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・レーザー加工機６０４０改造　その２（２０２１．４．２７）

工房の主力レーザー加工機６０４０の改造を進めています。レーザー加工機の製作ではみら太さんが有名ですが、部品をひとつひとつ集めて吟味し、部材をスクラッチで製作・作り上げていく様子は「凄い」としか言いようがありません。守谷工房にゼロから製作する体力は（知力も）とてもありませんが、既に所有しているマシンを無下に入れ替えるのではなく、長く利用できるよう手入れし、今回のような改造を加えて少しでも性能・機能の向上を図りたいものです。
Ｙ軸周りの駆動系がほぼ完成しているので、Ｘ軸に駆動ベルトやレーザーヘッドを取り付けることにします。	Ｘ軸全体の構造図です。レーザーヘッド周りをどのようにまとめるか、工夫が必要です。
アルミプロファイルにリニアレールを取り付けます。Ｔスロットナットを使えるので簡単かつ正確です。	レーザーヘッドのＸ軸方向駆動ベルトをどのように実装するかも悩みどころです。
ステッピングモータの反対側でベルトを受けるプーリです。Ｔナットとワッシャを使いプロファイルに固定できます。	この方法ならプーリの位置を移動できるのでベルトのテンション調整機能を兼ねられます。
ベルトが少し長く、十分にテンションをかけられません。アーム部品の形状を変えることにします。	プロファイルにネジ固定する部分の寸法を短くします。強度はさほど必要ありません。
ベルトに十分なテンションをかけられるようになりました。最終的にはアーム部品を固定しているネジの１本（写真右側のネジ）で、プーリ固定用のネジを兼用させるようにします。ささやかな合理化です。
レーザヘッドマウントの設計図です。スライドブロックおよびレーザーヘッドの取り付け方法を慎重に検討します。	さらにＸ軸駆動ベルトとの結合、Ｘ軸方向リミットスイッチの実装も考慮しなければなりません。
ＣＡＤが吐き出したデータ（ＤＸＦ）に従いＡＱＬＶ－４００で構成部品を切り出します。	レーザービームの予想光軸を元に、スライドブロックとレーザーヘッドの段差を調整します。
スライドブロック用マウントとレーザーヘッド用マウントの間にスペーサを２枚挟み、ネジ３本で固定します。	レーザーヘッド本体が上下に分割できるので、２ｍｍ厚と５ｍｍ厚のアクリルを重ねて支持します。
ＣＡＤ上での計算では、この形状でレーザーヘッドの第３ミラー中心にレーザービームの光軸が一致するはずです。どこかに微調整機能を持たせるべきでしょうが、作りながら設計しているようではそこまで頭が回りません。組み上げて問題を見つけてから設計を変更するまでです。
マウントをＸ軸スライドブロックに取り付けます。段差を含む構造は剛性的に有利ではありませんが・・	レーザーヘッドを取り付けます。元の部品をミラーを新しくして再利用します。
上下に分割できるので、先に下半分をマウントに通します。	上側の第３ミラー格納部を合体させ、下半分をねじ込みます。
なかなかガッシリしています。やや剛性感を欠きますが、元のアルミ板による取り付けとは比較になりません。	レーザーヘッドマウントの一部を横方向に拡張し、レーザーポインタを固定するネジ穴を加えます。
レーザーポインタの取り付けも、後から思いついてマウント全体を作り直しています。エアチューブも接続してヘッド周りの実装具合を確認してみます。ＣＡＤ上で散々確認しているとはいえ、実際に組み上げてから設計不足や部品同士の干渉に気づくことがしばしばです。
レーザーヘッドマウントとＸ軸駆動ベルトとの結合方法を考えます。スリーブを入れて段差を解決します。	ベルトを受けるプーリの取り付け方法もここで再度変更します。アームにスリットを入れます。
この台形のようなプレートを介してＸ軸駆動ベルトを掴まえます。	ベルトの位置やサイズがＣＡＤに取り込まれているので、プレートやスリーブのサイズもＣＡＤの指示に従います。
ベルトはいずれ張りの調整や交換の必要があるので、面倒でも簡単に脱着できる構造に設計しなければなりません。	レーザーヘッドから延びるチューブや配線をヘッドの左右移動に追随させます。
元々付いていたケーブルキャリアを再利用します。問題はその支持方法です。	簡単なステーを製作しアルミプロファイルの底面側にネジ２本で固定しておきます。
レーザーヘッドマウントの左右移動と干渉しないことを確認します。	スリーブを通しているネジの片方にケーブルキャリアの固定を兼ねさせます。
ケーブルキャリアを左方向に出してから上方に折り曲げて反転させます。	折り返してきたところで他端をステーにネジ固定します。
レーザーヘッドを左端まで移動させてみます。ケーブルキャリアが追随することを確認します。	逆に右端に移動させてみます。干渉もなくスムーズに追随します。
レーザーヘッドマウントをさらに設計変更します。Ｘ軸リミットスイッチを組み込まなければなりません。	レーザーヘッド用マウントの形状を僅かに変更するだけです・・が、作り直しです。
