レーザー加工機 排気 ~3~

レーザー加工機排気のため、換気扇取り付けの続きです。

先日の計画通り、下図の箇所に穴をあけようと思います。

壁裏想像図

先日の計画通り、斜線(赤)の箇所に穴をあけ直そうと思います。

 

今回は作業し易い様に有孔ボードを取り外します。しかし最上部の廻り縁に挟まれた部分が外れないので有孔ボード自体を切ってしまいました。

なお作業中、さしがねを壁の隙間に落としてしまいました。もしかすると家を壊すまで救出不能かもしれません。

壁穴6

石膏ボードが現れ、作業し易くなりました。

 

壁裏探知機で柱の位置を調べ、ここぞという箇所に切り取り予定線を入れます。有孔ボードを取り去ったのはこの探知機を使う為でもあります(有孔ボードのままだと石膏ボードとの間に隙間があり探知機が使えないのです)。
この探知機は前から持っているのですが、壁内部がハッキリわかる場合とわからない場合があります(使い方が下手なだけかもしれません)。
壁穴7

 

まずは半分だけ切り取ってみます。探知機の表示から、穴の左は柱ギリギリだと思っていたのですが、実際には柱は7cm程奥にありました。切り取りを半分にしておいて良かったー。

壁穴8

指が写り込んでしまいました。

 

 柱ギリギリの位置に線を引き直して切り取ります。穴の左辺が柱の位置と合っており、換気扇の木枠をこの柱に固定するつもりです。

壁穴9

どんどん家が壊れていく・・・

今回の位置に筋交いは無かったので、この位置で進めていきます。次はいよいよ外壁を切り取らねばなりませんが、日が暮れたのでこの続きは後日行います(とりあえずこちらにもビニールを張っておきました)。

 

レーザー加工機 排気 ~2~

先日失敗した換気扇取り付け穴はビニールを張ったままです。

その後考えたのですが、筋交いの角度を延長していくと、ほぼ部屋の端で一番下に着きます。
そこから考えると、壁の内側は下図の様になっていると想像しています。
ならば少し右に開けなおせばいいんではないかと。
筋交いはもしかすると一本ではなく、X状になっているかもしれませんが、そうだとしても この位置なら影響はない筈です。また間柱もあと何本かあるでしょうが、それも影響ないと思われます。

壁裏想像図

たぶん、壁の裏はこうなっていると思う。

今度、この位置に開けてみようと思います。勇気が必要ですが。

Grbl × NCVC

レーザー加工機Grbl化で、NCVCで生成したGコードだと上手くいかずくハマっていましたが、なんか見えてきました。

何をやっていたかというと、まず実機に乗せる前に以下を試しました。

  • ArduinoUNOに現在最新と思われるGrbl1.1eを書き込む。
  • PC(Windows10)にはbCNCをインストールする。
  • とりあえずCNCシールドは載せずに今までのGコードを走らせてみる。

・・・なのですが、Gコードを実行すると途中で停止してIdle状態になってしまいます。
あちこちググッて以下の内容を試しましたがこれらは全て効果ありませんでした。

  • リミットスイッチや非常停止に変な信号が入らない様、プルアップを外部に追加、およびコンデンサ取り付け。
  • ArduinoUNOをバッタ物から純正品に交換。
  • PC側をGrblControllerに変更。
  • Grblのバージョンを0.9にダウングレード。

レーザー加工用データは全てNCVCで生成しています。そこで試しに基板加工用データを実行したところ、これだと最後まで実行できました。基板加工データはGynostemmaで生成しています。
Gコードを比べると、Gynostemmaが生成したコードは全て(曲線も含め)G01の直線を組み合わせて描かれいるのに対しNCVCで生成したコードは円や円弧(G02,G03)を使用しています。途中で停止する箇所は色々変わるのですが大抵は円を描くあたりで止まっている様です。

最終的に変更したのはNCVCの設定4点です。

  1. 「オプション」→「 切削パラメータの設定」から設定ファイル(ウチではLaser.nci)を選び、「表記」タブ内の「ゼロは省略」のチックを外す。
  2. 同じ「表記」タブ内の「全円は2分割」にチェックを入れる。
  3. 同じ設定ファイルの「生成」タブ内の省略指定の「Gコードモーダル指定」にチェックを入れる。
  4. LinuxCNC用にヘッダにG64を追加していたのを廃止。

