2014年4月26日土曜日

参號機設計中

 
反省を踏まえて参號機を設計中です。
参號機はXY軸一体型にすることにしました。ほぼ基本部分の配置は終わったところです。
 GW中には設計完了して製作に取り掛かりたいと思っております。

こんな感じ。費用を抑えるために骨格はMDF(図中黄色系で着色)、シャフト、モータはスキャナから回収したジャンクを使います。赤系の色は3Dプリンタで出力するパーツ、青系はアクリルをレーザカッターで切断して作るものです。



レーザ管の保持具。今回はちゃんと角度調整が出来るようシグマなんかにあるホルダみたいなつくりにしてみます。


ホルダの一方は他方の調整に倣って自由に動けるように作ります。


第二ミラー。こちらも市販のミラー保持風の調整が出来るようにします。


第三ミラーとレンズ。レンズホルダはアルミにして溶けたりしないようにします。放熱性も考慮。
キャリッジは加工範囲を最大限確保するためにリニアブッシュの幅プラスアルファ程度に抑えます。


X軸モータ。今回はこのモータごとX軸を動かしますので出来るだけ軽く、シンプルな作りにします。


Y軸モータ。X軸の幅が400mmと広いので両側をベルトで駆動します。モータを分けようかとも思いましたが、でかめのステッピングモータが余っているのでそれひとつで作ってみようと思っております。


今回の特徴、Z軸の昇降ステージです。まだ設計途中ですが、モータドライブで10um精度くらいで上下動できるように作るつもり。


現状のワーク最大サイズ。 約290*230mm。A4を乗せられることを目標としますのでここは妥協したくないところ。


上面図。これに加えてワークエリアをすっぽりと覆う箱を乗せます。箱は安全、臭気防止のためのカバーになり、取り外せばメカ部分がほぼ丸出しになりますので調整も楽という目論見です。


今週末には設計完了目標です。

2014年4月19日土曜日

コイルチューブ作ってみた

 
レーザ加工機の参機を設計中です。(弐號機は壱號機改で、設計検討のみで作製しない予定です。)ほぼ基本構想はまとまりました。
まだ途中ですが、イメージはこんな感じ。


参號機ではこれまでのいろいろな反省を踏まえて、加工点にはノズルで空気を吹き付ける予定です。上図でわかりますとおり、参號機はXY軸一体構成をとっております。したがってヘッドは加工範囲全体にわたって動き回ります。かなり広い範囲です。ということで、動き回るヘッドにエアを供給するためのチューブはそれなりの長さが必要なのですが、たるむとワークにあたって引きずったりする可能性があります。そこで、カールコードです。

前置きが長いですが、たいしたことはしません。ウレタンチューブを加熱して形を覚えさせるだけです。作業は以下の通り。

ハンズマンで買ったウレタンチューブ。外径5mmφ。


これの一端をスキャナから取り出した8mmφのシャフトにテープで固定します。


そのままチューブをぐりぐりと巻きつけてもう一端も同じようにとめます。シシカバブみたいなものが出来ます。


これをドライヤーでがんがんあっためて、冷やしてからはずすとこの通り。


エアブラシ用のコイルチューブなんかも売ってますが、そこそこの値段がします。
自分で作れば100円以下です。

ハンコ作ってみた

 
喧嘩札を姉に作ってやったところ、非常に興味を持ったようでいろいろと話していたのですが、そのうちに「落款ができるか」という話になりました。姉は趣味で水彩画を描いており、その作品に押す落款がほしいというのです。
落款というのはつまりはハンコのことです。掛け軸の作者名に添えて風雅な印鑑が押してあることがありますが、あれが落款です。

ということで作ってみました。
姉のリクエストは「ひょうたん」「名前(久美子といいます)の一文字”久”」ということ。さっそくネットから拾った適当な イラストと名前を組み合わせてこんな下案を作りました。


これさえできれば後はレーザ彫刻を行うだけですので簡単です。
押印しますので画像を反転する必要すらありません。

喧嘩札作ったときの紫檀材が余っていましたのでそれを使って作ってみました。また、100円ショップで買った30mmもブロック材にも少し大きなものを作ってみました。

レーザ彫刻過程は省略。
で、できたのがこれ。


押してみると、


ぶっつけ本番の割には良い出来です。小さいほうも何とか読めます。

ちなみに、印面はこんな感じ。押しやすいようにブロック材に接着剤で固定しています。 このブロック材を手に取ったときに「これでも作ってみよう」とおもってやったのが大きいほうのひょうたんです。


