MakerLee's Workspace

키트화에 대한 문의가 들어와서 간편성을 위해 전체 볼트 조립 방식이었던 것을 수정했습니다. 

스핀들과 외각 케이스 부분이 각각 한덩어리로 접착되고, 두 모듈을 볼트로 고정하도록 해봤습니다. 

스텝 모터부는 위에서 끼워 넣은 후 볼트로 고정됩니다. 

포맥스나 아크릴 모두 사용 가능하지만 업체에 맡겨서 가공할 경우 공차 때문에 조립이 안될 수 있는데

아크릴은 직접 수정하기 힘든 편이라 아예 가공여유를 뒀습니다. 

아마 다음번엔 리밋 스위치 장착하는 부분에 대한 수정이 있을 거 같습니다. 

구상하고 설계하고 만드는 걸 순수하게 취미로 하다 보니 

어떤 것들은 하다가 흥미를 잃어 방치하기도 하고

그러다가 몇달이 지나 다시 손대보기도 하고 

이런 식으로 진행되다 보니 좀 복잡한 것들은 엄청 오래 걸리기도 합니다. 

미니 테이블 소에 대한 구상을 찾아보니 

http://pashiran.tistory.com/443 

2012년 9월 포스팅이네요... 하하하....

일부 부품을 확보하고 그 부품들을 바탕으로 2013년 6월쯤에 설계를 시작했는데

그때 마침 2013년 Maker Fair 가 있었습니다. 

주말에도 일하는 자영업자라 엄청나게 가고 싶었지만 포기하고 있었는데

마침 그날 기적적으로 시간이 좀 생겨서, 그리고 직장에서 택시로 10분이면 도착하는 거리라서 

기회는 이때다 하고 달려갔습니다. 

여기서 몇몇 메이커 분들을 만나고, 온라인 상으로만 안면이 있던

김용승 님 (http://blog.naver.com/redra) 을 만났습니다. 

포맥스로 만든 코그모 로봇과 로봇 팔을 갖고 나오셨었죠.

주로 포맥스 판재를 사용하시는 분이고, 프로그래밍을 잘 하시는 분이라

 +_+  이런 눈을 하고 제가 마침 이러저러한 플라스틱 판재 절단용 톱을 만드는 데

혹시 기구물을 제가 만들면 소프트웨어를 해 주실 수 있겠느냐 물었더니 흔쾌히 허락하셨습니다.

문제는 그 이후로 제가 기구물 제작에 1년;; 이 걸렸다는

상당히 민망한 부분이 좀 있습니다만..

(그동안 아두이노 공부를 열심히 했으면 아마 직접 할 수 있을만한 기간이죠;)

하여간 어제 기구물 부분을 택배로 김용승 님께 보냈습니다. 

프로그래밍으로 결정나는 부분들이 있어 기구부의 수정이 더 있을 수도 있습니다만

이제 완성이 눈앞에 보이네요. 

http://goo.gl/rG2Sl6

사용된 스핀들 모터입니다. 12V 입력이지만 24V 입력에도 큰 무리가 없으며 테이블 소 사용시에는 

기본적으로 24V 입력이 더 낫지 않을까 합니다만 그렇게 하면 스텝모터와 전원이 2원화 되기 때문에 

24V 입력은 다소 어려운 점이 있습니다. 

영점을 잡는 부분에 대한 기구적 고려가 현재는 없는 상태입니다. 

상대적 이동은 스텝 모터에 의해 정확하게 이루어지더라도, 최초 기동시 영점을 정확하게 잡고 시작해야 하기 때문에

일정 위치에 리밋 스위치를 달고 원점을 잡는 과정이 기동 과정에서 이루어져야 할 것 같습니다. 

아쉬운 점이라면 리밋 스위치 장착 위치에 대한 오차가 실시간으로 보정되는 게 아니므로 최초 가공 후 

오차값을 아두이노에 재 프로그래밍해야 하는 사소한 문제가 있습니다. 

준비물 : 십자 드라이버, 순간 접착제, 라디오 펜치, 펜치 등의 공구 2개

이제 부품도 몇개 안남았으니 조금씩 간단하게 정리하겠습니다. 

스탭모터 2조와 커플링을 위 그림과 같이 조립해 줍니다. 

