SMC：トップケージ

2023年10月からトップケージの製作も開始しました。トップケージは副鏡セルや遮光板にGFRPを使うため、まずはGFRPの型枠・木型の製作からはじめました。

2023年10月 : FRPの木型の製作
2023年11月 : FRPの木型の製作 (続き)
2023年12月 : Feather Touch Focuser の購入

2024年02月 : 木工、副鏡セル部品の製作
2024年03月 : 塗装
2024年04月 : 木工、金工（アルミブロックの手加工）
2024年06月 : 諸々のパーツの加工
2024年10月 : 副鏡裏面フォームの製作
2024年11月 : FRP加工
2024年12月 : アルマイト加工

2025年01月 : トップケージの仕上げ・組立
2025年02月 : トップケージの仕上げ・組立（続き）

2023年10月 : FRPの木型の製作

	まず副鏡セルのGFRPの型枠・木枠を製作します。ホームセンターで買ってきた合板で製作します。
	ルーターを使って穴を開けていきます。
	直径約7インチ（178mm）の円盤が切り出せました。
	カットして型枠・木型の形にします。
	木工ボンドで固定します。

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2023年11月 : FRPの木型の製作 (続き)

	遮光板もGFRPで製作します。ホームセンターで追加で合板を購入してきました。
	ルーターで切り出し。
	どんどん切っていきます。
	こちらもどんどん切っていきます。この後直線カットしました。
	切り出した合板。
	木工ボンドで重ねていきます。
	乾燥させながら少しずつ作業を進めます。
	貼り合わせできたところ。だいぶ形になってきました。
	ノコギリで切り出して形を仕上げていきます。
	木工パテで埋めて適宜修正します。
	最後にくっつけて完成。この後サーフェーサーで塗装しました。
	副鏡セルのGFRP型枠もノコギリで切断しました。こちらは少し失敗。

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2023年12月 : Feather Touch Focuser の購入

	Starlight Instrument に注文していた接眼部が届きました。
	GFRPの木枠の工作を進めます。手鋸で切っていきます。
	綺麗に切れました。この後、組み立てジグを3Dプリンターで作って完成。

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2024年2月 : 木工、副鏡セル部品の製作

	トップケージの補強部品をルーターで切り出します。テンプレートを使った加工です。
	うまく切り出せました。
	ルーターでさらに部品を切り出します。
	副鏡セルのベースプレートを製作しました。ただし木工ボンドでくっつけていた部品がサンドペーパーで加工中に取れてしまいました。強度不足だったようです。
	そこで1/4インチのダボを打ち込みました。通し穴で、ダボ2本で下まで貫通しています。これでしっかり固定できたはずです。

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2024年3月 : 塗装

	油性ポリウレタン（透明ニス・ツヤあり）で塗装します。
	十分に乾かしてからペーパー掛けして3度塗りしました。
	副鏡セル内に入れる発泡スチロール製のスペーサーも電熱線でカットしました。このあと45度に切って形を整えます。
	適当に加工したためうまく45度に切れませんでした。ジグを作り直して作り直そうと思います。

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2024年4月 : 木工、金工（アルミブロックの手加工）

