Maker + T = Market 造訪社團 » 組裝

[勉強動起來]

因為主軸太重自然下垂，讓人感到有點無力，畢竟這些東西都是回收場撿的，要組到滿意或剛好盡善盡美實在有難度。

而且有個大前提是不想花錢買關鍵零組件，因為這樣作就失去用回收品組裝機台的初衷了。

所幸在回收場撿太多東西了，所以除了原本採用的馬達之外，還有其他不同的選擇，有扭力較大的，有大一級又附帶煞車的，也有附減速機的，選擇太多反而困擾。

所以最後選擇先用附減速機的馬達來試，幸好真的不會自然下垂，這樣就不再試大扭力和大一級的８６步進了。因為試這些東西有點麻煩，它們的固定座和KK模組不合，都得自製，但這東西沒ＣＮＣ來搞很費事。因此，現階段還是能動就好。

接下來就是把隨便固定的Ｚ軸減速步進固定好，再把定位 sensor 固定好，然後把冷卻系統弄好，最後再校正一下精度和補強一下結構強度。就可以先來加工一些東西了....

至於自動換刀的部份，有空再說了。

[回收分享 Part II]

回收算是很均衡的運動，因為拆很累，搬很累，現場判斷很吃腦力，回來後爬文、找資料很傷眼力，最後組織歸納吸收也很佔腦細胞。

但總結來說，工業機台有以下的特徵：

1. 強壯的骨架，很多都是上噸的機台，可能是公分級的鋼板組成，也可能是鑄鐵機床，就連科技業的機台也至少是幾mm的Ｃ型鋼再結合鐵板焊成。重點在於加工能力、載重和精密度。

2. 清楚明確的訊號定義。
這點往往是 maker 領域的機台所欠缺的，在工業機台上，至少在加工、移動、安全保障、基礎工作條件、加工SOP等等幾個點上面，都會有對應的感測器和訊號。這一塊也是很佔成本的一塊，這些 sensor 有些非常高貴。另外，在這個供應鏈上，製造商跟代理商分工很細，而代理商的業務壓力很大，所以沒生意可談的話，他們不太理人。簡單講就是沒生意就沒服務。這會造成很多軟體和資源拿不到，浪費很多時間。

3. 嚴謹的訊號傳輸規範
機台裡的環境是很複雜的，所以對於訊號的傳輸在工業機台中有非常嚴謹的規範來確保訊號傳輸不會出錯。所以屏蔽是基本的，有的還屏蔽二層以上。甚至除了要抗雜訊，有的還得耐酸鹼，線材裡面包了鐵氟龍，外面還包了一層耐熱層，十分講究。連線材的AWG號數也很講究。

4. 多元的訊號傳輸模組
因為機台的尺寸差異大，訊號的類型和干擾狀況也多，所以有很多不同的訊號傳輸模組，像 CClink, 或各種不同業者推出的方案，這些等同於是訊號的集線器，決定了 PLC 或 HMI 跟所有 sensor 互動或驅動元件的控制管道，也決定了一台機器的組裝是否兼具彈性和效率。

5. PLC
主要在於針對不同的訊號進行狀態監控，以及傳達指令給控制器、變頻器等。它等於是機台端的控制中心。

6. HMI
HMI 的重點之一是圖像化的介面以及觸控來作為人機介面，它等於是機台端讓操作者可以容易了解機台狀態並進行操作的介面。但隨著 HMI 的功能差異，越來越多 HMI 也可以有 PLC 的功能、連網，甚至遠端監控等功能。

7. 電腦
有些機台的運作需要較大的運算力或者較大量的資訊擷取時，基本上就會再搭配電腦，這等於是後端的運算中心。而這些電腦往往採用工業ＰＣ的架構運作，以清楚的帳號權限來分層管理，然後只安裝與機台有關的軟體或硬體的驅動程式，而很多程式看來只是用 VB 拉出介面，然後提供表單和ＵＩ讓操作者有更清楚的資訊作出決策而已。簡而言之，這個電腦的存在仍然是以讓操作者作決定或自動記錄為主，並不像一般ＰＣ是讓操作者有更多元的操作選擇或思考空間。

8. 運動機構與座標系統
每一部機台都有它的機構和座標系統，而且是多重座標同時運作的，也就是Ａ相對於Ｂ，Ｂ相對於Ｃ....，這樣的好處是簡化訊號的複雜度，方便操控和管理。

