(4/15:追記あり

「ハーモニックドライブ」という言葉をお聞きになったことはあるでしょうか。
(注:ハーモニックドライブは、ハーモニック・ドライブ・システムズ社の商標です)

K-ASTEC BLOG
2タイプのハーモニックドライブ赤道儀発表

HOBYM ObservatoryとK-ASTECで共同開発(主に電気系統を担当)したハーモニックドライブ赤道儀,2機種(CRUX170HDとCRUX320HD)を発表します。

詳細は今後何度かに分けて紹介しますが価格は以下のとおりです。
いずれも受注生産商品で次のロットは5月の完成予定です。
CRUX170HD: 600,000円(税別)
CRUX320HD:1,150,000円(税別)
(価格は為替レートにより見直す場合があります)

K-ASTEC BLOGから、2月22日の記事。
ハーモニックドライブ赤道儀」の販売開始の発表。
小さい方が本体重量4.9kg、搭載荷重はウェイトなしで9kg、価格60万。
大きい方が本体重量19kg、搭載荷重はウェイトなしで20kg、115万。

ドイツ式赤道儀のバランスウェイトがないというのは、ハーモニックドライブの高トルクを生かした斬新な運用ですね。
(バランスウェイトを付ければ、搭載重量は倍以上になるそうです)

どちらもけっこうなお値段ですが、コスパについてはユーザと市場が判断するものなのでここでは触れません。
(搭載重量的にはびっくりするほど高価というわけでもなさそうですね)

Wikipedia
波動歯車装置であるハーモニックドライブ(登録商標は、楕円真円差動を利用した減速機で、小型軽量高効率で多くのサーボモータに使われている。学術名もしくは一般名称は、波動歯車装置(Strain wave gearing)であり、ハーモニックドライブは、ハーモニック・ドライブ・システムズ社の商標(日本では商標登録番号第801166号と第943799号)である。

波動歯車装置の原理
(青:サーキュラ・スプライン、黄:ウェーブ・ジェネレータ、赤:フレックススプライン)

そもそも「ハーモニックドライブ」とは何なのか?
要するに「歯車とは全く動作原理の異なった減速機」です。
「モーター」ではありません。駆動系は従来どおりステッピングモーターやサーボモーターを使用しています)

WikipediaにいいアニメGIFがありました。このように、内周に歯が刻まれた硬い円形の筒(青)の中で、歯数が外周より2少ない歯の刻まれた弾性のある楕円形のリング(赤)が回転します。

特徴としては、これだけの機構でウォームギア/ホイルと同程度(1/30〜1/300)の減速比が得られること、ギアのかみ合わせ部が多いためバックラッシュがなく高いトルクが得られるなどがあります。

上のK-ASTECの赤道儀は、従来のような「ウォームギア/ホイル」を使用していません。ハーモニックドライブを使用して、赤緯・赤経軸を直接駆動しています。
このため、従来よりもずっと短いサンプリング間隔(コンマ数秒単位)のオートガイドに追従するレスポンスの良さ、高トルクを生かしてバランスウェイトなしでも使えるなどのメリットがあるようです。

(4/15追記)
読者の方より、ハーモニックドライブだからオートガイドの追従性が良い」とは言えないのでは?との指摘がありました。
オートガイドの追従性については、バックラッシュ以外にも様々な要素があり(特に常時一定方向に駆動している赤経側)一概には言えないようです。

レンズの向こうに
ハーモニックドライブ赤道儀
以前から気になっていたCHRONOS社(カリフォルニア州、USA)HDシリーズという新しい駆動方式の赤道儀について調べてみた。
この赤道儀が最初に紹介されたとき、まるで日本の工場現場にたくさん並んでいる産業用ロボットを思い浮かべた。実は全く同じといっても過言ではない。産業用ロボットでは当たり前に使われているのが、ハーモニックドライブと呼ばれる方式の駆動方式で、低速から高速までを連続的に加減速できる駆動方式である。しかもバックラッシュがないのが特徴である。今までの赤道儀はどんな架台形式でも大抵ウオームギヤ方式であるため、その駆動方式によっては、減速ギヤによるバックラッシュがどうしても発生していた。この赤道後はその機構がないので、バックラッシュが原理的に発生し難い原理なのである。これは追尾精度の向上と導入精度の向上が期待できる方式である。なぜいままでなかったのでしょうか? 赤道儀界の”まるで一眼レフカメラのAFの超音波モーター方式”みたいなものである。

