これまでのあらすじ:
2016年3月、フェルト生地を手で裁断している際にレーザーカッターがあれば複雑なカットが容易にできるなあと思って、安価になってきたレーザーカッターを購入しようと思ったのがきっかけ。調べていくうちに、合板も切れたほうがいいと思うようになって、CNCルーター(CNCミリング)についても考えるようになった。
Arduinoは以前から使っており、CNCシールドがあると気付いて自作も可能と思うようになった。当初はShapeOkoやX-CARVEを参考にMakerSlide、OpenRail、V-Wheel、2GTタイミングベルトなどで5万円くらいで自作しようと思っていた。AliExpressでも部品が安く買えることが分かって、しばらくは部品探し。探せば探すほど安くて本格的な部品も見つかってくるので、そんなにケチらなくてもいいのではないかと徐々にスペックアップ。最終的には剛性や精度のことも考えてボールスクリューやリニアスライドを使うことになり、予想以上に重厚な3軸CNCマシンをつくることに(約7万円)。
構想から約5週間(制作約3週間)でルーターとレーザーともに使えるようになり、現在はgrbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中(Macで)。余っていたBluetoothモジュールをつけてワイヤレス化。bCNCのPendant機能でスマホやタブレット上のブラウザからもワイヤレス操作可能。


CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

2016年5月10日火曜日

CNCマシン:レーザーシールド(代用品)制作

まだレーザー遮光アクリルを入手していないので(高価なので)、その代用品をつくろうと思います。探したらABS樹脂2mm厚があったのでそれを材料にボックス状のシールドをレーザーの下部につけようと思います。レーザーモジュールの断面が32.5mm角なので単純に内寸33mm角チューブをABS樹脂でつくる感じです。


こんな感じで4枚の板を張り合わせてネジで止める部分に溝をつけるだけ。今回もまたすべて手仕事です。ABS板はプロクソンサーキュラーソーで切断。溝は模型用ノコギリ。あとはサンドペーパーで調整。この程度の作業だとCNCマシンでつくるとかえって時間がかかってしまいます。
そして、以下のようにすっぽりはめ込みます。

このままだとレーザー光が透けてしまうので、後から黒い塗装をしようと思います。
中に煙などがこもってしまいそうですが、レーザーモジュールの上部にファンがついており、黒いヒートシンク内部には通気孔が通っているので、煙を吸い上げるような感じで排気してくれます。
このままでもいいのかもしれませんが、いちおう以下のようにさらにレーザー照射面付近に窓のような物をつけてみました。このほうが反射光が外に出ないかなと思ってつけてみましたがどうでしょう?
直径20mmの穴が開いています。ここからレーザー光が出て来て素材に照射します。素材とこのシールドとの距離が短いほどレーザー光は外へ漏れないのですが、おそらく素材と5mm程度間隔をあけようと思います。
サンドペーパーで継ぎ目を削ったのでけっこうカチッとした感じになりました。あとは塗装するだけです。
内部と外部に塗装すれば、レーザー光は透けないでしょう。もしそれでも透けるのであれば、表面にアルミホイルなど貼ろうと思います。


前回のレーザー実験:
前回の写真を見ると、レーザー光が素材に当たっている部分が一番まぶしい感じです(以下、前回の画像)。
けっこう広範囲に漏れてきているのが分かります。合板の上の線が5mm間隔なので30mm四方はかなり強力な反射光、そしてだいたい50mm四方にまで広がっています。これがどのくらい小さくなるか??
素材が合板なら表面がフラットなのでシールドを3mmくらいまで接近させることができそうですが、フェルトなどの柔らかい素材だと多少波打っているので、5mmはあけないといけない。紙なども大きいと丸まってしまったりするし、素材をフラットに固定するのはけっこう大変です。


ハニカムパネル:
それとそのうちハニカムパネルも買わないといけないかも。画鋲をならべて自作している人もいたけど、ハニカムパネルは高価なので、そんな感じでもいいのかもしれない。サッシ用のコの字型アルミチャンネル(等間隔でたくさん並べる)も安価でいいかもしれない。
またもやAliExpressで探すと(以下)、
こんな感じのサイズで13,483円(送料込み)。A1サイズがすっぽり入るのでよさそう。サイズに対して思ったより高くないけど、やっぱり高い。というか、こうやって少しずつ環境を整えて行こうとするとけっこうお金がかかる。仕方ないのかもしれないけど。


レーザーシールド(代用品)完成:
つや消し黒を内部と外部にスプレーして完成したので早速実験してみます。5度塗りくらいしました。


レーザーシールド実験開始:
こんな感じでCNCマシンにセットします。以下。
ぎりぎりまで下げておきます。
それではレーザースイッチオン。M03 S1000でレーザー(5.5W)は最大出力。レンズ先からの焦点距離は約50mmですが、合板と今回のシールドの隙間は約5mmあります。
Gコード直接入力、レーザー出力100%、相対座標で現在地を12時の位置にして時計回りに半径20mmの円を300mm/minの速度で描くというプログラムです。
M03 S1000 G91 G2 X0 Y0 I0 J-20 F300

 前回よりは漏れていません。一応効果あります。塗装した黒いボディからも光は透けていません。上のほうからみるとこうですが、ちょっと下がって見てみると(以下)、レーザーが素材に当たっている部分が見えるためか反射が強く見えます。


 ゴーグルをつけて写真を撮っているので、そのときはどんな感じに見えるかはわかりません。
写真の撮り方や露出によっても写り方が違うので、これ↑なんかはかなり反射光がはみでているように見えます。


かなり上のほうから見れば、こんな↑感じ。少しだけ周囲にはみ出ているくらい。周囲も明るいせいか、レーザーの漏れてくる光もあまり目立ちません。
直接素材にレーザー光が当たっている部分が見えなければ、けっこう大丈夫そうです。つまり、あまり真横から見ないほうがいいということです。4面囲うというよりも、照射スポットが隠れるようにするといいのかもしれません。今回このボックス型シールドの底面に20mmの穴をあけましたが、あまり意味はないかも。それよりも、底面をはみ出るくらい大きくして全体的に隠すようにすればいいのかもしれません。ちなみに合板上の円は直径40mmなので、底面に直径60mmの円板をつければほとんど青い光が見えなくなるはずです。

結論として、シールドをつけないよりはつけたほうが断然いいですね。ただ、照射している部分が見えないので、4面あるうちの前面だけでもレーザー遮光アクリルにしたいです。いずれにせよ、これで前よりは怖がらずに作業できそうです。

追記:
その後レーザーシールドを改良したバージョンはこちら

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