M3*10 볼트로 스텝모터를 고정합니다. 

바닥판에 스텝모터가 고정된 판을 끼우고

M3*16 볼트와 너트로 단단히 고정해 줍니다. 

바닥판이 뒤집혀서 조립되지 않도록 주의하세요.

이렇게 생긴 앵글이 4개 있을겁니다. 

그림에는 2개만 있습니다만 

이렇게 4개를 모두 끼워줍니다. 

그리고 판재를 조립합니다. 볼트와 너트를 끼우고 

직각이 잘 맞도록 주의하며 조여서 고정합니다. 

측면 판재도 마찬가지로 조립합니다. 볼트와 너트로 조입니다. 

그리고 나서 이 부품 2개를 

상판에 위와 같이 결합시키고 순간 접착제로 고정합니다. 

앞뒤의 홀 크기가 달라 반대로는 끼울 수 없으니 주의 바랍니다. 

플랜지 베어링을 위 그림의 위치에 끼워줍니다. 

플랜지 베어링 옆에 2개의 홀이 있습니다. M3*10 볼트를 조여 플랜지 베어링을 고정합니다. 

먼저 조립된 기어박스를 조립해 넣습니다. 

조기대 뭉치도 끼워 넣습니다. 내부에 조립해 넣기 위해서는 볼트를 손으로 돌려서 이동시킬 필요가 있을 겁니다. 

조립시 미리 안쪽에 M5 볼트 하나를 끼워 넣고, 조기대 뭉치를 베어링에 꽂은 후

바깥쪽에서 다시 M5 볼트를 끼워 양쪽에서 조입니다. 

볼트는 스텝모터의 커플링과 단단히 고정되어 있어야 하며

이때 (1)번의 너트를 적당히 조이면 볼트가 (2)번 방향으로 당겨 올라오게 됩니다. 

어느 정도 힘을 가해 (1)번 볼트를 조여준 뒤 (3)번 볼트를 펜치 등으로 꼭 조여서 단단하게 고정합니다. 

* 손으로 힘을 가해 적당히 조이라는 애매한 표현이 많은데, 

너무 꽉 조이면 동작에 문제가 생기고 너무 덜 조이면 유격이 생기는 부분들입니다. 

직접 조립하고 작동하며 조정해야 합니다. 

**(1),(3) 볼트는 사용하다 보면 진동에 의해 풀릴 수 있습니다. 

너무 잘 풀린다 싶으면 순간접착제를 약간 사용해 고정해도 됩니다. 

상판 뚜껑을 덮습니다. 조기대 위치가 그림처럼 왼쪽 끝에 있어야 상판을 끼울 수 있습니다. 

측면에서 M3*10 볼트를 사용해 고정합니다. 

준비물 : 순간 접착제

위의 부품들을 준비합니다.

위와 같이 조립합니다.

순간 접착제로 접착하되 아주 소량의 접착제만 바르고 정밀하게 조립되도록 주의해야 합니다.

위와 같이 부품의 파인 부분에 M5 너트를 순간접착제를 살짝 발라 끼워넣습니다.

나사산 부분까지 접착제가 묻지 않도록 주의합니다. 

M5 전산볼트 250mm 를 위와 같이 돌려 끼웁니다. 

전면 부품도 돌려 끼웁니다. 

(1)번의 부품을 손으로 살살 돌려가며 살짝 조입니다. 

(2)번의 전산 볼트가 화살표 방향으로 흔들리지 않는지, 

그러면서도 손으로 돌렸을 때 적당한 힘으로 돌아가는지 확인합니다. 

(1)번의 부품을 너무 조이면 전산 볼트가 회전하지 않습니다. 

전산 볼트가 적당한 힘으로 돌렸을 때 회전하는 한에서 최대한 (1)번의 부품을 조여줍니다. 

그리고 나면 M3*10 볼트로 (1)번의 부품이 고정되도록 고정합니다. 

준비물 : 2mm 육각 렌치, 십자 드라이버

모터를 고정하는 플레이트와

모터를 준비합니다. 

M4*8 볼트 2개로 모터를 플레이트에 고정합니다. 

볼트를 꽉 조이지 않고 살짝 걸칠 정도로만 끼워줍니다. 

기어박스의 측면판 2매를 준비합니다. 

