レーザ加工機のX軸改造

　
完成宣言をした後も延々と改造が続いているレーザ加工機ですが、さらに大手術です。長期休みならではの作業ですね。

今回の改造、いや改良はキャリッジのがたつきをなくすことです。このがたつきはシャフトに対して垂直方向のがたつきとキャリッジを回転させる方向と二つがあるのですが、いずれも非常に小さなものです。しかしながら、回転方向のがたつきはレーザの入射方向に対する第三ミラーの角度を換えますので描画への影響が大きいと懸念されます。これはベクター描画ではまず気にならない誤差レベルなのですが、ラスター描画をする際には良くわかります。たとえば、X軸をスキャン軸にする場合とY軸をスキャン軸にするときを比較すると、X軸をスキャンしたときの像が若干ぼけるのです。人間の目は鋭いので結構気になります。

どれぐらいのがたかというと、これぐらいです。

現在の構造はキャリッジの中央ではなく端っこににベルトを固定し左右引っ張っていますので、走査方向が変わるときにキャリッジには回転方向の力がかかっているはずです。つまり、右に引かれるときと左に引かれるときで第三ミラーの角度が若干ながら変わっている可能性があるのです。ラスター描画はキャリッジの往復双方で描画がなされますので、このズレがあると走査ごとに若干ずつ行が位置がずれることになり、これが結局描画像のボケの原因になっていると思われるのです。
うえの動画は手で無理やり動かしていますので結構ぶれていますが、ベルトで引いたときに実際の所どの程度ずれているのかはわかりません。しかしながら、この手の事柄は気になり始めると夜も眠れなくなるたちなのでこの機会にやっつけることにしました。

そもそもこのがたの原因は何かといいますと、X軸の保持にリニアブッシュをシャフトあたりひとつしか使っていないことにあります。リニアブッシュはリニアガイドなんかと違ってがたが結構あります。がたを減らすにはいくつかブッシュを使います。シャフト方向にブッシュを連ねてキャリッジを固定することで、ブッシュ端の距離が増えますので回転方向のがたは小さくなっていきます。

では早速設計変更です。
現状こうなっている所を、

このようにブッシュをシャフト当たりひとつずつ増やし、二連にします。

こうすることで生じるデメリットは、X軸方向のストロークがブッシュひとつ分減ることですが、現状はキャリッジがリニアブッシュよりも大きいので、設計上はほとんど減ることはなさそうです。ただし、いまタッピングネジでキャリッジのベースに固定されているブッシュホルダがネジ止めできなくなります。
ブッシュとベースの間にネジ穴を作ってとめることが出来ないかとも考えたのですが、ブッシュホルダの高さを変えずに作りこむことは難しいようです。ブッシュホルダの高さが変わるとキャリッジ上の第三ミラーの高さが変わってしまいますのでこれはやってはいけません。
ということで、あまりやりたくないのですが、ブッシュホルダとキャリッジの間は接着することにしました。これで今後の変更は総換えということになります。

さて、まずはリニアブッシュ二個分を保持するホルダを作ります。
最近調子がいまいちの３Dプリンタさん。たまにサーミスタが接触不良を起こしてヘッドの温度が下がるか、とんでもない高温になって焦げるか、といったトラブルが起きています。
今回も一度止まってしまい、二度目での成功でした。