2019年2月16日土曜日

CO2レーザー その12(高圧カプラー装着)

ここんとこCO2レーザーカッターの光軸調整~初カットに没頭し過ぎて
放心状態であります( ゚д゚)

今週は、ブログネタなしかな~ と、諦めかけた時に
ちょっと前に届いていたこれを思い出しました!
CO2レーザー管の高圧ケーブルを毎回ハンダ付けしているので
カプラーにしたいな~ と、ポチっておいたのです。
まあ、光軸調整も終わったので、外すことは、ほぼないと思うのですが...
定価 US$ 4.01(8% OFF)
たかがカプラーにしては、高価です。
特にTB6560をポチった後なので余計感じます(-_-;)

パーツは、これだけあります。
本体ハウジング(白いの)が2つに分かれます。
ゴムブッシュの穴、かなりギチギチで入り難くて、
食用油を少~し塗っても、まだ固いくらいです。
ゴムブッシュ、2つのハウジングを入れて
先端は、半田付けではなく、ピンにネジ留めなのです。
ピン穴がガブガブなので、先端を折り曲げて入れて
ネジ留めします。
拡大!
先端の小さいハウジングが、本体ハウジングの中に収まります。
高圧専用だけあってなかなか安心できそうな造りです。
ピン部を中に入れて、お尻からゴムブッシュで動かないように固定します。
ゴムブッシュの穴が小さく固いのは、
リード線を引っ張ってもピンと線にテンションが掛かり難くする為のようです。
片側が完成!
これは、ピンが露出している方なので、レーザー管側に付けます。
レーザー管の高圧リードが短くて硬くなっているので丸ごと交換するのです。
高圧ケーブルは、元と同じタイプの2重絶縁線 40KV 22AWGです。
手持ちに30KV 22AWGあるのですが、外径が細いので、これにしました。
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これでも最安値で、送料が高いだけにとても速く送ってきました。
(アフィリンクじゃないのでリンク消えるかも)

これも同じ、40KV 22AWGなのですが、こうゆうシリコンのは、
しなやか過ぎて、銅線が折れ曲がって切れそうなので、止めました。
実は、先に買ったのですが、どうも気に入らなくて...
やっぱ、高圧には、二重絶縁線じゃないと、精神衛生上よくないのです(-_-;)
高圧電源側もさっきと同じ様に取り付けます。
狭くて作業し難かった途中工程は、省略です。
下にビスとか落とすと穴から電源の中に落ちると大変なので
カット失敗したCDケースを敷いています。
特に最後のゴムブーツが、なかなか手強かったですが、
取り付け完了!
こちらは、ピンがハウジングの中に隠れます。
さて、最大の難関は、レーザー管の付け根です。
何度か取り外しされたのか、短くなっていて、
長いのに交換しないとカプラーつけれないのです。
まず、カバーのシリコンチューブを切って
外すと、先端のシリコンゴムも少し取れました。
拡大!
やはり巻き付けてありますね~
ここに半田付けで熱を加えるとレーザー管は、間違いなく割れるでしょう。
タイラップを取って、リード線も短くカット
巻いてるのを解いていたら、スポッと取れました。
周りのシリコンゴムをピンセットで丁寧に剥がしていきます。
レーザー管を外してやれば簡単なのですが、付けたままなので、ちと大変です。
先端の拡大!
直径1mm程のピン(たぶん銅)が、5mm位、飛び出てるだけです。
滑り止めの筋とかもありません。
先端を紙ヤスリで軽く磨いて、シリコンとサビを落とします。
拡大!
こんなもんでいいでしょう!
スカート状のガラスの中は銅色に見えます。
高圧ケーブルは、筐体内側でこの位の長さにして、
向こうへ出す隙間に高圧リードが当たって、これも精神衛生上よくないので、
保護のために、シリコンチューブを20cm程、通しておきます。
レーザー管側に出した高圧リードを長めに剥きます。
新品のリード線は、剥き易いですね~
高圧電源側は、古いので被覆の外装と内装もへばりついて硬くて
とても剥き難かったのですが、新品はスルッと抜けます。
先にリード線をタイラップでレーザー管に固定してから
電極の先端に巻き付けていきます。
巻き終わりました!
ここの接触抵抗は、数十Ωあっても問題ないので巻付だけでいいのですが、
振動とか何かの拍子で外れると大変なことになります。
まあ、感電する前に高圧電源の方が即死するでしょうが、それも大変です。
んで、左が最初に付いていたシリコンチューブのカバー、
ちょっと大きめのシリコンチューブを同じ様な形状にカットして、
このシリコンゴムを
シリコンチューブに斜めカット側から80%辺りまで充填しておきます。
で、リード線を巻き付けた陽極電極部に入れ込みます。
ズル~~っと抜けてくるので、ティッシュを丸めて固まるまで保持しておきます。
シリコンチューブの根本の方にもシリコンゴムを爪楊枝で塗っておきます。
完全乾燥させるために3日間は、放置することにします。
全部交換できたのでスッキリです。
最後に、このクランパーを
高圧電源が入っている筐体内につけて
シリコンゴムが乾燥してから線処理することにします。
左上の黒ケーブルは、電源スイッチから引っ張って外に出していて、
本体の電源入れると、連動して水冷用ポンプONするようにしています。
水冷ポンプの電源は、つい忘れがちなので、とても怖いのです(-_-;)
軽~いネタだけに、コマ送り的写真で長くした感は否めません(-_-;)
排気関連をやらないといけないのですが、先に部屋を片付けないと
排気し易い窓際に設置できないのです(T_T)
片付けは苦手です。とても腰が重くなります。

