2013年10月の記事
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Meade LX-80の修理（その６）
熱で変形した樹脂製のギアボックスを修復したい。ギアボックス全体を金属製にしたいところですが、ギア間隔の調整が面倒なので、次回壊れたら本格的にギアボックスの置き換えを考えることにします。今回は、樹脂製のギアボックスのうちモーター台座の部分を切り落として、金属製に置き換えることにしました。材料は加工のしやすい1.5mm厚のアルミですが、強度も考慮してL型アルミアングルを東急ハンズで調達しました。赤道儀本体のケースと干渉する部分をカットすると、この様な形状になってしまいました。無傷のDECモーターギアケースで型取りして、クイックスチールでの複製も考えましたが、今回の修理では、アルミ台座を樹脂製のギアケースに取り付けるための高さ調整に用いました。ほぼ予定していた修理のイメージどおりにモーター台座部分のみですが、アルミ製への置き換えが完了しました。上：修理イメージ 下：実際の修理後L型なので、強度には問題なさそうです。また放熱板としての機能も期待できます。今回は、ギア鳴りの少ない距離で調整しました。でも解決しなければならないのが、再発予防です。金属製に置き換えたので、次回は樹脂が溶けてのギアボックスの変形はないかわりに、モーター自体が壊れるか、FETに故障が及ぶものと思われます。負荷が小さい場合と大きい場合でモータの温度がどの程度上昇するのかをモニターして、高負荷時にのみ温度上昇するなら、緊急停止回路の増設も検討しなければなりません。続く追記：2013/11/3モターとピニオンの情報モーターの型番からメーカーを探しましたが判りませんでした。モーター軸には滑り止めの加工があります。軸径は2.0mmです。ピニオンは2mmのモーター軸に直接刺さっています。首の様なピニオンギアの下部分は、エンコーダーディスクの刺さる部分で径3.6mmです。
2013.10.30
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Meade LX-80の修理（その５）
Meade LX-80の修理中、他の部品をどんどん壊していく。。。。。。自ら壊した部品が、復旧できたのでようやく、モーター軸の調整に入りたい。エンコーダー本体の熱カシメの不可逆的な除去、エンコーダー本体の軸合わせなど課題が山積み。非常に大きなリスクではあるものの、ここまでくればやるしかないでしょ。さてモーター固定ネジが直下にあると思われるエンコーダー本体を外したいのですが、そのために熱カシメを除去しました。ようやくモーターを固定するネジが現れましたが、どうやら調整機構はない様です。これは、どういう事でしょうか？調整機構のない、モーター台座なのに、なぜ軸がずれたのでしょうか？この原因が判らないまま、片方のモーター固定のネジ穴だけをわずかに削って遊びをつくりました。そして歯車を入れてギア間隔を調整後、再度組みたてました。エンコーダー本体はノギスで軸中心にあることを確認しながら、強力な両面テープで固定しました。念のため、DSO-Nano（オシロ）でエンコーダーの位置に問題ないかを確認しました。すべてを組みなおしてから、ベランダでテスト。３スターアライン。。おー完璧じゃん。調整せずともズームアイピース8mmでも視野のほぼ中心に入ってくる。導入も追尾も完璧。どうやら、オリジナルのエンコーダーよりも高性能の様です。修理ではなく、性能アップ改造だったんだ！と自慢のブログ記事になるかなあと思いながら、更に２時間恒星追尾。あれっつ！変だ！また異音がしてRAが動かない。同じ故障が再発した様です。あわてて再分解しました。モーター全体をカバーしている樹脂が変形しています。また、目視で判るくらいモーター軸が傾いています。モーターの熱によって、樹脂製のギアボックスが変形してモーター軸がずれるのです。最初の故障もこれが原因だったと今になってようやく判りました。でもなぜそんなにモーターが発熱するのでしょうか？恒星追尾時はPWM制御ですのでパルスであっても12Vですので回転できないくらい過負荷の場合は、樹脂を溶かすほど発熱するかもしれません。過負荷の原因を調べると、どうもウォームとホイールの圧着させる機構の調整がよくない様です。このバネ式の機構ですが、非常に関心させられます。PEやBacklashを吸収するためでしょう。今まで、この部分は触ったことがありませんが、バネを支える台座がくの字になっていて、圧のかけすぎであることが想像できます。ウォームは、スーパーギアを手回しできる範囲ですが、かなり固めだったので、右側ネジを緩めて調整しました。さてここから、変形した樹脂製のギアボックスをどう修復するかが問題です。いっそうのこと、すべてを金属製にしたいくらいですが、私にはその様な金属加工の技術はありません。写真右は、修復後の想像図です。灰色で塗ったモーター台座部分ですが、黄色で塗った部分だけ高さを調整する必要があります。何かいい素材はないかなあ？熱や油に強くて、加工がしやすく、タップもできて、強固な素材。続く
