フライス盤の主軸モーターのサーボ化

フライス盤の主軸モータをインバーター駆動の三相モータからサーボモータへ換装しました。　
目的は、M１８の大きなモーター部を小型化することによって、狭い工作室スペースを有効に使うためです。

使用した機器
　１．モーター：　HC-KFS73　三菱
　２．アンプ：　MR-J2S-70A　三菱
　３．回生抵抗　：　MR-RB12　（無くてもOKなようです）
　４．パネル用の5V電源

設計する上で狙ったこと
　１．後方部の突き出しを出来るだけ小さくするために、モーターを横に設置しました
　２．モーター出力は、M１８のオリジナルモーターと同一の７５０Wとしました
　３．主軸プーリーは小型化したかったのでが、作るのが大変そうなので、オリジナルのプーリーをそのまま使用しました
　４．主軸最高回転数は2000ｒｐｍ以上を確保しようと考えました。　モータープーリーサイズは１００ｍｍ程度に抑えたかったので、結果的に主軸回転数は約2700ｒｐｍになりました（モーター速度4000ｒｐｍ時）　
　５．プーリーベルトの架け替えで、主軸最高回転数を2000ｒｐｍにし、トルクを上げた切削が出来るようにしました
　６．主軸回転方向を逆転できるようにスイッチを取り付け、タップ加工で回転を反転できるようにしました
　７．サーボモーターは通電時に軸がロックされているので、工具交換時などにフリー回転させるため、
　　サーボオフスイッチを設けました
　８．操作は、主電源以外はフライスパネル面で全て出来るようにしました


改造後の感想、
　１．コンパクトなシステムとなり当初の目的を達成できました
　２．超低速の回転がとても安定しています　（タップ加工、面取り加工で威力を発揮できそう）
　３．三相インバータシステムに比較して、電気ノイズの発生が少ないようで、ノギス利用のDROの誤動作が無くなりました
　４．サーボ特有のモーター自体からのノイズが聞こえます
１．モータの動作テストの様子です。　

写真左のコントロールパネルはサーボモータ化するために新たに製作しました。
２．モーター取り付け用のブラケットです。
材料はA2017のアルミで、厚さは12ｍｍです。

ブラケットの取り付け角度と、モーターの取り付け角度を調整できるように設計しました。

加工は、NCで行いました。
３．ブラケットの下に敷くスペーサーの製作の様子です。　材料はA7075で、８ｍｍ厚です。

ビデオ：　切削中の映像
４．サーボモータの軸用のプーリーの製作の様子です。　直径１05ｍｍのA2017アルミ丸棒から切削しています。
５．モーターをブラケットに取り付けて組み立てた様子です。

オリジナルのプラスチックの安全カバーは、取り外しました。
６．サーボモータの取り付け状態を後方から見た様子です。　

後ろ側のモーターは、インバータで駆動していた１．５Kwの三相モータです。

サーボモーターとの大きさの差が分ると思います。
７．モータを取り外した状態です。
大変コンパクトなマシンに変身しました。

ヘッドの固定ねじにレンチが掛けられるよう、モーター位置を設計してあります。
８．コントロールパネルです。

正転と逆転、停止、速度調整、サーボオン・オフのスイッチを取り付けました。

パネルは６ｍｍ厚のアルミです。
９．コントロールパネルの裏側です。　簡単な回路を組んで、サーボアンプ側に信号を送っています。
１０．完成です。
だいたい当初考えていた通りに仕上がりました。　満足しています。

プーリー部には事故防止のために新しいカバーを取り付ける予定です。