赤くしてみました。さすがに「久」の一文字はきれいに出ています。文字がかすれているのはわざとです。フォントはこちらにあるフリーの白舟書体を使わせていただきました。


100円ショップのブロックは木髄に平行に掘り込んでいます。紫檀のほうはきめが細かいのであんまり木目の方向を気にする必要はなさそうです。


拡大。


ほかのものもそれなりに良い感じで押せています。


ということで、この程度のハンコであれば簡単に出来ることがわかりました。
すばらしい。
作ってよかったレーザ加工機。

2014年4月13日日曜日

レーザ加工機 次号機を設計するにあたっての考察

 
レーザ加工機についてはここまでで一通り遊んでみたといってよいかと思います。
レーザカッターは非常に面白いです。
作ってよかったレーザカッターですが、遊んでみていろいろと改善すべきところもわかってきました。 次号機の設計に活かしたいと思います。
  1. 排気系はしっかりと
    樹脂を切ると非常に強烈なにおいが発生します。特にアクリル。アクリル酸/メタクリル酸由来なのかな、酸性の臭いでそばにいると頭が痛くなりそうです。
    しっかりとした排気系が必要です。
  2. ヤニ、揮発成分の付着対策
    木質材料からはヤニが、プラスチック材料からは分解生成物がガス化して出てきます。これらはレンズに向かって立ち上り、ヘッド周りを汚します。厄介な問題です。
    レンズに付着したヤニや分解性生物はビームの透過率を落とすことはもちろんですが、ヤニ自身が加熱されてレンズの温度が上昇します。それによってさらにヤニがレンズに焼きつき、といった悪循環が生じます。付着が弱いうちは綿棒などで軽くこすれば落ちますが、レンズ表面をこするのは反射防止膜を傷つけることになりますので可能な限り避けるべきことです。
    次号機ではレンズ鏡頭を作り、エアを流すなどしてヤニがレンズ付近に近づくことが無いような設計にしたいと思います。
  3. 反射光対策
    金属系の材料を扱う際は、表面で反射してレンズ側に戻ってくる光に対する対策が必要です。
    ワーク表面での散乱、というレベルであれば問題ないですが、状態によってはビームを保ったまま反射してくることがあるようです。現在のレンズホルダはABSでできておりますので反射したビームはABSを溶かし、それによってホルダとレンズの融着やABSから発生するガスによるレンズの曇りが生じることがわかっております。
    次号機ではレンズホルダをアルミで作りたいと思います。それによって反射光に対策と放熱性の改善を図ります。
    2のヤニの付着と共に、反射光によって一部が焦げたレンズホルダの写真を下に示します。

  4. 材料の着火
    アルマイトやガラスを除き、条件によってほぼすべての材料で加工点で炎が発生しました。炎の発生は加工点周辺の材料を傷めたり、ガスの発生を増やすことになりますので避けたいところです。市販の加工機は着火の抑制と煙を吹き飛ばすためにエア吹きをしているものが多いようです。このような機構を次号機で導入することを考えます。
    着火に対しては圧縮空気をホッカイロカラムに通して酸素を取り除くことでより効果が増すのではないか、場合によってはワークの焦げを抑制できるのではないかなんてことを考えております。これはいずれ実験してみたいと思います。
  5. 光学系はちゃんと作る
    きわめて当たり前のことです。
    現状の加工機でもそれなりの精度は出ており、焦点でのビーム径はおおむね100umと、設計目標通り位置決め精度とバランスが取れているのですが、ミクロに見るとビームが真円ではなく楕円になっています。これはアルマイトに写真を描画したりしたものを拡大して見るとわかります。光路が直角-直角で形成されていない証拠です。レンズのところまでビームを導く間にXY軸に対して平行/直交していない光路があるということです。
    とりあえず加工できたのでうれしくてそのまま使っているという状況の現行機ですので、次号機ではもう少しちゃんとやりたいと思います。ステッピングモータの位置決め精度をこれ以上上げるのは現在の構成では難しいと思っておりますが、ビーム径は計算上今の1/3くらいまでは絞り込めるはずなのです。
暇なときにあれこれ構想しておりますが、次の装置は現状のXY分離方式ではなく、ヘッドをXY方向に動かす形になりそうです。

2014年4月12日土曜日

喧嘩札作ってみた

 
根付としてよく使われている喧嘩札を作ってみました。

まずはデータを作ります。スライムが好きな嫁さんにスライム付きの札を作ることに。
元絵は二値化して反転しておきます。


 Impact / Laser Engraver plugin に読み込んで、描画サイズなど設定。


仮彫りして位置があっていることを確認します。

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位置がOKですので、パワーをめいっぱいまで上げて本彫りします。

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深さを出すためにもう一発彫ってみます。

video

出来上がり。


いらないところを糸のこ盤で切り落とし、ヤスリで角を仕上げれば完成です。
スラの目だけはマジックで黒く塗ってみました。彫りの深さは1.5mmくらいあります。強烈なインパクトがあります。すばらしい。


自分の物も作ってみました。



こんなもんが自宅でできるなんて。
作ってよかったレーザ加工機。

2014年4月6日日曜日

条件出しに苦労中

 
アルマイトへの描画があまりにきれいなので、似たようなことができないかと考えてみました。
アルマイトはアルミ板を酸の中で陽極酸化させ、生じる微細な穴に色素を閉じ込めて着色する方法です。確か日本人の発明。
アルマイト処理というのもいずれやってみたいと思っているのですが、ここは手っ取り早くできる方法を考えてみました。にせものですがそれっぽいものを目指します。

まず、DAISOでこのアルミ板を買ってきます。


一緒にスプレーも買ってきました。


さくっとスプレーします。アルミの表面の脱脂をきちんとやれば100円のスプレーでもきれいに塗ることができます。


で、ここにレーザ描画を行います。
今回もミクさんで、ちょっと欲張ってTell Your World のジャケット全体を描いてみました。
元絵はこれ。


グレースケール化して反転させただけでやってみます。
 描き描き


大きいので結構時間がかかります。

video

描けましたが、上のほう(描画後半)が暗いです。レーザのパワーが落ちたようには見えませんので、おそらくテーブルが傾いているのであろうと思われます。
調べてみると3mmくらい手前が下がっていました。これじゃだめです。


二回目。白飛び。


三回目。白飛びっぽく見せかけて後半はやや暗め。


大きなものはやはり難しいですね。
まずはステージをちゃんと水平にする必要があります。あたりまえか。