아두이노 CNC용 펜 홀더(Pen Holder) 제작하기

아두이노를 사용하여 CNC를 제작해 보고 있는데 전체적인 CNC 프레임은 3D 프린터로 출력하여 제작해 보았습니다.

JLCPCB에서 3D 프린팅 주문해 보기 (아두이노 CNC 프레임 제작)

CNC의 전체적인 프레임이 만들어졌으니 다음은 그림을 그리기 위한 펜 홀더(펜을 고정시키는 부분)를 만들어 보려고 합니다. 처음에 아두이노를 사용하여 CNC 만드는 것을 너무 쉽게 생각했었던 것 같습니다. 의외로 시간이 많이 걸렸고 그중에서도 제일 많은 시간을 투자한 부분이 펜 홀더를 제작하는 부분이었습니다.

 

1차 테스트 버전

포맥스를 사용하여 펜을 고정 후 서보모터로 펜을 위/아래로 움직이는 구조물을 만들어 보았습니다. 테스트해 보니 펜을 고정하는 부분을 위 이미지와 같이 포맥스로  감싸주는 형태로 만들었는데 제대로 꽉 물고 있지 않아 그림을 그릴 때 펜이 상/하/좌/우 방향으로 조금씩 움직입니다. 이로 인해 선이 매끄럽지 못하고 삐뚤어지는 문제가 발견되었습니다. 펜을 꽉 잡아주어 그릴 때 움직이지 않도록 해야 할 것 같습니다.

 

 

2차 테스트 버전

1차 버전의 문제점을 해결하기 위해 유튜브로 검색 중 알게 된 내용인데 펜 기둥은 그대도 사용하고 서보모터로 펜 심 부분을 상/하로 움직여 펜의 유격을 좀 더 줄이는 방법입니다. 이 방법은 펜의 맨 아래쪽의 펜 구멍이 작아 상대적으로 펜의 움직임을 줄일 수 있습니다. 이 방법을 적용하여 테스트해 보니 그릴 때의 펜 유격 부분은 괜찮은 것 같은데 펜 홀더의 프레임이 얇은 플라스틱 재질이라 펜을 제대로 고정하지 못해서 프레임이 조금씩 휘어지는 문제점이 발생되었습니다. 또 다른 문제는 펜을 변경할 수 없는 구조라는 것입니다.

 

3차 테스트 버전

2차 버전의 문제점을 수정하기 위해 펜 홀더의 프레임을 나무 프레임으로 바꾸고, 펜도 변경할 수 있는 구조로 변경해 보았습니다. 나무 프레임이라 상대적으로 플라스틱 재질보다는 확실히 고정이 됩니다. 그러나 펜 종류를 변경하기 위해 적용한 부분이 확실하게 고정이 안되어 다른 방법을 생각해 봐야 할 것 같습니다.

 

4차 테스트 버전

조금 더 고민해 보다가 위 이미지와 같은 구조로 변경하였습니다. 전체적인 펜 홀더 프레임은 나무를 사용하여 2차 버전과 같은 형태로 고정시키고 펜 자체는 상하로 움직이는 형태로 바꿔보았습니다. 이 버전이 그나마 잘 고정되면서 유격이 적은 것 같습니다.

 

펜 홀더 제작을 하면서 느낀 점은 서보모터의 가동범위가 좁아 CNC로 큰 이미지를 그리기 어렵다는 것입니다.

가동범위가 좁다 보니 작은 이미지를 그릴수 밖에 없고 특히나 1mm 단위의 움직임 변화가 제대로 표현이 되어야만 전체적으로 매끄러운 라인(line)이 그려져 이미지가 보기 좋은데 작은 이미지의 경우 이러한 변화가 많고 이러한 세밀한 컨트롤이 돼야 하기 때문에 생각했던 것보다 많은 어려움이 발생되었습니다.