2013.10.19
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Meade LX-80の修理（その４）
さて、ようやくモーター軸調整にかかれるかと思ったやさき。今度はMotor fault と表示される。満充電の電池をつないでも状況は変わらない。Shiroさんのブログを参考に、回路電圧を測定。今回の故障とは関係ないDEC側の基板のレギュレータの出力が0から2V程度でした。どうやら、DEC基板を架台にぶら下げた状態で通電したため、DEC基板が架台に接触して短絡した模様。完全に不注意による事故です。修理のつもりがどんどん壊しているのです。レギュレータの型番はBCD Semiconductor Manufacturing Limitedの78L05Mで5V 100mAの部品でした。家に転がっていた同スペックのレギュレータNJM78L05 100mA(10個で150円)を代用して取り付けました。Shiroさんの情報では基板のランドやパターンがはげやすいとのことでしたので、部品の除去には、低温ハンダのChipquikを利用しました。幸運にもDEC基板は、レギュレータの交換のみで復旧できました。作業中の短絡事故予防とDECギアのグリス飛びによる基板の故障の予防のため、プラ板で簡易シールドを作成しました。私の様に個人輸入で入手した方で止む無く自己責任による修理を決行されるかたへの推奨です。DEC基板の短絡に注意、作業前にシールドしておくこと！今後の修理の方向性を決める上での情報をいったんここでまとめておきます。大手術になることを想定して、念のための情報収集です。エンコーダー関連１．エンコーダーはUS DigitalのE4P-108-157:モーター軸直結でディスクは108cycles per revolution(CPR)、0.2mm厚で少し固めの透明素材。2400dPI×2400dpiのプリンタがあれば自作も可能ギア関連２．見えない部分のギア、ギアボックスはプラスチック製で将来は、金属製に置き換えたい。ギアのスペック1 ピニオン；12 teeth2 減速ギア：38 teethと16teeth3 減速ギア：38 teethと16teeth4 減速ギア：38 teethと16teeth5 スーパーギア：48 teeth6 ウォームギア：154 teeth (GPシリーズ、CG-5やEQ-5とは異なっているので、ステッピングモーターへ交換する際は要注意)続く
2013.10.18
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Meade LX-80の修理（その３）
LX-80を修理中に更に壊してしまったエンコーダー。個人輸入品なので、修理は自己責任です。LX-80の追尾や導入の精度に影響する重要な部品なので、妥協は許されません。その後もエンコーダーディスクの素材を変更して最も反応する素材を探ってみました。比較的厚みのある透明で印刷可能な素材として、コクヨのレーザープリンタ対応OHPシートを利用してみました。厚さは、0.1mmで、透明度は比較的高いと思います。この0.1mmでテストしたところかなりモーターが安定して回ります。候補となるのですが、作業中にわずかでも擦れると印刷パターンがはげてしまいます。そんなこんなで、素材や厚みがさまざまな条件で試しました。結果的には、素材として・コクヨのレーザープリンタ対応OHPシート(0.1mm)・コクヨ透明ラベル(0.07mm)とエーワンの耐水光沢透明フィルム(0.16mm)の重ね貼り=0.23mm厚の２パターンがエンコーダーディスクが安定してモーターが回ることが判りました。なお、これらには、裏側にマイラップ（銀）を反射板として貼っています。印刷面の強度から最終的に・コクヨ透明ラベル(0.07mm)とエーワンの耐水光沢透明フィルム(0.16mm)の重ね貼り=0.23mm厚を選択しました。これが完成品です。試行錯誤しているうちに、オリジナルのエンコーダーディスクのフィルムがポロっとはがれました。