設計着手にあたり、まず現状の確認と流用可能な部品類を調べます。
現在使っているレーザ加工機は、Shenhui Laser社の SH-K40 というモデルだと思われます。オリジナルはもはやどこが作っているのかわからないよく見る中華レーザ加工機です。
では現物を確認していきましょう。
ミクさんのでっかさが際立つというか、加工機が小さいというか、こんな感じで流しの横にテーブルを作ってその上に載せています。このテーブルは横浜基地でも使っていたもので、変な形していた横浜のマンションの部屋にあわせてクサビ形に切ったままの天板を使っています。
よくある中華加工機そのものの外観。青じゃないというのがちょいと違うところですが、違いは色だけです。
加工室開いたところ。小さなハニカムテーブルを置いています。
ヘッドにはエアチューブが接続されており、外部のコンプレッサから圧縮空気を吹き付けることで加工時に発生する煙やヤニを吹き飛ばすようになっています。
鏡筒はネジを緩めるとレンズ部分が上下するようになっており、材の厚さに合わせてレンズの高さを調整するようになっています。したがってステージに昇降機構はありません。
位置決め機構はよくあるステッピングモータとタイミングベルトを使ったXYステージです。スライドレールは、X軸が板金加工したチャンネルとそれに抱きつくように取り付けられたφ10mmくらいのナイロンローラー、左右に二本あるYレールは、右がX軸と同じ板金レール、左側だけがシャフトとリニアベアリングが使用されています。原点検出はフォトインタラプタと遮蔽板です。
第一～第三ミラーは金スパッタガラス板で、第一、第二ミラーには光軸調整機構が供えられています。
次、コントロール部。
メインスイッチ、レーザー射出をON/OFFするオルタネートスイッチ、テスト照射するためのモーメンタムスイッチ、電流を調整するボリューム、そしてレーザ管に流れる電流を示す電流計です。
内蔵のレーザ管は40Wで、最大出力時に約20mAの電流が流れます。
改造していますのでごちゃごちゃしていますが、底に見える金属箱がレーザ励起用の高電圧定電流電源。多分最大15ｋVと思われます。左側のパンチングメタルはロジック用の５V安定化電源。右の緑色はバラスト抵抗。50kΩ 50W品がついています。
レーザ管は通電開始直後はプラズマがありませんので抵抗は無限大ですが、一旦放電が始まると急に抵抗が小さくなります。この時電源が追従できずに一瞬大電流が流れてしまうのを防ぐためにバラスト抵抗が入っています。電源電圧最大15ｋV、発振時のレーザ管の電極間抵抗をゼロと仮定すると50kΩでの電流は30mAとなり、これ以上の電流は流れないようになっています。
電源の上に乗っかっている基板は改造して搭載したモータドライバです。XYのステッピングモータ用にA4988モジュールが二つ載っています。ボリュームはレーザ出力を調整するためのものですが、ここでは使用していません。ドライバ基板はパラレルポートを介してPCに接続されており、MACH３でコントロールされています。
鏡筒からエアを吹き出すためのコンプレッサ。
後部には排気ファンがついています。このファンはリタイヤした布団乾燥機のファンを改造して使っています。
排気ファンには100mmφのフレキシブルダクトが接続されており、長々と換気扇のところまで引き回されています。
排気は換気扇を介してそのまま外に捨てています。
アクリルを切るときには結構な刺激臭がしますが、我が家は両面道路で、お隣ともそれなりに離れておりますので臭気が問題になることはありません。
レーザ管の冷却水。ホームセンターに売っている10Lのタンクを使い、投げ込みの12Vポンプを使って水を還流しています。
で、これが今回五号機を作ろうと思い立った最大の動機である加工エリア。
乗っているのはA4の紙です。ほぼこれでいっぱいです。
今回目指す600x400mmのアクリル板とA4の紙のサイズを比べてみましょう。
これが乗るステージを確保するのが目標です。
加工によく使う材料はなんといってもアクリル板です。レーザ加工との相性が非常に良いです。アクリルのほかにABSやナイロンやポリカーボネートやポリエチレン、ポリプロピレンなどのよく使われているプラスチックも切断可能ですが、これらの材料は切断面が美しくありません。
アクリルは大量に在庫しています。主に3ｍｍと5mmのクリアで。アクリ屋ドットコムさんで端材を良く購入しています。端材といえどもサイズ的には十分使えるモノで、コストパフォーマンスはピカイチです。
倉庫の棚にはほかにも山ほどアクリル板が在庫されています。
ということで、現状のレーザ加工機と環境の確認でした。
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