2019年2月9日土曜日

CO2レーザー その11(初階調描画)

カット系は、ひとまずうまくいったので
木が焦げるのは、いい香りだし、写真で階調描画もやってみようかな。
この時、ダイオードレーザーで描画した唐津城です。
2016年10月26日に行ったのですが、中は改装中で入れず仕舞い(T_T)
Inkscape Ver. 0.92.2 で[ファイル]-[インポート]して
JPEGの唐津城を開きます。
ここは、デフォルトのまま[OK]して
横幅を50mmに調整しました。
 ページサイズを画像サイズに合わせるため
[編集]-[Resize Page to Selection]します。
画像の最大枠=ページサイズになりました。
この段階では、カラー写真なので天守閣の手すりは赤です。
SVG形式で保存します。
そのSVGファイルをK40 WhispererでOpenします。
しばし(応答なし)がでて(10秒まではかかりませんが)
画像が出ます。
ここで[Settings]-[Raster Settings]すると
この調整Windowがでます。
[Halftone(Dither)]のチェックを外すと
2値化されます。
[View]-[Zoom to Design Size]で大きくしています。
画像サイズは、このZoomを「する/しない」の2段階だけです。
[Halftone(Dither)]のチェックを入れると、これです。
見え難いですが、一番外枠の青は、そのままで
写真部分は、モノクロに変換されています。
さて、他の所は、どこイジっても、Preview画像は、全く変化しません。
ので、このデフォルトのまま行ってみます。
モノクロ部分は、[Raster Engrave]を使用します。
青線にしていた輪郭は、[Vector Engrave]です。
4.5mm厚のベニヤ板をセットします。
本体のコンソールで出力30%にセットして
まずは、[Raster Engrave]300 mm/minにして、
[Raster Engrave]ボタンで開始すると、
10秒位かかってボード用のデータに変換されていきます。
一番下のメッセージ欄に進行状況がでます。
まず、写真がスキャンされ
EGVという形式に変換されるようです。
その後、どうやら、複数コマンドをパックにするようで
そのパックにCRCを付加するための計算をしているようです。
ここが、100%になると
キャリッジが動き出して、レーザー加工が始まります。
なんかキャリッジの動きが遅いな~
[STOP]ボタン押しても、押してからかなり進まないと止まりません
コンソールのボタン1発でレーザーOFFにできるのですが
慌てると操作間違えます。
緊急停止ボタンが必要かも?
300mm/minでは、遅いようなので
1000mm/minにします。
まだ、遅いな~
え~い! 一気に4000mm/minだ~!
スピードは、変わってないようです。
どうもソフト内で制限が掛かっているようです。
最高スピードになってると思うので、このまま続けることにします。
終わった後で動画を見るも速度の変化は目視ではわからず、
300⇒1000では、ステッピングモーターの音が微妙に高くなってるけど、
1000⇒4000では、変わってない様子。
開始時刻は、14:04
遅いです。
5分で5%って感じです。
単純計算で100分かかるのかあ~
最初の方の空の薄い所なので、ディザが薄い所です。
ちょっと気になるのは、煙が輪っかになっているようなのです。
まさか、レーザー管の劣化の兆しではないよな~?
出力は、ほぼ最低の30%でこれだけ焦げているので
合焦位置は、これでいいようです。
コーヒーでも飲みながら、写真撮りながら待つしかないですね~
といいながら、じっとはしていられないので、温度でもみます。
ミラーの裏側は、20.4℃
銀色の金属で黒体反射ではないので絶対値は...ですが