	テツヤ・ジャパンで木工CNC加工してもらったトップケージを加工していきます。
	ハワイで作っていた部品が少し形状が違ったようで、滑らかに繋がるように（誤魔化すため）ルーターで面取りして整えました。
	ルーターを使ってどんどん加工していきます。
	アルミパイプを取り付けるための直径28mm、深さ3mmの深ザグリはテンプレートを使ってルーターで開けました。ルーターはプランジャータイプのベースを使用しましたが、深さは変わってしまうようでした。都度確認するか、固定ベースを使用した方が良かったです。
	ルーターでならい加工。
	ぴったりサイズで加工できました。
	サンドペーパーで仕上げてタイトボンドで貼り付けました。
	ここでボンドの乾燥を待つ間に塗装する色を考えました。いくつかステインで着色して比較します。ワシンの水性ポアーステインで、メープル、ネープルスイエロー、ホワイト、無着色を比較しました。
	一番上、無着色のものが材料のバーチの色が出ていて良いと思いました。サンディングシーラーを2回、ウレタンニスを3回塗り重ねると膜厚も十分にあって仕上がりも良さそうです。
	断面も無着色の場合が一番綺麗に色が見えていると思います。自作76cmドブソニアンは無着色でバーチの色で製作することにします。
	サンディングシーラーを2回、水性ウレタンニスを3回ずつ塗ります。側面も慎重に塗りましたがけっこう垂れてしまい、サンドペーパーでの修正が大変でした。
	塗装はこれで完了。塗って数日は少しベタつくようで、被膜もまだ柔らかいようです。組み立てはしばらくあと（数ヶ月後？）にしようと思います。
	木工が完了したので他の作業、アルミパイプにスターファングルナットを圧入しました。最初そのまま打ち込んだところアルミパイプに傷が付いてしまいました。 2回目はテープで養生したところ、傷も付かず綺麗に圧入できました。圧入は硬くてけっこう大変だった。
	バンドソーを使った金工もいくつか行いました。
	ハワイに戻ってからは75mm角、長さ120mmのアルミ棒（6063）を加工していきます。まずはけがき針でけがきます。
	ボール盤で穴開け。厚さ120mmなので両端から穴を開けます。垂直になるようテーブルは使用せずボール盤の台座に合板等を敷いてできるだけ垂直になる用にして穴開けしました。
	120mm厚のアルミ棒は金ノコで手動で切断します。ノコギリの歯は新品を買ってきて（18山）それを使います。
	ブルーテープ（マスキングテープ）で養生して、あと3Dプリンターで作ったガイドに沿わせて金ノコを動かしていきます。1分間に0.5mm位切れるようで、8時間ぐらいやれば全部切れる計算です。
	約1週間かけて切り出しました。さすがに疲れました。
	80番の紙ヤスリを使って表面を平滑に仕上げます。綺麗に加工できました。
	その他、諸々ボール盤で穴開け加工します。
	タップ加工。M6のアルミや軟鉄なのでサクサク加工できます。
	M10のロッドエンドも金ノコでカットします。直前に120mm厚のアルミ棒を8時間かけて切っていたので、あっという間に切断できた印象です。
	出来上がった部品はベルトサンダーで平滑に加工します。うるさいので今回から加工場所を室内に移しました。
	部品一覧。副鏡セル、副鏡光軸調、副鏡スパイダーの部品です。
	仮組み。良い感じに仕上がりました。
	副鏡側。M10のロッドエンドを使うことで1点で滑らかに光軸調整の荷重を支えます。
	トップケージで使うアルミパイプの加工。ジグを使って正確に中心に穴を開けます。ジグを使わないとズレるので、慎重に加工します。
	スターアングルナットを圧入していきます。硬くて大変。
	一通り加工が終わりました。スターアングルナットを使うことでこんな感じでアルミパイプの端面にM6ネジが取り付けられます。
	続いて接眼部のパーツの加工。5mm厚のアルミ板にΦ70mmの穴をホールソーで開けます。予めビスで合板に固定して作業です。1時間ぐらいかかりましたが綺麗に穴開けできました。
	ここで問題発覚。接眼部ベースの取り付けねじの位置がズレていました。これ、もともとフェザータッチフォーカサーのピッチが2.85インチという中途半端な独自仕様だったのがいつの間にか一般的な70mmに変更になったもののよう。5mm厚のアルミ板の穴を大きくして誤魔化すことにします。
	ベルトサンダーで時間を掛けて削ってぴったりの寸法に加工。事前に作っていた合板の部品にぴったりと取り付けられるようになりました。
	フェザータッチフォーカサーを仮組み。良い感じにできました。

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2024年6月 : 諸々のパーツの加工

	ベルトサンダーで光軸調整ネジの先端を丸く加工します。
	スパイダーの材質は厚さ1.5mmのCFRP板です。ボール盤で穴開けして、バンドソーで切り出しました。
	50mm x 50mmのL字のアルミアングルをバンドソーで加工していきます。まず幅40mmで切り出します。
	次に40mm x 44mm となるよう加工します。
	加工したところ。
	さらにボール盤で穴開けして、その穴に合わせて溝を加工しました。
	スパイダーを張る部品は10mm x 20mm x 40mmの鉄材から切り出しました。バンドソーで3mmの溝を切っていきます。
	バンドソーの歯の厚さは1mm程度、慎重に加工します。鉄材ですがバイメタルの鋸歯を使うことでサクサク加工できました。
	狙い通りの形状に加工できました。
	スパイダーの中心に位置するM10の寸切りネジは先端に切れ込みを入れます。こうすることでマイナスドライバーで回すことができるようになります。ステンレスでしたがこちらもバイメタルの鋸歯で難なく加工できました。
	スパイダーと接眼部を組み立ててみました。良い感じに仕上がりました。
	バンドソーで切り出したL字金具を追加工していきます。
	ボール盤で穴開け。
	スパイダー金具も加工します。センタードリルで下穴を開けます。
	次にタップの下穴を開けます。
	M6のタップを切っていきます。
	ベルトサンダーで仕上げ。角が取れると触ったときの感触が大きく変わります。怪我の防止も兼ねてC0.5～1位に加工しました。
	鉄の部品は錆びるので加工後すぐ塗装しました。

