プラズマ軸も調整できるようになったので、
12/29の「CO2レーザー その02（調整１）」から、1ヶ月ぶり！
逆から光軸調整へのリベンジです。
前回と同様、このレーザーポインターを使います。
US$ 2.3、動作電圧：3～5 V、出力5mW、Size : 12 x 35 mm
そのレーザーポインターを「第3ミラーに装着するアダプター」を
3Dプリンタで作って嵌め込み、
それを第３ミラーの下に装着しています。
このレーザーポインターモジュールを逆側から照射して光軸調整します。
ただ、レーザーポインターの光軸が傾いているとダメで、
光軸が傾いてなくて、回転させてもドットが動かないものが必要です。
４個買っていて、グルグル回してチェックすると
ミラーの裏側から
前回、そのレーザーポインターのドットが、小さな点でなく大きな楕円で
調整し辛かったので、対策のアダプターを作ります。
まあ、「ビーム径絞りアダプター」というところです。
モデル、Φ10 x 10mmの円柱に
3種類の貫通穴、0.5mm、1.0mm、1.5mmを開けています。
予想時間：12分
準備の方が時間かかりそ～
ほどなくプリント終了したので
このドリルを入れてみて穴径を確認してみます。
0.1～1.0mmの10本セット（各1本です）
US$ 1.87 定価が買った時のUS$2.99より安くなっています。
と、この1.1～2.0mmの10本セット（各1本です）
こちらは、購入時と同じ価格でした US$2.99
外形は、ほぼ収縮なしの 10.05～10.1mm ですが
穴の方は、縮んでいます。
３種類の穴径にしとけば、どれか使えるだろうという作戦です。
右：1.5mm ⇒ 1.0mm
左上：1.0mm ⇒ 0.4mm
下：0.5mm ⇒ 潰れて穴がなくなっています。
早速、取り付けます。
第3ミラーの出口にこの「ビーム径絞りアダプター」を付けます。
下の四角い白いのは、レーザーポインター用のモバイルバッテリー。
ビーム径絞りアダプター取り付け前
下からレーザーポインターを照射しています。
アダプターなしの時の第2ミラー上のドット。
大きな楕円なのです。
これでもレーザーポインターのフォーカスは、合わせているのです。
というか、ドットではなく、短い横線状なのです。
ビーム径絞りアダプターを付けます。
こんな感じで飛び出しています。
レーザー光の直進性からアダプターの傾きは、気にしなくていいのです。
第2ミラー上のドットを小さい円にすることができました。
これでレーザーポインターの準備は万全です。
ちなみに、0.4mm穴のは、小さ過ぎてちょっと暗いのでボツです。
ちょっと気になることがあって、横道にそれます。
第3ミラーをＸ軸の右端から左端に移動した時に
高さが変わるのか確認したいのです。
左に寄せた時のY軸のフレームから第3ミラーマウントの高さを測ります。
拡大
自作のハイトゲージで測っています。
左側のY軸フレームから第3ミラーマウントまでの高さ：43.5mm
今度は、右に寄せて、
右側のY軸フレームから第3ミラーマウントまでの高さを測ります。
右側のY軸フレームから第3ミラーマウントまでの高さ：44mm
左側より0.5mm高いです。
ならば、
左側のY軸フレームからX軸レールまでの高さを測ると
左側：33.5mm
右側のY軸フレームからX軸レールまでの高さは、
右側：34mm
やっぱし 0.5mm右側が高いです。
つまり、Ｙ軸フレームに対するＸ軸の高さが、右と左で0.5mm違うということで、
Ｘ軸ガイドレール上では、第3ミラーの高さのブレは、ないようです。
ここまで気にすると、フレームを分解しないといけなくなるので止めときます(-_-;)
一応、記録です(-_-;)
ちなみに、上のハイトゲージは、自作のものですが、
AliExpressにいいのがないかな～と探してみると
ステンレス製だと定価 $50前後 Sale中で$35前後、ちと高いな～
プラスチック製だと、この辺り、US$ 20前後です。
なんだか、ボキッと折れたのが送ってきそうな構造ですね～
デジタル欲しいけど、自作ので我慢しておくことにします^^;
横道から戻ってきて、第3ミラーマウントの調整から取り掛かります。
最初の調整１の復習をすると、
第3ミラーは、青矢印部と赤矢印部で明らかにミラーの出っ張り方が
異なって傾いていたので、光軸が上方向にズレてたのです。
下からのレーザーポインター光は、このミラーに反射して右側からでます。
前回、押さえ金具の形状を変えて、
ミラーを押さえる位置を中央より上側にすることで対策できました。
それと、この写真で鏡筒が反時計回りに僅かにズレて取付されていたので
それを時計回りに回して調整できるように
左側の長孔部を少し削って回転できるようにしたのでした。
今回は、もう一度、その切り欠きで回転させずに取り付けてみます。
つまり元々の取付状態です。
レーザーポインターを付けた第3ミラーユニットを遠近させて
第2ミラーを外して筐体側面にドットを照射します。
X軸上を左右に移動しても光軸が上下左右に振れないようにするのですが、
近づけた時がマジックの黒印で、遠ざけるとこんなにズレます。
