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レーザー加工機の制御PCが壊れてGrblへの変更を検討した件

先日スーパーカブのガスケットを切り出そうと思い、レーザー加工機を立上げようとしたらPCがOSを読み込めませんでした。 BIOSを開いてもハードディスクを認識していないのです。

操作パネルが無くバラバラ
正常だった頃の加工機

これはマズいです。レーザー加工機なしの生活は考えられません。
このPCはかなり古いPentium4時代のマザーボードを未だに使っており、LinuxCNCをインストールして加工機を制御していました。なので加工機との接続も化石の様なプリンターポートなんですよね。
一応LinuxCNCの設定ファイルはバックアップしてあるのでハードディスクを交換して入れ直せば良いのですが、そろそろUSBの時代を迎えたいと思いGRBLへの変更を検討しました。

GRBL検討

GRBLはArduinoUNOでCNC類を制御するオープンソースプロジェクトで、かなり前の投稿でも検討していました。→https://www.hoihoido.com/blog/LaserCutter-18/


しかしこの時は非常停止ボタンや水流センサーを接続する異常検出系の端子が足りなくてどうしようか考えている内に放置してしまったのです。


今回改めて調べるとGrblでもArduinoUNOを使うのはレガシーで、最近は色々な32bitマイコン上で動作させるのが普通になっている様です。
この中からESP32で動作させるFluidNCというのが良さそうです。というのも先日Aliexpressの安売りでESP32ボードを3枚959円で購入しているのです。

激安のESP32ボード。1枚あたり320円。
ちゃんと技適マークがついてるけどモジュールに書いてある文字が少ない気がする。
でも動作はしている。

このESP32ボードにFluidNCを入れ、その出力を現行制御基板のパラレル入力に入れてやれば安上がりかと考えています。

LaserCutterController
現行の制御基板

あれ、PC動いた。

という感じでFluidNCの検討を始めたのですが、ふと気になり壊れたPCのBIOS設定を確認したらS-ATAを使用しない設定になっていました。このマザーボードはS-ATA規格の出始め時期だったので(こんな基板いつまで使うねん!) S-ATAを使うかどうかという設定があって初期値は「使わない」だったのです。で、これを「使う」に変更したらあっさり立ち上がりました。時計は正常に動作していたので疑っていなかったのですが、翌日CMOSチェックサムエラーも出だしたのでボタン電池(CR2032)の電圧を見たら1.5Vでした。一瞬「電圧あるやん」と思ったけど、よく考えると3Vが正常ですね。半分しかありません。

という事でボタン電池を交換して復活したのですが、GRBL化の検討はこのまま進めたいと思います。また放置になるかもしれませんが。。。

ふる~いソケットレンチセット

このふる~いソケットレンチセット・・・安物ですがウン十年使っています。

かなり前から中のプラスチックがボロボロで工具のおさまりが悪くなりました。

プラスチックだけ取り出すとこんな感じ

そこで作り直す事にします。
まず大体の寸法を測ってJw-cadで図面を書いて・・・

ダイソーの6mm厚MDFボードをレーザーでカット。

こんな感じで納めます。

しかし6mm厚MDFだけだとちょっと薄く、取っ手を持って歩くとケース内で工具がバラけます。
そこで蓋側にプチプチを貼り付けて対策しました。

いままでソケットがバラバラでどこに何㎜のがあるかわからなくなっていましたがこれで大丈夫。

レーザー管劣化

レーザー管が劣化してしまいました。

いきさつ・・・

前に冷却水をこういうのにした事を書いたのですが・・・

Water2_7
不凍液を電動ポンプで回し、ラジエーターで冷却していますが
水流がちょっと弱めでした。
手押しポンプが付いているのは電動ポンプまで水を通す為です。

あまり冷却が弱いとレーザー管が劣化するという事を読んだので直ぐに元の風呂水ポンプに戻していました。

今まで使っていた風呂水ポンプ

この状態で使っていても徐々に劣化感はあったのですが、先日MDF材を切っていたら途中でレーザーが出なくなっていました。みるとポンプが壊れてセンサーが水流を検出しなくなり、レーザーを停止させていた様です。

水流センサー
水流センサーのインジケーター

ポンプはもうウンともスンともいいません。でもこれは予備として買っておいたこちらの水中ポンプに交換します。

いつだか買っておいた水中ポンプに交換。

これで水は依然よりも良く流れるようになったのですが・・・・レーザーが弱々しくなり、フルパワーでも2.5mm厚のMDFが切れなくなってしまいました。

水流センサーが働いてレーザーは止まっていた筈ですが、余熱が逃げないだけで劣化してしまうのでしょうか?

