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轟音フライス用の防音ケース製作【構想】

前回の記事に書きましたが、
卓上フライスというのはほんとにうるさい工作機械なんです。

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かるく ふきとばす ぞ!!

そんなフライスを自宅で快適に使うためには、加工中の轟音を封じ込むケース(入れ物)が必須となります。
今回は「防音ケースをどう作ろうかね~」という構想の話です。

それでは、(=゚ω゚)ノレッツゴー!!

防音について

音の性質

敵を知ることから始めましょう。

「物理学における音:音波」Wikipediaより引用

物理学においては、音とは物体を通して縦波として伝わる力学的エネルギーの変動のことであり、波動としての特徴(周波数・波長・周期・振幅・速度など)を持つ音波として表せる。
音波を伝える物質は媒質と呼ばれる。音波は圧力変動の波動として伝わり、ある点での密度の変動を引き起こす。媒質中の粒子はこの波によって位置を変え、振動する。音について研究する物理学の分野は音響学と呼ばれる。
媒質が流体(気体または液体)の場合はずれ応力を保持できないため縦波しか伝播できないが、固体中では縦波・横波・曲げ波・ねじり波などとして伝播できる[8]。それら縦波以外の波も広義の音波に含む場合がある。

Wikipediaからざっくり解釈すると、
『音』は縦波で、流体を媒介して伝わる」ということが分かります。
また、音の振動は固体中を伝播することができ、縦波・横波・曲げ波・ねじり波など様々な形で伝播していきます。

高校物理で扱う「波」の分野にて、波には「反射」「屈折」「回折」「干渉」の4つの特性があるという話がありました。
音も縦波として流体中を伝わっているので、光と同じように上記4つの特性を持っていると言えます。

防音とは

音の特性を把握したところで、次は防音について調べていきます。
ひとえに「防音」といっても、吸音遮音防振など、複数の要素が含まれています。

  • 吸音:反響の低減・反射の抑制・騒音レベルの低減を行うこと
  • 遮音:発生した音を遮ること
  • 防振:振動している物体から、別の物体へ振動が伝わることを防ぐこと

吸音材と遮音材

世の中には「吸音材」と「遮音材」いうものがあります。その名の通り、吸音または遮音してくれる優れモノで、防音には必須のアイテムです。

通常は壁に音が当たった際に、先述した波の特性により音の反射が起きます。さらに音波は固体中を伝播するので、壁の裏側へと音が伝わり通過します。

一方で、吸音材と遮音材は音が内部を通過する際にエネルギーを音から熱へと変換することで、通過する音のエネルギーを奪うことができます! (スゲー!!
※材料や構造により違いがあります。

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吸音材は「入射した音」と「通過した音」とを比較することで性能を評価することができます。 吸音材はその比率を「吸音率」と呼び、これが高いほど音の吸収性能が高いと判断します。

吸音材の評価では「吸音率」と呼ぶのに対し、遮音材ではこの比率を「透過率」と呼びます。 性能を示す指標としては、透過率の逆数の対数を10倍した「透過損失」という量が用いられるのが一般的で、透過損失の値が高いほど遮音性能も高いと判断します。

吸音材は音を通過させる代わりに入射した音のエネルギーを減らします。一方で、遮音材は吸音材よりも音を遮る能力が高く、入射した音のほとんどを反射させてしまいます。 したがって、防音をする際は吸音材を通した後に遮音材で跳ね返すという手段が一般的となっています。

たしかにこの構造であれば外部に音を漏らさずに内部の音を抑え込めそうです!!

防音ケースの構造を考える

防音についてわかってきたところで、いよいよ防音ケースの構造について考えていきましょう!