9. 致動元件
一般來說，要求效率、精度的會用伺服系統；其次是用步進系統；再其次可能是用氣動元件。或者混用。這部份通常不容易從機台上直接看出使用重點。因為控制器有參數要設定，ＰＬＣ裡面也有對應的設定。這表示拆解後只能全部重置，按自己的需求設定，原先的運作模式不具意義，也無法參考別人的作法好壞。

10. 循環系統
工業機台的另一個重點是它們絕對有循環系統的規劃，例如進退料、廢料清除、空氣供給、廢氣過濾排除....。簡單來說，就是必須能連續工作才有意義，不是工作一次就要維護一次。

以上，大概是拆解和爬文多了之後的心得。

拆到好東西是一回事，能不能派上用場是另一回事，用得好不好、到不到位又是另一回事。但是在此之前，對整個大架構必須越摸越清楚，才能隨心所欲，自由自在。

[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。

---

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。

[DIY] 鋁擠型各式螺母固定小物

鋁擠型的用途非常廣，不論是公司、工廠、學校實驗室、居家應用或很多機器上都能看到，它們的固定方式通常是用角件搭配螺母來完成。使用程序通常是設計、丈量、裁切、組立。在裁切之前，因為都是紙上作業，隨時可改。但裁切後的組立就有很多要注意了....

鋁擠型組立的常見問題

●施作空間不足
有時為了區隔比較小的空間，可能造成角件、螺母及扳手不易施作，更不易於調校。像這種就要在設計階段預先設想，然後設定組件步驟才不會因為小錯誤整個結構拆掉重組。

●螺母不夠用
這是最常見的問題！因為螺母的型式很多，有一些螺母是必須在組裝前先放入溝槽裡，當結構鎖固後可能無法再從頭尾加入螺母，或者被其他螺母卡住位置。
所幸，螺母都有可隨時置入的款式可作為臨時補充使用，但為了能將這些螺母從溝槽塞入，它的形狀通常會有圓弧角的設計，造成它容易滑動，不易固定鎖緊。

螺母固定小物

為了解決螺母不易固定的問題，以下分享一個很簡單的小物和使用方式。

1. 拿一條大概10cm、6~8mm直徑、厚約1mm的塑膠軟管，將軟管剖開，再依軸向剪掉大約1/3~1/4，也就是整條圓管大概只取2/3~3/4的管壁。

2. 再將兩端剪成斜尖的形狀，如此一來即算完成。

3. 使用時，先把螺母塞入你要固定的地方，可以發現它無法緊貼著溝槽。

4. 這時用扳手把軟管一端的尖頭壓入溝槽裡，再用扳手把螺母推到軟管上，它就會緊貼著溝槽了。

5. 現在，就可以推動軟管將螺母移到合適的地方對準。
鎖好螺絲後，再將軟管抽出即可，輕鬆省事。

其他解決方案

從本文照片中可以看到有其他很多方案可解決相關問題，例如使用彈性螺母，或者螺母上另有一個沈頭螺絲用來固定螺母的位置。這些方式也都很好，但成本不同，也各有缺點。

例如另有沈頭螺絲固定螺母的作法，當你把沈頭螺絲鎖緊後，反而無法調整螺母。而在角件已經鎖上時，你也無法鬆開這個螺絲，造成結構無法調整，都要整個拆掉再重新定位鎖緊，其實很麻煩。

例如彈性螺母，這有個小珠的螺母設計，其實是蠻方便的。但是它除了成本略高之外，還有一個比較大的問題在於因為結構加工複製，所以它的材料鋼性普遍偏低，也就是廠商比較不願意用強度比較高的材料來作彈性螺母，所以一些比較吃重的地方就不建議用彈性螺母。

https://www.inventor.com.tw/news/33

[DIY] 自製溫控烙鐵

我又來洗版了.....XD
不過為了避免臉書現在的動向不明，以後文章會主要公告在自己網站，到這邊是跟大家分享成果和交流心得。

●常見的其他用途

3D 列印模型修整

要修整模型時，溫度是一個重要因素，以 PLA 來說，它的玻璃化溫度大概 65℃；而 ABS 大概 105℃。這表示針對不同材質就要調整到適當的溫度才好用。

避免過熱

部份電子零件對溫度很敏感，溫度太高時，操作時間相對短，一旦手殘就會造成零件受損，所以也要適度控溫。

優化切割面

有些烙鐵前方是可以加刀片的，若將烙鐵加熱到適當溫度，除了可以更好加工之外，切割面也會更好。例如切皮件，或者一些布料。

●自製溫控烙鐵零件表
1. 一般烙鐵一支 150 元
2. PT 100 熱電阻 一顆 25 元
3. azbil SDC15 一顆 10元(回收品)
4. 耐熱玻纖管 一條(1m) 5元
5. 電源開關 一個 0元(回收品)
6. 零件盒 一個 75元
7. 6mm 蛇管 1.2米 10元
8. 香蕉插頭、插座 2組 30元
9. 電源插座 30元

