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年9月27日水曜日

レーザー加工機の製作・自作(部品編2)

 今回は使用するモーターについてです。
 Arduinoで製作するCNCや3Dプリンターではよくバイポーラタイプのステッピングモーターが使用され、うちで採用したCNCシールドもバイポーラ用です。

配線は4本でA1、A2、B1、B2とCNCシールドに記載されていますが、モーター側の説明ではA1=A+、A2=A-、B1=B+、B2=B-となります。
 このモーターの規格はNEMA17という縦横高さ40mmほどで、トルク0.42N-m、消費電流1.5Aで1050円/個の中国製です。
 ほかに大きいサイズのNEMA23、NEMA34。小さいサイズのNEMA14とかあります。
 レーザー加工機の使用用途が切断のみであれば、もっとトルクが小さい小型モーターを使ってもいいと思いますが、彫刻や紙など薄物の切断などを行うなら、最低でもトルク0.47N-m以上がいいと思われます。

 縦方向(x軸)
シャフトで左右を連結して駆動。

横方向(y軸)

 うちのレーザー加工機の横方向(y軸)はレールが1本なので負荷が小さく最大移動速度は、5000mm/minでも脱調しませんが、縦方向(X軸)はレール2本を1個のモーターで駆動しているため負荷が大きく、3000mm/minが限界でした。
 もっと速度が必要な場合は縦方向(x軸)の駆動モーターを2個にした方がいいと思います。
 ちなみに私はラスター彫刻する場合でも、2000mm/min以上とかあまり使わないので、縦方向(x軸)はモーター1個でも問題ありませんでした。
 縦方向(x軸)のモーターが2個だと左右の駆動がスムーズになるので、速度以外に振動や騒音が減少すると思いますから、十分にメリットはありますが、何せケチなので今回は1個としました。

 次回はいよいよコントロール基板編です。

2017年9月23日土曜日

レーザー加工機の製作・自作(部品編1)

 レーザー加工機を製作するにあたり、私が一番に優先したことは部品の価格です。
 貧乏なのに物欲が大きいく日々散財していることもありますが、部品によっては自作するよりも買った方が早い安い簡単と思っています。
 もちろん、レーザー加工機本体は私にとって買えない金額でしたので、製作することとなったのですが・・・

 さて、レーザー加工機を安価に製作するためには、入手性の良い汎用部品が必要です。
 最初にX軸とY軸を駆動するモーターとコントロール基板に何を使用するかを考えました。
 以前、PCの更新を機にCNCのコントロール基板をシリアル用からUSBタイプへ変更したいと思ったことがありましたが、当時のUSB基板が4万円以上だったので購入を断念し、代わりにシリアルーUSB変換ケーブルで対応した記憶がありましたが、今はArduinoとCNCシールドを利用すれば1000円以下でコントロール出来ます。
 もちろん互換品です。トラブルを減らすには正規品が良いと思いますが、私はコスト重視でいってしまいました。
 まあ、CNC専用基板に比べれば機能や制御できることに多少は制限がありますが、物は使いようで特にレーザー加工機の制御なら問題は無いかなと思い採用しました。
 部品購入時はモータードライバはA4988が多く安価でした。今はdrv8825が高性能でおススメです。
 また、Arduino基板とシールドはUNOがXYZ軸のいずれかを2モーターにできるため、X軸の仕様を変更できるようにUNOを採用しました。
 X軸Y軸ともに1モーターとするなら、NANO用でも構いませんがUNOの方が安価に作れます。

Arduino UNO互換基板
 CNCシールドV3
 Arduino基板をCNCやレーザー加工機に使いやすくしてくれる基板?
 これも価格のお問題でV3をチョイス。V3.1以降の方が接続で悩まなくていいのですが、お値段が2倍以上です。
 モータードライバA4988(ステッピングモーターの駆動に必要)

 次回はモーターです。

レーザー加工機の製作・自作(計画編)

 今から遡ること6年前、CNCキットを制作したときに木材や皮革などは、レーザー加工機の方が裁断や彫刻ができて向いているのではと、漠然と考えたことからこの計画を始めました。
 元々、電気・電子・機械の教育は中学の技術家庭しか受けていない超素人にどこまで出来るのか、いや、そもそもレーザー加工機なんて素人が作れるのか?
 そんな所から出発して、技術・知識・根性などなど、色々な壁を乗り越えて何とか形になりました。
 詳しい方たちから見れば、稚拙な技術とも呼べない代物ばかりですが、モノづくりに少しでも貢献できればと、ここに記録を残します。
 なお、参考にしたりリンク張りして頂いて構いませんが、そのために発生するいかなる事象について、自己責任の意味を理解し、相互互助の精神でお願いします。もちろん、私は責任取れませんから。
 また、私は非営利で情報公開し、データ、写真、文章を利用される方はコメントしてくださると嬉しいです。