ためし撃ち
購入時の試し打ち風景。
ブログを見返すとこのレーザー管は2015年に購入しています。
約5年使ったと考えれば諦めもつくかな。

という事で・・・

とりあえずレーザー加工機のない生活は考えられないので新たなレーザー管を発注しましたが、新型コロナで世の中おかしくなっているこのご時世、いつ届くのでしょうか?

レーザーカットしてマスクを作ってみた。~その2~

先日のマスク作成の続きです。

前回のデーターは片方のパーツを裏返し忘れていました。材料となる生地に裏表の区別がなければ特に問題はないのですが、区別がある場合は面倒になるので修正データを作りました。

また私にはサイズが小さい感じがしたのと鼻の横に隙間ができるので改良しようと思います。まず全体を10%大きくし、鼻側をちょっと広く取る事にします。あと縫い合わせがし易い様に2枚を中央で連結させてみました。

早速改良版をカットして縫います。

鼻の横には使い捨てマスクから取った針金を入れてみます。

大小並べて撮影。もうちょっと明るい色の生地にしようかな・・

まだミシンに慣ませんがなんとかできました。

今回のカットデータです。
<前回サイズの修正版>
MASKDATA2.jww
MASKDATA2.dxf
<サイズアップ版>
MASKDATA3.jww
MASKDATA3.dxf

レーザーカットしてマスクを作ってみた。

新型コロナウィルスで世の中えらい事になっています。
オリンピックもMakerFaireKyotoも中止だそうですね。(オリンピックは中止ではなく延期でしたね。訂正します。)
熊本でもマスクは全く手に入りません。仕方ないので使い捨てマスクを洗って消毒して使いまわしていますが、あまり何度も使えるとは思えません。

そんな中、家族がダイソーに行ったらマスク自作用の型紙を配っていたそうで、1枚もらってきました。

いずれ大量に作る必要があるかもしれないので、これをJw-cadに入力してレーザーカットしてみます。

これを2セット、合計4枚を切り出します。

適当な布をセットして・・・

布がラクダ色っぽい・・・

布を切るのは初めてなので条件設定を探りながら・・・
速度はF1200、レーザーパワーは40%で切りました(なおウチのレーザーは40WのCO2ですが最近パワーが下がってきている気がしています)。
でもまあ相手は布なので問題なく切れました。

4枚で一組のマスクになります。

そして不慣れなミシンで縫ったのがこれ。

二重構造で本来は中央と上下の縫い目を内側に折り返して見えなくするのですが、間違って縫ったのでどちらかの縫い目が表に出てくる様になってしまいました(上下の切り口がギザギザに見えるのはその為です)。
嫁曰く「初心者がやりがちな事」だそうです。

Jw-cadとDXFのデーターをアップしておきます。
MASKDATA.jww
MASKDATA.dxf

レーザー加工機の冷却水~不凍液投入~

先日水冷システムを変更したレーザー加工機ですが、冷却液には水道水をそのまま使っていました。今は5月なので凍結の心配はありませんが、その前にカビやコケが生えると嫌なので、ちゃんとした冷却液に入れ替えます。

冷却液には何を入れようかとネットで調べると、自動車用でよく使われているエチレングリコールというのは毒性があるそうなので漏れた時が嫌で使いたくありません。グリセリン系というのもあり無害でそのまま下水に流せるそうですが粘性が高いとの事。

このあたり素人で良くわかりませんが、プロピレングリコール系というのが毒性が低いとの事なのでこれを買ってみました。カビやコケの防止効果があるかどうかはわかりませんが・・・。

water2_1

プロピレングリコール系冷却液”コガブラインPG40”。Amazonで¥923-

早速リザーバータンク(として使うペットボトル)に入れてみました。かき氷のイチゴシロップみたいでおいしそう。

water2_2

約2リットル投入。

で、接続してみます。

water2_3

全体がピンク色。

電動ポンプをONにしといて灯油ポンプでプライミングしてやると循環し始めます。
しかし水道水の時と比べて流量が明らかに減っています。やはりこれも粘度が高いのでしょうか?水流センサーも反応しません。