●改裝過程
1. 先把整支烙鐵拆開。

2. 安裝 PT100 熱電阻
這東西小不拉幾的，長寬都不到 2mm，不好搞。但因為是改裝，測溫點的位置和形狀不好決定，所以只能用原生晶片來測，不然的話買現成封裝好的會省事很多。
總之，決定測量點在加熱線圈和烙鐵頭接合處，所以先把耐熱管穿好，再用較粗的單芯線穿過，之後用杜邦端子把單芯線和熱電阻的線夾起來，之後塞入耐熱管中。
不能用焊的，因為會被融掉，所以選擇用機械式的固定法。

3. 配線
把 PT100 的訊號線穿過烙鐵桿，然後用蛇管把它跟電線纏繞在一起。
因為是電阻類的訊號，所以不擔心訊號干擾的問題。

4. 裝上香蕉插頭
本來在想是不是換更省錢簡單的作法，但後來想到其實這個控溫平台可以通用，除了用來接烙鐵外，一些其他要控溫的設備也能用。雖然到時會再製作專屬控制系統，但這個平台就可以用作前期測試。所以用香蕉插頭好像也不錯...

5. 零件盒加工
這盒子的材質頗有趣，蠻軟的。用超音波刀切它時像在切奶油一樣，所以挖洞的動作三二下就好了。各零件的定位也只用最簡單的原則決定，就是平衡，所以就隨便用尺畫一畫就開挖了。還好尺寸都是準的...

6. 系統組裝
東西都準備好後，就是把溫度控制器 azbil SDC15 裝進去再用它的專屬扣環卡住，開關裝上去卡好，然後在原本的烙鐵座上挖二個洞，找二根長度適當的螺絲把它跟盒子鎖在一起。然後把香蕉插座和電源插座裝上去，整個就大功告成了。

●延伸應用
其實這個 project 算是暖身動作而已，只是順便把手上的工具升級一下，重點是熟悉溫度控制器、感應元件（熱電阻、熱電偶、其他類比訊號）之間的介接和組裝上的問題，之後作其他應用時才會更得心應手。

後續預計要作的有：

1. 自製塑膠射出機
塑膠射出的幾個關鍵之中，溫控是第一要點，其次是模具，之後是射出機構。所以這次先完成溫控，之後會針對氣壓控制進行測試，再製作自己的射出機。之後就可以拿模具來射了....

2. 真空成型機
這個也是一個想作很久的東西，但它的控溫得更細膩，因為要均勻，而且是透過空氣加熱。結構和負壓的部份倒是好處理。

3. 致冷除濕
致冷晶片是個很有趣的東西，它的原理剛好跟熱電偶相反。這東西要能夠有效的運作，兩側溫差的維持是非常重要的。但是很多防潮箱的控制電路是非常陽春的，甚至完全沒有處理這問題。所以有了溫度控制器後，就能很容易把這部份作優化。

4. 3D模型修正筆
只要把烙鐵頭改成其它不同形狀，就可以用來進行模型修正了，而且溫度適中的情況下會讓你更好作業。

https://www.inventor.com.tw/news/31

[關於 CNC]

在講 CNC 之前，首先要先把背景交待一下，稍候話題有跳脫的就不會回覆，不然這個議題太大。
第一，我是唸機械的，但那時還在車床銑床的傳統工法年代，CNC沒接觸過。
第二，在那個講究專才的時代裡，我念的東西很廣，但幾乎都是自修的，所以我現在的工作很多元，目前正在思考將能量集中的最佳切入點。
第三，繪圖在286年代時，AutoCAD我很熟，但在它差不多從 2D 開始轉 3D 時期，我就去忙別的了。

關於 CNC ，一言以蔽之，就是「工欲善其事，必先利其器」。

對於目前角色是經紀人的我來說，會從網路行銷、實體活動再回頭來看 3DP, CNC, Laser 這些 maker 們熱衷的東西，主要
的原因在於看到未來的市場需求以及人們的能力指標改變。那麼，究竟該作到什麼程度或用什麼方式達成，就有很多不同的思考方向了。

