2017年12月10日日曜日

資材調達に南小国町へ行きました!

 こんにちは。ぽんです。

 今日はとても寒かったですが、以前、穴井木材工場さんへ依頼していた小国杉の薄板を頂きに出かけました。
 阿蘇外輪山ミルクロードは一面の銀世界で、とてもキレイでしたが寒いのなんの。

 なぜ小国杉の薄板なのか?
 以前、ヒノキ板5mm厚とシナベニア板4mm厚を使用して木材加工のテストを行ったところ、仕上がりに大きな差が出ました。いわゆる無垢材と合板の違いですね。
 無垢材の難点としては繊維方向があるため切断する向きを検討しないと割れやすくなります。また、反りについても考えたりと、合板では気にしないことを考えないといけません。
 一方、杢目がレーザー加工で浮き彫りになったり、切断時の断面がキレイとか、永年経過で風合いが変わることを楽しんだりするので、ぽんは興味を持ちました。
 聞くところによると、有名産地の木材は独特の個性を思っていて、その個性が加工後の作品に影響します。そして作品に素晴らしい味わいを与えてくれるそうです。
 小国地域も有名産地の一つらしく、小国杉は主な品種が2種類で寒暖差が大きい地域なので、断面が明るい色合いの橙色から桃色で冬目が締まっていて、強度と杢目の美しさが特徴だそうです。

 ということで穴井木材工場さんへ伺ったところ、さすが製材所さんですね。12月なので超多忙な感じでしたが、社長さんは来訪にすぐ気付いてくださり、「商品はfebrab南小国へ預けていますので。」とのこと。(感謝)
 febrab南小国へ伺うと、鈴谷さんがいらっしゃり、なんと薄板の仕上げは鈴谷さん自ら行って下さっていました!(さらに感謝)
 小国杉独特の明るい赤色が入った杢がとてもキレイな板目材でした。
 この杢目を活かした作品作れるか、ちょっと自信ないですが、頑張りたいと思いました。

 さて、お昼には自宅へ帰る予定でしたが、ちょっと時間が早かったので、以前に木製ブラインドの端材を分けて頂けないか、相談した河津製材所さんへお伺いさせて頂きました。
 工場に着くと、ここも超忙しそうでしたが、親切な従業員さんがすぐに気づいてくださり、専務さんを呼んでくれました。
 忙しい時期に突然の来訪にも関わらず、ご対応頂き深く感謝いたします。
 以前、お電話で連絡させて頂いた時に、レーザー加工機で使用したい旨と何か端材の利用方法を考えて資源の有効利用を提案できたらとの、ぽんの個人的な考えをお話したところ、快くサンプルのご提供を引き受けていただいたのです。
 木製ブラインド用の端材を希望していたのですが、どう見ても製品用の良品を沢山頂きました!
 本当に、本当に感謝です!
 ちなみに加工機に入るサイズに切断して、自宅搬入しました。テーブルソーかバンドソー欲しいです。

 早速、穴井木材工業さんから購入させて頂いた薄板で、コースター作りました。
 まだまだな感じですが、冬目がいい感じでした。
 もちろん、売りませんよ!著作権怖いですからね!



2017年12月5日火曜日

レーザー加工機の製作・自作(GRBLの設定とLaserGRBL)

 こんにちは。ぽんです。

 以前からGRBLの設定で気になっていたことが解決したので、忘備録として残します。

 GRBL0.9iまではレーザー加工機で使用すると、加速や減速時もレーザー出力が一定だったが、GRBL1.1以降?は加速時と減速時にレーザー出力を可変できるようになりました。
 つまり、加速時と減速時は移動速度が遅いため、レーザー照射される時間が長くなり、切断では切れないところが発生したり、彫刻では白黒2値のドット描画しか使えなかったのが、レーザー出力が連続可変するので、ラスター描画が綺麗になるということです。

 ちなみにGRBL1.1以降は$32=1とすることで、M4でこの連続可変モードが使えるのですが、$32=0のときはM3でもM4でも出力することが解りました。
 まあ、もともとCNCではM3がスピンドル正回転、M4が逆回転なので回転方向のないレーザー加工機なら、どっちでも出力して当然ですね。知らんかったので、$32=0でもなんでM4使えるのか悩みました。