やはり、鏡筒の回転方向の取付位置が狂っていますね～
先の切り欠きを使って第3ミラーマウントごと時計回りに回転させて対処します。
黒い横線の下側が、入手時点のレーザーの高さです。
写真下の穴群は、第2ミラーのマウントです。
それと、今回わかったのは、ボルト締め付けると軸が上にズレるのです。
アルミのマウントの裏にロング六角スペーサーが食い込んでいました(T_T)
食い込んで凹んだ型が沢山ついています。
前所有者もかなり悩んだ痕跡だと思います。
3箇所ともワッシャーを噛ませて
ロング六角スペーサーがアルミマウントに食い込まないようにします。
これにより、締め付けても上下のズレがなくなりました(^^)
先の第3ミラー上傾き対策をしていたので、
今回は、第3ミラーマウントの回転調整だけで済みました。
第3ミラーを第2ミラー部に最も近づけてドットにマジックで印を付けます。
上の点々は、色々やった残骸です。
拡大
マジックでピッタシ位置に印を付けるのは、なかなか難しいです。
第3ミラーを遠ざけます。
拡大
上下は、微妙に下がったかな、左右もこの程度のズレならいいでしょう。
第3ミラーをマウントごと回転させないといけないので、微妙な調整ができません。
この辺で妥協します。
しばし休憩して、AliExpressを覗いてみます。
コレ買ったほうがいいのかな～ 定価 US$ 29.99
ミラーの傾きは調整できませんが、そのまま取り付けできそうで
回転方向の調整もできそうだし、鏡筒を上下してフォーカス調整もできますね～
エアブロー用のパイプも出ています。
こっちは、そのままでは、取り付けられそうにないですが
豪勢なミラー調整機構がついています。
「Laser Head」「D12 F50.8」とクリックすると定価 US$ 20
ん～ん、調整できなかったら、こっち買ってみようかな～
さ～て、第2ミラーを取り付ける前に
第2ミラー・マウントから、さっきの第３ミラーにからのドットの高さを測ります。
21.5mm
第2ミラーの底面からミラー中心までの高さは、17.5～18mm なので
4～4.5mm 第2ミラーを上げる必要があります。
とりあえず、この数値は、記録しておいて
次に、Y軸フレームの端から第1ミラーの中心までの距離を測ります。
ノギスを当てることができないので、ほぼ目分量です。
約51mm
第1ミラーの中心位置から黒糸を引いてきて
第2ミラーマウント上のY軸フレームから同じ距離の所に貼ります。
いわゆる大工さんの墨入れです。
写真の左側の筐体側面に第3ミラーからのレーザーポインターのドットがあるので
そこから第3ミラーの中心線上にも黒糸を貼ります。
基本的には、この黒糸がクロスした所に第2ミラーを設置しないといけません。
左下の黒糸で十字になっている所です。
第2ミラー中心が横糸の中心になるように
第2ミラーマウントを上下させて調整し固定しました。
これで、第2ミラーマウントの上下方向の調整は、大丈夫のハズです。
本来は、第3ミラーを上下させて調整するのですが、目一杯上側なのです。
（ここでの上下とは、写真上の上下でＹ軸方向のことです）
最初の調整１で、第2ミラーマウントの上２個の穴の横幅を2mm程広げて
上下方向（Ｙ軸方向）にも調整できるようにしています。
それで、緑部でＹ軸方向：第3ミラーとの位置関係を、
赤部でＸ軸方向：第1ミラーとの位置関係を、調整するのです。
ちょっと前に測って、第3ミラーに対して第2ミラーが4mm低かったので、
この約4mm厚のM4ナットを入れることにします。
第2ミラーマウントの上にM4ナットを並べて～
上から第2ミラーを取り付けます。
縦横の黒糸のほぼクロスポイントに第2ミラー中心を着地できました(^^)
見え難いのですが、赤線の近くに黒糸があります。
拡大
次の第1ミラーのマウントは、最初の光軸調整の時に
厚み3mmのM4ナットで
かさ上げしています。
外したり付けたりが面倒なので、このままでいいかどうか、
第1ミラーのマウント部の高さを何とかして測りたく、
Y軸ステー上に色んな板を組み合わせて乗せて
第1ミラーマウントと同じ高さにできました。
ドライバーの軸を置いた感じで同じ高さと判断しているので
まあ、多少の誤差はあります。
第1ミラー側から
で積み上げた板の高さを測ればいいわけです。
拡大
43.5mmってとこかな。
板の積み上げで、±0.5mmの誤差あるでしょう。
第2ミラーマウントの高さは、
44mmです。
よっしゃっ！このままでいいじゃないでしょうか！
で、第1ミラーの穴にテープを張って、第2ミラーをしばし調整します。
ミラーにテープを張ると斜めなので、どうも調整し難いのです。
第2ミラー、第3ミラーを最も近づけた時、
マジックで黒点をつけます。
Y軸だけ遠ざけた時
上下左右とも、ほとんどズレなしになりました(^^)
第2ミラー、第3ミラーとも、最も遠ざけた時
まあ、いいじゃないでしょうか
さ～て、第1ミラーをレーザー管の発射口の中央に合わせるのは、簡単です。
ん？ 「ちょっと待てよと」頭の中で声が！
ここがこんなに簡単でいいわけはないぞ。
珍しく鋭い感が働きました！