而我設定的目標只有八個字：心想事成、隨手可得。

現在開始來談 CNC。

CNC 簡單來講，就是你想作的東西，只要想好、畫好，然後機器就幫你作出來，不用自己動手加工。這樣講好像很簡單，但其實裡面處處是細節，是關卡。

首先，你想作的是什麼東西？很多 maker 可能聽到 CNC 就高潮了（我也是），但你想作的是什麼東西、什麼尺寸、什麼形狀、什麼精度、有多少預算，可能就把你推向不同的發展方向了。
關於這部份，建議是在 CNC 相關社團或者自己專注的社團裡留意相關的應用需求和發展，會比較清楚目前作到什麼程度，有那些選擇，要什麼代價。

關於「想好」，當你要作一個東西前，你得先想好這個東西可以怎麼作，有什麼差別，有那些工具。這過程當中，加法、減法都有可能，公規或特規也有可能。
這部份可能是最大的挑戰，因為對每個人來說，熟悉的工法和手上的資源差異很大，同樣一個問題，可能會有很多不同的解法。
這時候，你必須很清楚自己的需求和選擇，然後行動。

關於「畫好」，在離開機械領域二十幾年後，雖然 AutoCAD 還會，但其實一開始我也真搞不懂現在 3D 軟體的繪圖概念，慢慢從 123D design 到現在的 FUSION 360，我發現那是 scope 的改變。
以前的 AutoCAD 是在一個絕對座標概念下的產物，所有的繪圖必須從座標系統開始，然後一直延伸。現在的繪圖軟體走的是一個相對座標的概念，它可以有很多東西個別存在，然後從每個東西去看彼此的相對關係。
熟悉操作之後，就必須把自己想好的東西和作法畫出來，並且盡量在實際動工之前把設計的成果確認好，而不是邊作邊改，這樣會很沒有效率。

關於「機器就幫你作出來」，這是非常簡化的說法，但大原則就是「工欲善其事，必先利其器」。
也就是說，你必須完全清楚整個加工的過程需要那些步驟、用什麼材料、用什麼工具、有什麼問題、能怎麼解決或避免。
一切原本在人工操作下可以被執行的製程都確認後，再看你用什麼機器、用什麼軟體去控制它，然後用什麼 SOP 去防呆，確保成品的良率。

個人應用實例 - PROTON+ 鋁質固定隔板

‧想法
以我用 CNC 來切割 PROTON+ 需要的鋁質固定隔板來說，它的目的在於強化 PROTON+ 的幾根光軸的結構剛性、方便固定列印頭的塑料組件。
所以它就是被設定成 3mm 的鋁板，然後挖一堆螺絲孔、光軸孔和排線槽而已。
但是螺絲孔的定位必須準、尺寸必須準，才能固定得好，然後被包進列印頭裡。

‧畫法
我的 PROTON+ 是按照 ATOM 原本的 PROTON 用料和結構去走，但根據自己對 3DP 和機構的了解去作修正，再結合先前試作 PROTON 時發現的一些不方便的地方去作改良。
然後是在 123D design 裡面進行繪圖，基本的物件都先個別畫出模組，然後再進行組裝定位、修正相關零件的長度（尤其是螺絲）。

‧加工
受限於我手上這台鋁擠型組成的 CNC 強度有限，而且只有三軸，所以我個人的目標只設定在能加工基本的鋁材，了不起就是切割一下、挖一些孔為主。
在爬了一些文章發現一些小功率的主軸可能沒那麼實用的情況下，我最後選擇了木工用的修邊機來當主軸（反正木頭加工也是我的重點之一），然後用功率調變器來控制轉速，但扭力其實有影響，只能將就。
受限於這台 CNC 是採用 arduino + CNC shield 以 grbl 去作控制，這算是非常陽春的控制系統，基本上只作到了作動，其他很多 CNC 系統裡的常見功能它都不支援，所以用法也很陽春。
其他的常見功能很多，也沒有標準，像是：定位偵測、光學校正、工具更換、主軸控制、冷卻系統、刀具修正、.....。重點是你準備花多少錢買怎樣的東西。