厚さは0.2mm、触った感触は少し固めで、どちらかというとOHPシートに近い素材の様な気がしました。ディスクパターンを印刷したコクヨ透明ラベル(0.07mm)とエーワンの耐水光沢透明フィルム(0.16mm)の重ね貼り=0.23mm厚でのテストです。Guide Speedの低速域では、ステップとびはない様です。MAX Speedの高速域でも、エンコーダの信号のパルスは分離されています。なお、エンコーダの出力はコンパレータの出力（写真矢印）とグランド間で測定しました。ようやく、エンコーダ関連は復旧できました。さて、いったい何の修理だったのか判らなくなってきましたが、故障個所は、モーター軸ずれの可能性が高いのでモーター軸を調整することでした。ところが、ここで大きな壁が。モーターを固定しているであろうネジがエンコーダー本体の下にあるらしい。さらにはエンコーダー本体は、熱カシメで固定されている。ということは、カシメを除去する不可逆的な作業を要する。それだけでなく、これだけ小さなエンコーダーなので、中心軸合わせを苦労することになるかもしれない。ここで修理を断念すべきか迷うことになる。こんな難しい修理になるとは。。。。。続く
2013.10.17
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DSO-Nanoの復旧
Meade LX-80のエンコーダーの修復にあたって、高速回転時の状況をオシロで確認しておきたい。以前、煙が出て部品が燃えたDSO-Nanoですが、回路図がネット上にあり、焦げた部品が判明しました。回路図上のL3で、インダクタの様です。基板がえぐれるほどの損傷です。インダクタなら、なくても良いかとブリッジしてみましたが、修復できませんでした。こうなると、他の部品が損傷しているに違いありません。もっとも疑われるのは、USBから電池に充電するLTC4054とその周りの部品の損傷です。こうなると互換部品を調達して修理するのですが、面倒なので、先送り、今回は簡易修理としました。USBからの電源、充電池からの電源をすべて断ち、外部電源に変更しました。これでPCと接続はできないですが、スタンドアロンのDSO-Nanoが復旧しました。これでMeade LX-80の修理を進められます。Meade LX-80のエンコーダーの信号をモニタしたところ、DSO-Nanoは正常に動いている様です。
2013.10.12
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Meade LX-80の修理（その２）
さて、LX-80の修理中に傷つけてしまったエンコーダーのディスク。エンコーダーはモーター追尾の精度を左右する部品なので、これを修復できなければ、他の修理が無意味となるので最優先に修復したい。エンコーダーのディスクの解像度は108cycles per revolution。今後の修復の手順を検討してみました。１：エンコーダーのディスクの製造元を調べ同等品を入手する。２；１がダメなら、エンコーダーのディスクを完全に自作する。 課題として、ディスクのパターンの精度にあう複製をどうやって行うかの検討が必要。３：２がダメなら、手作業による複製可能な一回り大き目のサイズのエンコーダーに置き換える。 課題としては、取り付け方法を検討する必要がある。４：３がダメなら、エンコーダーのディスクの修復を諦めステッピングモーターに置き換える。 課題としては、ステッピングモーターのトルクが足りるのかが疑問。もはやAudioStarではなくMeade製とは言えなくなる可能性が高い。上記の優先順位で作業をすすめたい。１：まず、ネットで同等品の探索を行ってみました。どうやら製造元は、米国のUS Digitalの様で、型番はE4P-108-157 または E4-108-157が該当する部品ですが注文不可になっています。モーターにセットされたE4PはMICROMOのE4P-360シリーズにも108cycles per revolutionの製品はあるがモーターの定格が合わないので、エンコーダーだけ取り出して利用する方法もあるかもしれないのですが、注文方法がわかりません。他の架台では、Meade LX200GPSにもE4 108が利用されている様ですが、cloudynights.comでは、256cycles per revolutionの部品が紹介されています。。この他、Advanced GT、CGE、NexStar-IはAMETEKのPITTMANを使用している様なのですが、256cycles per revolutionで、LX-80のものとは異なります。