DVDドライブ流用CNCレーザカッタ工作

寒かった昨日と打って変わって、コートを着ていると暑いくらいでした。暖かくなると花粉が心配です。

DVDドライブCNCは、先ずレーザカッタにすることにしました。レーザモジュールやワークテーブルを取り付けるために光学ヘッドのアルミダイキャストを加工しました。レーザモジュールは4本のビスで取り付けられますが、元々ダイキャストに開いていた穴が2つ流用できたので新たに追加で2つの穴を開けます。

表と裏側に色々と出っ張りがあるのでリュータで削って平らにします。

レーザモジュールを取り付けました。また、板金のフレームを少し浮かせるためにMDFでワッシャを作りました。

MDF本体にも取り付け穴を開けて、板金フレームを固定してみました。まだ仮組みです。ワークテーブルを取り付ける台座をアクリルで作りました。40mm角弱です。この範囲がリニアスライダが動ける範囲です。

この台座の上にも少し大きなワークテーブルを載せる予定です。

次はArduino CNC Shield V4 にステッピングモータを繋いで動かしてみようと思います。ちゃんと動くか？！ また、レーザ用のPWM出力取り出し方が分かってないので調べないと。

水晶発振子テスタ作ってみました

昨年7月に購入した水晶発振周波数カウンタテスタキット ですが、235円と安かったので別の目的で使おうと思って購入しました。しかし、急遽水晶発振子の確認が必要になって組んでみました。

説明書などは何も入っていませんでしたが、基板に書かれていたシルク文字を参考に部品を選べば作れます。基板右下にあるタクトスイッチで色々設定できますが、使い方が分からず、秋月のサイトの説明書で確認しました。アマゾンのレビューでは古いファームが載っているというものもありましたが、購入したものは新しかったです。

ちゃんと測定できました。写真は8MHzの水晶を挿してトリマの調整を行った後です。載っているPICマイコンの発振用水晶が20MHzの一般的なものなのでそれほど精度は期待できません。挿した8MHzの水晶も似たような精度だと思うので何が正しい調整なのかわかりませんが、まずまずではないでしょうか。

電源コネクタが特殊だったのでコードを直付けして、安定化電源から6Vを供給しています。5Vでも動いたのでUSB給電でもよいかもしれません。また、7セグLEDが見にくいのでスモークのアクリル板などを被せたほうがよいです。ケースを考えるときに一緒に考えたいと思います。

これで235円は安いので追加で購入しようとアマゾンを調べてみたら、最安値で582円に値上がりしていました。それでも安いけど。アマゾン内でも結構ばらつきがあるので、どのショップで買うかコストのリスクのトレードオフですね。ちなみに秋月では1,950円でした。

レーザモジュールの動作確認

1W CNC用レーザモジュールを試してみました。5V直結は少々怖かったので100Ωの抵抗を繋いで光らせてみました。フォーカスを調整すると光点が絞られて、ターゲットにしていたMDFから少し煙が上がり焦げる臭いがしてきました。ちゃんと動いているようでひと安心。抵抗を入れてこのパワーは期待できます。

フォーカスは20mm〜60mmで調整できるようでした。ただし近いとフォーカスの合う範囲が狭くなるようです。また、近過ぎると煙でレンズが汚れそうな気がするので40mm位で使うように取り付けようと考えています。

うっすらと見える細い線がレーザで焦げたところです。刻印は十分にできそう。フルパワーなら紙のカットができるかも。ちゃんと組み上げてから試してみたいと思ってます。

制御用のパソコン側ソフトを調べ始めました。イメージ(画像)を焼き付けるなら、LaserGRBL http://lasergrbl.com がよさそうです。CNCのGコードを使うならPythonベースのbCNC https://github.com/vlachoudis/bCNC かな。Pythonならいざとなったら直せそうだし。

週末には作業ができるように体調を整えておきたい。しかし、雨と寒い日が続きそうですね。

Arduino CNCファーム grbl をビルドしてみた

今日は晴れたけど寒い1日でした。でも、これが平年並みなのかも。体調はまだイマイチ。

Arduino CNC Shield V4についてネットで調べてみましたがあまり情報がないです。V3は結構見つかったのですが。スピンドル用のPWM出力がよくわかりません。V4にはスピンドル用のドライバが載ってなかったのでFETなどで作る必要がありそう。

取り合えずCNCを制御する grbl というファーム(オープンソース)をArduinoに入れるところまでやってみました。grblの情報は、https://github.com/gnea/grbl/wiki にあります。最新版はV1.1のようで、ココhttps://github.com/gnea/grbl にあります。

