牛乳パック解体機の製作(その1)駆動系のパーツについて

ステッピングモーターでごちゃごちゃ遊んでいましたが、目的な何かというと、タイトルの通り牛乳パックを自動で解体する装置を作ろうと思ったからです。
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なんせ、我が家の牛乳の消費量は夏場はほぼ1日に1Lという具合であっという間に空の牛乳パックがたまっていきます。これをリサイクルのゴミに出そうと思うとパックを解体して開いた状態で出す必要があり、手間がかかるのもありますが、カッターナイフとかで作業していると結構力もいるのでかなりの重労働になります。そんなもん機械に任せればよいだろうと思って、ネットで探してみたものの商品として売っているものはなく、あるのはカッターを少し改良したようなものばかり、試しに使った見たが普通にカッターを使うのと大して変わらない。機械っぽいので唯一見つかったのがこちら。
poli-studio.com
機械製作をされている会社のブログのようです。

仕方ないので自分で作ることに

無ければ作ってやれということで、この装置を参考に色々試行錯誤の末、ようやく完成のめどが立ってきたので、ブログで紹介していこうと思っています。おそらく長くなることが予想されますが、まあ、アンドロイドアプリほど長くはならないのではと思っています。
それでは、第一回目です。今回からしばらくは使用したパーツの紹介です。パーツは基本Aliexpressで購入しました。3Dプリンタのパーツがたっぷり売っているのでそのあたりをメインにチョイスしています。ですので完成した姿も3Dプリンタを彷彿とさせるようなものになっています。
Aliexpress以外では、ねじやアクリル板、アルミ板など比較的簡単に手に入るものはホームセンターやアマゾンなども利用しました。なんせ、Aliexpressは安いし送料も無料ないし格安なのは良いのですが、到着までに時間がかかるのが難点で、気長に待つ必要があります。特にコロナが流行した後は中国内の流通も滞ったりしているのか到着までにすごく時間がかかったり、期限までに来なかったりということもありました。Aliexpressを何度も利用するうちに比較的短時間に入手する方法がわかってきました。まず、欲しいものを見つけたら、そのサイトの商品到着までの日数を見ます。始めのうちはこんなんただの参考程度だろうと思っていましたが、いろいろ注文するうちに、同じ商品でも出店している店によって、日数が比較的短いものと、結構長いものがあることに気づきました。長いものでは60-90日くらいと書いてあるものあったりします。短めのものは7-21日とかあります。結構幅がありますが、こういった商品は割と早く到着するので(早ければ1週間くらい)、この表示もまあまああてになるものだと思いました。また、発送方法ですが、お店によっては送料を多めに払えば早い方法で送ってくれるお店もあります。私は試したことはありませんが急ぐときは試してみるのもありかもしれません。そして、発送方法もサイトに書いてあるので、できればAliexpress Standardを選べばよいような気がします。他の方法では一旦出荷の連絡が入ったものの、その後、荷物がキャンセルされましたという表示に変わることが往々にしてありました。Aliexpressでは注文して一定の日数出荷されないと自動的にキャンセルされる仕組みになっているので、おそらく実際には出荷していないのに出荷したことにして後でキャンセルということにしているように思います。あるいは、送料が格安なので、航空便に空きがあればその隙間に安く積んでくれるが、満杯だったら積んでくれないみたいなこともあるのかもしれません。また、商品到着までの日数が長いものはひょっとしたら船便で送っているのかもしれません。中国からなら船便でも1週間程度で到着するので、安く済ますために船便を使っている可能性もあります。
また、商品が実際に到着するまでの期限も設けられている商品が大半で、期限までに到着しないと返金される仕組みになっています。商品の状況はトラッキングされていてAliexpress側が把握しているので到着しているかどうかはわかっているようです。なので、期限までに到着しなかった場合は、返金を要求すれば返金されます。商品が来ないのは困ったものですが損はしない仕組みです。商品が到着したら到着したことをこちらから通知するとAliexpress側がお店に代金を支払う仕組みになっています。この辺はヤフオクと似たような仕組みになっています。売りと手してはすぐにお金が入ってこないので資金の回転としてはしんどい仕組みなのでしょうが、世界中に商品を売ることができるので小さい規模の会社でも手広く商売ができることができるのでこういうサイトに頼ることになるのでしょうか?