同じ様な反射率であろうアルミマウントは、21.2℃
まあ、出力30%で連続でもないので、ミラー発熱しては、困りますが。
今日は、暖かいのでエアコンなしで、ほぼ室温です。
それにしても音がすごい!
隣の部屋に人がいれば、たぶんCNC2418を使っていると間違えるでしょう!
廊下とかで聞く音は、自分でもCNCかと思えるくらいです。
温度測定の時にマウントとかに温度計が触れると、激しく振動しています。
光軸は、少なくとも0.1mmは、ブレているんじゃないかという程の振動です。
フレーム丸ごと作り替えたい気分になります(´-﹏-`;)
このソフト K40 Whispererは、Pythonベースで動いているので
タスクマネージャーのCPUパワーは、こんな感じで推移しています。
「k40 whisperer.exe」が、20%超えを推移、この24.3%辺りがMAXです。
やはり、Pythonなので高めです。
昔、bCNCで異常を起こしていたCore i3 1.8GHz 4GBから
2.3GHz 8GBになっているので、変な動きはしてないようです。
だいぶ終わってきました。
下の方にSending Data to Laser = 72.0%とでています。
終盤の方を動画で!
出力30%、スピードは、たぶん400mm/min辺りです。
続けて、その辺りの描画中のレーザー管の電流を動画で!
30%でディザなのでドットの密度で電流が振れています。
密度100%の濃い所でPeak 3mA辺りになっています。
電流計も早くコンソールパネルに取り付けたいな~
もう少しです。
99.9%!
最後の1ラインかな?
終わりました!
15:36です。
1時間32分かあ~(*_*)
完成!
実は、輪郭は、最初に失敗して途中で止めて汚いのです。
特に右下
輪郭を[Vector Engrave]300mm/minの出力30%でやります。
カットではなくて輪郭線を濃く焦がすのです。
デフォルト設定での一発目なのにかなり綺麗に階調が出ました。
後で計算するに、縦横とも500dpi = 19.7dot/mm なので、
ディザの1dot 0.05mm でした。
250dpiでも同じ位の見栄えではないかと思います。
同じスピードで縦250dpiだと半分の時間で済んだはずです。
ちなみに、この時、ダイオードレーザーでダンボールに同じのを描いたもの。
5.5Wブルーレーザーダイオードで約1.5Wパワー固定のディザ階調です。
この解像度で32分かかっています。
サイズ:100 x 75mm、3Lines/mm = 76.2dpi です。
外形を切りたくなったので、
元のSVGに赤の輪郭を追加して
4.5mm厚なので80mm/min、3passでやろうと思います。
[Settings]-[Advanced Settings]して[Vector Cut Passes]:3
3mmのベニヤ板が、50%、80mm/min、1passでギリギリ行けたので
4.5mm厚で、80mm/min、3passで出力40%でいいんじゃないかな。
高圧電流 ≒ 4mAで、電圧 ≒ 10KV
CO2レーザーのエネルギー変換効率≒10%らしいので
実質パワー:4mA x 10KV x 10% = 4W!
輪郭カットを動画で!
炎が出てない時は、口で吹いている時です。息継ぎの時に炎が出ています。
やはり、消火のエアブローは必須ですね!
ぼ~っとして考えずに、最初の画像に1mm巾でCut線を追加してしまい
最外周をカットするので右下で2mmのズレ、汚くなってしまった~
3pass設定では、2pass目、3pass目とスピードが自動的に速くなり、
切れませんでした(T_T)
このソフト、まだ予想外の癖があります。
一つ前のカットなしで止めとけばよかった。
何事も経験であります(-_-;)
Preview WindowでZoomすると
1mm巾で描いていた外枠カットの赤線は、1mm巾の最外周になっていました。

