ブログだいちゃん

ブログだいちゃん

趣味のブログ

ブログだいちゃん

レーザーカッター(彫刻機)を作成してみました

以前ペンプロッターに500mwのレーザーモジュールを取付た記事をアップしました。

blogdaichan.hatenablog.com


この程度のパワーではMDFボードなどに画像を焼き付けるのにも時間が掛かり、ましてや切断などは出来た物ではありません。

そこでパワーがある程度あるモジュールを使い専用のレーザーカッターを作成してみます。


 

主な使用材料

 

レーザーモジュール

ブラックフライデーセールでアリエクスプレスから購入しておいた物、割安でした。

LT-40W-A-GOLD
 
 

その他

ドラッグチェーン、配線ケーブル ネジ類、パーツリストは下の動画のリンクから入手できます。


フレームの作成


YouTubeにレーザーカッターの作成についてアップされた方の動画です、STLファイルへのリンクもありますのでフレームの部分を使わせて頂きました。


www.youtube.com


大きさは縦400mm×横550mm 、Core XY 駆動で laser GRBL を使用します。

ほとんどの3Dプリントパーツは動画のリンクより入手できますが、ドラッグチェーン取付とレーザーモジュールマウントの3Dプリントパーツは作成しました。

  

使わせていただいた3Dプリントパーツ

 

  

作成した3Dプリントパーツ

レーザーモジュールマウント、ドラッグチェーンマウント、電源ジャックボックス、緊急電源切断スイッチマウント、Arduino マウント、ドライバーアダプタマウントなどを作成しました。


   

フレームの組立、パーツの取付配線


フレームの組立は動画で詳しく説明されていますので参考になりました。

 

CoreXYのタイミングベルト設置

CoreXYのタイミングベルト設置画像、マーク・リホルストの技術トピックから引用

αモーターはX軸ドライバーへ、βモーターはY軸ドライバーに接続しました。

 

パーツ類の取付

緊急電源切断スイッチは使わなくて埃をかぶっていた物を使用してみました、緊急時12V電源を押しボタンで遮断します。
左側は12V電源用のジャックです。


Arduino UNO ・CNC shield はケースには入れずリニアレールにマウントしました。
ドライバーアダプターは必要ありませんがレーザーモジュールと一緒に購入したので取付ました、使い勝手はよいです。

PWM信号はCNCシールドのZ+ と GND からドライバーアダプターの2P PWM入力端子に接続。

※GRBL Ver1.1 使用でCNCシールドがVer3.0 の場合PWM出力端子とZ軸リミット端子が入れ替わります、従ってPWM出力はZ軸リミット端子から取ります。



レーザーモジュールを取り付けた状態

 
 

完成したレーザーカッターの外観

 

設 定

 

Arduino UNO に最新のGRBL Ver1.1 を書き込み。

 
下のリンクからダウンロードし、Arduino library フォルダー内の grbl フォルダーにある config,h を開き COREXY を有効にし書き込みます。
#define COREXY // Default disabled. Uncomment to enable.


github.com


 

Laser GRBL のインストール

ここからダウンロード出来ます、日本語にはまだ対応しておりません。

lasergrbl.com

 

カスタムボタンのインストール

ここからカスタムボタンをダウンロードしてインストールします。

lasergrbl.com



Laser GRBL をインストールしたPCとレーザーカッターのArduinoUNO とUSBケーブルで繋ぎ、ポート番号を指定して接続します。

Grbl ⇒ Grbl configration を開き以下のように設定しました。
 


 

動作試験

 
試用版の Lightburn で作成したGコード で動作させました、Laser GRBL はレイヤー機能が無いので使いにくいですね Lightburn 購入しようかな 。

猫の画像です、塗りつぶしだと時間が掛かるのでラインでの彫刻です、外側の円は切断に設定しています。
 
設定値(3mmの しなベニア)

猫の部分 F値:1200 mm/分 S値:40% 1Pass
円の部分 F値:480 mm/分  S値:100% 3Pass

円の部分は 1Pass でもカットできますが焦げ目が多くなり綺麗に仕上がりません。

 
煙がすごいのでガレージに置いて動作させました、450×600mmの鉄板に載せるとピッタリ合います。

また、レーザーカッターの足に磁石を取り付け鉄板に張り付くようにしています。
 

 

