CNCコントローラー概要

近年、PC(組み込み系マイコン)を使ったCNCコントロールソフトウエア、ハードウエアが充実してきたので、ご家庭でも手軽にCNCコントロールマシンを構築できるようになりました。

また、ステッピングモーター、ドライバの改良が進み、オープンループな制御でも、かなり正確な位置決めができるようなったので、小型/自作系CNCコントロールマシンの高精度化されました。

工業用のCNCコントロールマシンでは大抵PCによりデータ作成→CNCコントローラーにて位置制御用のモーター駆動、各種センサ、の制御にてCNC化された工作機械を駆動してます。



ご家庭用小型/自作系CNCマシンでは、



  • パソコン自体をコントローラーとしたもの
  • パソコンをホストとし、組み込み系マイコンをコントローラーとしたもの

があります。


パソコン自体をコントローラーとしているものは、

  • LinuxCNC
  • Mach3
  • TurboCNC
等があります。


パソコンをコントローラーとしたものには、制御用の信号(位置決め用モーター用、センサ等用)を

  • パソコンのパラレルポートから入出力
  • PCIカード等のインターフェースから入出力
  • USB接続された組み込み系マイコンorFPGAから入出力

するものがありますが、USB接続で外部パルスジェネレーターを使用するものはUSBドライバが専用となり、ソフトウエアとハードウエアが一対となっているものが多いです。


データの流れ
  1. パソコンにて、CADでの図面作成→DXF(2D)orSTL(3D)ファイルを出力
  2. パソコンにて、DXF(2D)orSTL(3D)ファイルをCAMを使い各種データ(刃物形状、送り速度等)を入力、→Gコードを出力
  3. パソコンにて、CNCコントロールソフトウエアを使いGコードを再生→パラレルポート等より、モーター制御用の信号を出力



また、パソコンをホストとし、組み込み系マイコンをコントローラーとした物の多くはUSB接続で、お手軽に使用出来るものは

  • GRBLコントローラー
  • TinyG
  • Smoothie board
  • Reprap系ファームウエアを使用したコントローラー
  • AVR-CNC
  • その他コントローラー

があります。

データの流れ
  1. パソコンにて、CADでの図面作成→DXF(2D)orSTL(3D)ファイルを出力
  2. パソコンにて、DXF(2D)orSTL(3D)ファイルをCAMを使い各種データ(刃物形状、送り速度等)を入力、→Gコードを出力
  3. パソコンにて、ホストソフトウエアを使用しUSBにてCNCコントローラーへデータを転送
  4. USB接続のCNCコントローラーがGコードをモーター制御用の信号へと変換、出力

です。

パソコン内部での処理が多ければ多いほど、パソコンへの負荷が多くなります。


USB-CNC、Planet-CNC等USB接続の物は製品仕様が公開されていないのと私自身が使っていないので外部基板内でGコードを解釈しているのか、PC内でGコードを解釈し信号を送っているのか解りません。


CNCコントローラーのお仕事。

CNCコントローラーのお仕事として、図面からCAMを通して作られたGコードとゆう座標と速度等が書かれたファイルを使って、実際のモーションへの変換を行います。

実際のモーションと言っても、コントローラーが直接モーターを回す訳ではなく、小型/自作系CNCマシンに多く使われるステッピングモーターを例にすると、モーションをStep/Dirとゆう信号に変換し、モータードライバを動かします。

Step/Dir信号とは、Step/Direction(歩と方向)の信号で、各1bit計2bitの信号です。
モータードライバICの仕様にもよりますが、DIR信号のHIGH,LOWにて回転方向を決定、STEP信号の1回のパルスにて一定の角度の移動を行います。

ステッピングモーターの場合、2相励磁、1-2相励磁時などでは1励磁進行でかなり正確に一定角度動くので、これを定規として、オープンループで正確なモーションが可能となります。

CNCコントローラーに、モーターが1STEP信号にてどれだけの角度動くか、または、どれだけの距離動くかを設定しておくと、Gコードに書かれたモーションが再生されます。








  • 最終更新:2015-08-31 21:59:09

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