センサーとなる鉄片を取り付けるための突起を加えただけです。	レーザーヘッドを元通りに組み上げます。成果が見えるだけに面倒に感じません。
突起部分に鉄片をネジ固定します。センサー側との高さが異なるためスリーブを介して調整しています。	レーザーヘッドを左端まで移動させ、干渉の有無を確認します。問題ありません。
この細長い鉄片も元の部品の再利用です。体裁が悪いので、後で取り外して磨くなりします。次に、鉄片の移動を検知するセンサーの取り付け方を考えます。センサーユニットはミラーマウント側に実装することになりますが、ここでもまた・・何の配慮もされていません。
元々取り付けられていたＸ軸リミットスイッチ用のセンサーユニットです。ネジ穴もそのまま再利用します。	センサーユニットを固定するネジ穴を加えるだけですが、補強板の変更も兼ねて作り直します。
剛性が十分ではなかったので三角形の補強板を大きくし、その中に固定用のネジ穴を設けます。	取り付けてみると不具合に気づきます。ネジ穴の位置がかなりずれています。
ネジ穴位置を変更するだけでなく、横長の穴にして取り付け位置を調整できるようにします。	作り直します。接着を伴うので構成部品の再利用が出来ません。
作り直すたびに組み立て方法に工夫を加え、精度が徐々に向上してきました。	ミラーマウントにセンサーユニットを組み込みます。周囲との干渉が心配です。
再び位置がずれていた場合、レーザーヘッドマウント側を調整した方が早そうですが・・	恐る恐るレーザーヘッドを左方向へ移動させます、何とか行けそうです。
鉄板の先がセンサーのスリットに入り込みました。微妙なずれは、横長に開けたネジ穴内でセンサーユニットの位置を微調整することで対処できます。
ミラーマウントやレーザーヘッドマウントなど光学系の配置はレーザービームの光軸に沿って厳密の設計しています。分解する前にミラーやレーザーヘッドの取り付け位置を計測しておき、ＣＡＤ上に光軸を表すラインを書き込んでいます。上図は第２ミラー・レーザーヘッド間のビームラインです。干渉は無い・・はずです。

こちらは第１ミラー・第２ミラー間のビームラインです。モーターマウントの設計を
変更したので、干渉を回避できています。ＣＡＤの正確さ、再現性の高さは非常に
頼りになります。しかし、設計不具合の多くは部品を用意して実際に組み立てる
まで表面化しないものです。設計ミスに気付いて作り直す面倒は多分避けられ
ないでしょう。逆に、十分理解できる限定的な範囲だけ設計し、取りあえずその
部分を製作して実物を触りながら過不足を検討する・・、ここではそのような製作
方法で進めています。明らかに非効率的ですが、もしかすると設計ミスを繰り
返した場合とあまり変わらないかも知れません。もちろん「ものづくり」を楽しみ
たいならば、こちらがお勧めです。この時期隣接する市内でつまらないリフォームの
仕事を抱えるも、現場で作業しながら次の構想を考えてしまう毎日であります。

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工房の主力レーザー加工機６０４０の改造を進めています。レーザー加工機の製作ではみら太さんが有名ですが、部品をひとつひとつ集めて吟味し、部材をスクラッチで製作・作り上げていく様子は「凄い」としか言いようがありません。守谷工房にゼロから製作する体力は（知力も）とてもありませんが、既に所有しているマシンを無下に入れ替えるのではなく、長く利用できるよう手入れし、今回のような改造を加えて少しでも性能・機能の向上を図りたいものです。
Ｙ軸周りの駆動系がほぼ完成しているので、Ｘ軸に駆動ベルトやレーザーヘッドを取り付けることにします。	Ｘ軸全体の構造図です。レーザーヘッド周りをどのようにまとめるか、工夫が必要です。
アルミプロファイルにリニアレールを取り付けます。Ｔスロットナットを使えるので簡単かつ正確です。	レーザーヘッドのＸ軸方向駆動ベルトをどのように実装するかも悩みどころです。
ステッピングモータの反対側でベルトを受けるプーリです。Ｔナットとワッシャを使いプロファイルに固定できます。	この方法ならプーリの位置を移動できるのでベルトのテンション調整機能を兼ねられます。
ベルトが少し長く、十分にテンションをかけられません。アーム部品の形状を変えることにします。	プロファイルにネジ固定する部分の寸法を短くします。強度はさほど必要ありません。
ベルトに十分なテンションをかけられるようになりました。最終的にはアーム部品を固定しているネジの１本（写真右側のネジ）で、プーリ固定用のネジを兼用させるようにします。ささやかな合理化です。
レーザヘッドマウントの設計図です。スライドブロックおよびレーザーヘッドの取り付け方法を慎重に検討します。	さらにＸ軸駆動ベルトとの結合、Ｘ軸方向リミットスイッチの実装も考慮しなければなりません。
ＣＡＤが吐き出したデータ（ＤＸＦ）に従いＡＱＬＶ－４００で構成部品を切り出します。	レーザービームの予想光軸を元に、スライドブロックとレーザーヘッドの段差を調整します。
