レーザーカッターによるCNCマシン精度確認 [CNC]
レーザーカッターはAliexpressで4千円というのをついポチってしまった。
出力は0.5wとレーザーカッターとしては最低レベルだが、焦点が合っていれば、紙なら十分切断できるし、木材への線引きもこなせる。
ただし、この程度のパワーではレンズの焦点が少し外れても切れなくなるので、十分にレーザーを収束させる必要がある。
6mmベニヤに線を引いているところ。
先端の円筒形の部分がレンズで、回転させて焦点距離を調節する。
さらに線が最も細くなるよう材とレンズまでの長さを調節する。48mmの線が一番細くなっており、この辺りに焦点があるようだ。
レーザーの送り速度は100mm／分程度か。
小パワーとは言え、反射光でも直視するのはあまり気持ちいいものではないので、レーザー光が見える場合は必ず付属の安全メガネは着用。
レーザーカッターは、材に直接罫書きやレンダリングをしたり、薄手の樹脂や紙、布の切断などいろいろな応用が考えられるが、実用用途としてはCNCマシンの精度確認に使ったのが最初になる。
マシンの構造部を作る中で、精度的に気になっていたのがX軸とY軸の組み付け角度。
これの直角が狂っていると、加工結果もそれに倣って狂う。
つまり、CADで正方形を描き、直角が狂っているCNCで切り出した場合、菱形に歪んでしまう。
そこで、レーザーカッターで実際のCNC駆動により直角を描き、描いた線で直角精度を確認してみることにする。
まず、JWCADで直角を描くところから。板の大きさに合わせ縦250mm、横400mmの直角を描く。
レーザー用Gコード作成はフリーのドローソフトInkscapeを使うため、JWCADからDXF型式で保存し、Inkscapeにインポートする。最初からInkscapeで直角が描ければわざわざこんな事をする必要も無い。
Inkscapeの拡張機能の中にある「Generate Laser Gcord」の「j Tech ・・・・」を選択する。これは確かアドオンなので、別にインストールが必要。
このようなポップアップが開くので、ここにコマンドやパラメーターを入れ「適用」を押すと所定のフォルダにGコードファイルが出力される。
Laser ON command欄には、レーザーが出力可変（TTL対応）できる場合はM04、できない場合は出力固定のM03を使うようだ。M04だと、駆動速度の変化に応じて自動でレーザー出力をコントロールしてくれるので、仕上がりが美しくなる。
GコードをCNCに転送するためソフトはbCNCを使用。
実行すると、最初にX軸、それからY軸の順に駆動した。
つまり、CNCマシンのフレーム組み付け角度がそのまま転写される。
短辺を合わせて直角定規を当てる・・・・、
長辺側400mmの両端での隙間を見ると約1.6mm程度のずれが生じている。角度になおせば約0.2度。
図示すれば、こんな感じか。
自作マシンのガントリーは、X軸が断面20×60mmのアルミフレームが並列に2本並び、これの両端に6mmのアルミのエンドプレートをボルトで固定している。プレートに付いたホイールがY軸フレームのレールを動くので、プレートをY軸と考えてよい。
フレームは、ミスミで長さ指定して購入したものをそのまま使っており、特に高精度な加工を行ってはおらず、X軸フレームの端断面の傾斜、あるいは、2本のフレーム長が違うなどが傾きの原因になっていると思われる。
修正は、X軸フレームと端のプレートとの間にシムを挟む。
試しに厚さ0.15～0.2mm程度の厚手のナイロン袋の２枚合わせの部分を挟んでみた。
再度L字を描かせると、直下定規にほぼ重なる感じだが、よく見ると若干の過修正で、反対方向にわずかに（多分0.5mm未満）ずれている。噛ませ幅を減らすか、厚さを薄くすれば良さそうだ。
出力は0.5wとレーザーカッターとしては最低レベルだが、焦点が合っていれば、紙なら十分切断できるし、木材への線引きもこなせる。
ただし、この程度のパワーではレンズの焦点が少し外れても切れなくなるので、十分にレーザーを収束させる必要がある。
