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[包好包滿]

日前為了推動磨床，把 Arduino UNO + CNC Shield 的一些問題大概都釐清了一下，現在是算很穩了。

但上次磨完後才是災難的降臨。

因為那時的電路都是裸露在外的，機台也沒有罩起來，磨完之後，整個工作室都積了一層粉塵。

所以立馬決定得先把電控處理好，不然太可怕了。

看了一下，剛好可以把電控藏在立柱裡。剩下就是電力和感應器的配線了～～～

[回收的成長]

最近在用純回收料將一台 CNC 復原，這當中雖然幹了很多傻事，卻也讓人發現一昧買現成機子或套件的不足。

這一篇就稍微記錄一下這一路走來遇到的諸多鳥事。

1. 回收的步進電機

在新北市回收了一百多顆步進電機，它是４相６線的配線，一開始以為就單純改為２相４線就能推動。結果用大陸作的一片簡易型步進電機驅動模組去推時，發現有週期性的震動，害我以為是激磁順序有問題，中間搞了很多。也用 3DP 的驅動去推過一樣怪怪的。

到最後才發現二個關鍵問題：一是大陸製的驅動模組有問題；二是自製的配線有問題（極易接觸不良），而原因在於線材的 AWG 號數不合適。之後，一步一腳印的檢測驗證後，總算是可以改成２相４線的方式正常推動了。

2. Arduino UNO + CNC Shield

因為是用湊合的狀態把各項廢料組裝起來，所以所有的東西基本上都是隨便放著的。這時造成了許多誤解，例如一開始的 Arduino UNO 不易偵測、連線易斷，一開始以為是 USB 用延長線拉太長造成訊號不良，最後發現是共地準位沒處理好才測不到。

而連線易斷的原因是 USB 供電有限，電機用電的突波容易造成 Arduino 瞬間電力不足而失連。所以最後 Arduino UNO 是接了 24V, 5V 和 USB，三種電源共地運作，整個連線才算穩定。

但好景不常，操沒多久掛掉了，原來是 CNC Shield 上的保險絲燒掉了，因為電機的電流太大。

3. A4988 vs. DRV8825

原本想說用 A4988 就好，但發現電流不足，用 57 電機要推動幾十公斤的平台有點吃力，feed rate 太高就推不動。最後改成 DRV 8825來推，把電流拉高，果然力道有比較強。

但就因為這個動作，一開始是晶片過熱當掉，後來加了風扇強力散熱，結果造成 CNC Shield 的保險絲燒了，現在乾脆先把它焊死。（反正先測試而已）

但事情還沒完，最後是 57 步進受不了這樣密集操作，過熱了。所以 Arduino 一樣當。最後，現在連 57 步進一樣有一個強力風扇在散熱。

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在這樣的密集操作之下，目前整個幾十公斤的平台已經跑了９０分鐘依然正常。

雖然這讓我思考到應該要對「有效」加工有更精準的掌握，達到快狠準的加工效率才能將成本效益調整到最好。

然而，所有平台的穩定都必須建構在一切元件的合理運作、完美配合，這些經驗從別人完成的產品往往是看不到、學不來的。唯有透過親身經歷，才能了解每一個環節的重要性，進而建構更完美的理想平台。

這是回收給人的成長。

[求解]

最近常常卡到一堆鳥問題，從中發現很多小地方是不容輕忽的，規格的設定也非常重要。

但這個問題我目前仍想不出問題的答案。

狀況是我把手上的 Arduino UNO + CNC Shield 裝到回收的機台上，也把驅動的步進馬達裝好了。

目前仍是最簡單的配置

110V→PC→USB→Arduino UNO→CNC Shield
220V→24V DC switch power→CNC Shield→A4988→57 步進

其他的定位偵測都還沒接。

奇妙的是，這樣的接法之下，我把 USB 接上電腦後，它幾乎都測不到 Arduino UNO。但是，若把 Switch power 調成110V模式，然後從 220V 改接到 110V，就都正常。

而我用電錶去量 USB GND和 24V switch power 的 V- 時，存在約 1.2~1.4V 之間的電壓差。我猜是24V power 造成USB 的電壓準位跑掉，所以自動偵測就失效了。