終わってから動画を見直すと
300mm/min と 1000mm/minで僅かに速くなっている感じがします。
その後の4000では、明らかに変化していないのです。
今頃気づくに(-_-;) Speed設定欄「mm/min」でなく!?「mm/s」だ!
300mm/min であれば 50mm/s にしないといけなかったのか?
「mm/s」が正しければ、300mm/sだと、18000mm/minにもなる?
見た所、そんな速さではなく、精々400mm/minって感じなのです。
[Raster Settings]を見直すと
[Scanline Step]0.002inch が、Y軸方向の解像度で、
[Halftone Resolution]500dpi は、X軸方向の解像度です。
0.002inch = 500dpiなので、XYとも500dpiの設定です。
先の唐津城の大きさ 横50mm x 縦37.5mmで
0.002inchでスライスされるので、高さ37.5mmでは、
37.5 ÷(0.002 x 25.4)= 738本
これに1時間32分=92分掛かっているので、横50mm 1本当り
92 ÷ 738 = 0.125分 = 7.5秒(動画でも7~8秒なのでほぼ合う)
50mm を 7.5秒だと
50 ÷ 7.5 x 60 = 400mm/min だ!
やっぱ、単位は、mm/minで、ソフトの表示間違いですね!
動画見て400mm/minに制限されてる感じだったので、
計算で出たこの数字には、ちょっとビックリ(*_*)
ベニヤ板では、300 ⇒ 150 ⇒ 80で、明らかに差があったし、
アクリル板でも100 と 60では、大きな差があって、
600 や 1000では、300と変わらない感じなのです。
どう考えても、Max 300~400mm/minでリミッターが掛かっているようです。
ひょっとしてボードのFirmwareの仕業かも?

500dpi = 19.7dot/mm で400mm/minだと
400 x 19.7 = 7880dot/min = 131dot/sec
なので、ディザの時のレーザーのON/OFF周波数は、131Hzになるのかな?
白黒交互が最高周波数になるとすれば、1/2になって、65.5Hzかも?

思い起こすに、この前、出力100%でTESTボタンでの試射した時、
約1000:1の自作高圧プローブでこんな波形でした(2000V/DIV、1msec/DIV)
0~10KVフルスイングで立上時間 tr:2msec というところでした。
1次CR LPFの「fc:カットオフ周波数」と「tr:10%~90%の立上時間」には
fc[Hz]=0.35 ÷ tr[sec] の関係があるので、tr::2msecだと
カットオフ周波数 fc:0.35 ÷ 0.002 = 175 Hz  となります。
175 cycle/sec x 60sec = 10500 cycleなので、400mm/minの場合、
10500 ÷ 400 = 26.25dot/mm = 667dpi
が、高圧が応答できる限界になるのかな?ドット径は無視ですが。
一度、ディザ描画してる時の高圧波形を見たいものです。
ということは、ひょっとして、500dpiにしてたから速くならないのか?
最低の125dpiにしてみます。
100mm程の一定距離を動く時間を測ればいいのでしょうが、
ちと面倒なので、音を聞いて判断してみると
100mm/minから始めて、200、300といくと、音が高くなるのがわかりますが、
Raster Engraveは、400mm/min辺りで変化しなくなり制限されてる感じです。

Vector Engraveの方も音を聞いていると
800~1000mm/minがMaxのようです。

これは、ボードのFirmwareでリミッターが掛かっているようです。
K40 Whispererには、ボード側を設定する項目はありません。
シリアルでコマンドを送れるわけでもないようです。
マシン設定を変更する専用ソフトがあるのだろうか?
Free版のLaserDRWを試してみるかな~
GRBL化した方が早いのかな~
マイクロステップにして振動も少なくできるだろうし...
このマシンも改造したい所が沢山あって楽しみではあります。
その前に設置場所でした!
未だ、古いコタツの上に鎮座しているのです(-_-;)