 さて、製作途中の写真は無いので、完成後のデータや写真などを公開します。
 なお、私のレーザー加工機の主要部品はマイクロファクトリー社製3Dプリンター「PRN3D」にて作成していますが、DMM等の3Dプリントサービスでも作成可能と思います。

 でっ、いきなり完成写真から。
 製作時のコンセプト?として、加工面積がA4サイズのレーザー加工機と同サイズのボディで、4倍の加工面積(A2サイズ)を加工できて、水冷装置や電源アダプター等を極力内蔵にすることを目標にしました。
なぜか、外観は家具調っぽくしました。一応、自室にマッチさせようと思って・・・
 サイズは幅844ミリ、奥行き587ミリ、高さ250ミリ。
 加工面積は600ミリx400ミリ。
 加工可能な材料の厚み40ミリ以下。
 重量、約15kg。

 はい、スケルトンです。Fusion360さまさまですね。
 赤い部品が、3Dプリントです。黒いのはAliexpressで買った中国製レーザー反射ミラーとレンズアッセンブリ。レーザー管も中国製。アルミフレームは国産のNIC社製。
 スライドレールはホムセンターで入手可能は樹脂ローラーを使用。
 これで、外装パネル以外の製作コストは7万円程度です。ちなみに外装に1万円くらいかけてしまいましたが・・・

 とりあえず、今日はここまで。
 次回は個々の部品を解説します。また、3Dプリントに必要なSTLデータや使用した部品の詳細も今後公開していきます。

2017年3月4日土曜日

買ったもの

 今回は2本立てです。
 まず、最初に金属探知機。
 購入目的:壁裏の柱の有無を調べて、棚や家具を固定するときにネジを打つ場所を探す!って感じですね。
 Wikipediaによると「電磁誘導を利用して金属の有無を探知する機器」だそうです。
 これ金属だけじゃなく、木製の柱もなぜか検知します。浅学な私にはよくわかりませんが、便利そう。

 実はAmazonなんかでも同様の製品が2000円程度で販売されていますが、ほかの物と一緒にAliexpressでポチッとしてしまいました。

今回はちゃんと緩衝材が巻かれており、ブリスターケース入りでした。電池の入っていた場所は切れ目が入っていて電池は抜かれていましたが、まあ、電池付きとは書いていなかったですからいいですけど。


 実際の感度を確認しました!
 実験対象は杉板すのこです。
 金属以外の反応を見たかったのでビスは外しましたが、ちょうど真ん中で感度MAX!
 いい買い物だったかもしれません。今後の活躍が期待できます。

 さて、もう一品です。
 Bluetoothイヤホンです。しかも、両耳用。
 最近、しったのですが、TWSっていう規格に対応している機器は、2個でも同時に音がでるんですね。
 ただ、取説が英語表記だったので、ペアリング方法を理解するのに苦労しましたので、覚書きとして残します。


 商品の写真ではニッケルメッキのような上品な外観ですが、届いたのは普通のシルバーでした。まあ、買ったとき1676円でしたので、良しとします。


 今回もクッション梱包で、収納袋まで付属。なんだか最近の中国通販は丁寧になってきた気がしますね。

ね?これ、商品の写真と質感違うでしょ!残念ですが、すぐ使いたいのでノークレームです。

 肝心のペアリング方法を記載します。
1.下準備として、TWSモードにイヤホンをします。これやらないと片方しか音出ません。まず、2個のイヤホンのボタン(これしか操作できるものはない。)を同時に長押しすると、緑色に点滅します。
2.そのまま押し続けると、緑と赤が交互に点滅します。
3.さらに押し続けると、緑と赤が同時に点滅します。見た目オレンジっぽいです。
4.さらにさらに押し続けると、片方は緑の点滅、もう片方は消灯します。ここで一旦、ボタンを離します。このとき緑に点滅した方を思えておきましょう。
5.ボタンを再度、長押しすると赤く光って電源がきれます。同時じゃなくてもいいですが、2個とも同じ作業をします。
6.いよいよ、ペアリングです。接続する機器のBluetoothをONにします。
7.4で緑の点滅になった方のイヤホンのボタンを長押しすると、緑の点滅になります。
8.さらに押し続けると、緑と赤が交互に点滅しますから、ここでボタンを離します。
9.接続する機器のBluetooth設定で接続します。
10.接続が完了したら、イヤホンのボタン長押しで、電源を切ります。これで設定は完了です。お疲れ様でした。
11.使用方法は接続する機器のBluetoothをONにしたあと、イヤホンのボタンを2個同時に長押しして緑色になったら、ボタンを離すと接続完了です。

