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:
*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

2016年6月3日金曜日

CNCマシン:レーザーシールドの改良

先月レーザーモジュール用にABS樹脂でシールドをつくりました(記事はこちら)が、それを改良しました。まずは結果から。
こんな感じです。赤いレーザーシールドを下部に付けました。これで照射している部分が見えます。左隣のレーザー用ゴーグルと同じ材質です。
前回までのシールドはただの黒いボックスでした(以下)。

前回の状態でもレーザー光が外にはみでなくなったのでよかったのですが、照射部分がよく見えないという問題がありました(見ないほうがいいのですが)。その後もレーザー防護アクリルを探してみましたが、300mm角で1万円以上するとか、Ebayやアメリカのショップで安いものも見つけましたが、送料が高すぎて300mm角程度でも合計で8000円くらいになってしまいます(トラブル防止のためトラッキングありの配送方法となってしまうらしく、配送代だけで6000円以上となってしまう)。
AliExpressでも安いレーザーシールド(海外ではLaser Safety Windowなどと呼ばれている)は売っていなくて、しかも5mm厚のものがハガキサイズ(100x150mm)でも4000〜5000円くらいします。ということで諦めていたのですが、AliExpressだとレーザーゴーグルは安い(一個160円くらい/専用ケースなしの場合)ので、それを改造してシールドをつくってみようかなと。いままでつかっていたゴーグルと同じものですが、さらに2個注文しておきました。合計で320円送料無料です。

「レーザーシールドの制作」
材料の準備:
まずは材料となるレーザーゴーグルを2組用意します(もったいなさそうだけど、2組で320円くらいなので)。普段使っているゴーグルは同じものですがもう一個別にあります。
ゴーグルの右目と左目の部分から材料を切り出します。
模型用のノコギリがいいかもしれません。刃が細かくて切りやすいです。プロクソンのテーブルソーもあるのですが、割れてしまうかもしれないのであえて手作業で。
こんな感じ↑でフレームから外したゴーグルをまずはまっぷたつに。
鼻にかかる部分やゴーグルのサイド部分が折れ曲がっているので切り落としてしまいます。必要なのは一番面積の大きい目にかかる部分です。同じようにもう一方も切ってしまいます。このゴーグルはアクリルではなくて、おそらく塩ビだと思います。完全に切れてない部分を手で折り曲げてみたらアクリルならパキッと割れるはずなのにぐにゃりと折れ曲がったので。

材料の熱加工:
切りとったゴーグルは湾曲しているので、熱で平らに加工します。
ヒートガン(なければドライヤーでもいいかもしれません)とクッキングシート(両面テフロン加工済み)を用意します。クッキングシートは100均で売っていると思います。幅30cmで耐熱250度のものでした。
こんな感じでクッキングシートに材料をのせて熱します。この熱する加減が難しいので注意して下さい。熱しすぎないように。このとき、クッキングシートをやや大きめに切っておいて、半分に折れるようにしておきます。熱すると柔らかくなるし手で触ると熱すぎるので、クッキングシートを折って材料をはさんだ状態でひっくり返して両面熱します。
これ↑は、表面の温度を計測できる赤外線温度計です。これがあると便利なのですが、温度が120度くらいで熱するといい感じだと思います。やってみて分かりましたが、150度を超えると溶け過ぎてしまいます。
熱しすぎると溶け始めてきて、このように↑気泡のようなものが表面にでてきます。材料の表面の変化をよく観察しながら熱したほうがいいです。
ある程度熱したら、クッキングシートを折って上からアイロンで押しつけます。アイロンの温度も120度くらいがいいと思います。このアイロンの場合、中温で150度くらいだったので、それ以下という感じ。低音くらいでもいいかもしれません。最初アイロンを動かさないで10秒くらい強く押し付けて、少し温度を下げていくといいかもしれません。一度確認して、まだ材料の湾曲がとれていなければ、またヒートガンで熱する感じ。それの繰り返しで両面やるといいと思います。必要以上に温度を上げてしまうと溶けてしまうので120度くらいを目安に。
注意しなければいけないことは、温度もそうですが、アイロンのスチーム噴出口の部分で押し付けないように。ボコボコになってしまいます。平らな部分で押し付けてください。
何回か繰り返して、ようやく平らになりました。
湾曲している部分を向き合わせて重ねてみて隙間ができなければOKです。
大体平らになっていればいいと思います。

そんな感じで合計4枚平らにしました。

材料を寸法に合わせてカット&サンディング:
つぎに平らになった材料を必要な寸法に製材します。キズがつかないように両面をマスキングテープで養生しておきます。余分なところを模型用ノコギリで切り落として、だいたい正方形にします。一枚から42mm角くらいの材料がとれる感じでした。厚さは2mmちょっと。
平行や直角はサンドペーパーを使って調整します。#100で削りとって、#240で細かな調整という感じです。大体かたちが整ったあたりで、ノギスで4辺を計測して書き込んでおきます。今回は37mm幅のものと41mm幅の2種類必要なので、大きいものは41mm幅の材料にします。
レーザーカッターで切ればいいかもしれませんが、塩化ビニール系は有毒なガス(黒煙/ダイオキシン、あるいは塩素など)が発生するようなのでやめておいたほうがいいです。