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2024年10月 : 副鏡裏面フォームの製作

	自宅に転がっていた積層品緩衝材を使って副鏡の裏面フォームを作ることにしました。まずはボールペンでけがきます。
	ラフに切り出したところ。
	ナイフを使ってまっすぐに切り出します。サクサク切れて加工しやすいです。
	部品の切り出しが完了しました。
	ボンドでくっつけていきます。材質はポリエチレンなので本来はくっつかないハズですが表面処理がされているのかかなりしっかりと貼り付けできました。
	張り合わせて乾燥させた後、斜め45°に着るためのけがき線を油性ペンで引きます。
	斜め45°にカットしたところ。綺麗に加工できました。副鏡裏面ヒーター用の凹みや配線用の穴も開ける必要がありますが、その辺りは現物合わせで加工しようと思い、今回はこれぐらいで作業完了としました。

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2024年11月 : FRP加工

	副鏡が想定の1インチ厚ではなく1.25インチ厚とのことだったのでFRPの木型も設計変更が必要になりました。ホームセンターで5.5mm厚の合板を購入して、バンドソーで切り出しました。
	うまく切り出せました。バンドソーでサクサク加工できました。
	加工した5.5mm合板を木型に木工ボンドで貼り合わせて、また隙間も木工パテで埋めました。このあと丸一日乾燥させました。
	乾燥後はサンドペーパーをかけて平滑にしました。実際にはこのあと2回、パテ埋め、乾燥、ペーパー掛けを繰り返しました。
	ここでFRP加工に必要なものを用意します。
	まず離型ワックスを木型に塗り込みます。最初この作業を室内（工作部屋）で行ったのですが失敗でした。古い灯油のような臭いがきつく、この作業は野外で行うべきです。ワックスを塗って、乾燥させて、を4回繰り返しました。
	臭いがきついのでここからの作業は屋外で行う事にしました。この後使うFRP樹脂も特有の臭いがあるのでこれらの作業は野外で行うべきです。
	まず木型に離型剤のPVAを塗って乾燥させます。
	次に黒色のゲルコートを塗ります。
	ゲルコートが乾燥したらガラス繊維を形に合わせてハサミで切り出します。ここでゲルコートの上にガラス繊維がくっついてボロボロとほぐれてしまうことがわかりました。この作業はゲルコートを塗る前に行った方が良いようです。
	ガラス繊維を載せ、その上からFRP樹脂をローラーで塗っていきます。綺麗に貼れましたが気泡やシワができるところの修正が大変でした。ここでゲルコートの上にまずFRP樹脂を塗って、その上にガラス繊維をシワなく載せ、その状態でFRP樹脂をさらに塗って馴染ませればこの工程はもっと簡単にできそうです。
	2時間ほど乾燥させると半乾き状態となりました。この状態で余分なガラス繊維をハサミやナイフでカットして除去しました。ちなみにガラス繊維は450番のものを1層としました。
	さらに黒色のトップコートを塗って仕上げました。完成を焦ってFRP樹脂とトップコートの間のサンドペーパー掛けを省略したのですがこれは失敗でした。表面が凸凹しています。最終的につや消し黒で塗るのでその時にペーパー掛けしたいと思います。