ブログ「レンズの向こうに」より、2009年2月の記事。
ハーモニックドライブによる直結駆動の赤道儀はかなり前から製品として出ているようです。

この製品も、写真を見る限りバランスウェイトなしの運用を売りにしているようですね。

Skywalker院長のブログ
週刊Skywalker! 「これスゴイかも・・・」
ASA DDM-60
こいつはスゴイかもです!
まずハーモニックドライブという独自のモーターが赤経・赤緯の両軸にギアなしで直接接続されている「ダイレクトドライブ」が斬新だというのは紹介しました。バックラッシュが理論上無くなるというのは実に魅力的だし、画期的です。

「Skywailer院長ブログ」より、2012年6月のエントリ。
ASA(Astro Systeme Austria)のハーモニックドライブダイレクト駆動の赤道儀。

田中光化学工業のサイトにこんなページもありました。定価198万を、デモ品現金限り118万円。
(これを見ると、この製品はビジネスとしてあんまり成功しなかったのでは?と邪推しますが)

2017/10/22追記)
最新のASA社HPを見ると後継製品?と思われるDDM85のスペックには「Encoderの付いたDirect Drive」とあり、「ハーモニックドライブ」という記述は見当たりませんでした。

ASAホームページ
http://www.astrosysteme.com/kategorie/montierungen/

追記終わり)

星の牧場
至極の赤道儀モーター(K-ASTEC/ハーモニックドライブ)

おなじみ、よっちゃんの「星の牧場」から。
K-ASTECでは、ハーモニックドライブの応用に古くから積極的で、バックラッシュの少なさを生かしてウォームホイル/ギア式の赤道儀の駆動装置の「減速装置の一部」にハーモニックドライブを使用した製品が提供されていました。

通常のギアはどこまでいってもバックラッシュが残るため、その一部だけでもハーモニックドライブを使用すれば追従性が良くなるのでは、という発想です。

K-ASTEC BLOG ハーモニックドライブの赤道儀-試作機
ハーモニックドライブは構造上,±15~20秒角ほどの
角度伝達誤差(通常のPモーションのような挙動)があるので
そのままでは極軸側には使いにくいのですが
写真のように薄い構造なのでフォーク式赤道儀の赤緯駆動に適しています。

K-ASTEC BLOGには、ハーモニックドライブについての様々な検証と試作の記事があります。
それによると、従来のウォームギア・ホイルと比較して、ハーモニックドライブ自体は決して高精度ではなく、15〜20秒角程度の「角度伝達誤差」があるそうです。

2014年のこの記事は、赤経駆動はウオームギア/ホイルで、オートガイドの追従性が生かせる赤緯軸はハーモニックドライブ駆動とした試作品です。

また、別の記事によると、ハーモニックドライブと駆動モータを「直結」した場合、ハーモニックドライブに起因する長い周期の機械的な15-20秒角の伝達誤差に加えて、短い周期の2〜3秒角のずれが出るとのこと。「ステッピングモータ自体の駆動のムラ」の影響ではないかと考察されています。

K-ASTEC BLOG
ハーモニックドライブ赤道儀の試写結果

こちらの記事は2016年6月。
K野さんのご友人の製作されたモーター・ハーモニックドライブ直結型の赤道儀。
ステッピングモーターの1ステップ駆動が、1秒角に相当するそうで、長焦点のガイドでは若干の不安がある模様。

