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*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。


ラベル レーザーシールド の投稿を表示しています。 すべての投稿を表示
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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。
そもそもこの値段から単なる赤いアクリルや塩ビかもしれないですが、一応レーザー用として売られているので少しはましかと。
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。低温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平らになっています。

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、

アクリサンデー サンデーシート 硬質塩ビ板用接着剤 25ml 注入器付
Posted at 2017.6.18
アクリサンデー
販売価格 ¥489
(2017年6月18日0時0分時点の価格)
売上げランキング: 1904

もっと安い塩ビ用接着剤をAmazonで調べてみると、

セメダイン 塩ビパイプ用 接着剤 30ml CA-123
Posted at 2017.6.17
セメダイン
販売価格 ¥165
(2017年6月17日23時59分時点の価格)
売上げランキング: 3667

これは安そうですが、おそらく塩ビ水道管用で、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

2016年5月5日木曜日

CNCマシン:中国製レーザーモジュールについて(まとめ)

レーザーの実験も終わったところなので、いままでのことをまとめておきます。

今回の自作CNCマシンでは、5.5W、12Vのレーザーモジュール(レーザーダイオード)を使っています。この手のレーザー加工機用のモジュールはEbayでも入手できますが、AliExpressで入手するのがほとんどでしょう。AliExpress内で「5.5w laser」や「5500mw laser」で検索すれば出てきます。
見た目はこんな感じのもので、レーザーモジュール本体、ドライバ基板(中央)、ACアダプターの3点セットになっています。もちろんマニュアルなし。Air Mail便で2週間前後で届きます。

AliExpress.com Product - 5.5w blue laser module high power focusing laser engraving and cutting TTL module 500mw/ 2500mw/5500mw laser tube+ gogglesAliExpress.com Product - 5500MW laser engraving machine 5W high power laser modules focusing head point wavelength 450m12v
ちなみに、これ↑は、5500mwのレーザーモジュール(6,757円)。たまに安いのがあります。

注意事項として:
購入する際も、一応内容のチェックをしたほうがいいです(メールやチャットで)。ドライバ基板はついてくるのか?ACアダプターは何V対応なのか?焦点距離はアジャスタブルかもしれないけど、大体どのくらいなのか?もし壊れていた場合返却できるのか?など。
マニュアルはないので、すぐに接続して試す前に、それぞれをテスターなどでチェックしたほうがいいです。ACアダプターの極性や電圧をチェックしてから、ドライバ基板に接続(このときまだレーザーモジュール本体はつながないほうがいいかも)。当然レーザー用ゴーグルも必要。ドライバ基板の各端子の極性や出力電圧チェック。配線の色が逆になっていることもあるので、それも確認するなど。レーザーを接続する場合も、異臭や異音を感じたら、すぐに電源OFFできるように身構えておく。燃えやすいものが近くにないかどうか。使用前と使用後の異常を確かめるためにも、最初にカメラで撮影しておくといいと思います。

出力と値段:
この種類、メーカーはどこのものなのか分かりませんが、0.3W、0.5W、1W、2W、2.5W、3W、4W、5W、5.5W、8W、10W、12W、15W、17W、20Wのバリエーションがあるようです。5.5Wで1万円前後、20Wで2万円前後という感じでしょうか。ショップによっても値段がかなり違いますが、画像は同じものを転用しています。購入するときはメールやチャットで内容を確認したほうがいいでしょう。


AliExpress.com Product - Blue Laser 15W Laser Engraving Machine Focusable High Power Laser Module 450nm TTL/Analog with Power Supply CNC Engraver Cutterダイオードレーザーではかなり強力な15Wレーザーモジュール。18,509円(送料込み)

17Wで33,576円(送料込み)。

また最近(2019年)では、以下のようなセットもありました。以前に比べるとかなり安くなってきました。

AliExpress.com Product - Powerful 20W 450nm blue laser module DIY laser head for Master Series CNC laser engraving machine Accessory with Wrench20W ダイオードレーザーCNCマシン、21,140円(送料込み)


レーザー加工機としてどのくらいのW数がいいか?:
国内のSmart DIYsの「FABOOL Laser mini」は1.6Wのようで、3Wにも拡張できるようです。おそらく、一度手にするともっと出力数の高いものが欲しくなってくると思います。1.6Wで柔らかい木材2mm切断できるらしいです。5.5Wで4〜5mmくらいでしょうか。アクリル板も切りたいと思うかもしれませんが、この手のダイオードレーザーだと透明アクリルは光を透過してしまって切れないようです(黒いアクリルなら可能)。もし分厚いアクリルも切りたいのであれば、Smart DIYsの「Smart Laser CO2」などの40Wクラスになってしまうでしょう。透明アクリルでも10mmまで切れるようです。ただし248,000円(税抜き)とかなり高額になってしまいます。中国製の40W/CO2レーザーであれば8万円前後で買えますが、電源やソフトなど改良する必要があるかもしれません。