 ハイ、これが$32=0でM3出力です。階調間の濃いところが加減速中の場所です。

 これが、$32=1でM4出力です。非常になめらかです。真っ直ぐじゃないのは精度が悪いのが原因です。リニアレールとかに改造が必要か・・・

 これが$32=0でM3出力です。見れたもんじゃないでしょ。

 これが、$32=1でM4出力です。どうでしょうか?高さ50mmの大きさの割にはきれいだと思いませんか?左はコントラスト設定の失敗です。

 このテストは全てシナベニア合板4mmで作成しています。
 あと、データはLaserGRBLを使わせて頂きました。フリーソフトなのにレーザー出力の連続可変に対応しているスバラシイです。
 LaserGRBL設定について、特にCO2レーザー加工機の場合はカラーチャートを彫刻したい材料でテストして、一番濃い境界の出力をMAX、ギリギリ見える部分をMINへ設定するといい感じでした。
 うちのレーザー加工機はMIN=78、MAX=105くらいが良いようでした。
 GRBL1.1以降はPWMが100%=1000となるので、出力で7.8%-10.5%ですが、110V仕様の電源を100Vで使用しているので、実際は約7.1%ー9.5%くらいと思います。

 これで写真の出力に目処が着いたので、レーザー加工機でヤりたかったことの一つは果たせそうです。




2017年11月26日日曜日

買ったもの

 こんにちは。ぽんです。
 随分と寒くなり、窓開けているお宅もあまり無くレーザー加工に良い季節?となりましたが、皆さんはいかがお過ごしでしょうか。
 ぽんはレーザー加工用に薄い木材を発注しましたが、注文してから2週間程度かかるとのことなので、現在はレーザー加工機の改良とテストを行っています。
 改良ポイントは冷却と排気浄化の強化ですが、まだ、未完成ですのでまたの機会に紹介したいと思います。

 さて、テストの方ですがうちのレーザー加工機は焦点を手動で調整するので、焦点調整治具をアルミアングルや木材で作っていましたが、材料によって焦点距離を深くしたい場合に不便だったので、下記のような物を購入しました。
 使用を想定すると10mmから15mm以上まで0.1mm単位で焦点距離の調整に使えることが必須でした。
 調べてみるとラジコンカー用の隙間ゲージだと5mmー15mmまでと測定範囲はいいのですが、単位が1mm単位なのでシックネスゲージと併用で使えますが面倒そう。
 またデジタルハイトゲージも候補でしたが、本来は高さの調整用のため隙間調整には使いにくそうと思った。
 どうしようかと悩みながらAliExpressを彷徨うと、WedgeGageというものを発見。
 測定単位が0.1mm単位で範囲も1mmー15mmまでと条件にピッタリ。
 ということで2,186円+送料451円で、ステンレスの塊に3,000円は高いと思いましたが、外に無いので購入しました。


 買った感想は・・・スバラシイ!
 うちのレーザー加工機はヘッド先端から14.2mmが焦点ですが、右側に合わせてヘッドを昇降するだけで焦点調整が完了!
 ちなみに1目盛り=0.1mmで、下の図は3.8mmに調整して、材料の0.4mm深部に焦点を合わせています。

 なお、商品には保管ケースも付属しているので、安心でした。

 焦点距離の調整が簡単になり、これでまた使いやすくなりました。

2017年11月12日日曜日

レーザー加工機の製作・自作(排気浄化器2)

 こんにちは。
 朝晩がめっきり寒くなりましたね。
 こんな寒い日なのに、今日はもっと寒い南小国町へお出かけしました。
 しかも、愛車PCXで。。。。そうですスクーターです。
 外輪山が一番寒かったけど、寒さが気持ちよくて、ちょっとしたツーリング気分を満喫しました。

 さて、なんで南小国町へ出かけたかといいますと、9月1日にオープンした「ファブラボ阿蘇南小国」への見学が目的でした。
 突然の訪問にも関わらず、丁寧な対応をしていただいた穴井さま(㈲穴井木材工場代表)、親切にこちらの質問に答えていただきました鈴谷さま、誠にありがとうございました。
 あとで鈴谷さまについて検索したら、あの博多図工室の方でした。一度は行ってみたかったけど、行けないうちに休止になり残念に思っていたのですが、なんとTECH PARKさんでご指導されていたなんて驚きました。
 改めて今日、お会い出来て、ご教授まで頂けたことに深く感謝です。

 さて、前置きが長くなりましたが、排気清浄器の断面図です。
初号機?との変更点はHEPAフィルターとフェルトです。
 実は昨日までフェルトなんて、まったく考えていなかったのですが、鈴谷さまにアドバイス頂き、追加することにしました。
 これでHEPAフィルターの持ちがかなり改善されるとのこと。

制作はシナベニア4ミリを使用しました。
上に見える紙みたいなヤツは掃除機の紙パックです。主に粉塵濾過用です。
 途中の仕切りには取り外し式のフィルターをスライドで入れる予定です。
 上段に換気扇フィルター+フェルト、下段にHEPAフィルターです。
アルミダクトホースの継手には、雨樋用ジョイントとエアコン用壁穴部品を使っています。
 これで、75ミリの雨樋パイプがそこそこキツめに入るので、取り外しが容易な上に隙間もほとんど出来ません。
 これは最下段にカートリッジ式で入れる活性炭ボックスです。網はホームセンターで買ったプラ網です。
 設置するとこんな感じです。
 HEPAフィルターは自動車用をすでに発注済みで、フェルトは100均あたりで探します。
 とりあえず今日はここまでです。