	木型から外しました。問題なく取り外せました。ガラス繊維が1層なので厚さは1mm以下、くにゃくにゃ曲がるけれど形状を維持するだけの十分な強度はある感じで、思っていたようなものができました。
	裏側はこちら。白く写っているのは剥離剤のPVAで水で洗えば綺麗に落ちました。
	副鏡セルもFRPで作っていたのですがこちらは形状が難しくガラス繊維を貼る途中で完成は諦めました。
	副鏡セルのFRP加工をやり直すことにしました。まず最初に上面にガラス繊維を貼ります。そういえばゲルコートを塗るのを忘れていました。
	半乾きの状態で余分なガラス遷移をハサミでカットして取り除き、今度は側面にガラス繊維を巻いていきます。
	再び半乾きの状態でガラス繊維をカットして形状を整えます。
	ここで側面と上面をくっつけるため防水テープを貼ることにしました。重なったりシワにならないよう丁寧に貼り合わせしました。
	防水テープの上にFRP樹脂を塗布します。
	さらに黒色のトップコートで仕上げます。
	出来上がりました。しかし型から外してみたところ1層しか積層していないためふにゃふにゃで強度が心配です。
	そこでもう1層重ねることにしました。形状変形を恐れて再び木型を中にセットして作業を行います。
	ガラス繊維を載せFRP樹脂で貼っていきます。今度は側面から。
	半乾きの状態でガラス繊維をカットします。
	上面にもガラス繊維を貼っていきます。
	そして半乾き状態でハサミでカット。
	側面と上面の間に少し隙間ができてしまいました。強度が心配です。
	そこで幅2cm程度に切ったガラス繊維をつなぎ目に当ててFRP樹脂を流し込み補強とすることにしました。これでどれぐらい意味があるかは不明です。
	これも半乾き状態で余分なガラス繊維をカットして仕上げます。この後サンドペーパー掛けして表面を均しました。
	黒色のトップコートを塗って仕上げます。作業時間が足りないので夜に行いました。
	こんな感じにできあがりました。形状は後日ドレメルを使って修正・仕上げる予定です。
	内側から。木型のつなぎ目が転写されFRPも凸凹しています。こちらも後日修正が必要です。
	側面と上面の隙間はですが、ほぼ無くなったと言えば無くなったのですが1箇所浮いているところが見つかりました。ここは後日FRP補修用のパテで埋めようと思います。
	全体としては2層積層しているので強度は十分ありそうです。副鏡モックアップ等と組み合わせて仮組します。
	以前製作していた副鏡モックアップを入れ、裏面フォームも取り付けてみました。少しキツいですがほぼ狙い通りな感じです。
	こんな感じで上手くフィットしました。問題なく組み立てられることが確認できました。
	FRP加工の他にも、今回はトップケージの諸々の追加工も行いました。こちらも副鏡の厚さが当初想定していた1インチではなく1.25インチということでスパイダーの取り付け位置を変更することにしました。
	トップケージの部品もここまでで一通りできあがったので全体を仮組みします。
	FRPで作った遮光板はこのような形でスパイダーに取り付けます。狙った通りの綺麗な円弧の形を保っています。
	反対側から。遮光板は後日ドレメルで穴を開けて仕上げる予定です。
	トップケージ側面から。接眼部、ファインダーもこんな感じで取り付けます。
	副鏡セルも一緒に。
	トップケージはこれでほぼ形になりました。細かい作業はまだまだ必要なのですが一応完成の目処がつきました。