AliExpress.com Product - 40w co2 3020 laser engraving machine,3020 laser cutting machine,engrave size 30*20cm support CorelDRAW output
中国製CO2レーザー40Wなら、こんな感じ↑(約68000円/送料込み)。これなら透明アクリルも切れるはずです。


ルーター、ミリングマシンという選択:
今回CNCマシンを制作するにあたりそんなことを考えましたが、やはり20万円以上も費やすのは高いかなと。分厚いアクリルなどを切るならルーターやミリングマシンで切った方がいいんじゃないかと。そうすれば、アルミなどの金属加工もできるし、レーザーとミリングの使い分けがいいのではないかと。
レーザー加工機の場合は、基本的にXY軸だけで済むし切断する材料から切削抵抗も受けないので、それほど剛性のある構造にしなくてもいいのですが、ルーター/ミリングマシンの場合は剛性をあげないと切削抵抗に耐えられなくなってしまいます。なので、レーザー加工機をルーターマシンに転用することはできませんが、その逆は可能なので、CNCルーターマシンをつくるという前提のほうがよさそうです。
もし自作しないのであれば、「Shapeoko3」や「X-CARVE」のような$1000くらいのXYZ軸の3軸CNCマシンを購入して、そのヘッドにレーザーモジュールを買い足せば15万円くらいで両方使えるようになると思います。当然自作すれば10万円以下で両方が可能になるはずです。
ミリングマシンであれば、基板制作も可能になるというメリットもあります。
ということから、レーザーの場合は例え5万円前後の10Wダイオードレーザーを装備したとしても、値段の割にはあまり大した物は切れないので、あくまで薄い素材を切るか、切るというよりも表面刻印加工用として考えたほうがいいかもしれません。どうしても分厚いアクリルなどをレーザーできれいに切りたいというのならCO2レーザーになってしまうと思います。

レーザー加工機を自作する場合:
ミリングは必要なく、レーザーだけでいいのであれば、3万円もあれば作業エリア500mm角くらいのものをつくることができると思います。何Wのレーザーにするかでコストが変わるので、レーザーモジュールを除いた部分(XY軸の2軸CNCマシン)だけであれば2万円くらいでつくれると思います。
必要なのは:
モーター:ステッピングモーターNEMA17クラス2個
送り機構:2GTタイミングベルト+タイミングプーリー
直動機構(構造フレームも兼ねる):V-slot Rail+solid V-wheel
制御:Arduino+ステッピングモータードライバ
その他:配線材料、ネジ類、ブラケット、リミットスイッチなど
しかし、AliExpressで2万円くらいで2Wレーザーカッターキットが買えるので、それをベースに改造したほうが早いかもしれません。Arduinoで動くものが多いので、Arduinoが使えるのであれば特に問題ないと思います。付随のソフトに問題があるのであれば、オープンソースのgrblやUniversal G-Code Senderを使えばいいと思います。自作についてはソフトとハードともに、Shapeoko wikiReprap wikiなどから充分情報が手に入ると思います。

AliExpress.com Product - benbox 2000mw laser engraving machine cutting maching laser engraver big working area 65*50cm support laser power adjust2Wレーザー加工機、21,671円(送料込み)

ダイオードレーザーモジュールの構成:
CO2レーザーはあきらめるとして(かわりにミリング加工する)、それでもレーザーでしか切ることができない柔らかい素材や刻印加工もあるので、一概にダイオードレーザが使い物にならないというわけでもありません。レーザーモジュールを買うなら、上画像にあるようにTTL端子のついたドライバが付属しているか確認したほうがいいと思います。

以下はダイオードレーザー用のTTLドライバ単品。

AliExpress.com Product - TTL driver board,laser driver board 2879円(送料込み)



こんな感じで↑、ドライバ基板にTTL端子がついています。ここにArduinoなどのマイコンをつなげばレーザーの可変出力を可能にします。何もつながなければ、手動によるON/OFF制御になってしまいます(具体的な配線についてはこちらへ)。

ドライバ基板は全体的にはこんな感じになっています。大きさは幅50mm、奥行き30mm、高さ25mm程度。右上が先ほどのTTL端子+-、その下の赤黒ケーブルがついている端子が電源DC12V端子、左側にLD+-端子(レーザー本体につなぐ)、その下がFAN+-端子(レーザー本体につけるDC12V用クーリングファン)。LD端子+からは約5.5Vが出ていました。

