サイクロイダル・ドライブ赤道儀

ブログでダラダラとサイクロイダル・ドライブ赤道儀を作る過程を載せましたが、このページに纏めたいと思います。３Dプリンターを持っているという条件はありますが、誰でも作れるように書いて行こうと思います。アリミゾ（望遠鏡を取り付ける金具）を除けば、1万4千円で製作が可能です。部品の殆どは、Amazonで入手可能です。制御は、OnStepで行います。INDI等に接続して一般的な自動導入追尾赤道儀と同様に扱えます。

より簡単に導入するには、ZWOのAsiair PlusやStellarmateのStellarmate+を使うか、Raspberry Piで自作することも可能です。OSはStellarmate OSやAstroberry Server等をインストールします。

サイクロイドドライブとは？

サイクロイドドライブとは、コンパクトかつ堅牢な設計で、非常に高い減速比を実現するユニークな減速機です。平ギアや遊星ギアなどの従来のギア駆動に比べ、同じスペースで最大10倍もの高い減速比を実現することができます。さらに、バックラッシュがほとんどなく、高負荷容量、高剛性、高効率（90％）であることも特長です。これらの特性により、サイクロイドドライブは、ロボット、工作機械、製造装置など、位置決め精度と性能が重要な多くのアプリケーションに適しています。

動画でも分かる通り、中心の入力軸が一回転するとサイクロダルディスク（黄色の６穴のギア）が1ギア分入力軸とは反対に回転します。サイクロイダルディスクの中心が入力軸からズレて（オフセット）いるのが分かると思います。今回サイクロイダルディスクは４５歯なので、入力軸が４５回転するとサイクロイダルディスクが一回転します。このサイクロダルディスクから出力軸に動力を伝えることで、減速比１：４５のサイクロイダルドライブが完成します。

今回は、２枚のサイクロイダルディスクを採用しました。ガタを減らすことが目的ですが、高速に回転する場合振動防止にもなります。

3Dプリント

現在、様々なフィラメントが利用可能ですが、印刷のしやすさ、プリント後の耐久性、そしてコストを考えるとPETGが一番適していると思います。もちろんPLAやABSでも作れると思いますが推奨しません。今回はPETGで製作を進めていきます。PETGを上手く印刷出来ない方は、「3D Printer Cura PETG Setting 紹介」を読んで参考にして下さい。

プリントパーツリスト

3Dプリンターの設定によって、プリント時間は大幅に変わります。値段は、1kg=2,100円の激安フィラメントを想定して計算しています。ビルドプレートの密着性についても問題がなければ、すべてSkirtで良いと思います。すべてのSTLファイルは、上下も合わせていますのでそのまま印刷して下さい。

ファイルはThingiversでダウンロードして下さい。

購入パーツリスト

まずは、必要な部品を揃えましょう。基本はAmazonが一番安いです。特にAmazonで販売されている安いベアリングは中華製ですが、この赤道儀で使う分には性能は充分で日本製より圧倒的に安いです。

※金額は購入先、時期などで変動します。あくまで参考として下さい。

赤道儀本体

名称＆リンク	サイズ	重さ(g)	量	価格（円）	総重量（g）	合計（円）
ベアリング 6812-2RS	60x78x10	100	2	936	200	1,872
ベアリング 6807-2RS	35x47x7	40	2	384	80	768
ベアリング 6802-2RS	15x24x5	7	8	137	56	1,096
ベアリング 686ZZ	6x13x5	3	24	65	72	1,560
ダボピン	φ3×18	1	92	21	92	1,932
Nema17 ステッパーモーター	42×23	132	1	1,499	132	1,499
Nema17 ステッパーモーター	42×38	300	1	1,699	300	1,699
GT2 タイミングベルト	220mm-2GT-6	2	1	479	2	479
GT2 プーリー 16歯	16T-φ5x16x14	4	1	152	4	152
合計					822g	8,605円

ホームセンターで購入リスト

ホームセンターでφ3mm x 1mのアルミ棒を自分で18mm（92本）カットできなければ、ダボピンがぴったりです。外歯のピンとして使います。コストを下げたければ頑張ってカットしましょう。

名称＆リンク	サイズ	重さ(g)	量	価格（円）	総重量（g）	合計（円）
ダボピン	φ3×18	1	92	21	92	1,932

回路部

ESP32S開発ボードとTMC2208は、Amazonでの購入がお勧め。それ以外は、秋葉原の秋月電子と千石電商のリンクを載せました。通販だとまとめ売りされていることがほとんどで、特に抵抗などは100個単位になってしまいます。１個単位で買えたとしても1gに送料600円とかかかってしまうので、抵抗、LED、コンデンサなどは街の電子部品屋さんでの購入がお薦めです。

それからメイン基板ですが、ハンドメイドで配線するのはかなり難しいです。今回、深センにオーダーするに当たり最小ロットが１０枚だったので、９枚余っています。希望の方にはお譲りする予定です。

名称＆リンク	数	単価	金額
ESP32S開発ボード	1	800	800
TMC2208（モータードライバ）	2	500	1,000
2.1ｍｍ標準ＤＣジャック	3	30	90
LED（緑）	1	10	10
電解コンデンサー100μF16Ｖ	2	10	20
抵抗47KΩ	1	10	10
ポリスイッチ3Aトリップ電流6A （リセッタブルヒューズ）	1	30	30
XHコネクタ4P	2	90	180
分割ロングピンソケット42P	3	80	240
合計			1,990

フォーカーサーとローテーター（経緯台モード時、デ・ローテーター）の機能を使う場合は下記も追加。使わない場合は、基板に取り付けないだけでオーケー。

名称＆リンク	数	単価	金額
TMC2208（モータードライバ）	2	500	1,000
電解コンデンサー100μF16Ｖ	2	10	20
DIPスイッチ3P	2	80	160
ミニDINソケット（メス）4P	2	100	200
合計			1,380

サイクロイダル・ドライブギアの組み立て

パーツを印刷をしたら図のように組み立てます。パーツの構成は下記の通りです。まずはDEC軸のギアボックスを組み立てます。

次にRA軸のギアボックスを組み立てます。DECとは一部のみ違うだけでほぼ同じです。

出力軸を拡大します。

分かりやすいようにCad上で仮想組み立てしてみました。一部スペーサーを廃止したりしていますが、ほぼ同じです。

ギアボックスが２つ出来上がったら、次はDECパートの組み立てです。

【注意】M3 10mm for fix gear boxは、後ろから押し付けてギアボックスのガタを無くすのが目的です。強く締めすぎるとギアボックスが壊れる可能性があります。ある程度抵抗を感じる程度に締め付けてください。

上記のM4インサートナットは、全て8mmの長さを使ってしっかり固定出来るようにしています。次にRAパートの組み立てです。

RAとDECの接続。電子パートはまた次にアップデートします。

Wemos&CNC3に変更したものです。また、DEC用のステッパーモーターに28mmから34mmに変更することができるようにしました。

Wemos&CNC3の作り方はこちら