2016年12月02日

旋盤が必要だ、だから旋盤用意する 06

よし月末だ、小遣い制限解除、部品を注文準備します。

ベースプレートとモーター、アジャスターでとりあえず旋盤として起動できるようになる。

旋盤の本を読んで、3つ爪で噛み直して+- 0.02mm
職人ではないので、こんなんでもOKです。



中華旋盤の問題点は精度なのですが、日本で精度の高い部品を
最初から選定して、面倒ですがインディペンデントの4つ爪なら
結構、安くても良い旋盤が作れます。


「ベースプレート」は、問題だったアルミレールフレームの表裏を
フライスで削り、平面出しした物を採用しました。

これなら、面倒だった定盤を使った平面出しが必要無く、安価に
フライスのフレームを構成できそうなのです。

また、レールフレームですので部品の追加や移動も可能で
ボールネジを追加して自動送りやNC化なども出来ると思うので

自分もオリジナル旋盤を自作したいと言う人は、やってみては?


https://www.monotaro.com/topic/cate_sale/12index.shtml

モノタロウでのモーターの購入は12/5まで引っ張ると10% OFF
コンセントなど電設資材は12/6まで待てば10% OFFで合計3~4000円安くなる。

納期が有る仕事ではないし待った方がお得になる。

また、プライベートブランド商品に関しては12月15日に限り15% OFFなので相当安くなる。
消耗品のディスクサンダーやサンドペーパーを買うなら12/15が最適。


さて、週末には組み立て始められるか?  


2016年11月27日

旋盤が必要だ、だから旋盤用意する 05

3相モーターと主軸の回転

手持ちのプーリーは旋盤軸に適合したので44mm~88mmの径に対応する。




旋盤のチャックの性能を見ていると、回転数は3800rpm以下で運用する事を
要求しているので、回転数の上限は、3800rpm以下にしなければならない。

他の電動工具6,000~30,000rpmから考えると、結構低速で回転している印象だ。

その分、金属を切削する力が掛かっているのだろう。
全ての部品が、ベアリングやネジを含めて,分からないので過剰に設計した。


では、次にボール盤を400Wへ改造した時のように必要とする性能を計算する。

この旋盤の性能が、期待値通りなら、1.5kWのモーターでも問題は無いが
性能として希望するのは、ナイフやガスガン、エアガン、エンジン程度の
小型部品で、チャックも最大で5~120mm、最大加工長で1~300mmまでの物
(旋盤本体サイズも最大幅700mmしかない。)


はたして、モーター性能がどの位必要なのか?


4万~30万クラスの旋盤を見ると50W~550Wのモーターを積載している。
精密さや機能性を優先すると、トルクはそこまで必要ではないのかも知れない?
0.75kWは過剰だと判断する。


三相400Wを引き続き検討。
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日立と三菱、東芝を贔屓にしているので、まず日立の性能から検討すると
関西なので60Hzで計算する。
(別に間に単相100V>三相200Vインバーター挟むので1Hz~120Hzも出せるが)

2P(2極) 3440rpm 1.8A
4P(4極) 1690rpm 2.0A
6P(6極) 1120rpm 2.2A

2極モーターなら、最も簡単な1:1のギア比で目的の回転数上限が得られる。

60Hzから周波数(Hz)を下げていけば、回転数も1rpm~3440rpmの調整が効く
ただし、一般的に利用される4極モーターよりもマイナーな2極モーターは
販売価格で3~5千円高い。

プーリー(歯車)の値段は、直径が2~3倍になっても、実はそこまで値差が無い。

だとすると、一般流通品である4極モーターを採用して
歯車側で回転数を適正化するのが、良いだろう。

歯車側で1:2にして、回転数を2倍にする方が
モーターを2Pにして回転数を得るよりも安く済む。  


2016年07月15日

2P200V、3P200VでもEアースは必要

3相電源で単相負荷なんて考える方がバカで
単相負荷 単相200Vだけ使いたいなら、最初から単相200V入れれば良い訳で
3相200Vから単相200Vだけ出して、バランスを崩す意味はない。

第一、効率的ではないし、無駄が多い。

3相200Vから単相200Vを効率的に出すなら
三相>整流>単相にした方がエネルギー的には全て使えて良い。
ただスイッチ素子が400V 40Aともなるとお金はかかるが・・・効率は上がるだろう?
(エネルギー効率厨なんで・・・)
スイッチングロスの方が、未だマシと言う話だ。