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2024年12月 : アルマイト加工

トップケージの部品もアルマイト加工することにしました。パーツクリーナーで油脂を取り除き、水酸化ナトリウムと硝酸で処理した後、アルミ針金を割り箸を使って部品にしっかり取り付け、アルミ棒に吊してアルマイト加工の準備を行います。空きのプラケースを使って部品の高さがちょうど良くなるよう調整します。

硫酸で30分陽極酸化させた後は50度に温めた染色液に25分間に漬けて黒く染め、そのあと90度に加熱した封孔液で25分程度煮て封孔処理を行います。トップケージのアルミ部品は全て黒アルマイト処理としました。黒アルマイトとすることでアルミ表面の硬度を高めつつ、迷光防止とすることを意図しましたが、部品が黒くなると締まって見えて格好良いです。

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2025年01月 : トップケージの仕上げ・組立

	トップケージの部品を東京に運びました。仕上げと組立は東京で行います。
	東京に持ってきた唯一の電動工具はドレメル。これで切ったり削ったり穴を開けたりして仕上げます。
	さっそくトップケージの修正を行います。上下のリングを接続するアルミパイプはぴったりはまるようφ28mmの溝をルーター加工していましたが塗装ではめ合いがキツくなっていました。ドレメルで削ってぴったり取り付けられるよう調整します。
	組み立てではネジにロックタイトを塗って振動対策とします。ロックタイトは赤（高強度）か青（中強度）かで悩んだのですが青（中強度）にしました。
	トップケージを組み立てたところ。
	大きく邪魔なのでしばらく和室の隅で保管することにしました。
	FRP部品を副鏡セル底面に固定するための取り付け穴を加工します。ドレメルに3.2mmの金工ドリル歯をつけて穴開け加工します。
	合板で作っていた副鏡セルの部品のはめ合いがキツくてFRPがうまく取り付けられないためサンドペーパーとドレメルを使って削ります。
	調整の結果ぴったりはまるようになりました。裏面のフォームも少し厚すぎたようで削って調整しました。
	FRPで作ったミラーセルですが少し隙間があります。
	そこでFRP補修用のエポキシ樹脂で補修することにしました。部屋の中でやったのですが、エポキシ樹脂なので、臭いです。
	エポキシ樹脂で補修後はミラーセルの不要な部分を除去し仕上げていきます。まず3Dプリンターで作ったテンプレートを両面テープで貼り付けてガイドとします。
	次にドレメルに切断用のビットを取り付けFRPを大まかに切断していきます。
	研磨ビットに替えてテンプレートに沿わせて滑らかに形状を整えていきます。
	最後に手加工でサンドペーパーで仕上げて完成。
	裏側から。短径7インチ（177.8mm）の副鏡は鏡端の3mmで支えます。狙い通りの形状に上手く加工できました。
	接眼部から覗き込んだところ。副鏡はまだ納品されていないのでこれはモックアップですが計算通りにほぼまん中に副鏡が来ました。
	1月の作業はここで終了。

2025年02月 : トップケージの仕上げ・組立（続き）

	2月も引き続きトップケージの仕上げ・組立を行います。まずは昨年11月にFRPで製作していた遮光板をドレメルで加工して仕上げます。 CADで展開図を印刷して貼り付け、これに沿って加工します。
	ドレメルの切断ビットでラフに大穴を開けます。
	次にドレメルの研磨ビットで曲線を滑らかに整えていきます。外周もここで仕上げます。
	サンドペーパーで仕上げ。
	遮光板を副鏡スパイダーに取り付ける穴の加工は微調整が必要そうなのでまだ行わず、マスキングテープを貼って位置だけけがいておくことにしました。
	スパイダーに取り付けて位置の確認。概ね良さそうですが取り付け位置は光軸調整ツールを使って微調整が必要そうなので穴開けは最後にして先に塗装することにしました。
	黒色無双でつや消し黒に塗装しました。刷毛塗りです。
	ついでにミラーセルと副鏡セルも黒色無双でつや消し黒に塗装しました。
	トップケージを仕上げていきます。厚さ2mmのEVAフォームを使ってトップケージ側面の遮光とします。どうやって接着するか、セメダインスーパーXと両面テープで比較しました。実験の結果、両面テープのほうが簡単に綺麗に貼れるので両面テープを使うことにしました。
	EVAフォームをつないで、また必要な位置に穴を開けるため紙にテンプレートを印刷して貼り付けしてカッターでくり抜きます。
	問題なくトップケージに取り付けられました。
	スパイダーも取り付けました。トップケージが形になりました。
	ここで副鏡セルにヒーターを仕込みました。ヒーターはセメダインスーパーXで裏面フォームに貼り付けました。100V30Wのヒーターを3個、並列回路で取り付けました。これで抵抗は約100Ω。DC12Vで約1.5Wで発熱させて副鏡を裏面から僅かに温めて結露対策とします。
	副鏡セルもこれで完成。
	部品はほぼ全て完成したのでここからはレーザーコリメーターを使って光軸を合わせながら最終的に組み立てていきます。まず接眼部の傾き調整を行います。接眼部とちょうど反対側のアルミ棒にレーザーが当たるよう接眼部の傾きを調整し固定します。次にスパイダーの中心に棒を立て個々にレーザーが当たるようスパイダーの長さを調整します。
	次にFRPで作った遮光板もレーザーで位置合わせしながら取り付けていきます。こちらは5mm程度想定していた位置からズレており、調整が必要でした。
	ドレメルで穴を開けてスパイダーに取り付けてました。
	遮光板は接眼部と副鏡との間に2枚、後ろに1枚の3枚入れました。これでコントラスト良く天体が見える用になるでしょうか？
	ここまでの作業風景。東京の自宅だと作業場所がなく、こたつの上で作業しました。
	副鏡がまだ納品されていないこと、いくつか電子工作と配線がまだですが、トップケージはこれでひとまず完成しました（2025年2月26日）

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