話が随分横道にそれてしまいましたが、本題のパーツの紹介に行きます。今回は駆動系のパーツの紹介です。
まずは、肝心要のステッピングモーター。今回はステッピングモーターを4つ使いました。
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モーター単体では動きませんのでドライバが必要です。ドライバはモーターの数だけ必要ですので4つ必要です。ちなみに、私は一つ破壊してしまい、買い直しています。それが日数のかかる商品を注文してしまって、結局もう一度別のお店で注文するということしてしまいました。
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必ずしも必要ではありませんが、CNCシールドはあると便利です。
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モータードライバとCNCシールドはAitendoさんにも売っています。値段もそんなに変わらないので在庫があれば送料がかかりますが早くて確実です。私は、電子パーツを買うときにはAitendoさんに結構お世話になっています。おそらく国内のパーツショップで価格でAitendoに対抗できそうなのは秋月電子くらいでしょう。どちらも送料がかかりますがお店に出向くと関西在住なので万円以上かかってしまうので素直に送料を払って買うことにしています。もちろんパーツショップでも一定以上の金額を購入すれば送料をサービスしていくれるお店もあります。マルツやシリコンハウスなんかは1点のパーツは割高ですが、うまくチョイスすれば送料が無料になってかえって安くなったりします。また、それぞれのお店でしか入手できない特徴のある商品もあります。マルツなんかはICの品ぞろえは格段に多いので秋月電子なんかにないICを買いたい時には重宝します。
また、話が横道にそれましたが、CNCシールドと一緒に動かすArduino Unoは、Aitendoで別に買ってあった「びんぼうでいいの」を使っています。すごいネーミングですがたしかに格安ですがちゃんと動きます。まあ、Arduino Unoのサードパーティ品は、Aliexpressやアマゾンでも簡単に入手できるので最近はあまりこういうのに頼る必要はないのかもしれませんが。ちなみに電子パーツもアマゾンでも結構売っていますが、抵抗1本とかコンデンサー1つといった細かい注文はできません。セット品が格安で入手できるので、よく使う抵抗やコンデンサーは買っておいて損はないかもしれません。ICを使った電子工作をすると意外に抵抗やコンデンサーを使うことがあります。そういったときにいちいち1本1本買うのはお店に行くならともかく、ネットショッピングではかえって送料とかが無駄になってしまいます。ただし、アマゾンの商品(Aliexpressでも一緒ですが)は、まとめて買うので安いというのもありますが、精度もそこそこでしかないので、自分のように動けばいいという電子工作にはうってつけですが、オーディオのような繊細なものには向いていません。そういう場合は国内産の高級品を買うのが無難だと思います。
それから、リミットスイッチも必要です。リミットスイッチは3軸(4つのモーターの内2つは同期させるので計3軸になる)のそれぞれの軸に2つ必要なので合計6つ必要です。
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モーターとCNCシールドを接続するケーブルはモーターにも付属していました(ただしコネクタはモーター側のみ、CNCシール後側のコネクタは自分で用意する必要がある)が、長さが短いので、もう少し長いのが必要でした。
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実は、別のお店でもっと長いケーブルを買ったのですが、こっちは何故かモーターが動きませんでした。ドライバーのチップがすごく加熱していたので配線が間違っていたのか短絡していたのかどちらかだと思います。この時は幸いドライバーは無事でしたが危うくまた破壊するところでした。
さて、とりあえず駆動系のパーツ(ステッピングモーターとその周辺機器)の紹介は以上です。
今回は横道の話を延々と書いてしまいましたが、次からはもう少し本題の話を中心に書いていこうと思います。次回は構造系のパーツの紹介です。