6mmベニヤに線を引いているところ。
先端の円筒形の部分がレンズで、回転させて焦点距離を調節する。
さらに線が最も細くなるよう材とレンズまでの長さを調節する。48mmの線が一番細くなっており、この辺りに焦点があるようだ。
レーザーの送り速度は100mm／分程度か。
小パワーとは言え、反射光でも直視するのはあまり気持ちいいものではないので、レーザー光が見える場合は必ず付属の安全メガネは着用。
レーザーカッターは、材に直接罫書きやレンダリングをしたり、薄手の樹脂や紙、布の切断などいろいろな応用が考えられるが、実用用途としてはCNCマシンの精度確認に使ったのが最初になる。
マシンの構造部を作る中で、精度的に気になっていたのがX軸とY軸の組み付け角度。
これの直角が狂っていると、加工結果もそれに倣って狂う。
つまり、CADで正方形を描き、直角が狂っているCNCで切り出した場合、菱形に歪んでしまう。
そこで、レーザーカッターで実際のCNC駆動により直角を描き、描いた線で直角精度を確認してみることにする。
まず、JWCADで直角を描くところから。板の大きさに合わせ縦250mm、横400mmの直角を描く。
レーザー用Gコード作成はフリーのドローソフトInkscapeを使うため、JWCADからDXF型式で保存し、Inkscapeにインポートする。最初からInkscapeで直角が描ければわざわざこんな事をする必要も無い。
Inkscapeの拡張機能の中にある「Generate Laser Gcord」の「j Tech ・・・・」を選択する。これは確かアドオンなので、別にインストールが必要。
このようなポップアップが開くので、ここにコマンドやパラメーターを入れ「適用」を押すと所定のフォルダにGコードファイルが出力される。
Laser ON command欄には、レーザーが出力可変（TTL対応）できる場合はM04、できない場合は出力固定のM03を使うようだ。M04だと、駆動速度の変化に応じて自動でレーザー出力をコントロールしてくれるので、仕上がりが美しくなる。
GコードをCNCに転送するためソフトはbCNCを使用。
実行すると、最初にX軸、それからY軸の順に駆動した。
つまり、CNCマシンのフレーム組み付け角度がそのまま転写される。
短辺を合わせて直角定規を当てる・・・・、
長辺側400mmの両端での隙間を見ると約1.6mm程度のずれが生じている。角度になおせば約0.2度。
図示すれば、こんな感じか。
自作マシンのガントリーは、X軸が断面20×60mmのアルミフレームが並列に2本並び、これの両端に6mmのアルミのエンドプレートをボルトで固定している。プレートに付いたホイールがY軸フレームのレールを動くので、プレートをY軸と考えてよい。
フレームは、ミスミで長さ指定して購入したものをそのまま使っており、特に高精度な加工を行ってはおらず、X軸フレームの端断面の傾斜、あるいは、2本のフレーム長が違うなどが傾きの原因になっていると思われる。
修正は、X軸フレームと端のプレートとの間にシムを挟む。
試しに厚さ0.15～0.2mm程度の厚手のナイロン袋の２枚合わせの部分を挟んでみた。
再度L字を描かせると、直下定規にほぼ重なる感じだが、よく見ると若干の過修正で、反対方向にわずかに（多分0.5mm未満）ずれている。噛ませ幅を減らすか、厚さを薄くすれば良さそうだ。
CNCの配線 [CNC]
CNCの配線イメージ図がこれ。
「自作CNCマシン・レーザーカッター」さんのを参考に同じように作ってみた。
リミットスイッチ関係など詳細は現状と少し違う部分もある。
結構怪しいので、参考にはしないほうがいいです（笑）
実際の引き回し。
X軸、Z軸回りのケーブルはチェーンに束ね、
ガントリー左側のサイドプレートの所まで引き出す。
くねって動くチェーンはいかにもそれっぽくてかっこいい。
写真は４芯シールドケーブル３本だが、最終的にはこれに２芯ケーブル４本を加えた計７本をチェーンに通す。断面30×15mmのチェーンはこれだけで満杯状態。
