ステッピングモーター制御に便利なCNC Shield

CNCを手っ取り早く試してみたい時に便利なのがCNC Shieldです。

パーツ単位で集めなくても今ならセットでの販売もされていますから簡単に揃えられます。

CNCシールドには種類があるのですが、今回は購入したArduino UNO CNC Shieldについてバージョンによる注意点も含めてご紹介していきます。

目次
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Arduino UNO CNC Shieldとは

ざっくり言えばArduinoを使用してステッピングモーターを簡単に制御したい時に便利な基板という事になります。

CNC Shieldの最大の特徴はArduinoをピンヘッダで接続するだけで制御基板が出来てしまう点です。

それだけでなく他にもCNC制御に必要になりそうな機能も実装されています。

Arduino UNO CNC Shieldの主な特徴
  • UNOに差し込むだけでCNC制御基板が出来上がる
  • ハードウェアのリミットスイッチ端子を装備(X軸、Y軸、Z軸)
  • A軸を他の軸のクローンとして使える(Z軸を2軸にしたい時など)
  • 緊急停止用端子、クーラント、スピンドル制御

このようにCNC制御でやりたい機能は一通り揃っているかと思います。

今回購入したものは入手性や使用例などを考えてArduino UNO用のCNC Shieldとしました。

UNO用の他にも沢山のシールド基板が販売されています。

Arduino Nano用やMega2560用など、シールドによって使える機能に違いがあります。

購入したArduino UNO CNC Shieldセット

実際にステッピングモーターを駆動させるにはCNC Shieldだけでは足りません。

ステッピングモーターを駆動するには専用のモータードライバが必要になります。

モータードライバはCNC Shieldにそのまま取り付けられるようになっている専用基板があるのでそちらを購入する事になります。

そこでそれらがセットになった商品を購入しましたのでご紹介します。

導電袋から取り出した内容物一覧になります。

  • Arduino UNO
  • CNC Shield
  • A4988ステッピングモータードライバ+ヒートシンク(各4個)
  • USBケーブル
  • マイクロステップ設定用ショートピン

価格が安いのは互換機だからです。純正品で揃えても良いのですがまずはどんなものか試してみたいという理由からこちらを選択しました。

CNC shieldとなります。

写真は既にX軸Y軸Z軸それぞれにモータードライバ実装済みです。

ハードウェアリミットピンやスピンドル制御ピンも実装されています。

付属のA4988ステッピングモータードライバです。

ヒートシンクは両面テープが張り付けてありすぐに取り付け出来るようになっています。

ステッピングモーターにはバイポーラ型とユニポーラ型がありますが、このモータードライバはバイポーラ型用ですので、モーター入手時にはバイポーラ型を購入しましょう。

CNC Shield側で他に必要なもの

実際に動かすにはステッピングモーターや摺動部品などが必要ですが、ここではCNCシールド側に限定して書いていきます。

CNCマシン本体側は欲しい仕様によって違ってきてしまいますので。

ステッピングモーター用電源

Arduino UNOとCNC Shieldを制御する電源はUSBから取るので良いのですが、ステッピングモーターを駆動するのに別電源が必要になります。

CNC Shieldには専用のターミナルが付いていますから、そのターミナルにステッピングモーター用電源を接続します。

2A程度の電流しか要求しないなら写真のようなACアダプターが便利です。

ただ、ターミナルにはそのまま繋げられませんから、間にDCプラグを中継する必要があります。

他に使う予定がないならケーブルをカットしてしまうのも手ですが、勿体ないですからDCプラグを中継する事をお勧めします。

購入時のバージョンによる注意点

CNC Shieldを駆動するためにArduinoにプログラムを書き込むことになりますが、自分でコードを書く必要はなく既に便利なライブラリが公開されています。

grblというライブラリになりますが、このライブラリはバージョン0.9より出力ポートが一部変更されています。

その関係でCNC Shieldのリビジョンとgrblのバージョンの組み合わせによってはボード上のシルクと一致しない事が起こります。

具体的には

CNC Shield3.0  ⇒grbl0.8以下
CNC Shield3.1以上⇒grbl0.9以上

の組み合わせになります。

今回ご紹介しているキットのCNC ShieldはRev.3.0ですので普通に使うならgrbl0.8以下となります。

ただし、シルクと一致しなくても構わないなら最新のgrbl1.1を使う事も可能です。

私の場合はボードの一部に手をいれてgrbl1.1系を使っています。

まとめ

とりあえずステッピングモーターを動かしてみたい場合にはとても便利なボードではないでしょうか。

Arduinoですから大抵のライブラリは公開されているのもお試しするにもハードルは低いと思います。

もちろんお試しだとしても必要な機能は十分備えていますから1セット持っていても損はないと思いますよ。

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