このため、駆動単位をより小さくし(前述のモーターの駆動ムラの影響を抑えるためにも)、モーターとハーモニックドライブの間に減速ギアをはさむ構成が良いのではと書かれています。

K-ASTEC BLOG
2つの個性のハーモニックドライブ赤道儀

「バックラッシュがなく高いレスポンスでオートガイドできる」ハーモニックドライブ直結駆動型赤道儀ですが、もうひとつの大きなメリット「バランスウェイトを省略することによるレイアウトの自由度の拡大」も大きそうです。

長く突き出たウェイトはいろいろとじゃまになるもの。「ツイン鏡筒仕様や極軸を北につきだして子午線越えの追尾に有利な形状などを模索しています。」とのことです。

星の色
ダイレクトドライブ ポタ赤を作る(その1)
ダイレクトドライブ ポタ赤テスト 投稿者 stella-color
大型ポタ赤の赤緯用に購入したハーモニックドライブですが、ちょっと大きすぎて採用没となりました。
ですがこれでは終わりません、急きょ、別プロジェクトを立ち上げました。
このハーモニックドライブを直接、赤経軸にするダイレクトドライブ ポタ赤です。
ポタ赤の敵はピリオディックモーションだと思いますが、これをハーモニックドライブにすれば解決です。
ウォームギアが必要無いので基本的にはピリオディックモーションの発生はありません。
実際には機械誤差に伴う進み遅れは少々発生するとは思いますが、ポタ赤には最適なのでは無いでしょうか?

星の色」ブログ、2015年5月の記事。ハーモニックドライブを使ってポタ赤を自作するという試み。動画を再生すると、赤経軸の回転の様子が見られます^^

「ピリオディックモーションがない」というのは若干違う気がしますが、高トルクを生かしたこれまでにないポタ赤ができるかもしれません。

星の色」ブログはこれまでノーチェックでしたが、なかなかH態感あふれる濃いブログです。じっくりウォッチしてそのうちまたご紹介したいと思います。

 