問題是，這樣的狀況如何解決？

[謎題揭曉 - 金鐘罩]

這一二年來為了把工作室準備好，弄了很多設備，但最後總是發現一加工就是亂七八糟，也很麻煩。所以就在前幾天弄了 CNC 的Ｚ軸固定架後，我發現「金鐘罩」才是一切的重點。

但原本一開始的想法並不是這樣的，例如在玩 ATOM 時，大家會想的是熱場，作保溫罩；在玩雷射時想的，是把機台包起來，......。這些想法都沒錯，但問題是有多少的東西要包，會多麻煩？

所以在我焊接完固定架後，整個房間整整抽了一小時的氣才恢復正常，之後我驚覺這是不對的，太沒效率，也太費事了。一般的工廠它可以一個大型電扇吹掉就算了，但在公寓裡的工作室不行，自然要換不同的邏輯來處理。

原本我想說弄一個獨立的隔離加工櫃放到頂樓去，但想想這樣也不好。因為獨立的櫃子要更大，還得考慮施工時的姿勢和合適的加工高度；另外裡面的機器也得搬來搬去，每個機器要合的結構也不同，一堆問題。

最後我發現有幾個大方向要確定，第一，是罩子歸罩子，底座歸底座。第二是結構要簡單，但模組化。

在想清楚之後，就盤點一下材料，發現剛好夠用，就動手先組好架子了（不過太高太深了，會在縮小一點），以下來說說它的用途與好處：

一、環保

很多加工機械都會產生大量的煙塵，所以第一要務一定是先避免煙塵擴散，其次就是抽風過濾，最後排出。這些機器和工法包括：雷切、電焊、氬焊、電鋸、磨床、CNC、3DP (ABS)、砂輪研磨、等離子切割、噴漆等等。

二、簡單

有很多加工過程的影響範圍是比較大的，像上述這些煙塵的擴散，基本上你很難控制，所以封住會比較簡單；又例如電焊時的強光，通常你得穿防護衣、帶面罩手套才能施工，但若在架子上加裝隔離板，然後把手伸進去，再透過觀景窗去觀察，整個省事很多。

三、安靜

在整個架構的中間，預計以兩層的汽車隔音棉來進行隔音，外層再以木板固定，然後以強力磁鐵吸附在鋁擠型上，讓外層的隔板容易拆換；而內層的部份則視加工的工法使用對應的內板，例如電焊時，內層以金屬板接地為主；若是噴漆時則用一般的紙箱當內襯即可。

四、照明

在加工時的照明往往受限於空間照明，其實並不是很理想。有了金鐘罩之後，裡面的立柱會安裝 LED 燈條，讓施工時的照明能有穩定的一致表現，方便加工。

五、錄影

現在很多 maker 都會分享自己的創作過程，在平常的空間中你得隨時去架攝影機，但有了這個架子就可以把攝影機固定在一個合適的角落，很自然就能錄下所有過程。

六、移動性

這個架子目前可以符合我工作室的所有機台，包括三台CNC、一台車床、一台雷切、二台電鋸、二台 3DP、一台電焊。這表示，任何機台要運作時，只要把罩子罩上去，就可以用最乾淨安靜的狀態去加工了。