第1ミラーは、単純にレーザー管の発射口の中央に合わせるだけでは、
いけないことに気づくのであります^^;
第1ミラーで反射したレーザーポインターの光軸こそ、
レーザー管のプラズマ軸と合わないといけないハズです。
そうすると、レーザー管ホルダー調整は、微調整ですむと思われます。
この近距離で、発射口の中央に合わせても、
プラズマ軸に対しては、大巾に違う方向を向いている可能性大なのです。
で、Fusion360でレーザー光軸の絵を描きながら考えます・・・
・・・段々わかってきました^^;
右上から左上方向にレーザーが発射されると、
第1ミラー、第2ミラー、第3ミラーへと反射していきます。
この時、第1ミラー ～ 第2ミラー間は、キャリッジのＹ軸の動きに平行、
第2ミラー ～ 第3ミラー間は、キャリッジのＸ軸の動きに平行、
であればいいのです。
プラズマ軸（レーザー管内の光軸）が緑の様に傾いていても
第1ミラーだけで調整すれば、ＸＹ軸と平行にできるのです。
ミラーは平面なので第1ミラー、第2ミラーは、中心を打つ必要はありませんが、
最後の第3ミラーだけは、中心を打たないと、
レンズ（第3ミラーの下）の中心を通らなくなります。
レンズの中心を通れば、赤の様に真っ直ぐフォーカスしますが、
レンズの端を通ると、緑の様に光軸が斜めにフォーますします。
レンズ径：12mm フォーカス距離：50mm で
中心から３mmズレて入射したとすると
tan -1（3 ÷ 50）＝3.4° にもなります。
レーザーカットが斜めになる最たる要因ではないかと思うけど、違うかな～？
これもFusion360で描いていますが、
レンダリング設定が下手でいい絵にならずレンダリング前なのです(-_-;)
では、レーザーポインターの光軸が、筐体のベースと平行になるように
第1ミラーを調整していきます。
が、レーザー管を外さないといけません(T_T)
残念ながら高圧ケーブルだけは、半田付けを外さないといけないですね～
水冷チューブは、繋いだままで、レーザー管を外に出して
ひとまず、レーザーポインターのドットを照射してみます。
発射口では、ほぼ中央に当てていたのですが
思った通り、かなり斜めっているようです。
この状態でレーザー管を調整していたら、また調整発散するとこでした。
ベースに平行にしておけば、レーザーの実射では、
レーザー管本体とプラズマ軸の傾き分だけ調整すればにいいはずなので、
アルミアングルを筐体ベース左端に寄せて置いて黒マジックで印を付けます。
アルミアングルを陽極側に遠ざけると
こんなにズレています。
前回の逆から調整の時は、こういう状態でレーザー管の傾きを調整していたので
恐ろしく厚紙を敷いたりしないといけなかったわけです。
遠ざけた状態で、ドットがマジック印に当たるように第1ミラーで調整します。
陽極側のドットと第1ミラーを写真上で緑線で繋いでみました。
まあ当然ですが、真っ直ぐになっていまです。
プラズマ軸がこれに平行であれば、全てのミラーを再調整しなくていいはずです。
レーザー管を元通りに取り付けます。
高圧ケーブルを繋ぐのを忘れないようにしないといけません。
この時は、レーザー管を一番下まで下げているので、まだドットが上の方です。
陰極（第1ミラー）側のホルダーのノブを調整して
レーザーポインターのドットを発射口の中央に持ってきます。
ホルダーは、M4、M5の並目ボルトなので、なかなか微妙な調整ができます。
第1ミラーの裏側（第2ミラー側）から。
緑丸が発射口なのでほぼ中央になっています。
そして、レーザー管本体を筐体ベースと平行な状態から調整を始めたいので
陽極側のホルダーは、陰極側と上下左右位置が同じになるように
ホルダーにノギス当てて調整します。
ホルダーに目盛りを付けておけば良かったかな～
上下方向もノギスを当てて陰極側と同じ高さにします。
ここには目盛り付けれそうにないな～
前後とも調整完了！
これで筐体ベースとレーザー管外管は、平行になったハズです。
では、いざ、CO2レーザー実射調整へ！
妙な所に反射して目に飛んでくると大変危険なので、ゴーグルします。
CO2レーザーの10.6μm専用OD+7でUS$ 19.85（44%OFF）
水冷ポンプ ON！ 本体の電源ON！
第２ミラーにマスキングテープを貼って発射口に最も近づけた状態でプシュ！
おっ！ なかなか良い所に照射されました！
で、一気に一番遠ざけた状態で照射します。
電源入れてただけでは、XY軸のステッピングモーターは、手で回ります。
静止状態では、ステッピングモーターに電流が流れてないんですね。
ちなみに、USBには、まだPC、繋いでいません。
左手前は、第2ミラー、右奥の第3ミラーにテープを張っています。
拡大！
お～っ！ほぼ中央です。
レーザーポインターで逆からミラーを調整して、
レーザー管をホルダーで上下左右位置調整して筐体ベースと平行にして、
電源入れてからは、何の調整もしていないのです。
第2ミラー、第3ミラーを第1ミラーに最も近づけます。
左下が第1ミラーの出口です。
レーザー照射！
うお～～～～っ！！！
ど真ん中だあ～！
実は、この結果に目を疑い、これで３度目なのです。