所以，我的作法先是用一片鋼板來當作壓艙石，減少整個機台的配重失衡，減少震動，也提升平面度。（不然密集板其實很軟的，太大的震動很容易影響到刀子的精度和提高風險）

固定方面，因為這個 CNC 架構的 Z 高有限，加工的力量也有限，所以採用網路上很常見的雙面膠固定法。其實還不錯用。
底材主要是以木心板為主，用雙面膠貼在上鋼板上，然後再將材料固定在木心板上。
在這裡，如果要小量生產的話，就可以考慮作個簡易的治具，定位上就會快很多。但這也跟你的原材料有關，如果原料尺寸不準，這個就不準。
另外，因為沒有 WCS 量測功能，所以自動修正定位就別想太多。

固定好了之後，換刀和定位的問題也很重要。
所以我的作法是反向操作，先捉好材料擺放的位置、刀具運動的空間，然後對好加工的定位點，之後再把刀具移到某個方便換刀的位置，當成 HOME。
然後，我用了一個平常應該不會有人這樣玩的取巧方法，就是拿二個螺絲固定在軌道上，頂住ＸＹ的滑台。
這樣，只要滑台移到這二個位置後，就是回到 HOME 了。
這時，不管你怎麼換刀，基本上它的中心都是準的。

換完刀後，再看加工定位置和 HOME 的距離是移動多少，把刀移回去，然後調到 Z = 0.5 左右，就可以準備加工了。
當然，在加工前，會以更安全的距離實際試跑過，然後再用正式進刀的速度去跑。
另外，因為只能手動換刀，所以每一道工序都是獨立產生一個 NC 檔，然後以編號的方式一個一個執行。
而因為刀具定位點略高於材料，所以實際進刀量也會考量是否要貫穿而作一些修正。

基本上這樣的操作速度還算蠻快的，只是當然沒有全自動化的機台方便。但對我來說，CNC 現階段的價值就是把原本只能人工手動完成的工作，改成數位化控制而已，並不期待它能一步到位。

至於我看到的這台 CNC 問題，主要在於皮帶傳動的誤差，不容易消背隙，改螺桿會比較好。
另外，能用線軌和鑄鐵座的話，整體剛性也會提高。
制動部份，沒有伺服馬達，沒有光學尺定位，只能自己很小心加工力道和進給。
主軸部份，要加工什麼東西就適合什麼主軸，沒絕對標準，一分錢一分貨。

PS 1. 我覺得改螺桿、消背隙之後，CNC 對 maker 的用處就會很大，以銅或鋁的輕加工來說，很容易可以達到幾條內的水準。至於想要更硬的材料、更準的精度，就要好好算算投資報酬率了。
PS 2. 至於更完整的電控系統，我個人覺得那是操作方便性的問題。即使沒有，只要操作概念清楚，好像只要機器會動就可以了，但要在設計時把這些問題考慮進去。

以上，算是自己的一點心得筆記，跟大家分享。
又要忙一堆案子，該洗掉油污味，迎接香水味了。

[PROTON+ 改版設計心得分享]

隨著 PROTON+ 開始進行列印組裝，趁空檔把一些心得分享一下。

首先，要感謝 ATOM 提供了 PROTON 和 NEUTRON 的開源計劃，並且提供了基本的金屬件來組裝，這省下了不少的準備功夫，相信也會讓很多人重新思考自己對 3DP 或開源軟硬體的認知。

記得當初是趕在三月初的時候完成 PROTON 組裝和試印，那完全是在東拼西湊的情況下把它弄起來，因為幾個關鍵的限位開關、近接開關、風扇都和設計不同。

但老實說，那個列印的體驗並不是太好，這不是抱怨喔，因為開源自己搞東西完全沒有抱怨的立場，歡喜作甘願受！

也因為列印的體驗不太好，反而讓我特別留意究竟是那些問題造成的，收獲反而更大。

但是，其實它的列印品質算蠻不錯的。以初版列印來看，它的品質不會連 ATOM 的車尾燈都看不到，然後是可以巴過一些陽春機的。關鍵在於它的精密度取決於硬體，而沒有受到軟體的減損。