 出来てしまえば簡単ですが、なかなか解らなくて苦労しましたが、音質も結構満足(普通のイヤホン並)で、自分の耳にはフィットしました。これで通勤電車でマスクを気にしないで音楽が聞けます。





2017年2月26日日曜日

買ったもの

 先日、我が家の無線ルーターがWifや優先i接続が、しょっちゅう切断されるという症状が発生したので分解したところ、チップコンデンサーのハンダ割れが発見されました。
 その時は目視で確認できるものでしたのですぐ修理できましたが、私もとうとう老眼初期に突入したので、電子基板等の細かい部分を良く観察できる道具がほしくなり、今回、USBスコープカメラという内視鏡的な使い方のできるUSBカメラを、いつものAliexpressで購入しました。
Link: https://ja.aliexpress.com/item/KKMOON-5-5mm-2m-2-in-1-Mini-USB-Endoscope-Borescope-Inspection-Camera-for-Android-Phones/32687644606.html?spm=2114.13010608.0.0.Gm9lmS

 買ったときは送料無料で1081円でした。はい、いつもの中が黒いビニル封筒です。

 今回は豪華?に箱付きです。国内でも同様の商品ありますね。(汗)
 付属品は針金固定用アダプタとそれに付けるマグネット付き針金とフック付き針金。
 あと、カメラの横方向が見れるミラーアダプター。取説も今回はついていました。

 買った人の中には、横方向ミラーが曇っていて見えないと思う人がいるかも知れませんが、保護ビニルが貼ってあります。自分は爪楊枝取りました。

 このUSBスコープカメラはWindowsとAndroidの両方に対応していて、端子も1つの端子で普通のUSBとMicroUSBに対応しているすぐれものです。

 実際の画像です。これカメラの周囲にLEDが付いていて、明るさを3段階に調整できました。下の写真はLEDOFF。

 ONにすると・・・

 もうちょっと拡大できるといいんですが、接写距離約4cm。目的の拡大倍率に足りません。(汗)残念。

 ぽんとしましては、格段倍率不足は残念ですが、レンズの追加とかして使えばいいかなと思っています。
 あと、Andrid(BlueBooXtach)では認識はしても画面が表示されませんでした。ほかの機種では試していません。
 自宅での使用のみなのでいいのですが、使えたら自動車やバイクの整備にも使えるのにと思いました。マジ、残念!





2017年2月5日日曜日

買ったもの。

 先日、無線ルーターが故障しました。
 目視で解る程度なら修理できるだろうと思い、いざ分解しようとしたらY字のネジ頭で困りました。
 このときはマイナスドライバーをねじ込んで無理やり回しましたが、工具を傷めそうでハラハラでした。
 精神的にも良くないので、近年、お世話になっているAliExpressで「MultiDriver」って感じで検索したところ、ビットが53種類も付いてしかも、延長アダプターとか豊富に揃っているセットを見つけたので注文しました。




 今回は1月29日に注文したものが、わずか7日で到着しました。今までで最速です。
 買ったときは送料無料で、1,459円でした。ちなみにアマゾンでも1,284円で売ってるのを発見して、ちょっとガッカリ。
例のごとく、緩衝材は無く、説明書や明細は一切ない潔さ!


ハードケースはなかなか品質が良く、緑色の部分はABSっぽく、黒色はゴムっぽい弾力素材で滑りにくく、持ちやすいです。

蓋の開閉はちゃんとロックが掛かっていて、スライドしながら開けるタイプ。

ケースのヒンジ部分は別部品となっていて、意外と耐久性ありそうです。

 肝心のビットですが、日本のホームセンターで販売されている特殊ドライバーセットと比べても遜色ない感じです。


セットには分割して狭いところなどで使用できるグリップと、エクステンションが真っ直ぐと、曲がるやつの2種類、あと、ピンセットが付いています。

ピンセットは意外と精度良いでした。


この充実具合で、このお値段。正直、ぽんは気に入りました。