http://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2017/10/Harmonic_drive_animation.gifhttp://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2017/10/Harmonic_drive_animation-150x150.gif編集部天文機材(4/15:追記あり) 「ハーモニックドライブ」という言葉をお聞きになったことはあるでしょうか。 (注:ハーモニックドライブは、ハーモニック・ドライブ・システムズ社の商標です) K-ASTEC BLOG 2タイプのハーモニックドライブ赤道儀発表 HOBYM ObservatoryとK-ASTECで共同開発(主に電気系統を担当)したハーモニックドライブ赤道儀,2機種(CRUX170HDとCRUX320HD)を発表します。 詳細は今後何度かに分けて紹介しますが価格は以下のとおりです。 いずれも受注生産商品で次のロットは5月の完成予定です。 ・CRUX170HD: 600,000円(税別) ・CRUX320HD:1,150,000円(税別) (価格は為替レートにより見直す場合があります) K-ASTEC BLOGから、2月22日の記事。 「ハーモニックドライブ赤道儀」の販売開始の発表。 小さい方が本体重量4.9kg、搭載荷重はウェイトなしで9kg、価格60万。 大きい方が本体重量19kg、搭載荷重はウェイトなしで20kg、115万。 ドイツ式赤道儀のバランスウェイトがないというのは、ハーモニックドライブの高トルクを生かした斬新な運用ですね。 (バランスウェイトを付ければ、搭載重量は倍以上になるそうです) どちらもけっこうなお値段ですが、コスパについてはユーザと市場が判断するものなのでここでは触れません。 (搭載重量的にはびっくりするほど高価というわけでもなさそうですね) Wikipedia 波動歯車装置であるハーモニックドライブ(登録商標)は、楕円と真円の差動を利用した減速機で、小型軽量高効率で多くのサーボモータに使われている。学術名もしくは一般名称は、波動歯車装置(Strain wave gearing)であり、ハーモニックドライブは、ハーモニック・ドライブ・システムズ社の商標(日本では商標登録番号第801166号と第943799号)である。 波動歯車装置の原理 (青:サーキュラ・スプライン、黄:ウェーブ・ジェネレータ、赤:フレックススプライン) そもそも「ハーモニックドライブ」とは何なのか? 要するに「歯車とは全く動作原理の異なった減速機」です。 (「モーター」ではありません。駆動系は従来どおりステッピングモーターやサーボモーターを使用しています) WikipediaにいいアニメGIFがありました。このように、内周に歯が刻まれた硬い円形の筒(青)の中で、歯数が外周より2少ない歯の刻まれた弾性のある楕円形のリング(赤)が回転します。 特徴としては、これだけの機構でウォームギア/ホイルと同程度(1/30〜1/300)の減速比が得られること、ギアのかみ合わせ部が多いためバックラッシュがなく高いトルクが得られるなどがあります。 上のK-ASTECの赤道儀は、従来のような「ウォームギア/ホイル」を使用していません。ハーモニックドライブを使用して、赤緯・赤経軸を直接駆動しています。 このため、従来よりもずっと短いサンプリング間隔(コンマ数秒単位)のオートガイドに追従するレスポンスの良さ、高トルクを生かしてバランスウェイトなしでも使えるなどのメリットがあるようです。 (4/15追記) 読者の方より、ハーモニックドライブだからオートガイドの追従性が良い」とは言えないのでは?との指摘がありました。 オートガイドの追従性については、バックラッシュ以外にも様々な要素があり(特に常時一定方向に駆動している赤経側)一概には言えないようです。 レンズの向こうに ハーモニックドライブ赤道儀 以前から気になっていたCHRONOS社(カリフォルニア州、USA)HDシリーズという新しい駆動方式の赤道儀について調べてみた。 この赤道儀が最初に紹介されたとき、まるで日本の工場現場にたくさん並んでいる産業用ロボットを思い浮かべた。実は全く同じといっても過言ではない。産業用ロボットでは当たり前に使われているのが、ハーモニックドライブと呼ばれる方式の駆動方式で、低速から高速までを連続的に加減速できる駆動方式である。しかもバックラッシュがないのが特徴である。今までの赤道儀はどんな架台形式でも大抵ウオームギヤ方式であるため、その駆動方式によっては、減速ギヤによるバックラッシュがどうしても発生していた。この赤道後はその機構がないので、バックラッシュが原理的に発生し難い原理なのである。これは追尾精度の向上と導入精度の向上が期待できる方式である。なぜいままでなかったのでしょうか? 赤道儀界の”まるで一眼レフカメラのAFの超音波モーター方式”みたいなものである。 ブログ「レンズの向こうに」より、2009年2月の記事。 ハーモニックドライブによる直結駆動の赤道儀はかなり前から製品として出ているようです。 この製品も、写真を見る限りバランスウェイトなしの運用を売りにしているようですね。 