配線Yは1相が負荷で死んだ時に他の2相も全滅するからΔが安心できる。

単相でも三相でも言える事は、必ずブレーカー器とアース(E)は取った方が良いということ
漏電やサージの心配が一気に減るので、機器保全や安全性が増す。

未だに電気屋、電気工事屋でもアースの事を理解していない人が多くいるが、漏電や
落雷だけの為にアースは付いている訳ではない。

EMS、EMC、EMI、HEMPなど電気・電波の相互影響を抑える為にも
シャーシや配線に導通させて使われている。

つまり ノイズ を「受けない」+「出さない」事で機器の動作や故障を
低減する効果が非常に高い。


パソコンやONU(光終端装置)、無線ルーターなどでも
速度や寿命が大きく変わるし、モーターを使った機械類も
安定性と出力が増し「異音(共振とか発振)」が減る。  


2015年08月20日

ウチの3相200Vインバーター制御の基準

家ではナイフ作りで鉄鋼、ステンレス鋼や部品作りでアルミ、木材、樹脂を加工します。

この中で最も固いのは鉄鋼やステンレス鋼で時々ですが
最大厚み8mmのモノも加工します。

また、加工の最小は固い鉄鋼系で2mm~最大は13mm
柔らかい樹脂や木材の場合は40mm~120mmも加工します。


これに必要とされるのは「パワー=トルク」です。

一般的には、単相AC100V 2Pだと変速の為に歯車(プーリー)にベルトを
架け替えてトルク重視かスピード重視か、利用素材によって変更するのですが
これだと作業中断と調整などで時間がかかります。

また、作業ミスが起きる可能性も高くなります。

そこで、家の工作機械は加工する材料の最も固い材料が加工できる性能に特化させて設定しました。
例えば鉄鋼で板厚み8mmに穴径 12.7mmを加工するのに必要な力(トルク)は
1mmあたり100kgの力が必要です。

約180Wのモーターだと回転数が1/3程度になった700rpm~900rpmで
何とか加工できる力になります。


と言う事は?モーター回転速度が900rpm相当のギア比になるように
歯車とベルトを掛けた工作機械で180W以上のモーターパワーが有れば
「絶対に加工できる」と言う結論になりました。


ウチの工作機械のモーターは400W、550W、750Wと全て2倍以上に乗せ変えてます。
また、3相AC200V 3P+Eで統一した環境を作りました。

これにはインバーターと言う装置を導入しています。
インバーターはで電圧や電流ではなく、周波数で回転を制御する事ができます。
一般的に家電量販店やホームセンターで売られている。
「回転数調整」の装置は、電流や電圧を下げたり通電時間を削る事で回転数を調整します。

これは、確かに回転数は調整(減らす事のみ)できますが~実は、パワーも一緒に下がります。
つまり、低速=超低パワーになるのです。
家庭用回転調整器でモーターの回転数を1/10にするとトルクは1/20以下とか、非常に弱くなるのです。


じゃあ、インバーターはどうなのか?

インバーターは電流電圧は同じで、周波数で回転を制御します。
モーターと言うのは中身は電磁石です。
電流+電圧が同じであればON<>OFFの回数が増えたり減ったりしても
磁力で引き付ける「強さ」は変わりませんよね?

インバーターによる回転数制御だと
「トルクはそのままで回転数を増やす事も、減らす事もできる」となるのです。

関東は1秒間にON<>OFFが50回、50Hzです。
関西は1秒間にON<>OFFが60回、60HZです。
これを電磁石で行なってモーターは回りますが、インバーターはこのON<>OFFの回数のみ
早くしたり、遅くしたりする事で秒1回、1Hzから秒120回、120Hzなどに制御できるのです。


結果として、鉄鋼を削ったり、穴を開けるのに最適なパワーが出るギア比設定
鉄鋼は加工できるし、樹脂や木材、アルミを加工する場合も
パワーの基準は鉄鋼と同等なので余裕の状態で回転数をオーバー回転に
50/60Hz>>>100Hz/120Hzにする事で、鉄鋼の2倍の速度で素材も加工できる機械になります。


欠点は、三相200V/220Vのモーターにする必要がある。
モーターの換装作業は、重労働で場合によっては取り付け金具自体を
まず「作る」所から始めなければならない点ですかね~  » 続きを読む