モーター用はケーブル色を統一しようと各軸を4芯ケーブルとして独立させたが、せめて8芯に集約すればよかった。
4芯ケーブルはX、Z軸モーターとリミットスイッチ関係が各１本でいずれも同じシールドケーブルを使用。
２芯ケーブルはストレージ関係、つまりレーザーカッターとFANに照明LED、プローブ用で計４本。いずれも0.3スケアの赤黒２色ケーブルを使用
スピンドルモーター関係はノイズの影響などがあるらしいので、別系統とする。
最終的には、これにY軸左右モーター用４芯ケーブル２本がさらに加わることになる。
ここで、リミットスイッチだが、ガントリー側の両端にマイクロスイッチを配置、
ガントリーが端まで動くとストッパー
に触れてスイッチONで通電、エリア端を検出する。X、Y軸はそれぞれ＋、－方向、Z軸は＋方向のみの計５個のスイッチを配置した。
スイッチからの信号ケーブルは、CNCシールドのこの部分に繋ぐ。
CNCシールド上の端子はX、Y、Zそれぞれ＋、－２方向の別があり、６系統あるように見えるが、「自作CNCマシン・レーザーカッター」さんの情報では各軸の＋、－は並列に繋がっているだけ、つまり＋、－方向の区別はしていないらしい。
そこで、＋方向、－方向用のそれぞれのスイッチはパラレルで結線。
最終的に、X、Y、ZのGNDを共用し、リミットスイッチ関係の配線を４芯ケーブル１本に集約した。これで本当に問題ないないかどうかは？だが、ひとまずこれで試してみることにする。
Z軸リミットスイッチ。
ブラケットの構造はこんな感じ。
設計が後回しになったため、かなりアクロバチックな構造となっ(^^;)
Ｘ軸リミットスイッチ。
左右で裏表逆の固定となるため、向かって左は赤、右は裏側がでるため黒色。結線は右から左の方にパラレルで延長している。
最後に、X、Z軸とY軸リミットスイッチの配線をガントリー左側の端子台で集約する。
ここでは、空き芯を適当に使っているので色分けに特に意味は無くなってしまった。
端子台から出る（下向）ケーブル線の色でいうと、黒がGND、赤がX軸＋、緑がY軸＋、白がZ軸＋になる。
これをCNCシールドに接続する部分は、１０端子ハウジングのうち４つを使用した。色分けは、上と同じ。
「自作CNCマシン・レーザーカッター」さんのを参考に同じように作ってみた。
リミットスイッチ関係など詳細は現状と少し違う部分もある。
結構怪しいので、参考にはしないほうがいいです（笑）
実際の引き回し。
X軸、Z軸回りのケーブルはチェーンに束ね、
ガントリー左側のサイドプレートの所まで引き出す。
くねって動くチェーンはいかにもそれっぽくてかっこいい。
写真は４芯シールドケーブル３本だが、最終的にはこれに２芯ケーブル４本を加えた計７本をチェーンに通す。断面30×15mmのチェーンはこれだけで満杯状態。
モーター用はケーブル色を統一しようと各軸を4芯ケーブルとして独立させたが、せめて8芯に集約すればよかった。
4芯ケーブルはX、Z軸モーターとリミットスイッチ関係が各１本でいずれも同じシールドケーブルを使用。
２芯ケーブルはストレージ関係、つまりレーザーカッターとFANに照明LED、プローブ用で計４本。いずれも0.3スケアの赤黒２色ケーブルを使用
スピンドルモーター関係はノイズの影響などがあるらしいので、別系統とする。
最終的には、これにY軸左右モーター用４芯ケーブル２本がさらに加わることになる。
ここで、リミットスイッチだが、ガントリー側の両端にマイクロスイッチを配置、
ガントリーが端まで動くとストッパー
に触れてスイッチONで通電、エリア端を検出する。X、Y軸はそれぞれ＋、－方向、Z軸は＋方向のみの計５個のスイッチを配置した。
スイッチからの信号ケーブルは、CNCシールドのこの部分に繋ぐ。
CNCシールド上の端子はX、Y、Zそれぞれ＋、－２方向の別があり、６系統あるように見えるが、「自作CNCマシン・レーザーカッター」さんの情報では各軸の＋、－は並列に繋がっているだけ、つまり＋、－方向の区別はしていないらしい。
そこで、＋方向、－方向用のそれぞれのスイッチはパラレルで結線。