水流センサーの出力を見ると6.89Hzです。センサーは10Hz以上を流量有りと判定する様にプログラムしているのでこれでは反応せず、このままではコントローラーがレーザー発射を止めてしまいます。

Water2_3

水流センサーの出力

レーザー管にどれくらいの水を流す必要があるのか分かりませんが、今までフルパワーで動かしても特に水が温まる感じも無かったので、とりあえずこの流量でもいいんじゃないかと(ええかげんやなー)、センサー閾値の方を4Hzに落としました。

と、一旦これで良しとしたのですが、やはりちょっと不安なので冷却液に精製水を混ぜて濃度を下げる事にします。冷却液を500ml抜いて代りに精製水500mlを入れました。冷却液そのままだと凍結温度が-25℃ですが、さすがにそこまで冷える事は無いので多少薄くなっても大丈夫でしょう。

Water2_5

精製水500ml。
ドラグコスモスで¥98-で購入。割安な気がしましたが元は水ですもんね。

これで若干ですが流量が増えています。センサー出力も9Hzにアップ。

Water2_6

不凍液を薄めた後の水流センサー出力。約9Hzにアップ。

なおこの水流センサー(YF-S201)は以下の式で周波数が決まる仕様になっています。
 Frequency (Hz) = 7.5 * Flow rate (L/min)
という事は9Hzだと、9÷7.5=1.2L/minとなります。適正値が判りませんが少ない気もするので
温度に注意しながら使ってみます。

Water2_7

何だか、派手な色が入り混じっています。

レーザー加工機の冷却水

最近、時々レーザー冷却用のポンプが止まります。
一旦回り始めたら途中で止まる事は無いのですが、何日か使用しなかった後、電源を入れても回り出さない時があるのです。その場合、ねじを外してインペラを手で回すとゴリゴリ感が取れて復活します。そろそろ限界かもしれません。

suirei1

今までのポンプ。
洗濯機の風呂水取り用です。

冷却水はこういうタンクに入れてあり、レーザーを使用する時はポンプを放り込んで回しています。因みにこのタンクは熊本地震の時、給水用としても活躍した物です。

Suirei2

水タンク

レーザーの使用が終わると毎回水を抜いています。自重で大体の水をタンクに戻した後、コーキング容器で作った水鉄砲を使ってパイプに残った水を吸い出しています。

Suirei3

パイプ内の水を吸出す為の水鉄砲

この水を抜く作業が結構面倒なのです。そこでこの機会に水冷システムを見直そうと思います。イメージしているのはぽんさんのレーザー加工機で、ポリタンクはやめて加工機に一体化した循環経路とし、トータルの水量を減らす代りにラジエターで冷却しようと思います。

で、ラジエターを購入。

ラジエター

たぶんPC水冷化用です。購入時は送料無料で¥1896-でした。

そしてポンプ。

ポンプ。

なに用か分かりません。
購入時は¥416-でした。

まずはこれらの動作確認です。水をこぼしても被害が少ない様、風呂場の脱衣所で試します。

ポンプ2

ポンプと仮の電源

Radiator2

ラジエター

リザーバタンク

仮のリザーブタンク

 

新たに購入したポンプは水中ポンプではないのでパイプの途中に取付ける形となります。
起動時、ポンプまで水が来ていない状態でも少しは吸い上げてくれるかと期待しましたが甘かった様で、全く吸い上げません。よって起動時は何とかして呼び水で満たしてやる必要がありますが、ペットボトルを上げたり下げたり、パイプをシゴいたりと色々やりましたが思った程簡単にはできません。ポンプまで水を送る為のポンプが必要になりそうです。

当初これを購入しようかとも考えましたが・・・

プライマーポンプ

ボートの船外エンジンで燃料を送るのに使うプライマーポンプ

もっと簡単に手に入るのがありました。
灯油ポンプです。これを使って電動ポンプまでの経路を水を満たしてやれば後は電動ポンプが流し続けてくれます。

灯油ポンプ

灯油ポンプ。

 