작은 십자가 모양의 홈이 파여 있는 쪽이 바닥입니다. 

(1),(2) 를 끼우고 (3) 타이밍 풀리를 끼워놓습니다. 풀리는 조여서 고정하지 않고 일단은 끼워만 둡니다. 

기어박스의 뒷판입니다. 

모터 뒤에서 끼워줍니다. 

4개의 M3 너트와 M3-16 볼트를 끼워 뒷판을 고정합니다. 

포맥스가 심하게 찌그러질 정도로 꽉 조이면 안됩니다. 

너트가 헛돌 때는 손으로 살짝 잡아주고 볼트를 조이면 됩니다. 

맨드렐과 타이밍 풀리와 베어링 2조, M5 와샤를 준비합니다. 

플랜지 베어링을 끼웁니다. 베어링의 방향에 주의합니다. 

와샤 12개를 끼우고 타이밍 풀리를 끼웁니다. 풀리의 방향에 주의합니다. 

와샤 10개를 끼우고 베어링을 끼웁니다. 

베어링과 풀리의 방향이 맞는지 확인합니다. 풀리는 아직 조이지 않습니다. 

모터를 고정한 판에 베어링을 밀어넣습니다. 

타이밍 풀리를 걸쳐줍니다.  타이밍 벨트를 끼우기 위해서는 모터의 타이밍 풀리를 빼서 벨트를 걸친 후

맨드랠과 같이 끼워야 들어갈 수 있습니다.(수정 예정입니다)

기어박스의 앞판을 조립합니다. 베어링에 맞게 잘 끼워넣고 아까 조립한 뒷판과 같이 볼트와 너트로 앞판을 고정합니다. 

이때 두 판을 위와 같이 손가락으로 꽉 누른 채로 볼트를 조여서 타이밍 풀리의 유격이 없도록 합니다. 

정면 2개의 홀로 모터 고정 볼트를 조일 수 있습니다. 

모터를 적당히 당겨서 타이밍 벨트의 텐션을 조절하고 볼트를 조여 고정합니다. 

이렇게 벨트를 당겨 고정하면 (1) 벨트의 당기는 힘 때문에

모터의 꼬리(2) 부분이 반대쪽으로 꺾이게 되기 때문에

(3) 두개의 축이 평행이 되지 않게 됩니다. 

이렇게 되면 타이밍 벨트가 한쪽으로 쏠려 급격히 닳거나 이탈되는 원인이 됩니다. 

모터의 뒷 부분에 원형 브라켓을 끼운 후, 적당한 힘으로 당겨 평행을 맞춘 후 볼트로 고정합니다. 

사진은 없고.. 

최근 며칠간 한 2.5세트 정도를 가공해 봤는데 절반은 날려먹었습니다. 

아크릴과 포맥스와 PC를 각각 가공해 봤는데 

일단 포맥스는 무지 가공이 쉬워서 뽑아내기 좋고

단점이라면 강도가 약해서 휘긴 하는데 이건 큰 문제는 아니죠. 

그런데 볼트 너트를 조이면 포맥스 안으로 파먹고 들어감.. 

가공칩이 좀 지저분하고 상단에 좀 남음... 역회전날을 쓰면 해결되기는 한데 비싸서.

아크릴은 일단.. 가공이 좀 힘듭니다. 경도가 좀 있다보니 가공소음도 심하고

클램프 고정해 놓고 좀 덜 조였더니 깎다가 밀리질 않나;

외각 프로파일 가공하다가 가공진동에 고정핀 부분이 깨져서 더러덜러럴러덜 튀면서 다 파먹질 않나. 

천천히 조금씩 가공하면 되긴 하지만 그러다가 어느세월에 다 할지 의문이라 

강도와 평면이 좋아서 하판과 상판 등에는 아크릴을 쓰고 싶긴 함. 

PC는 뭐 아크릴과 비슷.. 한데 더 강도가 좋고 깨지지 않는 특성. 

의외로 단순하게 결론이 났는데

견적을 내봤더니 포맥스 판재 가격이 제일 싸고 아크릴은 포맥스의 3배 정도 되네요;;

그냥 포맥스로 가야겠습니다. 

폭염속이다 보니 살이 좀 드러나는 옷을 입어서 최대한 비치지 않으려 했지만 어깨정도는 나오네요..

