自作CNCシリーズ 番外編
はじめに:Z軸を自作するか、格安の完成品を使うか
こんにちは。にんじんです🥕
自作CNCシリーズ、今回はいよいよ「Z軸」の構築です。本当はZ軸も一から自作するつもりでしたが、Amazonで破格のZ軸用リニアスライドテーブル(RATTMMOTOR)を見つけてしまいました。一から設計して部品を集めるより安上がりになるなら——ということで、この格安モジュールが「安かろう悪かろう」なのか「当たり」なのかを実測検証します。
この記事で分かること
- RATTMMOTOR 50mm リニアアクチュエーターのカタログスペック(ストローク・ステップ数・電圧)
- Arduino+A4988+24V駆動での実測誤差(50mm/10mm移動 × 50回、最大0.05mm)
- 「電圧12V」表記のモジュールを24Vで動かす考え方(電流制御・Vref)
- 格安中華パーツで起きた輸送時のコネクタ破損と、その対処
購入したZ軸スライドモジュール(RATTMMOTOR)
今回検証するのは、Amazonで購入した RATTMMOTOR 50MM 移動長リニアステージアクチュエーター(Amazon)です。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| ブランド | RATTMMOTOR |
| 材質 | スチール |
| ストローク | 50mm |
| ステップ | 800ステップ/mm |
| 電圧 | 12V |
| 電流 | 1.7A |
| モーターサイズ | 42mm × 42mm(NEMA17) |
ステッピングモーター部のカタログ(PDF・17HS4401S)
「電圧12V」表記について:ステッピングモーターは電流制御が基本です。今回はモーターの定格電流(1.7A)を超えないようにドライバ側のVrefを絞ったうえで、24V環境でパワフルに動作させます。
検証環境とテスト方法(Arduino+A4988+24V)
- マイコン:Arduino UNO R3
- 拡張ボード:A4988ドライバ拡張ボード(Arduino互換)
- ドライバ:A4988(Vrefは安全を見て0.48Vに設定)
- 電源:24V 5A スイッチング電源
- 制御ソフト:CNCjs(GRBL)/ Windows 11 PC
測定結果:最大誤差0.05mm(無負荷・短距離)
50mm指示の実測値(5回)
- 最大値:50.00mm
- 最小値:49.95mm
- 最大誤差:0.05mm
10mm指示の実測値(45回)
- 最大値:10.00mm
- 最小値:9.95mm
- 平均値:9.978mm
- 最大誤差:0.05mm
無負荷かつ短距離のテストではありますが、最大誤差はわずか0.05mm以内。ホビー用途の自作CNCパーツとしては十分すぎる精度です。稼働音もステッピングモーター特有の嫌な振動音は少なく、かなり静音でした。
ただし1点だけトラブルが
まとめ:Z軸自作をスキップできる強力な選択肢
- 精度:誤差0.05mm以内で非常に優秀
- 動作音:静音でスムーズ。24V駆動でも問題なし
- コスパ:自作の手間を考えると破格
- 注意点:輸送時の物理ダメージ(コネクタ破損など)のリスクあり
コネクタ破損のハプニングはありましたが、モジュール自体のポテンシャルは高く、自作CNCのZ軸設計をスキップしてコストと時間を節約できる選択肢になりそうです。次回以降のシリーズ本編で、このモジュールを筐体に組み込んでいきます。
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QRATTMMOTORの格安リニアアクチュエーターは自作CNCのZ軸に使えますか?
A無負荷・短距離のテストでは50mm/10mm移動ともに最大誤差0.05mmと十分な精度でした。Z軸は動作範囲が小さく負荷も軽いため、ホビー用途の自作CNC・レーザー刻印機なら実用レベルです。Z軸を一から設計・部品調達する手間を省ける点が大きな利点です。
Q「電圧12V」と書かれたモジュールを24Vで動かして大丈夫ですか?
Aステッピングモーターは電流制御が基本なので、A4988のVrefでモーターの定格電流(この製品は1.7A)を超えないよう絞れば24Vでも動かせます。むしろ電圧が高いほうが高速時のトルクが出ます。本記事ではVref 0.48Vに設定しています。
Qステップ数(steps/mm)はいくつに設定しますか?
Aこの製品はカタログ上800ステップ/mmです。GRBLなら $102(Z軸のsteps/mm)を800に設定し、実際に10mm動かして実測・微調整します。本記事では10mm指示で平均9.978mmだったため、必要なら $102 を実測値から補正します。
Q格安中華パーツを買うときの注意点は?
A輸送中の物理ダメージ(本記事ではコネクタ破損)が起きることがあります。到着したらまず全体を点検し、コネクタや端子の破損、ネジの緩みを確認してください。軽微な破損なら自分で圧着コネクタを付け替えたほうが返品より早いことも多いです。
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