Ender5Plus のサイレントマザーボードが壊れた

結論から言うと、Ender5Plus のサイレントマザーボードが壊れました。 😂


故障状況


印刷中に突然ヒートベッドの温度が下がりエラー表示されました。

・ 下がっていく温度は表示されていましたので温度測定は出来ています。

・ ヒートベッドも導通はありますので問題なさそうです。

となると、電源かMOSFET最悪はマザーボード側の問題が考えられます。


不具合箇所を特定する


・ スイッチング電源のヒートベッド用24Vは出力されていますので電源は問題なし。

・電源からMOSFETまでは24Vが来ています、しかしヒートベッドの温度を設定してもMOSFETからヒートベッドへ24Vがかかりません。

ということは、MOSFET が壊れたか マザーボードからのトリガー信号が来ていないかのどちらかになります。


 
マザーボードからMOSFETへのトリガー出力端子でトリガーされているか測定したところ、ヒートベッドの温度設定しても何も変化がありません、最悪の結果になったかも。

・ 取り外した古いマザーボードに取り換えて結果を見たところ、問題なくヒートベッドが過熱されましたMOSFETも壊れてなくヒートベッドも問題ありません、購入して1年に満たないのに静音マザーボードがダメになりました。(T-T)

古いマザーボードでも印刷は出来ますが、静音マザーボードになれてしまうと後戻り出来ません、再度購入手続きをしました。


冬の散歩用に犬の防寒着、ヘッドランプは必需品

朝晩の犬の散歩は欠かせませんが寒い冬の散歩はキツいですね、今年10歳を迎える愛犬ダイスケも私同様寒さに堪えているのではないかと思います。

私は電熱ベストに防寒服を着て完全防備ですが、老犬のダイスケも防寒着を着せてあげたいと思い探してみました。


犬の防寒着


アマゾンで、評判が良さそうな物を探してこれに決めました。


ラブラドールレトリーバーのダイスケは「5XL」くらいで丁度良いサイズなので購入しました色はとダイスケと同じ黒です。

年末の31日に届きました注文から丁度2週間でした、大きさは最大の5XLでダイスケの着丈を測って多少余裕があるサイズでしたが実際に着せてみるとキツキツな感じでした、犬の着丈を測定し余裕を持ったサイズがお勧めです。


寒さもこれからが本番,、防寒着が活躍しそうです。


ヘッドランプ


散歩する朝晩は暗いのでヘッドランプは必須です、軽くて広範囲を照らす良い物はないか探してこれを選択しました。


正面の帯状LEDが広範囲を照らします、右サイドにサーチライトが付いていて押しボタンスイッチで切り替えられます。

照度は2段階で弱側でも十分明るく,広範囲を照らしますので犬の散歩には最適です、充電式で連続使用時間も犬の散歩には充分です。

クリック現象が頻繁に起きるので エクストルーダーモーターを取替えることに

Ender5Plusを購入後すぐにMicroSwiss製のダイレクトエクストルーダーに取り換えました、その時重量軽減のためステッピングモーターを下記の様な小型の物に取り換えました。


当初からクリック現象は起きていましたが1年近く経って頻繁に起きるようになりました、ドライバーの電流調整や印刷設定などいろいろやってみましたが解消されません。

製品に付いていたボーデン型のステッピングモーターは 42×42×40mm で厚さが倍近くあります、たぶんトルク不足が原因でクリック現象が起きているのでしょう、ステッピングモーターを取り換えて様子を見ます。

しかし、モーター周りに付いている端子ボックスなどが23mm厚のモーター用に設定されているので作り直さないと取り付けられません、仕方なく設計し直しました。

以前作成した記事はこちら

blogdaichan.hatenablog.com


フレームに20×20×3mmのアルミアングルを使用します


前の物は15×3mmのアルミ平板を使用していましたがスペースを得るため20mmを使用します,穴開けは以下の寸法で2.5Φの穴は3mmのタップを切ります


端子ボックス・ドラッグチェーン取付パーツ作成


アルミアングル20mm用に変更して作成


取り付けた状態と動作結果


ステッピングモーターは中古の沖電気製42×42×40mmを取り付けました。

以前の物との対比。


クリック現象の原因はやはりステッピングモーターのトルク不足だったようで、取り換えた後はクリック現象はまったく起きません、印刷した物もスカスカ感もなくなりしっかりと出来上がりました。


3D-CADに あると便利なスペースマウスの作成

物作りに集中力がなくなってきたこの頃です、年ですかね~、今回は3Dキャドにあると便利なスペースマウスを作ります。

スペースマウスは以下のような物で、私も中古ですが持っていて3Dキャドで使用しております。


しかし高価なのでなかなか手を出しにくい代物でもありますね、YouTubeに自作された方の動画が何種類かアップされていたので参考にさせて頂きました。
  

 