以下、今日やった作業の備忘録（間違っているかも知れません）

1. GitHubからソース(grbl-master.zip)をダウンロードして、展開しておく。

2. Arduino IDEに取り込む

  [スケッチ] →  [ライブラリをインクルード] → [.ZIP形式のライブラリをインストール]

  ZIPを展開したフォルダの中にある "grbl" フォルダを選んで[開く]

3. スケッチを選択

  [ファイル] → [スケッチ例] →  カスタムライブラリのスケッチ例の下の [grbl] → [grblUpload]

4. ビルド

5. Arduino Nano(互換機)に書き込み

  付いてきたUSBケーブルで互換NanoとPC(Windows10)をつなぐと、互換Nanoに載っているUSB-SERIALはCH340でしたが、ドライバが自動的にインストールされました。

  しかし、以下の書き込みエラーが発生。

    avrdude: stk500_recv(): programmer is not responding
    avrdude: stk500_getsync() attempt 1 of 10: not in sync: resp=0x73

ググってみたら色々対策があったがどれもうまくいかず、試しに [ツール] → [プロセッサ]を ATmega328P (Old Bootloader) にしたら無事に書き込めた。古いNano互換機のようでした。CNC Shieldの基板も古そうだったので、たぶん同時期に作られたものなのでしょう。

あと、grbl をNanoで使うには、以下のように cpu_map.h 内のピン割り当てを変更する必要があるようです。この他にもスピンドルのPWM出力などの変更が必要だと思いますが、まだ調べられていません。

本日はひとまずここまで。

Arduino CNC Shield V4が届きました

先ほどから雪が舞い始めました。寒い土曜日です。風邪で体調は一進一退です。昨日は喉に痛みがありましたが、今日は鼻水です(T_T)

Arduino CNC Shield V4が届きました。Arduino Nano互換機が付いていて1,000円位でした。安いだけあって作りはイマイチ。ピンヘッダやソケットが斜めに半田付けされていたり、裏面がフラックスらしきもので汚れています。半田もくすんでいて、製造から結構時間が経っている感じ。でも動けば問題ないです。

説明書の類いは一切付いていないので、今日は作業を休みネットで情報を集めることにします。工作部屋は寒いし、体調がすぐれないときに作業すると失敗や怪我の素なので。

CNC用半導体レーザモジュール

少々風邪気味で体がだるいです。微熱なのでインフルエンザではないと思う。仕事するのがやっとで、遊ぶ余裕はありません。

そんな中、半導体レーザモジュールが届きました。送料無料で約1,500円。定格は1Wです。保護メガネもセットでした。まだ光らせてません。INPUT 5Vと刻印されてますが電流制限は無しで大丈夫なのかな？ 少し調べてから週末にでも試してみます。体調が戻ればですが。

薄い紙くらいはカットできることを期待してます。電子工作の樹脂ケースなどに刻印ができると嬉しいのですが、今作っているDVDドライブ流用のXYステージでは小さすぎてケースが載らないですね。

半導体レーザモジュールは20Wのものもあるようなので、今回の様子によって大きなステージとハイパワーレーザも考えましょう。

あとは、Arduino CNC Shieldを待つばかりです。使い方などの調査はこれからです。YouTubeに動画が沢山アップされているので、情報はあると思ってます。

XYプロッタのフレーム作り

まだ、ペンプロッタになるかレーザ刻印機になるか、小型CNCになるか決まっていませんが、DVDドライブから取り出したリニアスライダの加工と、組み立てるためのフレーム作りです。

まずはDVDドライブの光学ヘッドから光学部品や基板などを取り外しました。小さなビスがおそらく接着剤で固定されていて外すのに結構苦労しました。精密ドライバは握りの部分が細くて力が入りません。

取り外し前です。

取り外し後です。ヘッドはアルミダイキャストでしっかりしたつくりです。

レーザダイオードやレンズ、ネオジム磁石などが回収できました。何かに使えることを期待して、取り敢えず保管しておきます。

続いて、フレーム作りです。簡単なスケッチを書いて、Gコードをコーディングしました。未だに3D-CADが満足に使えません。Gコードを直接書くほうが早いです(^_^;

材料は5.5mm厚のMDFです。手元にあったもので丁度、足りました。

こんな感じの４枚で構成です。

仮組みしてみました。ホゾ穴をMDFの厚みぴったりにしたらきつくて中々入りません。MDFだから多少きつくても入るかと思っていましたが、板厚が5.5mmぴったりではなかったのかも。

ヤスリで穴を大きくして差し込みましたが、まだキツイのでもう少し削る必要があります。その前にリニアスライダを取り付ける穴を開けますが、ヘッドをどうするか決めてからですね。