左に見えるのが付属のACアダプター、INPUT:AC100〜240V 50/60Hz DC12V 2A。レーザー本体は、32.5x32.5x65mmくらいの大きさです。先端と反対部分にファンがついており、ケーブルも別です。回路も含めてレーザー本体は、ほとんどが黒塗りのアルミ製ヒートシンクで囲われており、中心に円筒状(径18mm)になって入っています。
この状態で電源をつなげばすぐにレーザーは使えますが、いきなり最大出力がでるので注意しないといけません。
そのために、レーザー防護用ゴーグルが必要になります。

レーザー防護対策:
レーザーの安全基準(オムロン)を見てみると、大抵のレーザ加工機の場合は最も危険なクラス4に入ると思います。なので一度読んでおくといいと思います。
レーザ用ゴーグルなどがないと目に損傷を与えてしまうので、もし複数の人数で作業している場合は全員着用する必要があると思います。できるだけ見ないように注意しても、予期せぬ反射光が目に入って来たり、ゴーグルを着用していても頭をちょっと動かした際にゴーグルと顔との隙間から光が入ってくることもあります。当然、何も防護していない他の人やペット類がいるような場所での作業は控えた方がいいと思います。
個人的な経験ですが、レーザーの焦点実験などしていると、レーザーゴーグルをつけているにもかかわらず、なんとなく目が疲れたような感じになります。顔もなんとなく日焼けしたような感触を得ます。それだけレーザーの反射光を顔に浴びているということだと思います。

国内の防護ゴーグルを購入しようとすると2〜3万円くらいします。

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安いものであれば、

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ボッシュ製らしいですが1620円。

安いですが、これもきっと中国製だと思います。なのでAliExpressで同じようなものを探すと、
これ↑なんかは、一個155円(送料無料)
いちおう使っているレーザーの波長をチェックして、それに対応するものを選ぶ必要があります。
レーザーの種類、出力数によっては、品質の高いものを選んだほうがいいと思います。それと、安いものだと完全にレーザーを遮光するというわけでもないので、レーザーゴーグルを装着したからと言って直接レーザー光を見ないようにしたほうがいいと思います。遮光というよりは、あくまで軽減ということなので。

前述のレーザーモジュールの場合450nmなのでその波長をカバーしているかどうか?それと安全性の基準となるOD値(Optical Density:光学濃度)が書いてあるはずなので、それもチェック。書いてないようなものは買わない方がいいと思います。
この表↑を見るとOD値が大きいほど安全という感じです。

それと、ゴーグル以外にもレーザー遮光アクリル/シートなどあるといいかもしれません。ただしこれも結構高いです。
AliExpressで安く売ってるかと思うと、そうでもありません。
これ↑は、Laser Safety Windowという厚さ5mmのアクリル板ですが、50x50mmサイズで2203円(送料込み)もします。

他には、アメリカのJ-Tech Photonicsにある以下のもの。
12インチ角(約300mm角)で$16.99しかしないのですが、送料が$63.61もするので、8000円くらい。このサイトに利用例がありますが、以下のようにするだけでもかなり目に入ってくる量は減ると思います。

使っているレーザーの焦点距離が素材まで50mm程度なので、できればレーザーモジュール下の部分を箱状に囲ってしまうともっといいはず。そうすれば、いちいち怖がらずにどんどん作業できそうです。

追記:
最終的には以下のように、安価なレーザー用ゴーグルを材料にシールドを自作しました(そのときの内容はこちら)。


レーザー用ソフトなど:
Inkscapeで描画しGコードを生成するには、
Laserweb3(Grbl1.1対応のブラウザベースGコード生成+送信アプリ)
があります。
特にLaser Tool Plug-inは、Inkscapeのプラグインであり、レーザー加工機用につくられているのでInkscapeで描画しつつ、それをすぐにGコード変換できるので使いやすいと思います。あるいは、Laserweb3ならInkscapeで描いた図面等を取り込んだ後、Gコード生成とGコード送信が一つのアプリで可能なので便利です。
レーザードライバのTTL端子への出力値や刻印加工の設定も簡単にできそうです。
Arduino+grbl0.9(あるいは1.1)を使っている場合は出力値0〜1000の値を入力します。1000で100%、500で50%、0で0%。