スライドブロック用マウントとレーザーヘッド用マウントの間にスペーサを２枚挟み、ネジ３本で固定します。	レーザーヘッド本体が上下に分割できるので、２ｍｍ厚と５ｍｍ厚のアクリルを重ねて支持します。
ＣＡＤ上での計算では、この形状でレーザーヘッドの第３ミラー中心にレーザービームの光軸が一致するはずです。どこかに微調整機能を持たせるべきでしょうが、作りながら設計しているようではそこまで頭が回りません。組み上げて問題を見つけてから設計を変更するまでです。
マウントをＸ軸スライドブロックに取り付けます。段差を含む構造は剛性的に有利ではありませんが・・	レーザーヘッドを取り付けます。元の部品をミラーを新しくして再利用します。
上下に分割できるので、先に下半分をマウントに通します。	上側の第３ミラー格納部を合体させ、下半分をねじ込みます。
なかなかガッシリしています。やや剛性感を欠きますが、元のアルミ板による取り付けとは比較になりません。	レーザーヘッドマウントの一部を横方向に拡張し、レーザーポインタを固定するネジ穴を加えます。
レーザーポインタの取り付けも、後から思いついてマウント全体を作り直しています。エアチューブも接続してヘッド周りの実装具合を確認してみます。ＣＡＤ上で散々確認しているとはいえ、実際に組み上げてから設計不足や部品同士の干渉に気づくことがしばしばです。
レーザーヘッドマウントとＸ軸駆動ベルトとの結合方法を考えます。スリーブを入れて段差を解決します。	ベルトを受けるプーリの取り付け方法もここで再度変更します。アームにスリットを入れます。
この台形のようなプレートを介してＸ軸駆動ベルトを掴まえます。	ベルトの位置やサイズがＣＡＤに取り込まれているので、プレートやスリーブのサイズもＣＡＤの指示に従います。
ベルトはいずれ張りの調整や交換の必要があるので、面倒でも簡単に脱着できる構造に設計しなければなりません。	レーザーヘッドから延びるチューブや配線をヘッドの左右移動に追随させます。
元々付いていたケーブルキャリアを再利用します。問題はその支持方法です。	簡単なステーを製作しアルミプロファイルの底面側にネジ２本で固定しておきます。
レーザーヘッドマウントの左右移動と干渉しないことを確認します。	スリーブを通しているネジの片方にケーブルキャリアの固定を兼ねさせます。
ケーブルキャリアを左方向に出してから上方に折り曲げて反転させます。	折り返してきたところで他端をステーにネジ固定します。
レーザーヘッドを左端まで移動させてみます。ケーブルキャリアが追随することを確認します。	逆に右端に移動させてみます。干渉もなくスムーズに追随します。
レーザーヘッドマウントをさらに設計変更します。Ｘ軸リミットスイッチを組み込まなければなりません。	レーザーヘッド用マウントの形状を僅かに変更するだけです・・が、作り直しです。
センサーとなる鉄片を取り付けるための突起を加えただけです。	レーザーヘッドを元通りに組み上げます。成果が見えるだけに面倒に感じません。
突起部分に鉄片をネジ固定します。センサー側との高さが異なるためスリーブを介して調整しています。	レーザーヘッドを左端まで移動させ、干渉の有無を確認します。問題ありません。
この細長い鉄片も元の部品の再利用です。体裁が悪いので、後で取り外して磨くなりします。次に、鉄片の移動を検知するセンサーの取り付け方を考えます。センサーユニットはミラーマウント側に実装することになりますが、ここでもまた・・何の配慮もされていません。
元々取り付けられていたＸ軸リミットスイッチ用のセンサーユニットです。ネジ穴もそのまま再利用します。	センサーユニットを固定するネジ穴を加えるだけですが、補強板の変更も兼ねて作り直します。
剛性が十分ではなかったので三角形の補強板を大きくし、その中に固定用のネジ穴を設けます。	取り付けてみると不具合に気づきます。ネジ穴の位置がかなりずれています。
ネジ穴位置を変更するだけでなく、横長の穴にして取り付け位置を調整できるようにします。	作り直します。接着を伴うので構成部品の再利用が出来ません。
作り直すたびに組み立て方法に工夫を加え、精度が徐々に向上してきました。	ミラーマウントにセンサーユニットを組み込みます。周囲との干渉が心配です。
再び位置がずれていた場合、レーザーヘッドマウント側を調整した方が早そうですが・・	恐る恐るレーザーヘッドを左方向へ移動させます、何とか行けそうです。
鉄板の先がセンサーのスリットに入り込みました。微妙なずれは、横長に開けたネジ穴内でセンサーユニットの位置を微調整することで対処できます。
ミラーマウントやレーザーヘッドマウントなど光学系の配置はレーザービームの光軸に沿って厳密の設計しています。分解する前にミラーやレーザーヘッドの取り付け位置を計測しておき、ＣＡＤ上に光軸を表すラインを書き込んでいます。上図は第２ミラー・レーザーヘッド間のビームラインです。干渉は無い・・はずです。