재료가 없어서 재활용 판재들을 사용했습니다. 은행에서 버린 아크릴 동전함 등.. 

최종본이다 생각했지만 수정사항이 또 나왔음 OTL

1. 상판 볼트구멍 더 크게
2. 모터 전원커넥터 홀 뚫기
3. 모터 전원스위치/컨트롤러 전원스위치 홀 위치잡기

4. 하판 미끄럼방지고무 위치잡기
5. 칼날 홈 위치 좌측으로 1mm 넓히기

6. 정비성 늘리기

추가

1. BOM 작성해둘 것. 

2. 이글캐드 커넥터 수정해둘 것. 

포맥스가 가공은 편한데 재료로는 아크릴이 나을 것 같아 전체 아크릴로 갈지 포맥스 혼용으로 갈지 고민중. 

앞서 만들었던 연결보드를 써보니 애초에 쉴드형이 낫겠다 싶어서 다시 만들었습니다. 

라이브러리를 만들까 했으나...

http://www.cadsoftusa.com/

이글캐드 홈페이지에서 라이브러리 검색해보니 있네요.

열심히 작업합니다. 점프가 좀 늘었군요.

사실 CNC로 PCB 제작할 때 제일 맘에 드는 건 드릴링을 안해도 된다는겁니다. 

다림질 기법으로 아무리 깔끔하게 PCB 인쇄해도 드릴링 대여섯개 하다보면 삐딱하게 뚫리고 패턴 날아가고

몇십개 하고나면 삐뚤빼뚤 흔들려서 일자 핀들이 잘 안들어가고 납땜하다 보면 안 뚫린곳 있고.. 

툴 교체한 후 실수로 긁어먹었습니다. 다행히 드릴이 부러지진 않았네요.

PCB 깎고 드릴링하고 외각 밀링까지 걸린 시간. 

ATC(Auto Tool Changer)가 있는 고급 CNC 가 아니다 보니 중간중간 툴 교체해주고 

원점 맞춰주고 하느라 근처에 있어야 합니다. 내내 신경 쓸 필요는 없지만 멀리는 못가죠. 

그래도 다림질하고 에칭하는 것 보다는 손이 덜 가고 빠르고 결과도 좋게 나옵니다. 

보드 그릴 때는 미처 생각지 못한 부분인데, 아두이노와 연결하는 핀은 top 레이어에서 내려오는 구조라 

부품을 꽂으면 아랫면에서는 납땜이 불가능합니다. 

윗면에 꽂고 책상에다 꾸욱 눌러주면 이렇게 핀이 밀려 내려옵니다. 그리고 아랫면에서 납땜하면 되죠.

핀을 납땜한 뒤 테스트삼아 꽂아봅니다

먼저 만든 보드에서 커넥터 추출. 

새로 납땜합니다. 

일부 핀이 USB 커넥터 하우징(GND)에 닿을락 말락 합니다. 핀을 자르고 절연시켜 줬습니다. 

의도치는 않았지만 내부에 딱 맞는 크기입니다. 

아두이노 보드와 스텝모터 드라이버, 스텝 모터 등을 

브레드보드에 연결해놓고 쓰다 보니 영 불편해서 연결 보드를 하나 만들었습니다. 

CNC로 보드를 깎는 건 정말 쓰면 쓸수록 편하고 좋습니다. 보드 깎는 김에 리튬 충전 회로도 서너개 만들었습니다.

2개의 스텝모터를 연결 후 작동해봤습니다. 잘 되는군요.

그런데 생각해 보니 아예 아두이노 쉴드 형태로 만들 걸 그랬다는 생각이 듭니다. 

다시 만들어야 겠습니다. 

스텝모터 테스트라기 보다는 드라이버 테스트가 되겠네요. 

아두이노의 blink 소스를 간단히 편집해서 신호발생기를 만들고

A4988 스텝 드라이버를 사용해서 모터 작동을 테스트해봤습니다. 

전에 ramps 보드 테스트할 때 스텝 드라이버를 몇개 태워먹었는데 오늘 확인해보니 4개 태웠군요;;;;

아래 3개만 정상입니다. 

ramps 보드는 드라이버 꽂는 핀이 간격이 없어서 아차하면 옆칸에 꽂게 되는데 

저처럼 전원 들어간 상태에서 그런실수하면 바로 보드 나갑니다. 