除此之外，這還只是罩子而已，它還有另一個重點，是底座。所以它可以有幾種不同的用法：

１、平常，你可以把它放在桌面上，把板子拆掉，那它就是幾根鋁擠在那裡，可以隨便吊一些東西當架子用。

２、要作加工時，把板子吸上去，打開照明和抽風之後，就可以作一些污染性比較高的工作，但環境一樣乾淨。

３、不放桌上時，可以把罩子移到 CNC 的枱子上，就可以變成 CNC 的隔離罩；要印 3DP ，不想吸臭味和聽噪音時，把它罩起來就好了。

４、之後，可以自己再作一個底座是具備升降功能的，這樣子雷切放上去後，你想切厚切薄，就是直接調高度就好，上面一樣作排煙過濾。

５、再來，下方底座還可以放水槽，要用等離子切割金屬時，它也一樣可以搞定。

總之，這東西大概是我最近搞東搞西之後，覺得是最重要的關鍵設備了。

因為工具太多、工法太多，要提升產值的關鍵在於能快速切換加工工法而且一次到位，如果每次加工完就是天下大亂，每天光是收拾善後就花多少時間了。

而且這些污染如果沒有處理，輕者被鄰居投訴，重者傷害自己的身體，那也是很不智的。

所以，一個能方便使用，又符合絕大多數工作情境的隔離罩是每個 maker 都要仔細思考和準備的最佳幫手。

不管多大多小，這是每一間工作室的基本配備，絕對不可省，越早弄出來越好。

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來搞大的，大家猜猜

同場加映 CNC 手動轉自動，能動就好

[年夜飯前新進度]

拜掃地機器人之助，好像今年沒花到什麼時間打掃，所以今天一早起床，天氣大好，心情大好，當然就是搞機器啊。

有一點進度了～～～

同時，因為之前試了伺服馬達，自覺暫時仍不適用在 CNC 上，所以還是準備改回步進馬達，先能完成再說。之後把伺服系統玩熟了，再看值不值得換就好。

最後，祝大家新年快樂！

[伺服馬達試用心得]

俗話說：事情絕對不是像傻子想的那麼簡單～～～

不過對於 maker 來說嘛，多嚐試多學習多交流，之後再來優化是不變的過程，所以就來分享一下最近的心得。

首先，要先說明這些從回收場撿來的東西包括：

‧三菱電機系列

伺服馬達 MITSUBISHI HC-KFS13
驅動器　 MITSUBISHI MR-J2M-10DU
介面單元 MITSUBISHI MR-J2M-P8B
底座單元 MITSUBISHI MR-J2M-BU6

‧台達電子系列

伺服馬達 DELTA ECMA-C11305FS
驅動器　 DELTA ASD-A2-0421-L
ＰＬＣ　 DELTA DVP-14SS

●系統重建

因為東西是回收的，所以很容易東缺一個西缺一個，甚至連線材或端子都不合或缺少，因此在重建系統時浪費了很多時間，而且因為沒有經驗，
所以在一切還沒能動起來之前，那個摸索的黑暗期是很漫長的。所以會讓人一直反思，這樣有價值嗎？

●系統連線

在依序完成電力、電機、編碼器及基本的ＩＯ訊號配線後，又發現了另一個問題，就是設定程式老舊難尋。以三菱這套來說，它的軟體是 2002 年出版的，還能用真的算萬幸了。

這當中又遇到了一堆鳥事，像是這種停產商品的資源在網站上是很難找的，然後供應商都是以作生意為導向，所以要下載一定要加入會員，有的還要進行審查，但假日不一定有人能處理，又會拖到時間。

而在軟體中也發現，因為是針對早期的電腦系統開發，它的 com port 只有 1~10，結果天殺的現在隨便都嘛跳到２０幾號去了，所以 USB to serial 的卡接了，它一樣測不到。

後來把 USB to serial 指定到前面的 port 號才開始有機會嚐試，而中間又遇到一堆雜訊、baud rate、parity check 一堆不知道要不要改的東西，總之試了很久。

後來終於連上了.....最大的問題還是在於雜訊干擾！

而這又點出一個問題，就是沒用專用的連接線，自己 DIY 的接線其實很不符合標準，大大提高了風險。

●系統調校

伺服馬達的功能完整性遠大於步進馬達，若說步進馬達的運作是一廂情願，那伺服馬達的運作大概就是使用必達。

因為開放迴路的步進馬達若產生失步或任何異狀，基本上系統不容易發現，整個機械運作的物理特徵必須在事前作好試算匹配，才能安全的運作，但仍屬一廂情願的狀態。

伺服馬達不同，它的馬達本體或許本質上沒什麼差異，但它內部的編碼器發揮了極大的狀態追蹤功能，再搭配驅動器的電力供應，讓整個馬達變成一個即時的電磁自動平衡系統。

而這個電磁平衡系統可以透過系統調校軟體來進行各種的物理特徵分析，讓馬達的使用更精準更到位，也更隨心所欲。

＊不過這部份有一些曲線和量測的數據意義還不是非常清楚，這部份顯然應該連動到功能特性，這樣的應用性就會非常大，有待後續了解。

●系統整合

伺服馬達的控制系統基本上跟很多軟體的概念類似，它有非常模組化的功能模組版本，也會有結構簡潔的整合性版本。

以我試驗的三菱和台達伺服來說，三菱的這組就是模組化的架構，所以除了馬達和驅動器之外，還要有介面單元、底座和控制單元才能運作，而控制單元還綁定它們的 SSCNET，這等於是他們自定的 protocol和規格，