印過幾次之後，我就決定按自己的想法來改了。中間還歷經了用不同的軟體、改不同的設計邏輯，但這些跳過，直接講收穫。

‧使用經驗

一台機器好不好用，有一個簡單的指標，就是把要作一件事的程序列出來，然後看你要花多少動作完成這些程序，得到最後的結果。

更進一步的，可以看當機器有異動時，你必須花多少時間把整個狀態穩定下來，開始列印。

這每一項的動作，都有值得努力的地方和巧思要留意。

所以，在我的 PROTON+ 裡作了幾件事：

1. 全面改為光學限位，就當初裝好 PROTON 時的測試，它的定位精度大概在２條左右。

2. 近接開關改為蝸型齒輪調整模式，也就是你可以用一支起子直接來調整近接開關的高低，讓它跟噴嘴的高低差最一致。

3. 線路改走光軸中心，把噴頭上面所有的線路藏起來，簡化整台機器的外型複雜度，只要接一條電源線就能運作。

4. 強化光軸固定件的尺寸和固定力，同時改為提把式，方便把整台機器帶著走。

5. 電源、主板、雷射模組及散熱直接作進機殼中，讓它可以散熱，又可以增加機台穩定性。

6. 鋁板改為快拆型式，方便列印及維護保養。（拆下鋁板後，掀開機殼上蓋就可以直接看到主機進行配線或調校。傳動皮帶部份不與鋁板連動，所以拆鋁板不會動到框架。

7. 增加螺桿螺母預壓機構，讓X軸和Z軸傳動不會有明顯的背隙誤差。（改為雙螺母方式安裝，一顆以螺絲鎖死，一顆調整到無背隙後，再以擋板施壓固定，以消除變換方向時的間隙誤差。）

8. 進料臂改為左手施壓、右手進線模式，方便右撇子的操作，也容易觀察進線狀況。

9. 進料臂增加PTFE快拆，方便線材導管的接續，並且在入線口加裝斷料偵測。

10. 依扭力需求選用不同馬達，Ｘ軸和Ｙ軸的扭力需求較小，以4248馬達為主；Z軸和E軸需要的扭力較大，以4260馬達為主。

11. 噴頭的喉管改用 E3D 的加長型喉管，以提升噴頭的固定力道，否則原設計的固定方式很容易把噴頭撞歪，然後得整個重新校正。

‧設計概念

在這次的設計程序中發現現在的 3D 設計資源非常多，零件你可以在淘寶上很容易買到，超便宜；也能在網路上找到這些零件的 3D 檔或尺寸圖，所以設計時其實需要畫圖的時間不多，很多時候反而是在排列組合，以落實自己的設計構想。

若是能作到參數化設計，更換零件後自動修正相關零組件的定位的話，設計這件事會變得非常快速。

一開始我還花了時間去試用 onshape，也花了一些時間去畫自己的零件。但最後發現，設計的重點不在於絕對精美，因為越精密的零件讓設計的效率越低，而真正關鍵的往往是干涉判斷、固定位置、走線空間、結構剛性、流場動線。這些東西不一定要精美的畫面，而是要精準確實的點出問題即可。

‧設計程序

在設計時，必須先研判一些關鍵零組件的干涉問題和空間需求，否則往往因為這些東西衝到而讓整個設計翻盤。

確定了基礎結構之後，再依設計巧思去配置各個零件組，以滿足設定的功能規劃。

最後替每個零組件配置合適的組裝空間、定位，排好組裝程序，完成後就可以確認各零組件的尺寸。

‧結語

這次之所以會想重新設計 PROTON+ 的目的就是從頭走一次整個過程，因為玩 3DP 快二年的時間，一直以來都是去適應機器的用法，在設計者規劃的邏輯和程序之下操作。

透過這次的設計，會讓人一再反思許多事，像是你認知的 3DP 操作程序、執行的重點、處理的方式、潛在的風險、.....；整體在機構上、電氣上、熱流上、視覺上的問題....。

然後當世界上有這麼多零組件、這麼多免費資源存在時，你作的每件事情究竟有多少價值，究竟對那些人有價值？

最後，因為經歷過這一遭，讓我知道未來挑戰的重點在於創造彼此認知和需求的價值，不再只是會印、只是會畫、只是會設計。

而是要熟悉、精進自己的能力，然後積極、快速的解決看到的所有問題。

[CNC 分享]

先講好，目前完成度大概只有1/2，雖然能動了，但有些東西仍然是腦補的。
因為馬上就要三月了，開始要步入活動旺季，剩下的幾天又要把 PROTON 裝起來，所以趁現在先作作筆記分享，免得忘了。