これで最後まで進むようになりました。

1.はNCVCのサポート掲示板に記載がありました。
2.についてですが、円を描くとき、今までNCVCが次の様なコードを出していました。「G03J1.5F500.」
円なので始点と終点は同じにつきXやYの位置は省略していますが、これでLinuxCNCでは問題なく 動作していました。しかしGrblはダメな様です。
Grblでは「G03Y8.5J1.5F500.」の様に指定してやる事で正常動作しました。しかしNCVCにこの為の設定が見当たらなかったので「全円は2分割」設定にしました。これにより円弧を2回描く事になり、円弧であれば終点の指定が入るので正常動作します。
3.はコードの一番最後に原点に戻す「X0Y0」がなぜか実行されず、「G0X0Y0」だと実行できたのでG0が連続してモードが変わらない場合でもG0を明記する様に設定にしました。
4.のG64はLinuxCNCの時、これがないと直角に折れ曲がる筈なのに角が曲線になってしまった対策で入れていました。GrblではG64はサポートされていない様です(何故なくてよいのかは調べていません)。

以上により、何とかArduino単体では動作する様になったので先に進めます。

変更箇所(備忘録)

 

レーザー加工機 排気

現在いろんな事がやりかけのままですが、ここでレーザー加工機の排気用に換気扇を付けようと思いたちました。  が、やらかしてしまいました。 素人がいい加減な事をするとこうなるという見本です。

まず我が家は2年程前に中古で購入したのですが、その時点でトイレにはかなり強力な換気扇が付いていました。扉を閉めて換気扇を回すと空気が薄くなりそうな気がします。そこでまずこの換気扇をそれなりのサイズのものに交換します。

換気扇交換後1

換気扇の交換後です。
まだスイッチに課題アリです。

トイレ換気扇2

外側にはガラリを取り付け。

で、取り外したのがこれ。
これを工作室の壁にとりつけ、前を箱で囲ってそこにレーザーの排気ダクトを接続しつつ、普段は箱の蓋を開ければ部屋の換気にも使えるという計画です。

換気扇1

木枠は新たに作りました。
外壁につけるフードは先日も書いたハンズマンのガラクタ市購入品です。

取り付け先である我が家の工作室は、前の持ち主がオーディオルームとして使われており、音楽室みたいな有孔ボードが貼ってあります(きっとオーディオ好きの方にはいい環境なのかもしれませんが、私には猫に小判です)。
まずは壁の中を調べる為、ホールソーで直径10cmぐらいの穴をあけてみました。

壁穴1

石膏ボードが見えてきました。

石膏ボードの向こうがどうなっているか分かりません。そこで100均のコンクリートドリルビットで中心に穴をあけてみます。

壁穴2

ドリルで石膏ボードに穴。

穴をのぞくと断熱材が見えます。グラスウールみたいなやつです。穴から針金を突っ込んでみましたが、それ以上の情報は得られません。そこで更にホールソーで石膏ボードに大き目の穴をあけてみました(木工用ホールソーなので手動でゆっくりと切ってみました)。
ここでまた針金で上下左右を探ったところ、換気扇取り付け予定範囲に柱はなさそうです。なお有孔ボードのつなぎ目には柱らしきものが見えているのですが、これは石膏ボードの手前だけで、石膏ボード裏側の柱は別の位置にある事が分かりました。一瞬戸惑いましたが有効ボード用の柱っぽい木材も結構がっちりしているのでこのままここに取付けようと思います。

後で考えると、ここでの確認が不足していたのですが・・・ノコギリで有孔ボードを切ってしまいました・・・

壁穴3

有効ボードをカット

そして石膏ボードもカッターで切って・・・・

壁穴4

石膏ボードも切ってしまった。

四角い穴をあけました。しか~し、
ここで断熱材よりも奥に筋交いがある事を発見!まずいです。
柱と筋交いの場所に斜線を描いてみました。
筋交いって断熱材よりも外側にあるのね・・・。(T_T)

壁穴と筋交い

筋交いと左右の柱の場所

また地震が来るかもしれませんし筋交いを切るのはマズイと思われ、とにかくこの位置には設置できません。
柱と筋交いを避けて上にずらすと天井ギリギリになってしまいます。かといって下げるとかなり低い位置になってしまいます。また全く違う場所にすると中がどうなっているか分からず、再び同じ失敗を繰り返すかもしれません。

素人が無茶するとこういう事になります。
対策を考える間、とりあえずビニールで塞いでいます。

壁穴5

取りあえず塞いで考え中。

対策ですが、今のところダクトでの排気に変更しようかと考えています。Φ100程度の丸穴なら筋交いを避けて出せそうなので、ここに加工機のトイレファンを接続しようかと。
よく考えてから再開します。