めちゃくちゃ嬉しいです。鳥肌が立つほどの感動でした！
遂にレーザーポインターだけで逆から調整して行って
CO2レーザー実射では、無調整で出来たのです！
1ヶ月も掛かって苦労したかいがありました＼(^o^)／
マーティーのレーザー管のプラズマ軸、ほとんど傾いてなかったのですね。
あまりに嬉しいので、更に拡大
中央の濃いドットが、最も近い時、周辺の薄いのが、最も遠ざけた時、
これだけ拡大してもドンピシャとは、嬉しくてたまりません＼(^o^)／
このテープは、記念の永久保存かな^^;
その前の2回分のテープの痕跡。
他のコーナーも確認しておきます。
ちょっとボケ写真ですが、第3ミラーだけ最も遠い所
Ｘ軸：Max、Y軸：０
と原点（第2ミラーも第3ミラーも発射口に最も近い）で照射！
いいですね～
次は、Ｘ軸：０、Y軸：Maxと原点で照射！
これもバッチシです(^^)
最後に、レンズを付けずに第3ミラー下にテープを張ります。
原点位置で照射！
第3ミラーの真裏から撮影しています。
ここにレンズが付きますが、センターから１mm位ズレてるかなあ～
フォーカス距離：50mmでは、傾きは、
tan -1（1 ÷ 50）＝ 1.1° かあ～
ちょっと悔しいな～
Ｘ軸：Max、Ｙ軸：Maxの原点から最も遠い位置で照射！
これも第3ミラー真裏から撮影です。
テープを剥がしてみると、遠と近での焦げは、ドンピシャ合っています。
レーザー管を平行移動すれば、レンズのセンターに持ってこれるでしょうが、
ここまでピタッと合ってると、これで調整終了したい気も．．．(-_-;)
今週目標の初カットは、諦めて、とことん調整することにします！
さてと、第3ミラー下の穴径は、10mm
先の第3ミラー下からの写真をパワポに取り込んで
穴中心からの、焦げ位置のズレを測ります。
写真では、縦がＹ軸、上方向がＹ座標＋方向
横がＸ軸、右方向がＸ座標＋方向です。
拡大！
焦げは、中心から
下（Y軸－方向）へ0.65mm、右（Ｘ軸＋方向）へ0.35mmズレています。
フォーカス距離：50mmだと
tan-1（0.65 ÷ 50）＝0.74°
そのままでも妥協できるレベルではありますが、見た目が気に入りません。
各ミラーへの反射をマーティーの頭の中でやるには無理があります(-_-;)
このズレ方向を３つのミラー部に書き込んでいくと、
レーザーの発射口は、内向き＆下向きにズレていることになります。
レーザー管を外向き＆上向きに移動すれば、中心に持ってこれるハズです！
レーザー管ホルダーの調整ノブを前後とも同量回転させれば
平行移動するので、これまでのドンピシャは、失われないハズです。
レーザー管のホルダーは、
左右軸：M4 Pitch 0.7mm、上下軸：M5 Pitch 0.8mmでなので、
・左右は、0.65mm外向き移動なので約360°時計回し
・上下は、0.35mm上向き移動なので約180°時計回し
２つのホルダー同じ様に調整して平行移動してみます。
レーザーポインタードットを第1ミラーで発射口に合わせる時に
目視でセンターに合わせたので微妙にズレてたんですね。
ちと不安なのは、下の筐体ベースがやや貧弱なので、
筐体を持ち上げて移動とかしたら狂いそうなところです。
調整前の第3ミラーの裏側。
左右軸：360° 上下軸：180° 時計回りに調整すると
写真上で、まだ右に寄っているので、
上下軸だけ、＋90°時計回りに追加して、
左右軸：360° 上下軸：270° 時計回りに調整したことになります。
上のをGIMPで処理してコントラスト上げて拡大します。
一番濃く焦げた所が、ほぼ中央に来ています！
コレに決まりです！
ほぼ試算通りに行くと気持ちがいいですね～
十字線を入れてみました。
最も焦げて穴が空いた所が、中央に来て、完璧のようです＼(^o^)／
では、封印していた、レンズを
素手で絶対触れないように手袋して取り付けます。
触れないので、よーく見ると、凸メニスカスレンズのようです。
レンズに映り込む像が、大きくなる方が凸凹面、小さくなる方が凹凸面
上側（レーザー側）が凸面、下側（対物側）が凹面です。
＊＊＊凹凸を間違ってました（2019.7.24修正）＊＊＊
ここに面白いアニメーションGIFがありました。（無断リンクご容赦ください）
焦点距離一定でレンズ形状を変化させるベンディングの様子です。
じっくり見ていると、平凸レンズで、平側が焦点側、凸側が入光側の時に
球面収差が最小になっているようです。
なぜ、球面収差が大きくなるメニスカスレンズにしているのだろう？
ちょっと探してみると、ここにズバリの解答が！
通常の可視波長域では、屈折率1.5~1.7のレンズを使うのが普通らしく、
平凸レンズが球面収差を最小にできるらしいけど、
赤外波長域では、屈折率2.0を超えるレンズを使うので
メニスカスレンズの方が、球面収差が少なくなるということです。
ZnSe（セレン化亜鉛、ジンクセレン）の屈折率は、≒２.４ だそうです。
球面収差が少ないということは、スポットサイズもより小さくなります。
スッキリした所で、第3ミラーの下にレンズを取り付けました。