目前的 CNC 套件是二年前買的，一開始不熟沒裝完，而且又買了 ATOM 就都焦點轉到 ATOM，現在再回頭組裝，有了 ATOM 的 DIY 經驗幫助不少。

這台是台灣玩家改良美國 Shapeoko 2 所推出的套件，主要在鋁擠斷面有改良、用料也有更加強。

而我自己則是再替它加強了幾個地方，這就是要跟大家分享的。

‧Open build 開源

我個人很強調這個，所以在 3DP 部份我只會把時間放在開放的架構上，原因就跟這台 CNC 一樣，它是開源的，可以輕鬆擁有，但也可以強化改造。

所以原本台灣玩家改良了鋁擠，而我則是把它原本配的塑膠導輪，改為不鏽鋼導輪；原本的底板是密集板，我現在是在上面加了一大片 S45C 的鋼板，而鋁製的真空吸盤。

如果沒有開源，有些東西就很難搞。包括像 Arduino UNO + CNC Shield，如果自己用麵包板拉線，幾個小時就不見了，有擴充板省事太多。

‧F = m a

其實我沒操作過 CNC，所以這些都是腦補的。用的也只是國中物理和專科的機械概念而已。

CNC 的運作核心？在我來看，就是以 F=ma 這個公式為基礎的。為什麼呢？

這公式突顯了作用力等於質量乘以加速度。所以生活上有太多例子可以看出事情的發展，例如你拿一支小鐵槌打釘子到保麗龍、到木板、到地板、到鐵板，會得到不同的結果。

而這跟你拿的鐵槌大小、釘子的材質、長度、加工物的硬度和質量都有關係。

所以重點來了，以原本這台 CNC 的架構，有幾個根本的錯誤！

第一，是用塑膠導輪，這基本上強度和耐用性就有限。所以，我把它改成不鏽鋼導輪。

第二，是頭重腳輕，主軸(Z軸) > X、Y軸 > 底板，這表示它的誤差會很大。所以我在密集板上舖鋼板，增加底板質量和穩定性。

第三，Z軸的設計不良，馬達的擺設方式會造成結構強度的降低和質心的改變。所以我預計把它改成後置式。

這幾個地方的關鍵考量都是由 F=ma 出發。

因為，在刀座移動、加減速、接觸物件、切削的全部過程，它們都在運動，而這些力量會在整個機器，甚至工作枱上傳遞。

這時，錯誤的配重就會造成力量的不當傳送和吸收震動，讓整個物件和精度處於不穩定的狀態，無法維持良好的切削運作狀態。

所以簡單來說，這邊的改良就是讓整個機器盡可能處於 rigid body 的理想狀態。

這時，把焦點集中在刀具接觸工件時，雙方硬度、切削量、切削速度所產生的反作用力，以此來評估主軸強度、結構吸震性（或共振抑制），最後再看切削速度和散熱問題如何安排。

如此，才能確保機器能在它的容許範圍內發揮最大的加工能力並且具體合理的精度。

‧架構優化

目前這台 Shapeoko 2 的架構除了 Z 軸馬達應該改為後置之外（可降低機台高度，加強手輪，可加強 Z 軸扭力、降低質心），另外它的配線也是處於完全隨性的作法。

若以官方的配線來看，就是整把線綑一綑而已，實在不ＯＫ。

所以我在 X 軸和 Y 軸後面加了拖鏈，這樣就可以把線都藏起來，甚至把三軸都包起來。這樣作的好處是才不會因為切削碎屑亂跑卡到傳動部份，影響精度。

‧ATOM+ 之 CNC 模組

從這台 CNC 的組裝經驗中，我大致上看出了日後在 ATOM+ 上加裝 CNC 的努力方向和定位。

從定位來看，ATOM+ 的 CNC 加工會為木頭、塑料、石膏為主。主要的考量原因在於機台強度、結構質量分佈等，因此不會考慮金屬的部份。

從努力方向來看，傳動方式的改良（皮帶改螺桿、碳纖改金屬管）、定位方式改良（目前的邏輯是找出一個理想平面，再用加法運作，在CNC的邏輯要修正），五軸刀頭的最簡設計、無刷主軸的設計（沒錯，這得自己作，改良質心、轉動慣量、ER接頭、無刷電機、水冷），然後是軟體，以及主板改32位元，不然跑不動。

從用途來看，ATOM+ 的 CNC 可以擴大 3DP 的加法應用，加入減法，大大提升完成設計的彈性。

當然，如果把主軸改成噴頭，那就是升級成五軸 3DP 了。

從挑戰的難度來看，加工／切片軟體的開發是最難的，再來是硬體的設計測試，最後是韌體的修改，但這部份其實還好。

‧CNC 的再升級

以目前這台 CNC 來看，頂多是雕雕電路板、塑膠板和木板，切薄鋁片的話，有點勉強。重點會在主軸的功率、重量和使用的刀具，最後是進刀量。

鑽鋁片的話，應該也還ＯＫ，但散熱要留意，不然溫度上升、黏性上升後就變數大了。鐵板？洗洗睡先....