 

Grbl,CNCシールドとか水流センサーとか

だいぶ遅くなってしまいましたが、あけましておめでとうございます。
本年もぼちぼちとやっていきたいと思います。

ぼちぼちと言いつつ早速ですがCNCシールドの続きです。正月休みに帰省した際、日本橋のシリコンハウスに行く事ができたので4pin、2pinのハウジングを購入してきました。これでモーターやらリミットスイッチやらを接続しようと思います。
4pin,2pin

で、接続方法を調べているのですが、リミットスイッチや非常停止信号は今までの接続とGrblの標準が異なる様なので、とりあえずGrblの設定にて論理を反転したりしてやってみようと思います。ところで現在LinuxCNCで使っている制御回路は次のようになっています。色々継ぎ足したので特に非常停止信号周りはややこしくなってしまいました。

レーザーコントロール回路

そういえば水流センサーを取り付けた話はブログで報告していませんでした。のんさやさんのレーザー管破損記事も見ていたのでいつか付けねばと思っていたところ、昨年のMFTの後に秋葉原でセンサーを見つけたので購入して取り付けておりました。

水流センサー

水流センサー
ホースと接続する金具はホームセンター「ハンズマン」で購入。

水が流れるとセンサーから流量に応じたON/OFF信号が出ます。ウチの水ポンプの場合1秒あたり25から35発くらい出ていました。それを90円マイコンのPIC12F629で検出し、10発/秒以上なら水流ありの判定としました。水流が無い時は2pinがH,3pinがL、水流ありならその逆を出します。そして2pinから2SC1815を通してレーザーを強制OFFにしていますが、これだともし2SC1815が故障したらレーザーをOFFにできないのであんまりよい回路ではないと思いますが、簡単に後付するためこうなってしまいました。

WaterFlowSensowI/F

水流センサーインターフェース
後付けなので宙ぶらりんです。

このあたりの回路をCNCシールドに載っけるのが結構面倒です。とりあえずはLinuxCNCで動いているので、やっぱり「ぼちぼち」になりそうです。

参考までにPIC12F629のプログラムをここにアップしておきます。
(MPLAB IDE 8でコンパイルしています)

Grbl,CNCシールド

レーザー加工機ではこれまでLinuxCNCを使ってきました。
PCと加工機の間はプリンターケーブルでつないでいます。

LaserCutterController

こんな感じ・・・

 

このあたり、最近はGrblというのが流行りの様です。これだとArduino経由で接続するためプリンターポートが無いノートパソコンでも制御できます。
先日見せていただいたぽんさんのレーザー加工機もGrblを使われており、気になっていました。
またこちらのサイト「
自作CNCマシン・レーザーカッターについて」も大変参考になります。

最近Grblにはレーザー加工機用のモードが追加されたそうです。このモードはヘッドのスピードが落ちた時にレーザーを弱めてくれるとの事で、今まで直角の曲がり角とかは焼き過ぎっぽかったのが解消されるかもしれません。

AliExpressにはArduino UNOとCNCシールドがセットで¥1009-で売られていました。早速購入し、すでに到着しております。
CNCシールド

なんか、ステッピングモータードライバのヒートシンクが3つしか入っていないです。
まあ当面ふたつしか使わないですが。

ついでに2.54mmピッチの3pinコネクターも買いました。ラジコンサーボとかで使うアレです。
サーボは3pinでよいのですが、よく考えるとステッピングモーターは4ピン、センサー類は2ピンのハウジングが必要です。一緒に発注しておけば良かったです。これらを正月休み中に部品店に買いに行ければいいのですが…

2.54mmピッチコネクタ

2.54mmピッチコネクタ

・・・という訳で、ぼちぼちやっていきます。

ヨットレースのスタート練習用タイマー

ヨットレースのスタート練習用タイマーを作ってみました。
ヨットのレースはまずスタート5分前に旗が上がり、それから色々と手順を踏んで5分後にスタートとなります。この5分の間に選手は色々な準備を行います。
たとえば陸上の競技と違ってスタートラインに線を引く訳にはいかないので海上のブイとコミッティボートの間の直線がスタートラインとなるのですが、自分がはみ出しているかどうかが判りにくいので一旦ライン上に船を止め、ブイの向こうに見える景色を確認しておきます。そうするとスタートの瞬間にブイと向こうの景色を見る事で自分がラインを超えているかいないかが一目でわかるわけです。
また風の方向や海面の状況をチェックし、どのあたりを走っていくと有利かを予想します。 さらにスタート直前になるとラインの手前に多くの船が集まり混雑する中で有利と思われる場所に船を停止させる必要があります(
船は同じ場所に留まるのが難しいのです)。