ホントは、更にここに鏡筒が付くのですが、思惑があって、まだつけません。
真裏から
デジカメが小さく写り込んでいるので、こちらは、凹凸面です。
レンズの裏表は、間違ってないことになります。
＊＊＊凹凸を間違ってました（2019.7.24修正）＊＊＊
※これは、凸面なので上下が逆でした。今頃気づくとは、とほほ(T_T)
球面収差が大きくなって、スポットが大きい状態で使ってたことになります。
ハニカムパネルもいただいているので、敷いて、薄い板を上に置いて、
TESTボタンを一瞬押すと、出力29%以上でピカッと光って焦げます。
28%以下では、全く光らないので、レーザーはでてないことになります。
出力50%でプシュ！
これで、初カットの準備万端かな？
未だ古いコタツの上で、設置場所が最大の難問かも(T_T)
最後に、何をやったのか整理してみます。
＜第3ミラー＞
・ミラー角度が上向きに傾いていたので、押さえ金具を曲げて修正。
・水平面の回転方向に狂いがあったのでマウント穴に切欠追加して修正。
・アルミマウントにロング六角スペーサーが食い込むのでワッシャー追加。
＜第2ミラー＞
・第3ミラーとの高さを合わせる為、4mm厚のM4ナットでかさ上げ。
・マウントの穴を広げてＹ軸方向にも調整できるようにした。
（第3ミラーが、Y軸方向の調整目一杯で下の鏡筒に当たるので）
＜第1ミラー＞
・第2ミラーとの高さを合わせる為、3mm厚のM4ナットでかさ上げ。
＜レーザー管ホルダー＞
・上下左右に調整可能なホルダーマウントに交換。
（Thingiverseにないので自作、記録は、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲの３部作です）
（STLファイル一式は、Google Driveのここに入れてます）
＊＊＊2019.2.9追記
ThingiverseのここにUloadしました！＊＊＊
第1ミラー、第2ミラーは、必ずしも中央で反射しなくてもいいので
かさ上げは、しなくても大丈夫だと思います。
今週は、カットまで行きたかったのですが、
考えている時間がかなり多くて、光軸調整だけで１週間過ぎました(-_-;)
沢山の期待と応援の声が、励みとプレッシャー(笑)になり、
お陰様で、妥協せずに進めることができて、とてもよい調整ができました。
皆様、ありがとうございますm(_ _)m
そのレーザーポインターを「第3ミラーに装着するアダプター」を
3Dプリンタで作って嵌め込み、
このレーザーポインターモジュールを逆側から照射して光軸調整します。
ただ、レーザーポインターの光軸が傾いているとダメで、
光軸が傾いてなくて、回転させてもドットが動かないものが必要です。
４個買っていて、グルグル回してチェックすると
運がいいことに、１個だけ、光軸の傾きほぼ無しのがあったのです。
調整し辛かったので、対策のアダプターを作ります。
まあ、「ビーム径絞りアダプター」というところです。
モデル、Φ10 x 10mmの円柱に
3種類の貫通穴、0.5mm、1.0mm、1.5mmを開けています。
準備の方が時間かかりそ～
このドリルを入れてみて穴径を確認してみます。
0.1～1.0mmの10本セット（各1本です）
US$ 1.87 定価が買った時のUS$2.99より安くなっています。
と、この1.1～2.0mmの10本セット（各1本です）
こちらは、購入時と同じ価格でした US$2.99
外形は、ほぼ収縮なしの 10.05～10.1mm ですが
穴の方は、縮んでいます。
３種類の穴径にしとけば、どれか使えるだろうという作戦です。
右：1.5mm ⇒ 1.0mm
左上：1.0mm ⇒ 0.4mm
下：0.5mm ⇒ 潰れて穴がなくなっています。
第3ミラーの出口にこの「ビーム径絞りアダプター」を付けます。
下の四角い白いのは、レーザーポインター用のモバイルバッテリー。
下からレーザーポインターを照射しています。
大きな楕円なのです。
これでもレーザーポインターのフォーカスは、合わせているのです。
というか、ドットではなく、短い横線状なのです。
レーザー光の直進性からアダプターの傾きは、気にしなくていいのです。
これでレーザーポインターの準備は万全です。
ちなみに、0.4mm穴のは、小さ過ぎてちょっと暗いのでボツです。
第3ミラーをＸ軸の右端から左端に移動した時に
高さが変わるのか確認したいのです。
左に寄せた時のY軸のフレームから第3ミラーマウントの高さを測ります。
左側より0.5mm高いです。
左側のY軸フレームからX軸レールまでの高さを測ると
やっぱし 0.5mm右側が高いです。
つまり、Ｙ軸フレームに対するＸ軸の高さが、右と左で0.5mm違うということで、
Ｘ軸ガイドレール上では、第3ミラーの高さのブレは、ないようです。
ここまで気にすると、フレームを分解しないといけなくなるので止めときます(-_-;)
一応、記録です(-_-;)
AliExpressにいいのがないかな～と探してみると
ステンレス製だと定価 $50前後 Sale中で$35前後、ちと高いな～
プラスチック製だと、この辺り、US$ 20前後です。
