
＜参考記事＞
・はじめてのオリエンタルモーターαSTEPステッピングモーター!パルス入力編 設定備忘録 Part1 αSTEP AR series Test run
Z軸 背面にプレートを設置
支柱内部に鉄板を取り付けます。
材質はSS400で6F加工品です。寸法は720mm-100mm-t15です。（参考価格：9,702円）
この鉄板で水平面（垂直面）を出しボールねじ＆モーターの取り付け面にします。
既存のねじ穴とピン穴を利用して取り付け。ピン穴は後にねじ穴加工します。
下部
現物合わせでねじ穴を探ります。失敗はしたくないのでここは慎重に・・・
ついでに完成イメージを想像。
旧台形ねじとの比較
カップリングはバックラッシレスのディスク形を選定
型番:CPKWRK42.5-12-12 （参考価格：3,234円）
・高ねじり剛性を持った形状。バックラッシュゼロで半永久的な寿命。
完成するとこんな感じになるでしょう。
鉄板に穴を開けます。
穴の位置を間違えると取り付け不可になる可能性があるのでドキドキ加工です。
下部はザグリ加工
上部は2箇所穴を開けて・・・
支柱本体に取り付けてから支柱本体の穴を広げます。
M8でタップ
ボールねじサポートの取り付けをします。
モーターとの高さを合わせるために両側サポートを5mm程度かさ上げしなければなりませんでした。アルミ板t=5mmをスペーサとして製作します。
上部の位置決め
ｔ=5mmのスペーサー
サポートはM10で固定
穴開け加工は失敗なく無事終了～
Z軸の駆動部完成！
Z軸 支柱立て～組み立て工程
Z軸の組み立てをします。
支柱を立てます。
重いので何度も取り外し出来ませんw
ボルトをしっかり固定
ボールねじ・モーターを取り付けて行きます。まずはベースになる板を取り付けます。
ボールねじ一式を取り付け。
リニアガイドはブロックが3個ありますが一つ抜いて2個で使用。
支柱下部に隙間（段差）があるので・・・
適当にアルミでスペーサーを作製。
リニアガイドの仮付け
ピッタリ隙間なくレールをボルト接合
レールの長さも加工（切断）せずにいい感じで収まりました。
ジブは位置決めの為、この時点では取り付けたまま行います。
この角度調整のロック？は生かすのかそれとも・・・？
この部分ですでね。バネが仕込んであります。
サイド面を観察します。リニアガイドとの高さ合わせ＆取り付け方法を検討中・・・
ねじ側はこんな感じ～
土台の切込みが良い具合にモータの設置スペースになりました。
サイド面からみるこんな感じで、ボールねじ・モーターユニットは少しはみ出します。
Z軸のサイドスペーサを作製
リニアガイドと主軸の接合高合わせです。
t=30mm A5052アルミ板を使用してリニアガイドとの接合面高さ調整用スペーサーを製作します。
検討の結果これは残すことに・・・
この油を差す箇所は延長してグリスニップルを取り付ける事にします。
ねじ穴(M6)に変更
ドリルで真鍮の部品を抜き取ります。
スペーサーを製作
穴の位置を正確に採寸して製作しました。
Z軸のサイドスペーサを取り付け
接合強度を増すために純正よりもボルトの数・大きさ共にUPさせます。
M5のねじ穴はM6へ変更。位置決めピンがあった穴はM5のねじ穴に変更。
隙間を計測中・・・
見た感じは良いのだが・・・
一箇所の側面を0.1mm程度、切削しました。
背面プレートの仮製作。端材置き場から適当なアルミ板を加工して取り付けました。
何となくイメージが湧いてきます。
グリスニップル延長軸を作製
グリスを充填するために改造をしました。
旧CNC機で使用した部品を再利用。六角支柱(M6)を加工して延長パイプを作製します。
貫通穴を開けて・・・
丸棒に加工。
こんな感じで延長させます。
スパナ掛けをするために平面を作ります。
グリス穴はM6にするには微妙な大きさの（ねじ切り出来ない）下穴だったのでM6スプリューを埋め込みます。
スプリュー工具はセットで持っていると便利です。
埋め込み中・・・
ピン穴だった穴はM6に変換。
黒染め塗装
グリスニップルを購入。
これで完成！
取り付けると、こんな感じです。
Z軸 側面板の設計＆製作
材料発注前の仮製作です。
MDF材を使って穴の位置をCNCで確認。失敗を防ぐために練習しておきます。
取り付けて要確認！！
行けそうなので材料発注～
側面の板はt=12mmでSS400
・SS400-6F-BSEZ-NNN-200-175-12
練習通りピッタリ！？
両サイド加工！
ボールねじ取り付け背面板の作製
φ8.6mmの貫通穴（M8)を4箇所。背面板はt=15mm
・SS400-6F-BSEZ-NNN-200-100-15
側面はM8を3箇所
途中、タップ折れ・・・この位置で折れたのでペンチで回収出来ました。あぶない、あぶない・・・
仮組み立て
スケイタを使って隙間を仮調整しました。引っ掛かりもなくこの時点では問題がないようです。
Z軸編 完
制御盤＆その他編に続く
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