축의 백래쉬 고정만 결정되면 기구적인 부분은 끝날 것 같습니다. 이제 하드웨어만 마무리하면.. 

그런데 이거 원래 김용승님이랑 협의하기로 살짝 사바사바 했던건데 

1년동안 연락도 없으니 물건너갔을듯;; 저도 이렇게 오래 걸릴줄 몰랐어요.. 

4차 수정분 : 기어박스 고정핀 추가.

5차 수정분은 조립해 보니 펜스가 누르는 압력을 견디지 못하고 뒤로 밀리는 바람에

아예 새로 제작되었습니다. 

이런 모양이 됐네요. 부품이 11개;;

이런 모양이 됐습니다. 

설계를 복잡하게 할 생각은 없었으나 문제점을 개선하다 보니 점점 엄청난 물건이 되어갑니다. 

3D 프린터도 수정해야 하는데 비용문제와 시간문제가 여러모로 발걸음을 잡는군요. 

조립해봤습니다. 내부 기어박스가 틀어지는 문제로 바닥판 5T를 추가한 것과

기타 2차 시제품때 문제들을 다 수정했습니다. 기어박스 틀어짐은 해결되었고 더 수정하지 않아도 될 것 같습니다.

설계에 약간 버그가 있어 조립시 잘 안맞는 문제들이 있어 수정했고요.

이제 4차에서 수정할 부분들이 있습니다.

이동축 끝단에서 축방향 백래쉬를 잡기 위해 볼트를 조여봤더니

베어링이 고정된 판이 안쪽으로 휘어지는 문제가 보여 지지대를 보강하고

겹치는 다른 결합부들의 위치를 전부 재조정했습니다. 수정에 수정을 거듭하다 보니 깔끔해 보이진 않습니다만..

덤으로 꽂아넣는 결합부에 전부 R값을 줘서 조립시 좀 더 편하게 했습니다.

백래쉬 조정용으로 너트를 어떻게 고정할까 고민하다가 저렇게 클립형태로 끼워넣는 식으로 결정.

적당히 뻑뻑해야 하는데 저게 얼마나 뻑뻑할지는 만들어 봐야 알겠으니 4차 수정때 또 조정해야 할지도 모르겠네요.

3D 프린터도 진행중인데 바쁜건 여전해서 매우 피곤하군요.

연휴라 시간이 좀 생겼습니다. 수정설계한 것으로 다시 2번째 시제품을 만들어 봅니다. 

이번 버전에는 모터 냉각홀이 추가되었고

모터 위치 조정을 위한 드라이버 구멍이 전면부에 생겼습니다. 

그리고 기타 등등 몇가지 수정이 있었죠.

플렌지 베어링은 내측에서 바깥 방향으로 끼운 후

맨드렐 축에 와샤를 잔뜩 끼웠습니다. 

그리고 양쪽 포맥스 판을 약간 조여서 조립하면 축방향으로 어느정도 고정이 됩니다. 

돌릴 때 와샤 때문에 금속성 소음이 아주 약간 더 생겼습니다만 현재로선 마음에 듭니다. 

3차 수정계획

- 스핀들 박스에 수평 바닥판 만들어서 더 튼튼하게 조립되도록 할것

- 바닥판 3T -> 5T 로 변경

- 조립시 걸리는 부분은 좀 더 확장할것

- 스텝모터 고정판에 전선홀 뚫을것

- 가로판에 전원케이블 홀 뚫을것

- 모터 드라이버, 전원회로, 아두이노 등 모델링해서 위치 잡아놓기

기타

- 리밋 스위치를 추가할지 생각해 볼 것

- m5 전산볼트 구매

- 스핀들(24V)과 스텝모터(12V) 전원 어떻게 맞출 것인지

짜투리 포맥스를 모아서 순접으로 대충 붙여뒀다가 이렇게 시제품 만들때 쓰면 자원이 절약됩니다. ^_^

맨드렐(원형톱을 잡고 있는 부품)은 결국 선반가공 맡겼습니다. 개당 만원정도 합니다.

억지 끼워맞춤 공차를 요구할걸 그랬나 하는 생각이 드네요. 조립시 그냥 쑥 들어가고 축방향으로 자유로이 움직입니다.

