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レーザー加工機製作記(1):部品選定とワークサイズ、筐体サイズ等の決定

レーザーカッター

はじめに

以前、製作途中と書きましたレーザー加工機ですが2019/3/10現在もできていません。今は他のタスクを優先しています。過去記事は以下に載せておきますので、特にレーザー加工機に関する知識がない方はご覧になるとよいかと思います。

製作報告の前に:レーザー加工機とは

まずはコンセプト

さて、以降は過去記事を読んだという前提で進めていきますが、そうは言ってもレーザーと、付随する主要な部品の紹介を行ったのみです。要は何も決まっていないのです。自作の醍醐味としては結局のところ設計が自由にできるところが一番なので、この部分にはある程度アタリをつけるといいますか、「ココだけは拘る」みたいなポイントがあるとモチベの維持という観点からもおすすめです。

私がこれを作るモチベは、単純に興味があるから…というのが一番ではあるのですが、それを言ってしまうとおしまいなので幾つか押さえておきたいポイントをリスト化します。

  • ワークサイズは最低限A4サイズ、それ以上はいくらでも
  • 筐体サイズは奥行き方向が最大で600mm程度
  • 高さは現実的な範囲内なら多少大きくてもOK
  • 横幅は900mmを目安に
  • 厚さ10mm程度のMDF or アクリルの切断
  • 上面に他の物を置いたりするため、ワークは横入れ方式

うーん、あまり特徴ないですね。参考にしていたサイトではこれよりも(特に奥行きが)大きかったので、参考にさせていただきながらダウンサイジングするような方針で設計しました。割と特徴らしい特徴である横入れに関してもこのサイトを参考にしています。

ちなみにですが、サイズに関しての制約は現在使用している机と同じ奥行きにするためです。というかデスクは割とこのサイズが多いと思うので、デスクトップサイズのぎりぎりを狙っているという感じで考えてもらえれば大丈夫だと思います。意外と筐体サイズからスペックを決定している例がない気もするのですが、皆さん置く場所には困ってないのでしょうか…

A4サイズが切りたいというのはまあ最低限の要求ではありますが、奥行き600mmあってワークスペースが210mmより小さくなるようなことは(たぶん)ないので大丈夫でしょう。誰が設計しても(たぶん)大丈夫です。一応A4サイズを最低目標としている具体的な理由としては、A4サイズのBH型のスピーカーを作りたいからですね。スピーカーもいろいろ面白いので別記事で語ります。そのうち…

コンセプトが決まったら部品の選定

はい。部品を決めていきます。とはいっても全部は決められないので決められるところを決めます。レーザーカッターの場合、決めなきゃいけないのは大きく分けて次の3つです。

  • 駆動系
  • 制御系
  • 冷却系

順に説明していきましょう。

駆動系

設計において最も考えなければならないのはここです。適当にやると動かなくなることがしばしば起こり得ます。先に申し上げておくと、私はここまともにやっていません。先人の丸パク…大きく参考にさせていただいております。

ただリンクを紹介して終わりにしてしまってはこのブログを書いている意味が98%ほど失われてしまうため、簡単に手順を示してみます。何度でも言いますが私はめんd…時間節約のため、ここには力を入れておりませんので、手順に不備があろうとも何も補償いたしません。悪しからず。

  1. ワークサイズの決定
  2. 駆動方式の決定
  3. 加工スピードの決定
  4. モータ、減速機選定

大きく分けるとこんな感じでしょうか。3,4の手順はのちに説明予定の制御系とセットです。厳密にいえば、制御にステッピングモーターを使う場合には、モータドライバのマイクロステップ数がスピードやトルクともかかわりがあるためです。

2.の駆動方式では、安価に作ることを考えている人の大半はシャフト駆動を考えるのではないでしょうか。レール系は、個人的にはあまり好みではないので、使いたい場合は他のサイト等を参考にしてください。というか使ったことがないのでアドバイスができません。

リニアガイドで設計する場合は特に気にすることはありませんが(ただしお値段を除く)、シャフトの場合、これまた拘りたい系の人間ならば、シャフトのしなりとかも計算して決めてあげるとよいのではないでしょうか。自分の場合はこれを売って儲けたいとか、そういう意図はなかったので適当にしているだけであって、使う時間と労力とそれに対する見返りのバランスで決めるなりパクるなりしましょう。それこそが自作の楽しみですから。

制御系

これも細かく書けば色々ありますが、arduinoを使うのかarm系のマイコンでいくのかというのがまず決めるところです。自分はarduinoでとりあえずやろうと思ってます。この辺の諸々は別記事で紹介できればと思います。

あとはモータードライバーの選定くらいでしょうか。ちょっとこだわりましたので、これも別記事で紹介します。ついでにレビューもできればよいですね。

冷却系

レーザーは水冷を行わなければ一瞬でぶっ壊れます。なのできっちり冷却しなければなりません。とりあえずPC用の水冷キットをamazonで購入してみました。せっかくなので2セット購入し、自作PCの方で試験運用しています。実はもう半年ほどPCの方は水冷を継続していますが、今のところ順調に動いていて、そこからこのブログを書いています。

おそらくですが、以降冷却系についてはあまり述べることはないと思うので、購入品を紹介しておきます。

まずはラジエーター

次にポンプ。この2つがメインになります。

コネクターはパーツ毎に必要なので、数は自分で確認しましょう。

流量計はあった方がよいです。

ちなみにaliexpressでは流量でon/offするスイッチがあるので、これを電源に挟んであげるとより安全に運用できると思います。

CO2 Laser Cutting Engraving Machine DIY PART 3.2M Lift Water Sensor Protect Switch Water Flow Switch 8mm
created by Rinker

後はタンク。これはバケツとかでも代用可です。

ホースバンドも買いましょう。

もちろんホースも。

こんなところでしょうか。足りないものがあったら追記するようにします。

終わりに

まだ製作が始まっていないので、前回に引き続き紹介ばかりになってしまっています。次回以降は徐々に制作風景を見せていけるかなと思いますが、集中しすぎて写真を忘れることが多々あるのでそれはお許しください。twitterの方でもちょこちょこ呟いていますのでリアルタイムでご覧になりたい方はお気軽にフォローしてください。

それでは。

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