2017年11月8日水曜日

レーザー加工機の製作・自作(排気浄化器1)

 こんにちは。ぽんです。

 レーザー加工機で木材の切断やアクリルを加工する際は、とんでもない量の煙や臭気を伴う排気が発生します。
 諸先輩方は加工機からダクトホースと換気扇や排気ファンを利用して屋外へ導き、大気開放している場合が多いようですが、うちは住宅街なので大気開放はヤバイです。
 そこで活性炭を使った排気浄化器を業務用を参考に作成して使用していました。
 使用した活性炭は熱帯魚水槽用で0.9kgx5袋で、4.5kgです。

 当初は木材の彫刻程度しかやっていなかったので、エアアシストは熱帯魚用の4L/minというものを使用して、排気浄化器の後ろにトイレファンという構成で運用していましたが、十分な浄化が出来ていました。
 しかし、シナベニア合板4mm厚とか桧板5mm厚とかを切断し始めると、エアーアシストが追い付かないため、盛大に焦げて炎が見えるほどになり消炎が不完全なことが判明しました。このため最近使用頻度が下がり押し入れの肥やしとなっていた、エアブラシ用の排出量20L/minに変更しました。

 そうすると加工中の炎は消えて切断面もよくなりましたが、今度は加工機の隙間から煙が漏れてきました。
 原因は排気不良で加工機内の気圧が高い状態になっていたことが原因でした。
 私が作った排気浄化器で使用している活性炭は水槽の浄化用なので粒子が小さいことと、浄化経路が50cm以上の長さであったため、排気抵抗が高くなり排気が追い付かなくなっていました。
 そもそも活性炭だけで煙を浄化する発想が甘く、トイレファンの800L/minという能力に安心して、十分に余裕があると思っていたのですが、実際は活性炭を0.9kgへ減少させても能力不足でした。

 このことから排気浄化器を再設計することとしました。
改良型のポイントとして、
1.フィルターにHEPAタイプを使用して徹底的に煙を無くす。
2.活性炭は0.9kgと少量とし、脱臭を主体にする。
3.HEPAフィルター前に掃除機用紙パックを使用して、粉塵の浄化を強化する。
4.コストを安くする為にトイレファンを2機直列に使用して排気能力を強化する。
5.メンテナンス性向上と加工物毎のフィルター構成を変更しやすい構造とする。
6.フィルターの替わりに食材を置けば燻製が出来る、スモーカー機能を搭載する。
7.誰でも作れるようにCADデータを公開する。

 最後のスモーカー機能はギャグではありませんよ!(笑)
 桧とか本当にいい焦げ臭がして、薫材としても使えるそうなのでいいと思いませんか?
 もちろん冷燻ですから、チーズとかいけると思うのですが。

 ということで次回、完成品を発表します。では。

2017年10月29日日曜日

レーザー加工機の製作・自作(ワーク)

 こんにちは。ぽんです。
 レーザー加工機で木材やプラスチック類を切断するとき、私は加工物裏面のレーザー乱反射が気になります。
 金網を使ってアクリルを切断した時は、アクリルと金網の接触部分が荒れました。
また、金網だと平面が出しにくく、市販のものは大抵は歪んでいて、レーザーの焦点距離が安定せず、困っていました。
 諸先輩方はL時アングルを並べたり、金網、換気用格子、ハニカムテーブルなどを使用されていますが、入手が困難だったり高価なため、別な方法を模索しましたので、その顛末を書きます。

 ハイ、これ何だか解りますか?
 100均で売ってる生花用の剣山ですネ!
 当然、針の面は揃っていますが、厚みや並行平面は出ていません。そこで、この剣山を1枚の板に固定して、フライス盤(CNCも含む)か旋盤で削れば、並行平面な剣山が出来るという発想です。剣山の底面は亜鉛なので、アルミ並に削りやすいと思います。

 うちにはCNCも旋盤もありますが、パソコンなくても使える旋盤で今回はやることにしました。
 旋盤で削る時、1個づつ削ってはバラツキの原因になるので、反っていない木板に座金をネジ止めして、剣山をホットボンドで固定しました。
 ポイントは接着前に回転バランスが悪くならないように配置して、鉛筆などで目印を付けてから、接着することです。


三爪の旋盤なら六角ナットは固定が良好です。四爪なら寸切りボルトとか利用したほうがいいかもしれませんが、試していません。


うまくいきました!