Skywalker院長のブログ 週刊Skywalker! 「これスゴイかも・・・」 ASA DDM-60 こいつはスゴイかもです! まずハーモニックドライブという独自のモーターが赤経・赤緯の両軸にギアなしで直接接続されている「ダイレクトドライブ」が斬新だというのは紹介しました。バックラッシュが理論上無くなるというのは実に魅力的だし、画期的です。 「Skywailer院長ブログ」より、2012年6月のエントリ。 ASA(Astro Systeme Austria)のハーモニックドライブダイレクト駆動の赤道儀。 田中光化学工業のサイトにこんなページもありました。定価198万を、デモ品現金限り118万円。 (これを見ると、この製品はビジネスとしてあんまり成功しなかったのでは?と邪推しますが) 2017/10/22追記) 最新のASA社HPを見ると後継製品?と思われるDDM85のスペックには「Encoderの付いたDirect Drive」とあり、「ハーモニックドライブ」という記述は見当たりませんでした。 ASAホームページ http://www.astrosysteme.com/kategorie/montierungen/ 追記終わり) 星の牧場 至極の赤道儀モーター(K-ASTEC/ハーモニックドライブ) おなじみ、よっちゃんの「星の牧場」から。 K-ASTECでは、ハーモニックドライブの応用に古くから積極的で、バックラッシュの少なさを生かしてウォームホイル/ギア式の赤道儀の駆動装置の「減速装置の一部」にハーモニックドライブを使用した製品が提供されていました。 通常のギアはどこまでいってもバックラッシュが残るため、その一部だけでもハーモニックドライブを使用すれば追従性が良くなるのでは、という発想です。 K-ASTEC BLOG ハーモニックドライブの赤道儀-試作機 ハーモニックドライブは構造上,±15~20秒角ほどの 角度伝達誤差(通常のPモーションのような挙動)があるので そのままでは極軸側には使いにくいのですが 写真のように薄い構造なのでフォーク式赤道儀の赤緯駆動に適しています。 K-ASTEC BLOGには、ハーモニックドライブについての様々な検証と試作の記事があります。 それによると、従来のウォームギア・ホイルと比較して、ハーモニックドライブ自体は決して高精度ではなく、15〜20秒角程度の「角度伝達誤差」があるそうです。 2014年のこの記事は、赤経駆動はウオームギア/ホイルで、オートガイドの追従性が生かせる赤緯軸はハーモニックドライブ駆動とした試作品です。 また、別の記事によると、ハーモニックドライブと駆動モータを「直結」した場合、ハーモニックドライブに起因する長い周期の機械的な15-20秒角の伝達誤差に加えて、短い周期の2〜3秒角のずれが出るとのこと。「ステッピングモータ自体の駆動のムラ」の影響ではないかと考察されています。 K-ASTEC BLOG ハーモニックドライブ赤道儀の試写結果 こちらの記事は2016年6月。 K野さんのご友人の製作されたモーター・ハーモニックドライブ直結型の赤道儀。 ステッピングモーターの1ステップ駆動が、1秒角に相当するそうで、長焦点のガイドでは若干の不安がある模様。 このため、駆動単位をより小さくし(前述のモーターの駆動ムラの影響を抑えるためにも)、モーターとハーモニックドライブの間に減速ギアをはさむ構成が良いのではと書かれています。 K-ASTEC BLOG 2つの個性のハーモニックドライブ赤道儀 「バックラッシュがなく高いレスポンスでオートガイドできる」ハーモニックドライブ直結駆動型赤道儀ですが、もうひとつの大きなメリット「バランスウェイトを省略することによるレイアウトの自由度の拡大」も大きそうです。 長く突き出たウェイトはいろいろとじゃまになるもの。「ツイン鏡筒仕様や極軸を北につきだして子午線越えの追尾に有利な形状などを模索しています。」とのことです。 星の色 ダイレクトドライブ ポタ赤を作る(その1) ダイレクトドライブ ポタ赤テスト 投稿者 stella-color 大型ポタ赤の赤緯用に購入したハーモニックドライブですが、ちょっと大きすぎて採用没となりました。 ですがこれでは終わりません、急きょ、別プロジェクトを立ち上げました。 このハーモニックドライブを直接、赤経軸にするダイレクトドライブ ポタ赤です。 ポタ赤の敵はピリオディックモーションだと思いますが、これをハーモニックドライブにすれば解決です。 ウォームギアが必要無いので基本的にはピリオディックモーションの発生はありません。 実際には機械誤差に伴う進み遅れは少々発生するとは思いますが、ポタ赤には最適なのでは無いでしょうか? 「星の色」ブログ、2015年5月の記事。ハーモニックドライブを使ってポタ赤を自作するという試み。動画を再生すると、赤経軸の回転の様子が見られます^^ 「ピリオディックモーションがない」というのは若干違う気がしますが、高トルクを生かしたこれまでにないポタ赤ができるかもしれません。 「星の色」ブログはこれまでノーチェックでしたが、なかなかH態感あふれる濃いブログです。じっくりウォッチしてそのうちまたご紹介したいと思います。  編集部発信のオリジナルコンテンツ