K-ASTEC BLOG

赤道儀のウォームホイール その１

たまたま異メーカーの中型赤道儀３機種を同時にオーバーホールする
機会があり，一緒に写真を撮る事ができましたので日頃思っている
ウォームホイールについて一言。

最初はその歯数と直径についてです。

ウォームホイールについては歯数の論議は良く行われているようで
○○は240枚だから高精度で○○は180枚になったので良くない等
の書き込みを見かけます。

赤道儀の追尾精度で問題となるピリオディックモーションは
ウォームギヤの偏芯が原因し，ウォームホイールとの当たりが強く
なったり弱くなる事で発生しますが，その度合いはホイール中心から
ウォームギヤとの噛み合い面までの距離に関連し，ウォームホイール
歯数とは関連しません。

同じ加工精度であればピリオディックモーションはウォームホイールの
直径に反比例すると言って良いと思います。

今回紹介するウォームホイールの写真は大きい順に以下のとおりです。
（何れも極軸用）

・ペンタックス　MS-5用(歯数280枚　モジュール0.75　ピッチ円直径214mm)
・タカハシ　NJP用(歯数240枚　モジュール0.6　ピッチ円直径144mm)
・ビクセン　初代アトラクス用 (歯数240枚　モジュール0.5　ピッチ円直径120mm)

３機種の歯数は２割程しか変わりありませんが直径は最大２倍程違います。

国産の赤道儀の場合，工作精度には大きな差は無いと思いますので
追尾精度は（強度もですが）ウォームホイールの大きさで決まる！と言って
も過言では無いでしょう。

追尾精度の話ついでに下記は各社のＰモーションを公表したサイトです。
かなり信頼おける数値と思います。

Ｐモーション比較サイト

ベアリング入りGP?GP-D?赤道儀

以前オークションで落札したものですが，当時(と言っても2～3年前)アウトレット
で有名なビクセン開発工業が試作？した不思議な赤道儀です。

・外観上は色こそアトラクスカラーですがGP赤道儀そのもの
・分解すると，ウォームホイールはGP-D用の真鍮製で軸は鉄製
・ウォーム軸は色違いでGP-D用？
・極めつけは軸回転部にベアリングを使用している

ベアリングを使っているのは軸とハウジング間のみで軸とウォームホイール間には
使っていないので，その効果は精度には関係なく，予圧を強く掛けてもクランプフリー
時の回転が固くならないくらいかと思います。

この赤道儀はベアリングの効果はともかく，GPより少し重たいだけでGP-Dの精度を
持っているところが良いところです。

ピリオディックモーションの実測値も±10秒以下を軽くクリアーしますのでお気に入り
です。

写真は赤緯軸側を分解し，一部仮組した状態です。

究極？のポータブル赤道儀その２

以前，大型の傾斜ステージ（ゴニオステージ）を流用たポータブル赤道儀を
ご紹介しましたが，今回は回転ステージバージョンです。
子午線をまたいだ長時間露出に便利なように片持ちフォーク式としており
カメラの回転はマミヤのレボルビング台座を使ってあります。

このタイプの特徴は、一般的な赤道儀と同じ様に使える事と
高精度に調整出来る極軸望遠鏡を内蔵している事です。

中空の回転軸(=極軸)に極軸望遠鏡を内蔵していますので（当たり前？）
極軸を回転させる事で完璧な光軸の調整ができます。
当たり前のようですが非常に重要な事で，ウォームホイールが高精度で
Ｐモーションが小さくても極軸望遠鏡の光軸が怪しければ台無しですからね。

デジカメでも最近の機種では，20～30分露出は当たり前ですし
今回のコンセプトである子午線越えの長時間露出には極軸望遠鏡の精度が
Ｐモーション以上に重要です。

この赤道儀はポーターブルとしてはちょっと重たいのですが
Ｐモーションは±3秒角程度と非常に高精度ですので
45インチカメラ＋温存しているTP4415での長時間撮影に使う予定です。
もちろん観測所に据付てですが（笑）

下の写真は当機のウォームホイールと，ギヤです。
ホイール直径は135mmで，歯数180枚です。
全く遊びは無いのにウォーム軸はクルクルと滑らかに回ります。
さすが工業製品で，趣味用の機械とは一線を画すようです。価格もですが。

駆動周波数と振動

ステッピングモーターの回転は，時計の針のように１ステップことに
カクカクと回転するので赤道儀駆動に於いてはそのステップ振動が影響して
高倍率で星を見るとピクピクと振動する事があります。

一方，ステッピングモーターが主流になるまで良く使われていた
シンクロナスモーターは，交流電源で回転しますが
この交流電源はタービン発電機等の等速円運動で作られた完璧な正弦波交流です。

元々回転運動で作られた正弦波交流ですのでそれと同期して回転するモーターは
周波数を下げても回転数が下がるだけで振動が増えたりしません。

その正弦波交流を静止機器で作るのが疑似正弦波で
マイクロステップ駆動はその技術を使っています。

1/100の減速機付きのギヤードモーターを２相励磁で駆動する場合と
減速機なしのモーターを100分割の正弦波マイクロステップ駆動する場合は
同じステップ角ですが，後者が圧倒的に低振動です。

これは前者は減速してもモーター自体は振動しているのに対し
後者はモーター自体が正弦波で円運動しているためです。
同じ周波数(PPS)で駆動していますのでステップ角は同じですが
赤道儀から鏡筒に伝わるモーター振動は大きく異なります。
高倍率観測に影響するのはステップ振動だけでなく
モーターそのものの振動が鏡筒に伝わる分も見逃せません。

写真左が一般的に使われるギヤードモーター
右がAGS-10で100分割マイクロステップ駆動するモーターです。

究極？のポーターブル赤道儀その１

大型の傾斜ステージ（ゴニオステージ）を利用してポータブル赤道儀を
作ってみました。

特徴はなんといっても高精度です。
モジュール１，歯数400枚のウォームホイールを30度分切り取ったような
扇形？（12分の1に切ったメロンの皮のよう？）ギヤですので，
直径400mmのウォームホイールと同じ精度と考えて良いようです。
因みに同じ加工精度であれば，追尾精度はほぼホイールの直径に比例します。
小型赤道儀の場合ホイールの直径は70～80mm程度ですので
５倍ほどの追尾精度になりますね。

実際にピリオディックモーションを測定してもほぼ検出できないレベルで
写真から測定すると±2秒角程度の様です。

それから構造上，このステージ上に載せたカメラの重心は，
仮想のウォーム軸中心位置あたりにきます。

そのため写真の様に自由雲台で構図を取ってもアンバランスの影響は
無いようです。
ホイールが400mm相当もあるのでアンバランスになっても問題無いのでしょうが。

一番の問題は，部分微動ですので巻き戻しが必要な事です。
有効に使えるのは25度程度ですので，最長90分強の追尾しか出来ませんが
これだけあれば十分でしょう。

元々ついていたセンサーを使い，終点間際でアラーム，終点で自動停止後
始点まで高速自動巻き戻し機能を作る予定です。

写真左は終点位置，右は中間位置です。