用以確認整個自動化系統的架構規模和運作效能，這對於大型系統來說，自然是順理成章的事。但相反的，若你只是想用伺服馬達來取代步進馬達，那這樣的架構就變得殺雞用牛刀了。

所以以三菱這組，即使最簡單的作法，也只能把 MR-J2M-P8B 改成 MR-J2M-P8A，變成是直接餵馬達的觸發訊號進去控制馬達的運作，但是依然保留系統對馬達的調校功能。

而台達這組就更單純了，它的驅動器等於是全功能型的，兼具了驅動器、馬達調校、系統介面的功能，甚至還可以跟光學尺連接，它的運作架構跟步進馬達的概念就相近許多。

●系統轉移

不過，我發現要把伺服馬達應用到目前 maker 相關的專案裡是不太容易的。

以走專屬 protocol 的模式來看，像三菱的 SSCNET III，基本上硬體就一定要是整套的才會方便，然後再結合它們的 I/O 架構，例如 CCLink 那些的，整個從硬體、通訊、機構，之後再用它們的 API 進行

系統設計，這樣才能搞定整套系統，甚至走到工業 4.0 的水準，但這等於是在設計一整套的加工系統。

說實在的，就 maker 這塊目前在玩的，不論是 3DP, Laser, CNC, Robot，也都還沒搞到那麼大，又或者說真要搞那麼大時，整體的研發、建構成本跟後續的營銷服務加一加，其實不如搞專業機台。

所以在 maker 這塊如何有效發揮伺服馬達的優勢，輕鬆的整合，是得好好思考的問題。

●最後心得

其實在沒有實際上電測試實作前，對於伺服馬達只是知道它的概念，但對它的實際運作和週邊規劃應用，是完全不明白的。實際用了之後發現很多事要稍作修正了：

1. 伺服馬達有很多優點，但架構格局相對大

相對於步進馬達只要馬達加驅動晶片，再加上電源就能運轉，伺服馬達的整個組成結構是偏大的，這對於大型的系統有其優點，但是得用在作大事的情況下。

相反的，近來有些業者在整合兩者的優勢，在步進馬達上加裝編碼器，甚至驅動器，前者除了可變成閉迴路的步進電機外，後者則可以透過不同的連線方式(CAN or ETH)來達到控制馬達運作的目的。

不過目前把驅動器整合到馬達上的產品售價仍高，未來若大幅降價後或許會改變整個步進系統的生態。又或者，這樣的驅動器其實是可以自製的，只要結合 MCU, driver, connection 和基本的電力管理，

其實難度並不高。

2. 回收終究不是正途

這兩年其實回收了很多材料和元件，的確是讓整個工作室達到想作什麼就有什麼的狀態。但是回收品的潛在問題其實不少，例如：品項年限，通常不會是最新的東西，應用起來會讓人覺得老是在作技術回顧，而非創新。

