2014年12月30日火曜日

レーザ加工機の排気系を何とかする

 
いろいろ厚めの板も切れることがわかって喜んでいるレーザ加工機ですが、煙がすごいです。
今の加工機についている排気ファンは去年Maker Faire にいったときに日米無線電機商会で購入した Royalのブロア TB530 です。
このブロアは排気量は十分なはずなのですが、どうも風の流れが適切ではないようです。一応空気の入り口を前と横にスリット状に開けて、そこから空気を取り込んで煙ごと吸い出そうという設計思想だったのですが、残念ながらブロアのパワー不足かスリットの形状が適切ではないために吸気量が足りないようです。筐体に穴を増やして吸気量を増やすという考え方もありますが、穴を開けてもうまくいかない場合は単に煙の漏れる口を増やすだけになってしまうので最初からはやりたくありません。

で、できるだけ現状変更をしない所から順に対策をいくつか考えてみました。
まずやろうとしたのはブロアの回転速度を上げること。
TB530はACクマドリモータです。ので、電圧を変えることである程度は回転数の制御は出来ると思われます。が、これは周波数に対してすべり幅が許容される側の話ですので、増速側はどうなるのか良くわかりません。何より100V定格のモータにそれ以上の電圧をかけるのはまずいです。インバータという手もありますが、あまりに面倒です。
ので、いちばん簡単なのは速度制御が出来るモータに交換してしまうことです。

ということでばらしてどんな感じか見てみました。
まず現在のモータで回っている所の様子から。


のんびりと回っていますので、増速するとそれなりの効果がありそうです。風量は回転数に比例、吸入圧力は回転数の二乗に比例、必要トルクは3乗に比例です。手元にあるジャンクのDCモータと交換すれば何とかなるかもしれません。

ばらします。ファンを外して、


ローターを抜きます。
軸を見ながら考えることしばし。....何とかして軸を延長して交換するモータとつなぐ必要がありますが、どう見てもまっすぐにつなぐことが難しいと思われます、ファンは金属製でけっこうな重量があり、少しでも軸が曲がると発散側に変形してすぐに壊れそうな気がします。

ということで、モータの交換は却下です。


で、次に考えたのがブロアをほかの強力なものに交換するという考えです。もちろん新品を購入するなどと言う選択はこのブログ的にございません。
思いついたのは掃除機です。ターボファンですね。これならかなりの吸い込み力がありますのでいけそうです。ということで、ハードオフでジャンクの小型掃除機を購入してきました。
早速(掃除機として)動かしてみた所、これはうるさい。ある程度わかっていたことですが、小さいだけにさらに高周波が耳に突き刺さります。これが加工中ずっと続くのは耐え難いです。夜の作業も出来ません。速度を落とすという手もありますが、たとえば回転数を7割に落とすと吸い込み力は半分以下(回転数の二乗に比例)になってしまいます。これはあまり効果的では無いように思われます。

ということで、やむなく最後の手段である「筐体に穴を開ける」ことにします。
が、単に穴を開けるとそこから漏れが出るような気がしますので、ブロアよりも風量が少ない軸流ファンを使ってやり過ぎない程度に空気を押し込むことにしてみました。ついでに加工機の中にブロアに向けた空気の流れを作るようにします。

使ったのはこちらのファン。おそらくCPUクーラーか何かについていたものです。12V。


これを蓋のこのあたりに穴を開けて取り付けることにします。そして、加工機内部の対角線になる位置にもうひとつのファンを下側につけて、外気→第一ファン→Zステージ上→第二ファン→Zステージ下→ブロア→ダクト→屋外 という流れを作ることを計画します。


蓋にファンを固定してしまうと配線がつながって蓋を外しにくくしてしまいますので、ファンは加工機本体からこのような板を作って立ち上げることにします。
レーザ加工機があるとこんな板(6mm厚MDF)を作るのはあっという間です。すばらしい。


蓋のこのあたりに大穴を開けます。


ドリル穴を並べて、


つながっているところをニッパーで切ります。


ヤスリで仕上げていきます。


対角位置の第二ファンはこの位置に取り付けます。下穴を開けて、


長めのネジ(ハンズマンガラクタ市で10円)を、


このように入れて、ファンを取り付けます。


測って穴を開けたとはいえ、Zステージとぎりぎりです。この位置でZステージが昇降します。


横から見たとこ。上から下に風を送り、煙を押し込みます。


大穴を開けたところにファンを取り付けます。切り出した板にファンを取り付けて、


加工機にネジ止めします。これで蓋の取り外しは問題ありません。


第二ファンからの配線を取り回して、


先端をピンヘッダにハンダ付けして、


モータ電源の12Vにつなぎこみます。


試してみます。


煙が左にながれているのがわかりますでしょうか。なんと一発OKです。思惑通り加工機内を横切る気流を作ることができたようです。切っているのは6mmのMDFで、本来であればとんでもない量の煙が出て加工機の中が真っ白になるのですが、全く問題無しです。すばらしい。


これで厚いMDFも切り放題ですね。うれしいです。

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