개요

　

안녕하세요. 오랜만에 프로젝트를 제작하여 올려보는 듯 합니다~!

　

이번에 올릴 프로젝트는 다용도로 사용이 가능한 X-Y 플로터 레일입니다.

무엇인지 확 이미지가 머릿속에 떠오르지 않는 분은 아래 사진을 참조하시면 편하실 듯 하네요.

　

　

　

　

X-Y 플로터란 컴퓨터의 출력 정보에 따라 펜이나 종이를 X축, Y축으로 이동시켜 원하는 그림이나 정보를 작도하는 장치입니다.

저도 플로터라는 장치를 눈으로 본 적이 없고 인터넷에서 사진이나 동영상으로만 봤는데 상당히 매력적인 장치입니다.

　

　

X-Y플로터라고는 했지만 이번 글에서는 플로터 기능을 제외한 레일부분 제작기에 대해 올려보려고 합니다.

X-Y플로터에서 플로터 기능을 제외하면 그 프레임을 가지고 제작할 수 있는 장치가 상당히 다양합니다.

그 가능성에 대해서는 각자의 상상에 따라 전혀 새로운 작품이 나올 수 있습니다.

　

작게는 아래사진처럼 싱글레일을 통해 카메라 촬영을 도와주는 장치를 만들어 볼 수 있고

　

　

　

　

크게는 아래와 같이 원격 체스를 둘 수 있는 장치를 만들 수 있습니다.

　

　

　

　

위와 같은 큰 규모의 프로젝트나 졸업작품, DIY 제품 등을 만들어 보고 싶은 분들에게 이런 프로젝트를 한 번 만들어 보는 것이 어떨까 싶으면서

권해드리고 싶습니다!

현재 코코아팹 최대 규모의 프로젝트가 아닐까 싶은데(어디까지나 제 생각입니다!)

중요한것은 아직 기능이 없습니다ㅜㅜ

짱짱한 크기에 비해 기능이 없다는 점이 슬프긴 하지만 일단은 가능성에 대해서는 열어두기로 하고 레일 제작기에 대해 작성해 보도록 하겠습니다.

 

사진을 중간에 찍다가 작업에 빠져서!! 찍지 못해 빠지는 부분도 있을 수 있으니 양해 부탁드려요!

　

　

동영상　

　

　

곧 찍어서 올리도록 하겠습니다!

 

　

　

필요한 부품 목록

　

NO	부품명	수량	상세설명
1	오렌지 보드	1	아두이노UNO 호환 보드
2	듀얼 바이폴라 스텝모터 쉴드	1	DFrobot제품(메카솔루션에서 구매)
3	바이폴라 스텝모터	2	SM-42BYG011-25(4선 스텝모터 사용)
4	8V~35V DC어댑터	1	스텝모터 전원 공급
5	20잇수 풀리	6	내경 5mm(삼디몰에서 구매)
6	GT2타이밍 벨트	1	7M정도면 타이트하게 사용가능. 넉넉하게는 9M준비(삼디몰에서 구매)
7	모터 커플링	1	5mm-5mm제품 사용(삼디몰에서 구매)
8	8Ø 연마봉	6	1000mm길이로 6개 필요.(유경베어링에서 구매)
9	5Ø 연마봉	1	1100mm길이로 1개 필요.(영등포 동일 샤프트에서 구매)
10	플렌지 베어링	3	내경5mm, 외경14mm. (구로 유통 상가에서 구매)
11	프로파일	4	40X40, M(미터)당 10000원. 성남 프로파일에서 구매
12	볼트, 너트		볼트 : 5mm, 70mm, 너트 : 5mm
13	DC어댑터 암컷 잭	1
14	볼 베어링	6	내경 8mm, 외경 15mm, 길이 45mm

 

 

 

부품명	오렌지 보드	스텝모터 쉴드	바이폴라 스텝모터	DC어댑터	풀리
부품 사진
부품명	GT2 타이밍 벨트	모터 커플링	8Ø연마봉	5Ø연마봉	플렌지 베어링
부품 사진
부품명	프로파일	볼트, 너트	DC어댑터 암컷 잭	볼 베어링
부품 사진

　

　

많은 자잘한 부품의 경우에는 인터넷 주문을 통해 구매하였으나 몇몇의 제품은 부품 수급 문제나 직접 보면서 구하는게 신뢰성 면에서 좋다는 판단에 직접 발로 뛰어다녀서 구해왔습니다.

오프라인 구매는 장단점이 분명하게 있습니다.

장점으로는 물건을 직접 내 눈으로 보고 살 수 있기 때문에 절대적으로 신뢰할 수 있습니다.