品項完整性，尤其是一些規格互有關聯的東西，只要缺少一個就很容易卡關，然後又得費心去處理。

應用方向，有一些東西並不一定是自己最需要挑戰的項目，但往往會因為拿到不同的東西，而花時間去了解，反而失焦。

現階段，這些都只能以補強自身的基本常識為由來說服自己。但是，當了解的東西越多，還是得回到根本，解決自己有興趣的問題，開發想要的市場才是正途。

3. 成本效益

現在的科技其實非常進步，所以事實上是很多 DIY 的東西還不如去買來得划算。這是非常嚴重的問題！

舉例來說，人家賣一台ＣＮＣ可能５～１０萬，但若自組一台ＣＮＣ的成本超過它，規格又沒有比它好，那當然不值得去作。

相反的，若自組的成本遠低於此，規格又好很多，那才有值得作的切入點。但是，這樣的條件能否變成長期的產品競爭力，還是只是實驗室裡的特殊狀態。

恐怕很多時候都是後者的狀況。

這表示，其實很多設計生產的想法，最終都必須回到規格、成本、售價、競爭力的平衡，才會是一門好生意。

●結論

很多事情沒有親身走一遭，只聽別人講的狀況下，不一定能有很深刻的感受。

所以這次試著把手上的伺服電機都推起來，讓我理解到很多美好的夢想並不必然那麼實際，實務應用上有很多的限制，如何選擇搭配創造競爭力，這是每一個設計者在完成功能規劃的同時就必須評估進去的。

不然很容易淪為只是玩爽的技客自嗨者，不見得能作出什麼實際的東西，這樣就不是很理想了。

最後，感謝 王榮達 （Jungtaw Wang） 大大支援台達驅動器的電源端子一枚，沒有這特規的端子，光配線就是一個大問題。

當初在回收場應該特別收集完整的，沒想到就少這一個。十分感謝！

[需要釐清]

最近準備搞 CNC，但是發現很多細節是要釐清的。不過這些問題有點複雜，可能個人見解很多，所以請大家勿筆戰，只講個人觀點即可。

1. CNC, 雕刻機, 差在那裡？

2. 主軸轉速？
很多時候看到的主軸都是上萬轉的，但是在 youtube 裡看到的金屬加工影片，那些的轉速又沒到那麼高，像一般的銑床鑽床一般也是１～２千轉，甚至更低。

3. 主軸馬力？
例如一顆24000轉的１馬力主軸，跟一顆2000轉的１馬力主軸，兩者的用途會是一樣的嗎？顯然不會，但決定因素在那裡？

4. 加工公式
有查了一些加工相關的公式（完全忘了之前唸書時有沒有學過，全部還光光了），基本上就是以單位體積的移除功率概念去計算和匹配。那麼，那些是主動變因，那些是變動變因？設計前，看需求定規格？購買後，看規格捉加工能力？

所以，有沒有可能（在不考量結構強度、刀具散熱等問題之下），搭載１馬力２０００轉的主軸，有可能把 CNC 改成能銑鑽一般的碳鋼，也就是鋁加工再晉一級。

3Q

[CNC 之第一軸]

目標：

1. 盡可能把回收料用上去
2. 消除基本問題（背隙、定位）
3. 搭載 1～3 馬主軸
4. 至少能加工鋁銅
5. 低噪音

[硬碟馬達變身電路板鑽孔機]

每個玩電腦的人一定都有電腦升級或故障後淘汰下來的舊硬碟，有時人們會習慣拿它來作備份碟直到完全不信任它的穩定性。這時尷尬的是，稍有資安概念的人會清楚硬碟是不能隨便丟棄的，但留著也沒什麼用。一般常見的大概就是把它拆了，然後留下幾顆釹鐵硼強力磁鐵....

但現在都什麼年代了？Maker 們怎麼可能甘心如此呢？所以也有人拿它來當小型的研磨機。

不過今天要介紹給大家的用法不太一樣，是拿它的無刷馬達來拿電路板鑽孔機。

為什麼要這樣作呢？

現在 3DP 幾乎是所有 maker 人手一台，甚至一個人擁有很多台，但它的功能性有點太單一了。

對很多 maker 來說，洗或雕一些基本的電路是經常在幹的事，但是通常只有公司才會有專用的電路板雕刻機。對 maker 來說，投資那個不太划算。
一般的手持式鑽孔機普遍細長，扭力也算普普，重點是馬達的振動偏大。相反的，硬碟馬達因為需要高度精密，所以它作得比一般無刷馬達要高級得多。

定位只在電路板、玻纖板和壓克力板的薄件鑽孔，所以也不用特別大扭力。
原本我也嚐試過用現在的手持電鑽來加工，抖動問題太嚴重，而且馬達軸心不具備止推效果，對加工過程不利。之後也有試過買遙控四軸的無刷馬達來用，它的扭力略大，轉速略高，但穩定性沒有硬碟馬達好，而且加工難度更高。