木板から見参を剥がす時は、板上の接着剤と剣山の針部分を熱します。
 剣山の林へ炎の風を送る感じですかね?
 あんまり、一箇所ばかり熱すると亜鉛なので溶けて針が抜けますのでご注意を。

 作業後は当然、ホットボンドが針に残りますが、高さに影響なければそのままでいいと思います。

 これで作業完了ですが、うちのレーザー加工機には安全のためとマグネット固定しやすくするためにワークにトタン板を貼っています。もちろん反射防止のためにつや消し黒アルミテープも貼っています。
 なので、この剣山もマグネットシートをつけて、使っています。

 いかがだったでしょうか?
 これだとお掃除が簡単で仕上がりも悪くありませんでした。


2017年10月14日土曜日

レーザー加工機の製作・自作(コントロール基板と配線)

 こんにちは。
 やっと、「コントロール基板と配線」編です。
 我が家のレーザー加工機のコントロール基板は、ArduinoUNO+CNCシールドV3(ともに互換品)です。
 スケッチ(Arduinoのプログラム)はgrblを採用しました。
 理由は入手性が良く情報が豊富で、しかも互換品(パチモン?)がいっぱいありコストパフォーマンスが最高だからです。
 ちなみにArduinoNanoを利用するCNCシールドV4.0もありますが、基板サイズが同じで価格がやや高価になり、情報が少ないので見合わせました。

 また、CNCシールド(Arduino基板を使いやすくするゲタ?)は最新型ではないV3が激安でしたので採用しました。
 V3をgrbl0.9以上で利用する為には、注意点として通常使用するSpinEna+とSpinEna-は使わずに、End-stopZ+とEnd-stopZ-をレーザー電源のpwm入力に接続する必要があります。
あと、ノイズに弱いため特に原点センサーとか使うと、ノイズ対策が必要なようですが、ぽんの用途では使わないので付けてません。

 新型のV3.xxについては、価格が2000円以上ですが、ノイズ対策や最新のgrblに対応するなど使いやすいので、予算に余裕のある方は迷わずV3.xxがおススメです。
 なお、初めてArduinoを使用する方はトラブル防止の為に、純正品を使ったほうがいいと諸先輩方も言われていますが、ぽんは安さに釣られて互換品を買いました。

 なので互換品ゆえのトラブルや純正品と異なる事象が発生する可能性がありますが、ぽんは「動けばいいや」的な楽観主義者なので、安全性に問題ない限り気にしない方針で行きます。
 マネする人は気をつけて下さいね。モチロン自己責任でお願いしますね。

 さて、前置き長くてすみません。ハイ、配線です。(笑)

 下写真のPWM対応電源を利用したので、grbl0.9以降はK+とK-を短絡でいいと思います。単純にK+をGRD、K-を5Vでも良いかもしれませんが、何となく怖くてリレー入れています。まあ、一応はコントロール基板の電源入っていない時はレーザー発射出来ないようにしたかったのです。

 SEP/DIRはパソコンから変更できるので使わなくていいと思います。
 あと、左中段の部分はA軸用モーターをX軸、Y軸、Z軸に割り当てられるジャンパーなので、2モーターで駆動したい場合に使います。

 さて電源は40Wですが、AC110V用です。
ということは、50%出力の時に実際は45%程度しか出ないのかもしれません。浅学なのでよく判りませんが。。。

 ArduinoUNOへgrblを書き込む方法は、諸先輩方が大変わかりやすい解説をしてくださっていますので、あえて書きませんが一つだけ苦労した点を忘備録として書きます。

 ArduinoUNOへスケッチ(プログラム)を書き込むには、Arduino IDEというソフトを利用します。その際にgrblをArduino IDEへ登録するのですが、フォルダ名に「-」が入っていると登録は出来るが、ArduinoUNOへ書き込むときに失敗します。
 具体的にはダウンロードしてきたZipファイルを解凍すると、フォルダ名「grbl-master」が作成されるので「-」は削除しておきます。

 以上で知っていることは書いたと思います。
 3Dプリンター用STLファイルは後日、ダウンロードサイトへアップしようと思います。
 あと、レーザー加工機で部品を作ることも考えていますので、出来上がったらDXFファイルとして公開しようと考えています。

 もっとレーザー加工機が普及して、情報共有が広がればと思います。



2017/10/29 追記
 木材を切断している時に気づいたんですが、切断面がギザギザになっていました。
 考えるにレーザー発振が断続的になっているような感じでした。
 諸先輩方の情報で思い当たる点として、みら太さんのレーザー電源記事でPWMは20khz以上でなければならないとのこと。
 たしかにレーザーが瞬間的にON、OFFされているような切断面でした。
 対応策としては、マーフィーさんのgrbl1.1のPWM記事で紹介されている、PWM周波数の変更方法でデフォルトの0.98khzから、62.5khzへ変更することでした。