という事で、この方式でレーザー加工機に取付けたいと思います。
経路は下図の様にします。

水経路

冷却水経路

 

・・・さっそく取付けました。

LaserCoolingSystem

ファンのLEDが眩しく輝いています。このファンもぽんさんから頂いたものです。

LaserCoolingSystem2

灯油ポンプが顔を出しててちょっと変ですが・・・

水流センサー

センサーが水流を検出した証として緑色LEDが点灯しています。

現時点は普通の水道水を入れていますが、暫く使って水漏れが無い事を確認したら不凍液に替えようと思います。冬までには何カ月も猶予がありますが、その前にカビやコケが生えると嫌なのです。よって防カビ/コケ効果のある不凍液にしたいのですが何を入れるのがいいんでしょうね? 車の不凍液(エチレングリコール)は毒性があるらしいので漏れると嫌であまり使いたくありません。グリセリンタイプというのもあるそうですが、こちらは粘性が高いという話です。PC水冷用かな? もう少し調べてコケが生える前には交換しようと思います。

レーザーでハンコを製作する

訳あってハンコを製作する事にしました。
ゴム板をレーザーで彫るのが本筋だと思いますが、手元に無かったので杉(と思われる)板に彫ってみました。

まず適当なソフトで原版を描き、裏表を逆転させます。また彫る部分を黒、残す部分を白にします(一回失敗しました)。

そしてここに書いた方法でレーザー加工機をラスタースキャンさせます。この時レーザーパワーをどれくらいにするのが適当か分からなかったので、ちょっと強めかと思いましたが50%からやってみました。スキャン速度はF3000、解像度は288dpiです。

まず1回目・・・さすがレーザー、細かいところまで残っています。でもちょっと彫り過ぎました。3mm以上窪んでいるので細かいところ(濁点の部分とか)がすぐに折れそうです。

はんこ1

一回目

 

2回目。パワーを約25%に下げて再トライ。
深さ2.5mmでまだ彫りすぎです。

はんこ2

二回目

 

3回目。約10%パワーでやっと1mm強になりました。これくらいで良しとしましょう。
なお10%とはボリュームの目盛りでの10%です(この図のIN端子で制御)。レーザー管の定格は40Wなのでキチンと比例していれば4Wになりますが実際のところは分かりません。

はんこ3

3回目。既にインクを付けた写真しかありませんでした。

つまむところを付けて・・・

はんこ4

つまみ取付け。

 

押してみます。
ゴム版と違って綺麗に押すのが難しい気がします。
まあでも良しとしましょう。

はんこ5

押してみた。

 

リニアガイドで2代目ラダーペダル制作~その2~

2代目ラダーペダルはこんな構造にしようと思います。

ラダーペダル構想

Fusion360で描いてレンダリング

リニアガイドにペダルを載せてワイヤー(糸?)で接続し、中央のプーリーで可変抵抗を回転させます。 左右のペダル内にもそれぞれ可変抵抗が仕込んであり、踏み込むとブレーキがかかります。

 

早速ペダル部分を作成してみました。本体はダイソーの6mmMDFをレーザーカットしています。歯車はABSで3Dプリントしました。バネは1.5mmのピアノ線です。
ペダルを踏みこむとギヤが可変抵抗を回す仕組みです。

ペダル1

ペダルの内側

 

そしてこんな感じでリニアガイドに乗せます(ガイドのコマが小さい感じがしてちょっと不安)。

ペダル2

リニアガイドに取付け。

 

これを二つ製作しました。こういう風に合板の上に並べる予定です。

ペダル3

こんな感じで並べます。

という感じでぼちぼちと進めます。

どどーんはじめました。

変なタイトルですが「ドローン」と呼ぶにはおこがましいので「どどーん」なのです。

息子が少し前からマルチコプターを飛ばしています。
最初はこういう買ってきたやつをそのまま飛ばすだけだったので自分でやろうとは思っていなかったのですが・・・。

トイドローン

JJRCのトイドローン

最近はパーツを集めて組立て、PCで設定を変えたりと工作心をくすぐる事をやっているのを見て自分でもやりたくなりました。
作るのはブラシレスモーターのパワフルなのではなくコアレスDCモーターの軽いやつにします。 