所以我從一堆收集的硬碟馬達中挑了比較好加工和安裝的馬達來用，然後原本想說用 3DP 印轉接環來固定 ER8 的夾頭，結果果然是太天真的，同心度差到爆。之後只好自己車一個，但又找不到合適的材料，最後剛好轉接環的尺寸跟之前報廢的時規皮帶輪差不多，就以它為底材車了一個。

原本擔心固定軸心的螺絲孔會造成偏心震動，所以在鎖回沈頭螺絲後，震動的問題就有了明顯的改善，實際鑽孔測試一下，一般電路板很容易就鑽穿，而且孔形算蠻漂亮的。

至於要怎麼控制呢？

其實兩年前就有測試過了，只要改 gcode 就可以按照自己設定的位置去鑽孔。

但最近有在玩 CNC，所以這部份可以加入 G29 的平面校正功能，可以讓鑽孔深度更精準，甚至可以只挖掉銅箔。

另外，為了能更精準的定位和進行雙面雕刻，在操作前要記得設計定位孔，這樣可讓整個操作精度維持在高水平，又能兼具方便性。

硬體清單
HLW XXD-30A 電變一顆 250 元
不知名的硬碟馬達一顆 0 元
ER8 延長桿 一支 250 元
ER8 夾頭各尺寸共九顆 450 元
轉接環 (自行加工) 0 元
HUB 列印版 0 元
球頭 6 顆 600 元

系統整合
使用 3DP 主板上的 servo port 進行電變控制，需修改 Marlin configuration.h 裡的 servo_numbers

針對電變的 PWM 規範，可在宣告時設定適合的波型訊號。但手邊沒示波器，所以只作基本測試，能動就好。

可在 servo_init() 中針對電變進行運作狀態設定，但手邊沒這顆電變的規格書，所以也是能動就好。

控制時，可透過 M280 針對特定 servo port 丟值，或者透過 M03 指令與雷射模組共用指令集。

優化空間
因為是拆硬碟馬達來用，所以該硬碟的原始轉速和碟片數決定了廠商會用什麼功率的馬達，所以若要作比較進階的應用，最好找一萬轉、４碟以上的硬碟來拆，那個馬達會比較威。

電源供應目前是以 3DP 的 12V 電源為準，但若要強大功率，也可以考慮獨立電源來使用。

要把 z min 的微動開關端點外接，讓它可以透過 G29 進行平面校正。
轉接環轉動慣量的選擇，基本上它等於是馬力的儲存機制，可讓加工的品質更穩定。但太小會沒效果，太大可能也有副作用。所以這部份目前傾向只用鋁或銅這類好加工的材料施作，不特別加重加大，但要維持它的同心度和耐用性。

以上分享，有興趣的人可以自己改來玩看看....

https://www.inventor.com.tw/news/30

[Maker Faire Taipei 2017 心得分享]

今年的 MFT 2017 先大致統整一下我自己的參觀數據：

1. 看過所有的攤位，停留深聊的 4 家
2. 有伸手碰觸的 7 家
3. 參觀時間，大概 2~2.5hr，包含中午用餐

心得嘛，今年的商業化氣息十分濃厚，但創新性極少。

技術力有深入內化的趨勢，但套公版湊熱鬧的還是佔大多數。

參觀的民眾（含親子團）變少，一般民眾（有一定年紀的）的評價意見中等偏負面。

今年比較像創客市集，文創為主，技術退位。

今年的 Laser , CNC , Robot 的比重是有大幅增加。

預期明年的 MFT 2018 應該會有更多的實品進行量產展出，不過也表示 maker 漸漸走入尾聲。

以五行來說，狗年走向豬年，是一場厚植實力的戰爭。但等豬年走向鼠年，就是整個市場再次洗牌重新出發。

也就是原本的 maker 這一塊，剩下一年作商品量產和市場開發，然後壯大，不然就是 GG 了。

原因是，該有的技術和需要的工具已經普及，如果你沒有產品被市場認可（賺到錢、卡到位），就沒有足夠的資金流通，如果再沒有新意，老是玩一樣的東西，就會淪為只是跟小朋友在玩專題的水平，在市場上就沒價值了。

加油了～～各位！