【Work-In-Progress・編集中】

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。

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。

ファイル名重さ値段(円)印刷数密着性サポート
GearBox501052RaftNo
Planetary_Gears30632SkirtNo
Main_Shaft701472SkirtNo
Gear Spacer7132SkirtNo
Bearing_Shafts6112RaftNo
Input_Flange17352SkirtYes
RA_Output_Flange23531SkirtNo
RA_Arca_Plate24501SkirtNo
RA_Housing_Main1633411SkirtNo
RA_Housing_Bottom531101SkirtNo
RA_GT2-64_Pulley13261SkirtNo
DEC_Housing_Main1162431SkirtNo
DEC_Housing_Front43901SkirtNo
DEC_Housing_Back*751581SkirtYes
DEC_Housing_Back_Simple751581SkirtYes
DEC_Housing_Back240841SkirtNo
DEC_Housing_Back323481SkirtYes
DEC_Output_Flange23531SkirtYes
DEC_Arimizo_Plate24491SkirtYes
Arca-Plate_Long25511BrimNo
合計7661,730
*フォーカーサーとローテーターの機能を使う場合はこれを印刷。利用さいない場合は、Simpleを印刷

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)価格(円)総重量(g)合計(円)
ベアリング 6812-2RS 60x78x1010029362001,872
ベアリング 6807-2RS 35x47x740238480768
ベアリング 6802-2RS 15x24x578137561,096
ベアリング 686ZZ 6x13x532465721,560
ダボピン φ3×1819221921,932
Nema17 ステッパーモーター 42×2313211,4991321,499
Nema17 ステッパーモーター 42×3830011,6993001,699
GT2 タイミングベルト 220mm-2GT-6214792479
GT2 プーリー 16歯 16T-φ5x16x14411524152
合計822g8,605円
モノタロウ Amazon

ホームセンターで購入リスト

名称備考
Φ3mm x 1000mm3@178
M4 50mm 六角ネジ8本体
M4 12mm 六角ネジ4
M4 10mm 六角ネジ4
M3 30mm 六角ネジ8センターシャフト、モーター固定
M3 35mm 六角ネジ1
M3 25mm 六角ネジ4
M3 20mm 六角ネジ4
M3 16mm 六角ネジ12ベアリングシャフト
M3 8mm 六角ネジ13
M3 4mm 六角ネジ2
M8 薄型ナット2Arigata固定
金属プラ用グリス1

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)価格(円)総重量(g)合計(円)
ダボピン φ3×1819221921,932
モノタロウ Amazon

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&リンク単価金額
ESP32S開発ボード 1800800
TMC2208(モータードライバ) 25001,000
2.1mm標準DCジャック 33090
LED(緑) 11010
電解コンデンサー100μF16V 21020
抵抗47KΩ 11010
ポリスイッチ3Aトリップ電流6A
(リセッタブルヒューズ)
13030
XHコネクタ4P 290180
分割ロングピンソケット42P 380240
合計1,990
秋月電子 千石電商

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&リンク単価金額
TMC2208(モータードライバ) 25001,000
電解コンデンサー100μF16V 21020
DIPスイッチ3P 280160
ミニDINソケット(メス)4P 2100200
合計1,380
秋月電子 千石電商


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。メインシャフトの1mm厚のスペーサー2つは廃止しました。

分かりやすいようにCad上で仮想組み立てしてみました。これをRA軸用とDEC軸用に2つ作ります。

KEN

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飛行機に乗ると雨が降ることが多く、台風などで年に数回欠航もあり、ブログもこんな名前にしてました。最近は少し減りましたが、以前の名前を引きずってます。 趣味は ---> 続きはこちら

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