最終的に、X、Y、ZのGNDを共用し、リミットスイッチ関係の配線を４芯ケーブル１本に集約した。これで本当に問題ないないかどうかは？だが、ひとまずこれで試してみることにする。
Z軸リミットスイッチ。
ブラケットの構造はこんな感じ。
設計が後回しになったため、かなりアクロバチックな構造となっ(^^;)
Ｘ軸リミットスイッチ。
左右で裏表逆の固定となるため、向かって左は赤、右は裏側がでるため黒色。結線は右から左の方にパラレルで延長している。
最後に、X、Z軸とY軸リミットスイッチの配線をガントリー左側の端子台で集約する。
ここでは、空き芯を適当に使っているので色分けに特に意味は無くなってしまった。
端子台から出る（下向）ケーブル線の色でいうと、黒がGND、赤がX軸＋、緑がY軸＋、白がZ軸＋になる。
これをCNCシールドに接続する部分は、１０端子ハウジングのうち４つを使用した。色分けは、上と同じ。
網戸の開き止めを作る [DIY]
つい最近、我が家のネコが丸１日ほど行方不明になる。
朝、居ないことに気がついたときは、戸も窓も全て閉まっていて、自分で逃げ出した形跡は見当たらず。
怪しかったのは、道に面した格子付きの窓。
夏はだいたい夜も網戸のままにしてあって、猫たちがそこからよく外を眺めている。
外から網戸を開けようと思えばいとも簡単に開けられる。
盗難か？と思ったが、翌朝、幸いにも工房の脇をのこのこ歩いている所を確保し事なきをえた。
どこから、どのようにして逃亡したかは、結局不明のままだが、
用心に越したことはないので、網戸にしていても簡単に開けられないように開き止めを作ってみた。
断面が10mm×12mm程度の木片を丸鋸テーブルで挽いて、深さ5mm程度の溝をいれたもので、網戸用とサッシ用の1ペアで開き止めとして機能する。
溝幅は、それぞれのレールの厚さに合わせて
網戸用が一度挽きで1.6mm、
サッシは２度挽きして、多分3mm程度だろう。
網戸用ストッパーは外側に露出し、その気になれば外からでも外せるので、黒のつや消しラッカー吹きつけ、上側のレールに付けた。
網戸用を取り付けるところ。
取り付けたところ。
現状、ストッパーの反りがバネになってはめただけで落ちないが、
両面テープをレールに貼ってこの上から差し込めば容易には取れないだろう。
外から見ても、目立たないし背伸びした程度では届かない。
窓サッシ側も開けた状態で固定するよう、内側のレールにストッパーをはめる。
はめたところ。
この状態で、外側の窓は自由に動くので、サッシの開閉、施錠に問題はない。
朝、居ないことに気がついたときは、戸も窓も全て閉まっていて、自分で逃げ出した形跡は見当たらず。
怪しかったのは、道に面した格子付きの窓。
夏はだいたい夜も網戸のままにしてあって、猫たちがそこからよく外を眺めている。
外から網戸を開けようと思えばいとも簡単に開けられる。
盗難か？と思ったが、翌朝、幸いにも工房の脇をのこのこ歩いている所を確保し事なきをえた。
どこから、どのようにして逃亡したかは、結局不明のままだが、
用心に越したことはないので、網戸にしていても簡単に開けられないように開き止めを作ってみた。
断面が10mm×12mm程度の木片を丸鋸テーブルで挽いて、深さ5mm程度の溝をいれたもので、網戸用とサッシ用の1ペアで開き止めとして機能する。
溝幅は、それぞれのレールの厚さに合わせて
網戸用が一度挽きで1.6mm、
サッシは２度挽きして、多分3mm程度だろう。
網戸用ストッパーは外側に露出し、その気になれば外からでも外せるので、黒のつや消しラッカー吹きつけ、上側のレールに付けた。
網戸用を取り付けるところ。
取り付けたところ。
現状、ストッパーの反りがバネになってはめただけで落ちないが、
両面テープをレールに貼ってこの上から差し込めば容易には取れないだろう。
外から見ても、目立たないし背伸びした程度では届かない。
窓サッシ側も開けた状態で固定するよう、内側のレールにストッパーをはめる。
はめたところ。
この状態で、外側の窓は自由に動くので、サッシの開閉、施錠に問題はない。