그리고 필요한 물건을 그날 즉시 받아볼 수 있다는 장점도 있으며, 이런 공구용 물건은 도매업자들에게서 구할 수 있기 때문에 가격도 인터넷보다 오히려 저렴합니다.

 

단점으로는 직접 돌아다녀야 하기 때문에 시간이 상당히 소모됩니다.

이 프로젝트의 경우에는 성남, 구로, 영등포, 용산 등 여러 지역을 돌아다니면서 구매하였습니다.

물론 지역내에 업체가 있다면 그 지역에 가셔서 구매하는 것을 추천합니다. 아래의 루트로는 상당한 시간이 소모 됩니다.

또한 도매업자에게 구매를 하다보니 물건을 낱개로 팔지 않습니다. 

볼트, 너트 구매의 경우에는 프로젝트에 필요한 볼트, 너트의 개수는 10개 미만/30개 미만이었는데 판매 단위가 봉지당이라 보니 어쩔 수 없이 100개/1000개 묶음으로 구매하였습니다.

이 경우 상당한 자금의 낭비로 이어집니다.

물건값을 도매업자에게 인터넷보다 구할 수 있다 해도 투자된 시간이나 교통비를 생각하면 절대 싸다고 볼 수 없습니다. 

 

이러한 장점과 단점을 파악하여 구매할때 필요한 방향으로 구하시기 바랍니다.

　

연마봉 구매 - 동일 샤프트 

 

　

　

　

프로파일 구매 - 성남 프로파일

　

　

　

　

베어링, 볼트, 너트 구매 - 구로 유통 상가

　

　

　

　

제작 중에 실패, 망가지거나, 낭비된 부품들의 비용을 제거하고 순수 프로젝트에 들어간 비용을 보면 대략 10만원 내외로 볼 수 있습니다.

(3D프린터 출력에 들어간 전기세, 필라멘트 제외)

 

'비싸다', '싸다' 가격에 대한 판단은 어디까지나 개인의 판단입니다!

 

 

 

하드웨어 제작

　

하드웨어 제작에 들어가기전에 실패를 최소화 하고자 먼저 컴퓨터로 디자인하여 시뮬레이팅을 해봅니다.

아래 사진에 보이는 부품은 전부 다 3D프린터로 출력할 예정입니다. (3D프린터 짱짱맨입니다.)

　

저의 디자인은 아래와 같이 모서리마다 연마봉 2개씩 평행으로 쌍을 이루어 플레이트를 이동시키고

그 플레이트 위에 또 한 쌍의 연마봉과 플레이트를 얹어 수평으로 움직이게 합니다.

　

　

　

　아래 모형은 스텝모터를 장착할 수 있는 부품입니다.

　

　

　

　

아래는 스텝모터 반대쪽에 붙여서 타이밍 벨트의 롤러역할을 할 풀리를 장착할 수 있는 부품입니다.

　

　

　

　

아래는 플레이트입니다.

플레이트 아래에 살짝씩 보이는 두 구멍에는 볼베어링이 들어가고 그 베어링을 통해 두 연마봉을 타고 움직일 수 있습니다.

　

　

 

이제 부터는 제작 사진 들어갑니다!

　

아래 사진은 스텝모터에 풀리를 장착한 모습입니다. 풀리는 기어바퀴라고 생각하시면 편할 듯 합니다.

　

　

　

　

연마봉입니다. 사진에서는 4개만 보이지만 6개를 주문 했습니다.

길이는 1M인데 연마봉을 인터넷에서 주문했는데 cm단위로 각 연마봉이 차이가 나는 이유로 별도로 절단비가 더 나갔습니다.

 

연마봉을 사실때는 주문하실때 정밀하게 잘라달라고 요청하거나 그래도 정 불안하시면 오프라인으로 찾아가서 구매하시는 것을 추천드립니다.

　 

　

　

　

스텝모터를 3D프린터로 출력한 부품에 얹혀놓은 모습입니다.

풀리쪽에 보이는 직사각형의 구멍으로 타이밍벨트가 지나가도록 구현할 예정입니다.

　

　

　

　

볼베어링입니다. 

볼베어링의 구멍으로 연마봉이 지나가서 연마봉을 타고 움직일 수 있게 합니다.

　

　

　

　

플레이트 양 쪽 구멍에 볼베어링을 넣었습니다.

만약 출력하실 생각이라면 저 구멍의 공차를 최소화 시키는게 중요할 듯 합니다.

저의 경우에는 볼베어링이 너무 들어가지 않아서 니퍼로 팡팡 쳐서 겨우 집어넣었습니다. (덕분에 박살나기 전에는 빠지지 않습니다.)