参考YouTube動画


パーツ数も少なくて済み、ジャイロセンサーを使用したこのタイプを作成してみようと思います、パーツも手持ちの物が使用でき、全て購入しても安価です。

www.youtube.com


組立配線


参考動画の説明欄にファイルなどのリンクがあります。

github.com


圧縮ファイルのなかに、コード、STLファイル、画像などが入っています。

ネオジム磁石を取り付けるパーツを変更する

ネオジム磁石を接着するのに磁力が強すぎて上手くいかなかったので、パーツを一部変更し、磁石を取り付ける所の外側に壁を付け磁石を安定させました。 

 

USBケーブルの配線

USBケーブルをコネクタではなくpro micro 本体に直接ハンダ付けするので老眼の私には大変でした、画像の箇所にハンダ付けします。

 

配線ケーブルは細い物を使用する

使用したケーブル、使いやすいシリコンケーブル。

 

組立途中の画像はいつも撮り忘れます(^_^;

 

完成したスペースラット



コード書き込みと動作試験


SpaceRat.ino を書き込み動作試験をしたところ、Y軸とX軸の回転はOKでしたがX軸Y軸の移動が動作しませんでした、ズームは問題なしでした。

コードを確認してみると、移動操作がマウスの右ボタンでしたので「シフト+中ボタン」にコードを書き直しました。


  
SpaceRat_Inventor.ino も試しましたが、PCがフリーズし動作しませんでした、原因は調べておりません。

space rat を Fusion360 で動作させてみましたが、マウスカーソルも一緒に動いてしまって操作に慣れが必要です、市販ののスーペスマウスとは比べられませんが使い勝手は微妙です。

オートチェンジャー機能付きペンプロッターの作成

もう3年以上前になりますが、 ペンプロッター4xiDrawを作成しました。

blogdaichan.hatenablog.com


ペンをレーザーモジュールに取り換えてみたりしましたが、作ることが好きな私は作ってしまえば興味が薄れてしまいます。

blogdaichan.hatenablog.com


そんなわけで3年以上も埃をかぶっていましたが、たまたまオートチェンジャー式ペンプロッターの記事が目にとまり、面白そうなのでまた作ってみようと思い立った次第です。
 


 

参考にさせて頂いた記事


作成手順、回路図など動画も含めて詳しく説明されていてとても参考になりました。

howtomechatronics.com


使用するソフトウエアのページです。

grbl-plotter.de


使用パーツ


参考記事に詳しく書かれていますが使用した主なパーツです。

その他のパーツは参考記事を参照のこと

6mmリニアシャフト6mmリニアベアリングGT2タイミングベルトリミットスイッチ
M3ネジ・M5ネジ ・ロックナット・配線用ケーブルコネクター


パーツ組立


参考記事に組立に必要な3DプリンターSTLファイルがありますのでダウンロードして印刷します。
組立方などは詳しく説明されていますので参考になりました。

自分用に変更した箇所

★ X軸のリミットスイッチが接触しなかったので嵩上げパーツを作成し取り付けました。


★ 使用したペンでは自動ペン交換に支障が出たのでペンフォルダーのパーツを作り直しました。


★ 参考記事にも書かれていますがY軸の先端が少し下がるので先端にコロを取付ました。
 使用したパーツは3Dプリンターなどに使われるベアリング付プラスチックプーリー

 

配線


参考記事に結線図がありますのでその通りに配線します。

※ Grbl がVer1.1でCNCシールドがVer3.0の場合、Z+ピンとスピンドルPWM信号ピンが入れ替わります。(結線図の通り)

※ 私の場合Z軸リミットスイッチで誤動作が起きエラーが発生しました、解決策として0.47μFのコンデンサーをXYZ軸リミット端子に入れました、CNCシールドの 9・10・12番ピンとGND間に接続します。


★ 組み上がったペンプロッターの外観



設定と調整


これに多くの時間と根気が必要になります、GrblPlotterの設定項目が多すぎてお手上げ状態でした。

最初は参考記事の設定値を採用して動かしましたが当然ながら正常には動きません、やはり、ペン交換の動き部分が一番時間が掛かりました。

GRBLの設定値

 

TOOLテーブルの設定、ペンは6色を使用しました。


 

動作動画


簡単な画像をインクスケープで作成して印刷してみました。


www.youtube.com

マキタ用 バッテリーフォルダーを作成してバッテリーを整理する

電動工具などを揃えてきた結果置き場所などが手狭になってきて、とくに取り扱いに注意したいバッテリーの置き場所がなくなってきました。

3Dプリンターでバッテリーフォルダーやツールフォルダーを作成した方が、データーを公開しておりましたので使用させて頂きました。


www.thingiverse.com


ガレージの軽量鉄骨に型枠用塗装ベニアを取付、バッテリーフォルダ4個によく使うインパクトドライバー用フォルダと充電器を取り付けました。

また、充電器の下にトレイを作成し充電器のUSB端子を使用して、以前に作成したドットマトリックス時計を設置しました。