일단 금속용 접착제를 사용해서 베어링과 맨드렐과 베어링을 고정할까 합니다. 안되면 다른 편법들을 써야겠죠.

처음에 순간접착제로 고정하는 방식으로 설계했는데 장기적으로 벨트 교체나 절삭칩 처리 등의 문제가 있더군요.

볼트 조립식으로 바꾸고 몇가지 시험해보느라 시간을 좀 잡아먹었습니다.

M4 번데기볼트가 없어서 작동시 미끄러짐..

이것저것 볼트가 작은 박스로 한박스 되지만 매번 뭔가 하려고 보면 한두가지 모자란 볼트들이 있어서 갑갑할 때가 많네요.

적절한 벨트 텐션을 위해 모터 위치를 조정해서 고정 가능합니다.

모터 환기홀도 뚫어야 합니다 .

작동 테스트. 벨트식으로 바꾼 가장 큰 이유가 소음이었는데 소음 면에선 마음에 듭니다.

요런게 바로 미니 테이블 소(Mini Table Saw)

원형톱을 뒤집어서 테이블에 넣은 것으로 저것보다 큰 사이즈들 - 일반 작업대에 들어갈만한 - 은 목공 공구중 기본에 속하는 공구입니다.

판재를 일정 간격으로 자르는 용도지요.

자연에너지 라는 카페글을 가끔 구경하는데,

이쪽 분들은 배터리 팩을 자작해 넣느라 포맥스를 많이들 쓰시는 편.

어떤 분이 작은 테이블 소를 만들어 쓰시는 글을 올렸고.

여기에 다들 저도저도 하면서 모여들어 공동제작이 이뤄지고 하는 모습을 보다가

나도 하나 만들어 보고 싶다 - 기왕이면 전에 떠올랐던 아이디어를 추가해서 - 고 생각해서

찔끔찔끔 부품을 사모으며 아이디어를 구상했습니다.

- 과거의 기록 - http://pashiran.tistory.com/443

핵심 부품은 간단하지만, 의외로 부품 매칭이 상당히 어려워서 고생을 좀 했는데

모터와 톱날 축의 단위 차이 문제였습니다.

톱날 축(Mandrel 이라고 합니다)은 보통 인치단위로 3.175mm 라던가 하고 거기에 맞는 베어링과 피니언 기어를 찾아야 하고

그게 모터에 달린 피니언 기어에 맞아야 하는데 모터축은 또 3.175mm 짜리도 있고 5mm 짜리도 있고 3mm 짜리도 있고;;

경우의 수가 복잡해서 몇개씩 구입해서 맞춰보는 수 밖에 없었고 결국 DC모터만 4개를 구입...

Aliexpress 에서 구매했는데 배송이 2주씩 걸리니 몇달이 휭 지나갔습니다.

뭐 재미없는 횡설수설은 패스하고

일단 시안을 잡아봤는데

저 기어와 베어링과 모터 때문에 한 석달은 그냥 보낸 것 같은데.... 하지만 여기서도 결정적으로 문제가 있었으니

모터의 상면에서 톱날 끝까지의 거리가 13.05mm 밖에 되지 않습니다.

즉 테이블 상판을 5mm 짜리를 사용하면 13-5=8mm 가 저 테이블 소가 자를 수 있는 최대 두께란 예기죠.

8mm 도 개인 취미용으로 나쁜 정도는 아니지만,

그래도 아주 무른 재료를 자르는 것까지 고려해 10mm 정도는 확보하고 싶은 마음이 있었습니다. 15mm 가 된다면 최고로 좋겠지만..

기어 하나를 더 추가해 보았습니다.

이렇게 되면 베어링도 2개 추가(+6000\) 베어링+축 1개 추가 해서 대략 10000\ 정도의 제작비 상승이 있겠지만

동력 손실과 기타 문제를 제외하면 공간은 확실히 확보된다는 장점이 있네요.

RC용 피니언 기어들도 확인해봤는데, 크기가 조금 크긴 하지만 결과적으로 2mm 정도의 차이라 굳이 쓸 필요를 못느끼겠고

결정적으로 사용하기로 한 모터가 5mm 축을 갖고 있어서 쓸 수가 없음.

아무래도 여기서 샘플을 하나 제작해 보아야 할듯..