部品購入

まず、フライトコントローラー。この基板にジャイロや加速度センサーが載っていてSTM32マイコンが飛行を制御します。ブラシレスモーターの場合だと通常はモータードライバは別に必要(4個も!)ですが、これはシンプルな制御のDCモーター用なのでドライバもこの基板に載っています。

F3EVO

フライトコントローラー F3EVO。
ブラシモーター用です。

次に受信機。私が持っているフタバの送信機に適合するものです。出力は昔ながらのPWMではなくS-BUSというシリアル通信なので、配線は電源、GND、S-BUSの3本だけです。S-BUS信号は上記フライトコントローラーのUART端子に接続します。

FT4X

ラジコン受信機です。

そしてモーター。2個で¥104円だったので予備も含めて6個買いました。
しかし後で失敗だった事に気づきます。

CorelessMotor

コアレスモーター。
(失敗でした)

プロペラです。結構折りそうなので多めに必要です。

propeller

プロペラ

他にバッテリーも必要ですがとりあえず息子のを借りることにします。

製作

まずはjw-cadでフレームを描きレーザーでMDFを切ります。

フレーム1号jw-cad

jw-cadで描いて・・・

MultiCopter1

マルチコプターのフレーム1号

パーツを取付けた写真は撮り忘れました。
フライトコントローラとPCをUSBで接続しCleanfligntというソフトで設定します。このあたりは息子に聞いたり須磨模型のサイトを参考にしました。

Cleanflight

Cleanflight設定ツール

そして設定ができたのでプロペラを取付けようとしたら・・・軸の太さが合いません。

良く調べたら、この手のモーターの軸はΦ1,0mmと0.8mmがある様です。今回買ったプロペラは1mm用ですが、モーターは0.8mmでした。仕方ないのでダメ元でプロペラの軸に接着剤(ボンド・ウルトラ多用途)を着けて固めます。この接着剤は固まっても少し柔らかいタイプなので後々の着脱がやりやすいかなと思います(実際のところ特に抜ける事もありませんでした)。

飛ばしてみる。

接着剤が固まったので早速飛ばしてみます。
が、プロペラの回転を上げても5cm程浮上するのがやっとです。しかも、ものすごく不安定ですぐにひっくり返って墜落します。 フライトコントローラの設定とかも色々いじったのですが・・・やっぱりパワー不足が一番の問題の様です。

2号機・・・ヘキサコプター

本来ならもっとパワフルなモーターに交換するのが筋だと思いますが、その前に予備モーター2個を追加してパワーアップしてみます。今回購入したフライトコントローラーはDCモーターを6個まで接続できるのです。
またフライトコントローラの設定により、スティックの操作量に対する反応を半分くらいまで減らしてみました(初心者なので安定性重視です)。

マルチコプターフレーム2号

フレーム2号。
モーターを2個追加してヘキサコプターとしました。

これだと何とか目の高さあたりまで浮かびましたが全く余裕がありません。やはりこのモーターでは厳しい様です。

モーター交換して3号機

やはりパワフルなモーターに交換する事にします。息子が使用しているのはJJRCのトイドローンSyma X5Cの交換用モーターなので同じ物を購入します。軸もΦ1mmなので購入済みのプロペラが使えます。
今回は配送を待つ気分ではないのでAmazonに発注し2日後には到着。

そして3号機。フレームは1号を元に細かいところを改良して作り直しました。
材料が2.5mmのMDFでレーザーで簡単に切れるのでどんどん改良していきます。

マルチコプターフレーム3号モーター変更

マルチコプターフレーム3号モーター変更

これだとさすがに良く飛びます。しかし操縦が初心者なので何度も墜落し、モーターの付け根が折れてしまいました。

マルチコプターフレーム3号破損

マルチコプターフレーム3号破損

4号機

モーターの付け根を強化しました(少し太くなったのと、2枚重ねの部分を根本側に若干伸ばしたのと)。
今のところ壊れておらず操縦練習中です。

マルチコプター フレーム4号

モーターの付け根を強化。

この後どうするか未定ですが、まずは操縦の練習をしてみます。