　

　

　

　

연마봉을 두개를 연결해 보았습니다. 연마봉을 연결해보니 플라스틱과 철봉과의 조화로 인해 뭔가 그럴싸해 보입니다.

　

　

　

　

플레이트를 연마봉 사이로 넣습니다. 8mm에 맞게 설계되었기 때문에 잘굴러갑니다.

　

　

　

　

위까지 제작이 끝났으면 이제는 플레이트가 손이아닌 스텝모터에 의해 움직일 수 있게 타이밍벨트를 연결해 줄 차례입니다.

타이밍벨트에는 이빨이 있기 때문에 풀리와 맞물려서 돌아갈 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.

혹시 몰라서 타이밍 벨트를 부족함이 없이 넉넉하게 준비하였습니다! 가격도 싸기 때문에 많이 구매할 수 있습니다.(미터당 1,700원)

　

　

　

　

스텝모터 풀리에 한번 감아줍니다.

　

　

　

　

플레이트 중앙에 있는 구멍으로 또 넣습니다.

　

　

　

　

케이블 타이를 통해 빠지지 않게 고정합니다.

이 작업을 플레이트 양쪽 다 실행합니다.

　

　

　

　

스텝모터가 달린 반대쪽 롤러 부분입니다.

이 부분은 롤러를 달아주어야 하지만 긴 볼트와 너트, 풀리를 통해 간단하게 롤러를 만들어 줍니다.

풀리를 양쪽에서 너트로 꽉 조일 경우 풀리가 돌아가지 않으니 살짝 여유 공간을 주세요~~!!

　

　

　

　

타이밍 벨트까지 다 연결한 모습입니다.

이 상태에서 스텝모터를 돌린다면 플레이트가 움직이게 됩니다.

　

　

　

　

아래 사진은 커플링을 연결한 모습입니다.

커플링의 역할은 두 샤프트를 하나의 축처럼 사용할 수 있게 연결해 주는 역할을 합니다. 이 샤프트를 통해 다른쪽 에서 스텝모터의 동력을 전달해 줄 수 있습니다.

　

　

　

　

5Ø 연마봉을 통해 반대쪽으로 스텝모터의 동력이 전달되는 모습입니다.

　

　

　

　

연마봉이 들어가는 부분에는 플랜지 베어링을 달아서 원할하게 돌아갈 수 있도록 만들어 줍니다.

　

　

　

　

갑작스럽게 완성품이 나와버렸습니다!!

중간 과정을 찍지 못했는데 결국에는 위 과정x3을 해주시면 아래와 같은 모형을 만드실 수 있습니다.

지금 과정에서 밑에 프로파일을 설치하였는데 크기에 맞춰서 브라켓으로 고정시켜주시면 됩니다.

　

　

　

　

프로파일업체에가서 저희가 프로젝트에 쓸 프로파일을 절단하는 모습입니다.

　

　

　

　

프로파일은 안쪽에 브라켓을 통해 나사로 고정합니다.

　

　

　

　

위 작업까지 끝났다면 이제는 펜을 달아주면 간단한 선만 그을 수 있는 플로터가 됩니다!

아래는 그냥 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 대각선을 움직이면서 선을 그려본 모습입니다.

아직 땅이 완전히 평평하지 않은 관계로 선을 똑바로 그리지는 못합니다. 

하지만 나름 만족스럽게 정확하게 직선을 그으면서 이동하는 모습은 플로터를 보는 듯 합니다!!!!!!!!

　

　

　

　

제작기간은 대략 아이디어 생각까지 포함하여 2주 반정도 걸린 듯 합니다.

그 사이에 부품 구매하는데 들어간 시간과 3D프린터 출력 시간, 추가 부품 구매 시간 등 다양한 시간이 포함되어 있기 때문에

사실상 부품이 다 주어졌을 때 제작한 기간은 1주일이 채 되지 않습니다.

 

X-Y플로터 제작의 경우에는 인터넷을 검색한다면 다양한 메이커들이 만든 프로젝트와 제작하기 쉽도록 부품들을 모아놓은 패키지 상품들이 여럿 존재합니다. 

 

하지만 이번 프로젝트의 경우에는 패키지 상품없이 모든 부품을 스스로 구해서 제작해 보았습니다.

처음 시작은 막막하지만 만들고 나면 '참 간단한 원리로 돌아가는 구나'라는 것을 느낄 수 있습니다.

 

크기가 큰 만큼 보람은 배로 들지 않나 싶네요.

아직은 별다른 기능을 하지 못하는 단순한 레일이지만 이젠 이 장치를 통해 무엇을 할 수 있을지 검색해보고 연구해 봐야겠습니다!