レーザーの焦点距離:
きちんとした製品であれば、マニュアルなどに焦点距離について書いてあるはずですが、上記の中国製レーザーモジュールの場合、当然マニュアルなんかはついてきません。なので自力で探し出すことになります。もしくは買ったショップに問い合わせてみてもいいかもしれませんが、商品を売ってはいるものの、その商品の細かな内容についてまで知っているとは限りません。
設定が悪いとせっかく高出力のレーザーであっても半分の能力しか発揮できないということもあり得ます。まあ仕方ないですが、それも経験や学習から向上させていくしかありません。

焦点を合わせるには2カ所調整する必要がありそうです。
まず、先端部分にレンズが内蔵されたアルミチューブがあります。これを回すと前後に位置を調整できます。

こんな感じで飛び出してきます。中のレーザーダイオードからレンズまでの距離を合わせる必要がありそうです。
まず、レンズチューブ先端と素材を50mmくらい離して照射してみて、一番光点が小さくなるように調整します。もちろんゴーグルは必須です。できれば、出力を下げてやったほうがいいのですが。
ただ問題は、このレンズチューブを緩めると(飛び出させると)、ネジ山のあそびが多すぎるせいか、すこしぐらぐらしてしまいます。締め付けるために薄型ナットを取り付ける方法もあるのですが、M9ピッチ0.5mmという特殊なナットが必要になります。そのようなもので管用ナットというのがあるのですが、国内だとM9ピッチ0.75mmが主流のようでなかなか見つけるのが大変です。それならそのナット(締め付ける部品)すら自作したほうがいいかというと、


いちおうAmazonでもM9ピッチ0.5mm(1300円+送料880円)のタップは購入できます。しかし、たかがナット一個のために2180円も費やすのももったいないというのであれば、

こんな感じで、プラスチックの板などに径8.5mmくらいの穴をあけてから、アルミのレンズチューブ根元についているネジ山を利用して、タッピングしてしまうという手があります。そうすればプラスチックの板がレンズチューブを締め付けるナットになってくれるというわけです。これでレンズチューブを飛び出させてもぐらぐらしなくなります。
こんな方法で、内部のレーザーダイオードとレンズの距離を合わせたら、つぎは素材との距離を計測します。およそ50mmくらいだと思うのですが、レーザーの種類やレンズの種類によっても異なるかもしれないので、いちおう距離10mmから100mmくらいまでを5mm間隔くらいで照射実験します。

これが実験結果ですが、下のほうに手書きしてある数字が距離(mm)です。つまり左側10mmから徐々に5mmずつ離していって照射してみたということです。これを見ると分かるように、距離50mmが一番線がシャープになっています。50mmから離れるほど、線が太くなり、さらには線が薄くなっていくのが分かるかと思います。これは5mm間隔でやっていますが、さらに今度は45mmから55mmの間を0.5mm間隔などで実験すれば、さらにもっと正確な焦点距離がわかるはずです。という感じで焦点距離を探すように調べてみるといいと思います。

追記:
その後、0.1mm単位で焦点距離を調べてみると46.5〜48.5mmくらいでした。肉眼で見る限りでは約2mm前後のずれがあってもシャープさが鈍る感じではありませんでした。2mmの焦点深度があるような感じです。

いちおう以下に、10mmから100mmまで(5mm間隔、合計20本)の実験につかったGコードを書いておきます。
Arduino UNO+CNC ShieldV3.5+grbl0.9jで、PWM機能を使ってレーザードライバのTTL端子へつないで出力調整できるようにしてあります。尚、実験レポートは前回の投稿に書いてあります。

M05 S0
G90
G21

G1 F600
G1  X10 Y60 Z10
G4 P0 
M03 S1000
G4 P0
G1 F400.000000
G1  X10 Y10 Z10
G4 P0 
M05 S0

G1 F600
G1  X15 Y60 Z15
G4 P0 
M03 S1000
G4 P0
G1 F400.000000
G1  X15 Y10 Z15
G4 P0 
M05 S0

G1 F600
G1  X20 Y60 Z20
G4 P0 
M03 S1000
G4 P0
G1 F400.000000
G1  X20 Y10 Z20
G4 P0 
M05 S0

G1 F600
G1  X25 Y60 Z25
G4 P0 
M03 S1000
G4 P0
G1 F400.000000
G1  X25 Y10 Z25
G4 P0 
M05 S0

G1 F600
G1  X30 Y60 Z30
G4 P0 
M03 S1000
G4 P0
G1 F400.000000
G1  X30 Y10 Z30
G4 P0 
M05 S0

G1 F600
G1  X35 Y60 Z35
G4 P0 
M03 S1000
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G1 F400.000000
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