再升級的幾個重點會是：

1. 動力，至少改成 57 步進，然後改成螺桿傳動。最好是改伺服馬達。
2. 傳動，從鋁擠改為鋼製傳動組成，然後直接鎖在鋼板上。最好是二片鋼板夾心。
3. 驅動器，改為專用驅動器。另外，寧可用時規皮帶減速，也要少用驅動器的細分。因為細分的優點在於減少 over shoot，提升運動的穩定性，但不表示可以依賴它來維持精度。因此，精度靠減速比，而不是驅動器的細分。
4. 主軸的質量和功率，F=ma，所以相同的切削情況下，質量越大，加速度越小，等於震動越小精度越高。不過主軸也要穩就是了。
5. 換刀和校正的方便性，這部份是決定工作效率的重點，以目前的 DIY 版本來看，傾向使用三軸雷射定位。不過 sensor 很多，控制器很少的問題要先解決。

以上，跟大家分享。

若腦補有錯的地方歡迎指正，有相關經驗的也歡迎分享。謝謝！

先準備開工賺錢了，有空再繼續改良。

[CNC - 感覺爽快]

原本著手進行電控滑軌的製作，硬體大致上都ＯＫ了，原以為之前的步進馬達加速可以用，但實測後共振聲偏大。

所以就打算找有控制馬達的程式來用，結果發現 GRBL 的韌體裡算是相對簡潔和單純的作法，不過卻也覺得跟它不熟。

因此，就把 CNC 的組裝往前挪，先來處理這一個。

這一台是台灣玩家由 Shapeoko 改良的 CNC 架構，但裡面的導輪竟然是用塑料的，一直讓我不太滿意。所以就從淘寶進了不鏽鋼的版本，整個緊實滑順很多。

剛好年初去挖寶時，挖到不少光學限位，裝起來也是剛好準。

連 CNC 常用的真空吸盤也是拿到好幾片，把整台機器等級往上拉很多，卻花沒幾塊錢，實在是太爽快了。

打算先把這台 CNC 搞定，然後再把相關經驗導入：

1. ATOM+ 之 CNC 控制（三軸版）
2. 電控滑軌的韌體修改 (X+A軸)

爽爽的～～^O^/

[Next step]

10天過去了，雷切機台已經即將完成。

這次的組裝經驗很不一樣，令人收穫很多。主要的原因來自它並非出自一間公司，而是一個資深技客。這其實有很多缺點，但相反的，它點出很多可以進步的地方，以及值得學習的問題，反而讓人忽略它的不足。

主要的收穫在於，

1. 作為一個創客，你如何在各點之中摸索出可行路線。

這時你依靠的是什麼？網友？手冊？知識？還是導師？
當你依靠的東西越少，自主性就越高。

2. 資源

以這台雷切來說，主要核心除了結構之外，雷射管、光學系統、電源、功率控制、主板，以及軟體。

最後面兩項可能是使用是否簡便的最大關鍵，畢竟人家已經開發太久，功能也已經十分完整，而且已經軟硬體綁定了。若是要自己改，就得先選好主板、韌體和軟體的搭配。

3. 用途

工具是死的，人是活的。所以你想拿工具來作什麼才是關鍵。
有雷切，就有雷切的思考範圍；在 3DP 上裝雷射，就有在 3DP 上用雷射的用法。這就像是潛能開發的概念一樣。你多會一招，就多一招。而不是像現在的建構式數學，什麼東西都拆解成很笨的算法，這就像用 3dp 永遠用加法的概念在看一樣。所以，未來的 3dp 能否加減乘除，我覺得那是無庸置疑的。因為工業版的金屬雷射列印機就直接整合 CNC 在裡面了。

問題在於，這些模組能否 minimize 到合適的尺寸，能否 cost down 到可接受的費用，是否有夠好用的軟體。這其實都是市場需求，都是機會。它是不是沒用？我絕對不會這麼說。

下一步，我想可以著手把買了快二年的 CNC 組起來了。

等等來去工具機展找相關的資源！