RaceStart

スタート前


で、日ごろからスタート練習をやる訳です。
その際、ゴムボート上の先生や関係者が時計を睨みながら5分前とか1分前とか叫んだり、スタートの瞬間にホイッスルを鳴らしたりします。しかし5分間ずっと時計を睨んでいるのは結構苦痛ですし、ホイッスルを鳴らし忘れたりしもします。

そこでこのタイマーです。
スタートボタンを押すと「スタート5分前の5秒前」からカウントダウンし、1秒毎に発信音が鳴ります。そして5分前には長音1回+単音5回で5分前である事を知らせます。
その後、10秒置きに単音1回。また4分前には 長音1回+単音4回、3分前には長音1回+単音3回といった風にカウントダウンしていき、スタート10秒前からは1秒毎に発信音が鳴ります。
また5分スタートの他、4分、3分でのスタート練習にも切り替えられます。

製作

今回はArduinoを使用しました。
プログラムはArduinoUNO上でデバッグし、生のATmega328Pに書き込みます。

Arduionoブートローダ書き込み。

まずFT232RLでArduinoブートローダを書き込み、その後ArduinoUNOに挿してスケッチをダウンロードします。

 

そしてプリント基板を切削。

ヨットスタート練習タイマー基板

切削中。

 

ケースはポリプロピレンのタッパーです。
初めてレーザーでポリプロピレンを切ったので加減が分からず、スピーカー側は十分切れていなかったため後から手で切り抜く羽目に。

ヨット練習タイマー4

十分に切れていませんでした。
結局手作業で切り抜き中。

ヨット練習タイマー5

こちら側はパワーを上げたのでバッチリ切れています。というか少し強すぎたかも。

 

液晶は以前カホパーツセンターのジャンク市で買ったものです(既に3年も経っていました)。
液晶の前面にはクリアーのプラバンを張り、押しボタンの前には厚手のビニールを張って防水しました。
スピーカーを鳴らすアンプには秋月電子で購入したPAM8012モジュールを使いました。D級なので2W出せるのに小さいです。

ヨットスタート練習タイマー

モバイルバッテリーで電源供給。

ヨット練習タイマー2

こちら側はスピーカー。海上でも聞こえる様に3Wクラスです(アンプからは1Wしか入っていませんが)。
ケースとの間にビニールを貼って防水処理しました。

 

回路図

ヨットレース練習用タイマー回路図

クリックすると拡大します。

Arduinoスケッチ

 

まだ実際にスタート練習で使っていません。今度試してみます。

ぽんさんのレーザー加工機

先日ハンズマンのガラクタ市に行った話を投稿したところ、ぽんさんから書き込みを頂きました。 この記事でお互いの家が近い事が分かったとの事で、メールで連絡を取り合ったところ車で20分程度の距離であると判りました。
ぼんさんもレーザー加工機を作ってられるそうです(今のところネットでは公開されていないそうですが)。
今まで近くには同様の事をする人がいないと思っていましたが、こんなに近くにおられたとは・・・。
で、早速ぼんさん宅にお邪魔してレーザー加工機を見せていただきました。
未完成と聞いていましたが殆ど完成に近い状態です。あとはGrblからのコントロールを残すのみの様です。

さっそくぽんさんのレーザー加工機を拝見。 

一見、どこにあるのかわかりませんでした。木製の蓋にする事で加工機の上も有効活用できる様にとの事です。

BONSAN Laser1

家具調のレーザー加工機です。
机の様に見えます。

 

蓋を開けるとこの通り。レーザー管も電源も箱の中に納まっています。

bansan Laser2

ふたを開けるとレーザー加工機になっていました。

 

冷却水のタンクです。ウチの様にポリタンクではありません。
お子様が小さいので外部の低い位置には配管等を置くことを避けたそうです。
PC用の水冷装置を流用しています。

BonsanLaser3

冷却水は不凍液を使われています。
緑色なのでどこに水が通っているか一目瞭然です。

 

冷却水はラジエターで冷やす構造です。これにより小容量のタンクでも温度上昇を防ぎます。

Bonsan Laser4

ラジエター

 