なんだか、ボキッと折れたのが送ってきそうな構造ですね～
デジタル欲しいけど、自作ので我慢しておくことにします^^;
横道から戻ってきて、第3ミラーマウントの調整から取り掛かります。
最初の調整１の復習をすると、
第3ミラーは、青矢印部と赤矢印部で明らかにミラーの出っ張り方が
異なって傾いていたので、光軸が上方向にズレてたのです。
下からのレーザーポインター光は、このミラーに反射して右側からでます。
ミラーを押さえる位置を中央より上側にすることで対策できました。
それを時計回りに回して調整できるように
左側の長孔部を少し削って回転できるようにしたのでした。
つまり元々の取付状態です。
第2ミラーを外して筐体側面にドットを照射します。
X軸上を左右に移動しても光軸が上下左右に振れないようにするのですが、
やはり、鏡筒の回転方向の取付位置が狂っていますね～
先の切り欠きを使って第3ミラーマウントごと時計回りに回転させて対処します。
黒い横線の下側が、入手時点のレーザーの高さです。
写真下の穴群は、第2ミラーのマウントです。
アルミのマウントの裏にロング六角スペーサーが食い込んでいました(T_T)
食い込んで凹んだ型が沢山ついています。
前所有者もかなり悩んだ痕跡だと思います。
ロング六角スペーサーがアルミマウントに食い込まないようにします。
これにより、締め付けても上下のズレがなくなりました(^^)
今回は、第3ミラーマウントの回転調整だけで済みました。
第3ミラーを第2ミラー部に最も近づけてドットにマジックで印を付けます。
上の点々は、色々やった残骸です。
マジックでピッタシ位置に印を付けるのは、なかなか難しいです。
上下は、微妙に下がったかな、左右もこの程度のズレならいいでしょう。
第3ミラーをマウントごと回転させないといけないので、微妙な調整ができません。
この辺で妥協します。
コレ買ったほうがいいのかな～ 定価 US$ 29.99
ミラーの傾きは調整できませんが、そのまま取り付けできそうで
回転方向の調整もできそうだし、鏡筒を上下してフォーカス調整もできますね～
エアブロー用のパイプも出ています。
こっちは、そのままでは、取り付けられそうにないですが
豪勢なミラー調整機構がついています。
「Laser Head」「D12 F50.8」とクリックすると定価 US$ 20
ん～ん、調整できなかったら、こっち買ってみようかな～
さ～て、第2ミラーを取り付ける前に
第2ミラー・マウントから、さっきの第３ミラーにからのドットの高さを測ります。
4～4.5mm 第2ミラーを上げる必要があります。
とりあえず、この数値は、記録しておいて
ノギスを当てることができないので、ほぼ目分量です。
第2ミラーマウント上のY軸フレームから同じ距離の所に貼ります。
いわゆる大工さんの墨入れです。
そこから第3ミラーの中心線上にも黒糸を貼ります。
基本的には、この黒糸がクロスした所に第2ミラーを設置しないといけません。
左下の黒糸で十字になっている所です。
第2ミラーマウントを上下させて調整し固定しました。
これで、第2ミラーマウントの上下方向の調整は、大丈夫のハズです。
本来は、第3ミラーを上下させて調整するのですが、目一杯上側なのです。
（ここでの上下とは、写真上の上下でＹ軸方向のことです）
上下方向（Ｙ軸方向）にも調整できるようにしています。
赤部でＸ軸方向：第1ミラーとの位置関係を、調整するのです。
この約4mm厚のM4ナットを入れることにします。
縦横の黒糸のほぼクロスポイントに第2ミラー中心を着地できました(^^)
見え難いのですが、赤線の近くに黒糸があります。
厚み3mmのM4ナットで
外したり付けたりが面倒なので、このままでいいかどうか、
Y軸ステー上に色んな板を組み合わせて乗せて
ドライバーの軸を置いた感じで同じ高さと判断しているので
まあ、多少の誤差はあります。
板の積み上げで、±0.5mmの誤差あるでしょう。
よっしゃっ！このままでいいじゃないでしょうか！
ミラーにテープを張ると斜めなので、どうも調整し難いのです。
第2ミラー、第3ミラーを最も近づけた時、
ん？ 「ちょっと待てよと」頭の中で声が！
ここがこんなに簡単でいいわけはないぞ。
珍しく鋭い感が働きました！
第1ミラーは、単純にレーザー管の発射口の中央に合わせるだけでは、
いけないことに気づくのであります^^;
第1ミラーで反射したレーザーポインターの光軸こそ、
レーザー管のプラズマ軸と合わないといけないハズです。
そうすると、レーザー管ホルダー調整は、微調整ですむと思われます。
この近距離で、発射口の中央に合わせても、
プラズマ軸に対しては、大巾に違う方向を向いている可能性大なのです。
・・・段々わかってきました^^;
右上から左上方向にレーザーが発射されると、
第1ミラー、第2ミラー、第3ミラーへと反射していきます。
この時、第1ミラー ～ 第2ミラー間は、キャリッジのＹ軸の動きに平行、
第2ミラー ～ 第3ミラー間は、キャリッジのＸ軸の動きに平行、
であればいいのです。
プラズマ軸（レーザー管内の光軸）が緑の様に傾いていても
第1ミラーだけで調整すれば、ＸＹ軸と平行にできるのです。