まず前提として、ケースの中央にはフライスを置き、周囲を壁で覆う構造にします。
また、ケースの中へアクセスしやすくするために、フライスの正面には扉をつけるとします。

壁の構造

フライスの周囲を覆う壁の内側には一般的な組み合わせである吸音材と遮音材のセットを配置したいと思います。
フライスの加工中に出る音は非常に高音なので、周波数が高い領域での性能を比較検討します。

フロア(床)の構造

加工中はフライスの振動がケースを伝播して外部へ漏れ出てしまう可能性があるので、フロアにはゴムシートを使います。
耐震用マットとかだといいんでしょうか?要調査ですね。

外部との接点

外部との接点も要注意です。
箱状のケースを床にドカッと置いてしまうと接触面積が増えてしまうので、それだけ振動が伝わりやすくなると考えられます。(主観です

なので今回製作するケースは高床式構造にすることで接触面を限定し、そこに耐震用の足をつけたいと思います。

まとめ

今回は「防音」をテーマに、必要な防音構造や防音性能を比較するためのパラメータを調査しました。
最後の方でふんわりとした構造を考えましたが、次回は今回の収穫をもとに詳細設計をしていきたいと思います。

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また次の記事でお会いしましょう!(=゚ω゚)ノマタネ !

卓上CNC育成計画

前回の投稿からだいぶ日が経ってしまいました。。
この記事がまだ2回目の投稿であることは内緒ですよ( ^ω^)・・・

基本的にのんびりやるというスタンスなので許してください、、苦笑

フライス買ったよ!という話

さて、突然ですがくーぺんは・・

中華フライスを購入しました(デデーン ‼

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(*´▽`*)赤のメタルボディに黒塗りのモーター!(カッコイイィ!!

購入の経緯

みなさんも電子工作をしているときに
「ジャンパワイヤのはんだ付け作業やりたくねぇなぁ( ^ω^)・・・」
って考えたことありません?(僕はいっぱいあるよ(^_-)-☆)

使えるスペースが十分にあるならまだマシですが、やっぱり「できるだけコンパクトに作りたい」という想いがあるので、
可能な限り小さなユニバーサル基盤を選んでしまい、あの手この手で配線、そして火傷。。という結末をよーーーーく迎えます。

プリント基板サービスという手もありますが、
完成までに日数が必要なのでトライ&エラーを繰り返すことができません。

また、化学反応を利用したプリント基板の自作という道もありましたが、
液体の後処理が至極面倒なのと、自分が化学に疎いということもあり避けていました。

そんな折に見つけたのがこの動画

めちゃくちゃ綺麗に作ってる!!!!!
こんなの見せられたらね、欲しくなっちゃいますよね、フライス( ;∀;)

そんなこんなで今回購入するに至ったわけでございます。さぁ!彫るぞ~!

卓上フライスの問題点

ぶっちゃけると今回のフライスは二代目なんです。
先代は半年前に購入したんですが、ある理由により手放しました。

卓上フライスの問題点、それは「騒音と振動」です。

少しでも設定を誤れば、
まるで工事中かのような轟音と、部屋全体を揺らすほどの振動を発生します。
(実際どうなの?とか聞かれますが、比喩でもなんでもなく本当の話です。)

設定がうまくいったとしても70~80dbくらいはでます。
設定に失敗してたらもっとうるさいです。

ちなみに70~80dbとは「騒々しい事務所」「掃除機」「電車の車内」などと同レベルだそうですよ。
そんなのと生活を共にしたら耳が逝きますよね。

あと騒音と振動以外にも「卓上フライス自体が大きすぎて不便」といった理由があります。

購入時の自分の想定が甘かったせいもありますが、「自作基板を彫刻したい」という目的に対して、
「無駄に大きい加工範囲」と「耳をつんざく轟音」という問題は先代を手放す理由に十分でした。

卓上フライス購入を検討される方は同じ轍を踏まないよう気を付けてくださいね。

なんとかしてやろうじゃないの

先代は私の手に負えず、結局は手放してしまいましたが、
二代目は加工範囲が基板のサイズにちょうど良く、筐体サイズも手頃なので購入しました。
また、先代よりも剛性が高そうなので、精度の向上も期待しています。

しかし!騒音等の問題はまだ残っています。。

私もエンジニアの端くれ(´・ω・`)
先代は諦めましたが、この二代目を「安心して使えるレベル」まで育成したいと思います。

まずは騒音対策かな( ˘ω˘)スヤァ

今後の連載について

このブログの中では悪戦苦闘の様子を「卓上CNC育成計画」と題して連載していこうと思います。
未熟ゆえに、変な事を発信するかもしれませんが好き放題やっていきます。

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