レンズ、ノズルは市販品を使われています。レンズの高さを調整できる構造になっていて焦点距離を合わせる事ができます。
ほいほい堂の加工機はレンズが固定な上に、ベース上下機構もないので金網の下に敷く薄板の枚数で高さを調整していますが、こちらの構造だと焦点調整がやりやすそうです。
このパーツが欲しくなりました。

Bonsan Laser5

Xキャリッジ。

 

3Dプリンタもこの様に箱に収まっています。

Bonsan 3Dprinter

3Dプリンタ。
箱に収めるとスッキリします。

 

その後、ぽんさんには ほいほい堂の工作室にも来ていただきました。
半日でお互いの家を訪問できてしまいました。近いという事は素晴らしいです。

BONSAN

ぼんさんと記念撮影。

自宅が近いので簡単に行き来できますし、是非今後ともよろしくお願いいたします。
(お土産に頂いたアクリル板とLEDテープ、ありがとうございました)

※2016-12-12追記
当初「ぼんさん」と記載していましたが正しくは「ぽんさん」でした(BONSAN→PONSAN)。
大変失礼いたしました。 >ぽんさん

FRISKサイズのUSBジョイスティック

OpenStickLiteが使える様になったので、Laser加工機用に小型のジョイスティックを製作しました。

これまでLaser加工機のジョグ制御には、下の様なジョイスティックを使用していました。見覚えがある方もいらっしゃるかもしれませんが、MakerFaireではラジコンシミュレータのコントローラに使用しているものです。
今回、OpenStickLiteを使って場所を取らない小型のものを作ろうと思います。

LaserCutterController

これまでのLaser加工機のコントローラ。
ちょっと大きくて邪魔になる。

 

X-Y軸入力のスティックはジャンクのゲームコントローラーから外したものです。HardOFFで108円で買ってきたコントローラをバラしてストックしています。
これはX-Yのアナログ制御に加えスティック自体を押し込む事でボタンをON/OFFできます。今回入力デバイスはこれ一つだけで、
X-Y軸とボタン1個だけにしました。

JoysticksFromPS

PlayStation用コントローラから外したジョイスティック

 

簡単に回路を描いて・・・

LaserStickSchematic

Laser制御用ジョイスティック回路図

 

基板切削CNCで削って・・・ 

LaserStickPCB

LaserStick基板
(実は一部パターンをミスっており、この後手配線で修正しました)

 

FRISKのケースに入れました。
FRISKはケースサイズが変わるという話ですが熊本ではまだ従来サイズしか見かけません。今回使用したのも従来サイズです。

LaserStick2

フリスクケースに収納。

 

中身はこんな感じです。
PIC18F14K50はフリスクケースにピッタリ。
部品がとっても少ないです。

LaserStick3

水晶発振子周りのスペースが厳しくなってしまったので、水晶を少し浮かして取付け、更にショート防止のためカプトンテープで保護しました。

LaserStick4

斜めからみたところ

 

コンフィグはこれを書き込みました。

LaserStick Configuration

今回のOpenStickConfigLiteの設定。
入力信号はX-Y軸とボタン1個だけ。

 

またLaser加工機に取付ける為、3Dプリンタでホルダーを製作しました。

LaserStick with Holder

ホルダーと小型ジョイスティック

そして加工機に取り付け!!

LaserStick6

ホルダーと共に加工機に取付けた図。

PIC18F14K50採用で小型機器が作り易くなりました。
SOP版を使うともっと小型化できそうです。

 

動画にしてみました。 2016-10-25

 

皮にレーザーマーキング~その2~

前回はくまモンを試し描きしたところまででした。
すこし大きすぎて皮の端切れからはみ出したので今回は少し小さくしてみます。

まず少し小さめのくまモンをPNG型式で作成します。背中も含めました。

そしてレーザーでマーキング。方法はこのあたりに書いた通りです。

少しですが加工中の動画を撮ってみました。

リングをつけてカシメで止めてキーホールダーにしてみました。
(この金具はカシメっていうんですかね。皮革加工は初めてなのでわかりませんが店ではそういう名札が付いていました。なんかそのままのネーミングです。因みにこれをカシメる道具は持ってないので万力で挟みました)

KumamnoKeyholder

くまモンキーホールダー
輪郭はハサミで適当に切ったのでガタついてしまいました。

暫く使用した後撮影したので既に剥げています。レーザーがスキャンした方向にスジ状に剥げているのでもう少し密度を上げてマーキングすると良いかもしれません。因みにこの時は144dpiの設定でした。

このキーホールダーは家の鍵に付けて使用しています。