ミラーは平面なので第1ミラー、第2ミラーは、中心を打つ必要はありませんが、
最後の第3ミラーだけは、中心を打たないと、
レンズ（第3ミラーの下）の中心を通らなくなります。
レンズの端を通ると、緑の様に光軸が斜めにフォーますします。
レンズ径：12mm フォーカス距離：50mm で
中心から３mmズレて入射したとすると
tan -1（3 ÷ 50）＝3.4° にもなります。
レーザーカットが斜めになる最たる要因ではないかと思うけど、違うかな～？
これもFusion360で描いていますが、
レンダリング設定が下手でいい絵にならずレンダリング前なのです(-_-;)
第1ミラーを調整していきます。
が、レーザー管を外さないといけません(T_T)
残念ながら高圧ケーブルだけは、半田付けを外さないといけないですね～
水冷チューブは、繋いだままで、レーザー管を外に出して
ひとまず、レーザーポインターのドットを照射してみます。
思った通り、かなり斜めっているようです。
この状態でレーザー管を調整していたら、また調整発散するとこでした。
レーザー管本体とプラズマ軸の傾き分だけ調整すればにいいはずなので、
アルミアングルを筐体ベース左端に寄せて置いて黒マジックで印を付けます。
前回の逆から調整の時は、こういう状態でレーザー管の傾きを調整していたので
恐ろしく厚紙を敷いたりしないといけなかったわけです。
まあ当然ですが、真っ直ぐになっていまです。
プラズマ軸がこれに平行であれば、全てのミラーを再調整しなくていいはずです。
高圧ケーブルを繋ぐのを忘れないようにしないといけません。
この時は、レーザー管を一番下まで下げているので、まだドットが上の方です。
ホルダーは、M4、M5の並目ボルトなので、なかなか微妙な調整ができます。
緑丸が発射口なのでほぼ中央になっています。
陽極側のホルダーは、陰極側と上下左右位置が同じになるように
ホルダーにノギス当てて調整します。
ホルダーに目盛りを付けておけば良かったかな～
ここには目盛り付けれそうにないな～
これで筐体ベースとレーザー管外管は、平行になったハズです。
妙な所に反射して目に飛んでくると大変危険なので、ゴーグルします。
CO2レーザーの10.6μm専用OD+7でUS$ 19.85（44%OFF）
水冷ポンプ ON！ 本体の電源ON！
第２ミラーにマスキングテープを貼って発射口に最も近づけた状態でプシュ！
おっ！ なかなか良い所に照射されました！
で、一気に一番遠ざけた状態で照射します。
電源入れてただけでは、XY軸のステッピングモーターは、手で回ります。
静止状態では、ステッピングモーターに電流が流れてないんですね。
ちなみに、USBには、まだPC、繋いでいません。
お～っ！ほぼ中央です。
レーザーポインターで逆からミラーを調整して、
レーザー管をホルダーで上下左右位置調整して筐体ベースと平行にして、
電源入れてからは、何の調整もしていないのです。
左下が第1ミラーの出口です。
レーザー照射！
ど真ん中だあ～！
実は、この結果に目を疑い、これで３度目なのです。
めちゃくちゃ嬉しいです。鳥肌が立つほどの感動でした！
遂にレーザーポインターだけで逆から調整して行って
CO2レーザー実射では、無調整で出来たのです！
1ヶ月も掛かって苦労したかいがありました＼(^o^)／
マーティーのレーザー管のプラズマ軸、ほとんど傾いてなかったのですね。
中央の濃いドットが、最も近い時、周辺の薄いのが、最も遠ざけた時、
これだけ拡大してもドンピシャとは、嬉しくてたまりません＼(^o^)／
このテープは、記念の永久保存かな^^;
ちょっとボケ写真ですが、第3ミラーだけ最も遠い所
Ｘ軸：Max、Y軸：０
と原点（第2ミラーも第3ミラーも発射口に最も近い）で照射！
第3ミラーの真裏から撮影しています。
ここにレンズが付きますが、センターから１mm位ズレてるかなあ～
フォーカス距離：50mmでは、傾きは、
tan -1（1 ÷ 50）＝ 1.1° かあ～
ちょっと悔しいな～
これも第3ミラー真裏から撮影です。
レーザー管を平行移動すれば、レンズのセンターに持ってこれるでしょうが、
ここまでピタッと合ってると、これで調整終了したい気も．．．(-_-;)
さてと、第3ミラー下の穴径は、10mm
穴中心からの、焦げ位置のズレを測ります。
写真では、縦がＹ軸、上方向がＹ座標＋方向
横がＸ軸、右方向がＸ座標＋方向です。
焦げは、中心から
下（Y軸－方向）へ0.65mm、右（Ｘ軸＋方向）へ0.35mmズレています。
フォーカス距離：50mmだと
tan-1（0.65 ÷ 50）＝0.74°
そのままでも妥協できるレベルではありますが、見た目が気に入りません。
このズレ方向を３つのミラー部に書き込んでいくと、
レーザー管を外向き＆上向きに移動すれば、中心に持ってこれるハズです！
レーザー管ホルダーの調整ノブを前後とも同量回転させれば
平行移動するので、これまでのドンピシャは、失われないハズです。
左右軸：M4 Pitch 0.7mm、上下軸：M5 Pitch 0.8mmでなので、
・左右は、0.65mm外向き移動なので約360°時計回し