接着作業:
つぎに、かたちが整った材料を接着するわけですが、材質に合わせて接着剤を選ばないといけません。万能そうな瞬間接着剤を使ってもいいのですが、できれば溶着させたいということから、持っている接着剤を使って材料の破片にいろいろ試してみました。まずはABS樹脂用接着剤(プラモデルの樹脂用)。やっぱりくっつきません。アクリルっぽくはなかったので、塩ビ用接着剤を試してみました。

上画像手前にある端材で接着してみて確かめました。ちゃんとくっついていました。いわゆる溶着という状態です。ということから塩ビ用接着剤で大丈夫そうです。材料が限られているので一応慎重に進めています。
あとは材料をミニクランプで固定しつつ直角も出しておいた状態で接着剤を角に流し込みます。アクリル接着と同じように、サラサラした液体接着剤なので隙間に流し込むような感じです。量が多いと流れだしてしまうので、かなり少なめで充分です。足りなければまた後で流し込めばいいので、とりあえず仮止め的な感じでほんのちょっとだけ隙間に流し込みます。

接着剤が多すぎて裏側まで流れでてしまった結果、こんな感じで表面が汚くなってしまいます。
適量(少なめ)ならこのようにはみ出ません。完成した後からでも再度接着剤を流し込めばいいので、できるだけ少なめで。
溶着なのですぐには固まりません。この状態からでも角を見て、ずれていそうならグイっと力任せにずらせます。そんな感じで少し調整し、再度角に接着剤を流しこんでおきます。30分もすれば固まっていると思うので、またサンドペーパーなどでバリを取ったり調整してもいいと思います。
こんな感じで前回のレーザーシールドにはまるので、この状態で接着剤が固まるまで放置します。


前回のレーザーシールドのカット:
今回つくった赤いレーザーシールドは前回の黒いレーザーシールドの上にかぶせるのですが、このままだと黒いレーザーシールドが長いので短くカットします。
黒いシールドのほうは、焦点距離から5mm短いサイズとなっているので、赤いレーザーシールドの位置も合わせておきます。そうすると黒い表面に書いてある線のあたりで切ってしまうとちょうどよさそうです。重なる部分が1cmくらいあります。


完成:
黒いレーザーシールドを短くして、その部分に今回の赤いレーザーシールドをかぶせて完成です。
とりあえずようやくこれで、レーザー光を確認できるようになりました。ちょっと手間はかかってしまいましたが、安くつくることが出来たのでよかったです。塩ビ用接着剤は持っていたので、材料費はレーザーゴーグル2組320円とクッキングシート108円という感じです。これも安いAliExpressのおかげです。
まだレーザーを照射して実験してませんが、あとから画像を追加しておきます。

追記:
フェルト(厚み1mm)を切断中。材料と赤いレーザーシールドとは2~3mm程度のすきまがあります。



今回つかった塩ビ用接着剤はホームセンターなどで600円くらいすると思うので、
塩ビ用接着剤をAmazonで調べてみると、

 
これは安そうですが、おそらく塩ビ水道管用かもしれないので、少しドロドロしていると思います。流し込むというよりは塗る感じです。塩ビ用なので溶着はするとは思います。

2016年6月1日水曜日

ミニアクチュエータ

AliExpressを眺めていたらこんな小さなアクチュエータがありました。そんなに高くないので思わず買いそうになってしまいましたが、特に使う予定はないので今回は我慢。

これで$12.00送料無料
少し違うタイプもありました。こちら(以下)は$9.00。安い。と思ったら5個でこの値段でした。一個200円くらいです。上のものも5個の値段。意味なく買ってしまいそう。

しかし何に使えばいいでしょうか。元々はデジカメなどのレンズ焦点調節用でしょうか?
ミニCNCマシンでもつくればいいのかもしれませんが、きっと実用的ではないかもしれませんね。
もうすこし大きめになると以下のような感じ。
これは、一個で$13.00送料無料。移動距離は47、63、69mmの三種類ありそうです。このくらいならまだ何かには使えるかもしれません。ネイルアートに使うのもいいかもしれません。かなり細かい表現ができそうです。
上のものはアクリルがゴツいので、以下のような部品のみでもよさそうです。

これで$2.82ドル送料無料。3軸分買っても1000円以下です。移動距離は書いてないけれども、他で販売しているのをみると送りネジが74mmらしい。3個くらい買ってみてもいいかもしれないけど我慢しておきます。