DVDドライブ運だめしリベンジ

年始開けの今週は長かったです。仕事始めは月曜日ではなく水曜日あたりがウォームアップによいですね。今日から3連休ですが午前中は仕事でした。午後から食料品の買い出しついでに前回とは違うハードオフへ寄ってみました。前回はハズレを引いたのでリベンジです。

今回の店はDVDドライブの殆どが100円でした。1個では心配だったのでDVD R/Wドライブのタイプが違うモノを2個購入です。220円。帰宅してよく見たら(というか分解したら構造が似ていたのでメーカを確認したら)、どちらもパイオニア製でした。

2台とも当たりです。ステッピングモータでした。似てますね。小さくて分かりづらいですが、光学ヘッドはそっくりです。

これらと自宅にあったDVDドライブから取り出したものと合わせて、XYZ軸が作れます。ただ、まだZ軸をどうするか未定です。ペンプロッタならステッピングモータでなくサーボモータでもよいかと思ってます。また、小さな半導体レーザも注文してあるので、ミニレーザ加工機(刻印機)にするかもしれません。ヘッドを交換してどちらも使える様にするのがベストですね。

以下、DVDドライブ死屍累々(写真外にも多数)。ステッピングモータ以外にもDCモータ、スイッチ、ビスなど多数の部品が回収できました。

現在、中国のショップからのArduino CNC Shield待ちです。その間にステッピングモータを取り付けるフレームを作らないといけません。アルミアングルにするか木製か今回バラしたDVDドライブの板金を使うか検討中です。加工性を考えると木ですね。ちょっと精度が心配ですが。

ジャンクDVDドライブで今年の運だめし

三ヶ日も終わり、日常が戻ってきました。まぁ、三ヶ日も普段と余り変わらなかったのですが。

今朝は昨日書いた様に早起きしてハードオフへDVDドライブのジャンクを探しに出掛けてきました。意外と混んでいて、皆んな新年早々何しにきてるの?! 時折、買い取り番号のアナウンスがあるのは年末の大掃除ででた不要品とか、福袋の不要品を売りに来ているのか。

さて、目当てのジャンクDVDドライブは結構高くて300円が殆どです。箱の中を漁ったら100円のドライブが2個だけありました。3倍の価格差はなんでしょう？ 外見は300円との差がありません。ちなみに200円のものはありませんでした。

2個のうちひとつは昨日DCモータだったドライブに似ていたのでもう一方を買うことにしました。今日まで初売り？の2割引だったようで80円(税込88円)。ここまでは運がよかった。

早速分解してみます。

残念、DCモータでした。斜めにスライドする変わった？タイプです。スクリューネジでもなく、樹脂のリニアギアを使ってました。コストダウンなのかな。新しそうだったのが敗因か？ もっと古いものの方がステッピングモータを使っている可能性が高いのかも。

という訳で、新年の運だめしは末吉かな(凶じゃないのは2割引で買えたから)。AliExpressからCNC Shieldが届くまでにはステッピングモータのスライダをなんとかしたい。他のハードオフにも行ってみるか、近々都内に出かけるのでアキバあたりに寄ってみるか。

PCジャンクでプロッタ工作

我が家にあるパソコンのサルガッソ海です。現在、デスクトップ3台とノート2台が漂着しています。他にも漂流中のデスクトップ1台とノート1台があり、いずれここに漂着するでしょう。

ここからディスクドライブ3台を回収してきました。まだ動くとは思いますが、もう使わないと思うので、ステッピングモータとリニアスライダを取り出そうという目論見です。ディスクが回転する記憶媒体は過去のものになりましたね。昨年11月に購入したノートパソコンには、回転するドライブは入っていません。

取り出したのはこの3台です。リニアスライダが3つあればXYZ軸を作れます。製造年をみたら20年以上前の1990年台でした。

壊れていないのに分解するのは少しだけ心が痛みましたが、第二の人生を歩ませてあげられると自身を納得させて(大げさ)分解です。

ところが、1台目を分解したらなんとステッピングモータではありません。DCモータとエンコーダでした。トホホです。

2台目とFDDからはステッピングモータとスライダが取り出せました。板金がでかいので、切り出さないと使いにくいです。今日の作業はここまで。

AliExpressで制御用のArduino CNC Shieldとモータドライバ、Arduino nano、USBケーブルのセットを注文しました。$8位だったので1,000円弱です。ステッピングモータとスライダも数$位からありましたが、今回はジャンクのリサイクルでやってみるコンセプトで。

ステッピングモータとスライダがひとつ足りないのは、ハードオフにジャンクドライブを探しに行くつもりです。100円位でないかな？