エンコーダーの情報ではないですが、色々とネットで情報を集めている途中、意外にもLX200GPSがプラスチックギアだと知りました。メタルギアの交換パーツがある様ですがLX-80のモーターギアとは互換性がないでしょう。以上の様に、見つけられても入手できないか、入手できるものは、cycles per revolutionの異なる部品でした。ということで、修理計画の”１：エンコーダーのディスクの製造元を調べ同等品を入手する。”は実行不可でした。次の修理計画”２；１がダメなら、エンコーダーのディスクを完全に自作する”を実行しました。手書きでの修復は困難なので、レーザープリンタ(2400dPI×2400dpi)でのプリントを考えました。まずは、エクセルを用い216行のデータ入力を行い、円グラフで216個の要素を白と黒に交互に塗り分けました。エクセルでは印刷時の大きさが不正確なので、これをパブリッシャーに線がギザギザしない様にOLE貼り付けして加工しました。そしてレーザープリンタ(2400dPI×2400dpi)で、レーザープリンタ対応の写真用光沢紙に出力し、切り抜いてエンコーダーディスクにかぶせました。この状態でテストしましたが、エンコーダーディスクは全く反応しませんでした。そして再度オリジナルのエンコーダーディスクをよく観察すると文字やパターンに影ができています。アルミらしき金属板にエンコーダーのパターンが直接印刷されているのではなく、印刷した透明のフィルムが金属板に張り付けてあることがわかりました。どうやら写真用光沢紙への白黒パターンの印刷ではダメな様です。そこで、印刷可能な透明なものとして、コクヨの透明ラベルに印刷してみました。裏側にアルミテープを貼っています。この状態で再度テストしたところ、ディスクパターンを認識しているものの、カクカクモーターが回ります。うーん。。。このフィルムの厚さとか屈折率なのかなあ？ということで、この0.07mm厚のコクヨの透明ラベルに更に、透明ラベルで厚みをつけるなど色々と試してみました。0.07mm厚コクヨ透明ラベルと0.16mm厚エーワンの耐水光沢透明フィルムの重ね貼り=0.23mm厚0.07mm厚コクヨ透明ラベルと0.3mm厚タミヤ透明プラ板の重ね貼り=0.37mm厚エンコーダーディスクパターンの印刷したフィルムが0.23mm厚や0.37mm厚では低速回転時は問題ない様に見えます。ですが、MAXスピードでモーターが回転した時にカウントしてくれなければ意味がありません。しまった、DSO-Nano（オシロ）が壊れたままです。作業をすすめるには、DSO-Nanoを復旧させなければなりません。先は長い続く
2013.10.12
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Meade LX-80の修理（その１）
遠征中にモーターギアの異音とともに壊れたLX-80、修理目的で分解。かなり頑丈そうな構造であり、LX-80を少し見直す機会となった。ギアボックスを開けたところ、外部から見えるウォーム軸のギアは金属製であるが。。。。外から見えないギアは、なんとプラレールの様な樹脂性のギアであった。重厚感とコストセーブのアンバランスさがなんとも言えない。DCモーターを高速回転させるので、ギア鳴りを少なくするためにあえてプラスチックギアを選択したのかもしれないが、真相は不明。そして、ピニオンギアと次のギアの間で滑っていることを確認。目視では、ギア割れやギア欠けの様子はない。となると、モーター軸がずれた可能性が濃厚で、修理はモーター軸を合わせる簡単な作業。。。ではなかった。ピニオンの直下に銀色の円盤と、回路基盤が見える。なるほど、エンコーダーに違いない。これでステップをチェックしているのが容易に想像できる。ということでエンコーダーらしき円盤をはずした。この作業が、さらに修理を困難にしてしまうことになった。エンコーダーのディスクのパターンに傷をつけてしまい、モーター軸、１周のうち２カ所、カクッと飛ぶところができてしまった。驚くことに、LX-80はモーター軸のレベルでなんと108ステップの高密度な制御をおこなっている。ものすごい精度なんだ。。。。高性能な制御とコストセーブのアンバランスさがなんとも言えない。しかし、この細かさは。。。これじゃ手作業でエンコーダーのディスクの修復はできないなあ。。。。続く
2013.10.08
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