【XYペンプロッター制作】Grbl v0.9とCNCjsのインストール

こんなこと、やります。

  • Grbl v0.9をArduinoに書き込む
  • CNCjsをmacOSへインストールする
  • CNCjsでX軸のステッピングモータを動かしてみる

【XYペンプロッター制作】Grbl v0.9とCNCjsのインストール
【XYペンプロッター制作】Grbl v0.9とCNCjsのインストール

つかうもの

本記事で使うものをご紹介します。

ステッピングモータ

他にも色々なステッピングモータがありますが、二層のバイポーラ型ステッピングモータを選んでください。また、ステッピングモータのリード線は4本になります。ラズパイでステッピングモータの制御の記事で使用した SM-42BYG011 でも動作可能です。

CNCシールド

今回はArduino Unoに取り付けられる、こちらのCNCシールドV3.00を使用しました。

ステッピングモータ用ドライバ

ステッピングモータ用のモータドライバ4988です。CNCシールドとセットで使ってください。

12V電源

ステッピングモータを動かすために、12Vの外部電源が必要になります。複数のステッピングモータを使う場合は、電源のワット数に注意してください。たとえば、12Vで2A消費するステッピングモータを4個使うなら、96W(12Vx2Ax4)以上の電力が必要になります。

Arduino Uno

Arduino Uno Rev3を使用しました。ELEGOOなどのArduino Uno互換品でも動作します。

ただし、今回使用するCNCシールドがArduino Unoのために作られていますので、ほかのArduinoですと配線の工夫が必要になります。ご注意ください。

Arduinoをお持ちでないようでしたらオススメArduinoどれを選べばいい?Arduinoで電子工作をはじめる方へをご参考になさってみてください。

Grbl v0.9をArduinoに書き込むまで

Grbl v0.8を使う場合は、こちらの記事をご覧ください。

ここではGrbl v0.9をダウンロードし、Arduinoに書き込むまでを解説します。

Grbl v0.9ライブラリのインストール

こちらのページから、Grbl v0.9のzipファイルをダウンロードします。

grblのzipファイルダウンロード
grblのzipファイルダウンロード

ダウンロードしたzipファイルを解凍します。解凍された「grbl-master」の中にある「grbl」というフォルダだけを、Arduinoのlibrariesディレクトリへ移動させます。

grblフォルダをlibrariesディレクトリへ移動
grblフォルダをlibrariesディレクトリへ移動

ちなみに、Arduinoのlibrariesディレクトリの場所は、Arduino IDEのメニューの「Arduino」→「Preferences...」→「Sketchbook location:」に記載されているパス下にあります。

Sketchbook location
Sketchbook location

Arduino IDEを再起動し、「Sketch」→「Include Library」→「grbl」が追加されていればOKです。

grblがライブラリに追加された
grblがライブラリに追加された

config.hの変更

今回のプロジェクトはXYプロッターです。よって、Z軸は使いません。

デフォルトでは、ホーミング(機械原点復帰)する際に、Z軸もゼロ点合わせしようとするため困ったことになります。

Z軸を使わない場合は、先ほどのgrblフォルダの中にあるconfig.hをエディタで次の編集しておきます。

config.hの編集
config.hの編集

#define HOMING_CYCLE_0 ((1<<X_AXIS)|(1<<Y_AXIS))  // ←追記する
// #define HOMING_CYCLE_0 (1<<Z_AXIS)                // ←コメントアウトする
// #define HOMING_CYCLE_1 ((1<<X_AXIS)|(1<<Y_AXIS))  // ←コメントアウトする

もちろんZ軸を使う場合は、この編集作業をおこなう必要はありません。

GrblをArduino Unoへ書き込む

さいごに、GrblライブラリをArduino Unoへ書き込みます。

Arduino IDEのメニューから「File」→「Examples」→「grbl」→「grblUpload」を開きます。

パソコンとArduinoをUSBで繋ぎ、スケッチをそのままArduinoにアップロードすれば完了です。

grblUploadスケッチを書き込む
grblUploadスケッチを書き込む

これでArduinoをGコードで動くCNCマシンにすることができました。CNCシールドの配線などは【XYペンプロッター制作】CNCシールドでステッピングモータを動かすまでをご覧ください。

ArduinoへGコードを送信したりするためには、パソコンにアプリケーションを入れる必要があります。これまでは、GRBLコントローラというソフトを使ってきましたが、少し古くて使いづらいので定評のあるCNCjsをmacOSにインストールしてみたいと思います。

CNCシールドV3.00をGrbl v0.9で使う場合の注意

ここでひとつ、CNCシールドV3.00をGrbl v0.9で使う場合の注意点があります。Grbl v0.8では問題なかったのですが、Grbl v0.9では画像のように一部端子の割当が変わっています。

端子の割当が入れ替わっている
端子の割当が入れ替わっている

Grbl v0.9では、スピンドルがPWM制御により可変可能になったので、ArduinoボードD11に割り当てられました。また、リミットスイッチのZ軸がD12ピンに割り当てられています。CNCシールドV3.00でGrbl v0.9をインストールした場合は、スピンドルやZ軸の端子にご注意ください。

CNCjsのインストール

ここからは、CNCjsをmacOSへインストールします。

▼ こちらのページからmacOS用のdmgファイルをダウンロードします。

cncjs-app-1.9.23-macos.x64.dmgのダウンロード
cncjs-app-1.9.23-macos.x64.dmgのダウンロード

ダウンロードしたdmgファイルをクリックして、アプリケーションを移動しインストールします。

アプリケーションのインストール
アプリケーションのインストール

とりあえずCNCjsを使ってみよう

それではさっそく、CNCjsを使ってみましょう。

Grblに接続する

CNCjsを起動すると、インターフェースの美しさに感動すると思います。(GRBLコントローラとはエライ違いです!)

CNCjsでボードに接続
CNCjsでボードに接続

ArduinoとパソコンをUSBケーブルで繋ぎ、左上の「Port」でインタフェースを選択します。ここはArduino IDEと同じですね。Grbl v0.9の場合、Baud rateは115200のままでOKですが、Grbl v0.8の場合は9600に設定してください。

つぎに「Open」ボタンを押して、Arduinoと接続します。すると、Consoleウィンドウにバージョン情報や初期設定値が表示されるはずです。

X軸を動かしてみよう

CNCシールドのX軸にステッピングモータを取り付けた状態で、たとえば次のコマンドを実行してみましょう。

G01 X100 F100

Alarm lockの解除
Alarm lockの解除

画像のように「error: Alarm lock」が表示されてコマンド実行できない場合は、$Xを入力してアラームロックを解除してあげます。その後、ふたたび先ほどのコマンドを入力してみてください。X軸のステッピングモータが回転するはずです。

とりあえず今回はカンタンな操作のみで終わります。次回は、リミットスイッチを取り付けてホーミング(機械原点復帰)に挑戦です。ぜひ続きをご覧ください。

記事に関するご質問などがあれば、
@tosisico または お問い合わせ までご連絡ください。
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▼ Arduino初心者向きの内容となっています。ほかのArduino書籍と比べて図や説明がとてもていねいで、読みやすかったです。Arduinoでひととおりのセンサーが扱えるようになります。

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