・上下は、0.35mm上向き移動なので約180°時計回し
２つのホルダー同じ様に調整して平行移動してみます。
レーザーポインタードットを第1ミラーで発射口に合わせる時に
目視でセンターに合わせたので微妙にズレてたんですね。
ちと不安なのは、下の筐体ベースがやや貧弱なので、
筐体を持ち上げて移動とかしたら狂いそうなところです。
写真上で、まだ右に寄っているので、
左右軸：360° 上下軸：270° 時計回りに調整したことになります。
一番濃く焦げた所が、ほぼ中央に来ています！
コレに決まりです！
ほぼ試算通りに行くと気持ちがいいですね～
最も焦げて穴が空いた所が、中央に来て、完璧のようです＼(^o^)／
素手で絶対触れないように手袋して取り付けます。
上側（レーザー側）が凸面、下側（対物側）が凹面です。
＊＊＊凹凸を間違ってました（2019.7.24修正）＊＊＊
焦点距離一定でレンズ形状を変化させるベンディングの様子です。
じっくり見ていると、平凸レンズで、平側が焦点側、凸側が入光側の時に
球面収差が最小になっているようです。
なぜ、球面収差が大きくなるメニスカスレンズにしているのだろう？
ちょっと探してみると、ここにズバリの解答が！
通常の可視波長域では、屈折率1.5~1.7のレンズを使うのが普通らしく、
平凸レンズが球面収差を最小にできるらしいけど、
赤外波長域では、屈折率2.0を超えるレンズを使うので
メニスカスレンズの方が、球面収差が少なくなるということです。
ZnSe（セレン化亜鉛、ジンクセレン）の屈折率は、≒２.４ だそうです。
球面収差が少ないということは、スポットサイズもより小さくなります。
スッキリした所で、第3ミラーの下にレンズを取り付けました。
ホントは、更にここに鏡筒が付くのですが、思惑があって、まだつけません。
デジカメが小さく写り込んでいるので、こちらは、
レンズの裏表は、
＊＊＊凹凸を間違ってました（2019.7.24修正）＊＊＊
※これは、凸面なので上下が逆でした。今頃気づくとは、とほほ(T_T)
球面収差が大きくなって、スポットが大きい状態で使ってたことになります。
TESTボタンを一瞬押すと、出力29%以上でピカッと光って焦げます。
28%以下では、全く光らないので、レーザーはでてないことになります。
出力50%でプシュ！
これで、初カットの準備万端かな？
未だ古いコタツの上で、設置場所が最大の難問かも(T_T)
最後に、何をやったのか整理してみます。
＜第3ミラー＞
・ミラー角度が上向きに傾いていたので、押さえ金具を曲げて修正。
・水平面の回転方向に狂いがあったのでマウント穴に切欠追加して修正。
・アルミマウントにロング六角スペーサーが食い込むのでワッシャー追加。
＜第2ミラー＞
・第3ミラーとの高さを合わせる為、4mm厚のM4ナットでかさ上げ。
・マウントの穴を広げてＹ軸方向にも調整できるようにした。
（第3ミラーが、Y軸方向の調整目一杯で下の鏡筒に当たるので）
＜第1ミラー＞
・第2ミラーとの高さを合わせる為、3mm厚のM4ナットでかさ上げ。
＜レーザー管ホルダー＞
・上下左右に調整可能なホルダーマウントに交換。
（Thingiverseにないので自作、記録は、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲの３部作です）
（STLファイル一式は、Google Driveのここに入れてます）
＊＊＊2019.2.9追記
ThingiverseのここにUloadしました！＊＊＊
第1ミラー、第2ミラーは、必ずしも中央で反射しなくてもいいので
かさ上げは、しなくても大丈夫だと思います。
今週は、カットまで行きたかったのですが、
考えている時間がかなり多くて、光軸調整だけで１週間過ぎました(-_-;)
沢山の期待と応援の声が、励みとプレッシャー(笑)になり、
お陰様で、妥協せずに進めることができて、とてもよい調整ができました。
皆様、ありがとうございますm(_ _)m
4 件のコメント:
素晴らしすぎる....
早速のコメントありがとうございます。
正直、ここまでドンピシャになるとは夢にも思っていませんでした。
設定地獄を覚悟して恐る恐るやっていただけに
感動は、大きかったです。
みら太師匠のブログでドンピシャの写真を見てなかったら
適当な所で妥協していたと思います。
ありがとうございましたm(_ _)m
おめでとうございます！
これでカットし放題ですね！
さるっちさん、こんばんは、
長～いのを見ていただきありがとうございます。
カットし放題になるには、排気がちゃんとできないとまずそうで、
やはり部屋の片付けが最重要課題になっております(-_-;)
所で、現在、気づいた所では、ボードが2種類あります。
Moshi と LiHuiYu で機能的な違いはわかりませんが、制御系が違うみたいで、どちらかにしか対応しないソフトもあります。
CorelDrawは、両方行けるみたいです。
ご購入時の参考になれば、幸いです。
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