令和式三脚架台（どうすりゃいいのか）

三脚架台の考察では、現行の三脚がトラスなどではなく「揺動体」になっているという問題を指摘してまいりました。あの昭和の少年時代にも認識されていた問題点が、平成を過ぎ去ってもなお解決されなかったのは甚だ遺憾なことです。
　そこで今回は、「じゃあ、どうすりゃいいのか」という方策について、私の持つローテクを駆使して検討中の令和式三脚架台を紹介してみたいと思います。
　今回、3D-CAD的な何かの体験版を使ってお絵描きしてみた三脚架台は、AZ-GTi用として大きくもなく、相当な剛性が得られる見通しです。もちろん揺動なんかしません。
　同様の考え方は超入門機から重量級の機種まで応用が効く話ではないかと思います。ちなみに、私自身はコレで快適な眼視観望ライフをゆるーく楽しもうという魂胆です。

令和式三脚架台 (AZ-GTi用， 図上方が地面側、図下方が架台側）
※3Dプリントの値段抑制のために剛性に影響ない範囲で肉抜きが入っています

■ 令和式三脚架台のご利益
　この三脚架台は、従来の「トラス誤信仰・揺動三脚」からは完全に脱却した上で、ストッパー式の三脚に見られる「テコの原理での力が集中する」問題を解決しています。この結果、高い剛性が得られるのが特長です。
　更に、この三脚架台を用いると、部品点数を削減できます。まず三脚の開き止め一式が不要になります。ストッパーとかいう無粋な部品も不要です。また、今回のAZ-GTi用としては、付属してきた「ジョイント」部品の流用を前提にした設計になっていますが、これを省略する設計も可能です（挟み込むフォーク部分を三脚架台側に設ければ、脚そのものには穴が開いているだけでよい）。
　つまり、脚３本と三脚架台だけという極少の部品点数で三脚を構成できますから、入門望遠鏡であっても最低の価格と最高の剛性を両立させられるようになります。
（私のお絵描きは樹脂の使用を前提にしているためやや大きくなっていますが、金属を前提にするとコンパクトにできます。）

■ ストッパー式三脚の問題点

　まず、従来型のトラス信仰の揺動体三脚が論外だということは前回説明したとおりです。一方の近年の「ストッパー式」三脚は、これよりは随分マシには違いないのですが問題点があって、特に細い径のパイプ三脚では採用しにくい事情もあります。

令和式三脚架台と従来のストッパー式三脚の比較

　図の左側は、ストッパー式三脚の構造を示したものです。ストッパー式三脚では、三脚の石突で地面から力を受けるところを力点として、三脚架台が支点となり、ストッパーを作用点とする「てこ」の形で三脚が開こうとする動きを止めています。

　問題は二つあって、一つは支点とストッパーの距離が短く、てこの原理で増幅される力が大きくなっていることです。そしてもう一つは、その力を全てアルミ鋳物のジョイントが受け止めているということです。

　前者の問題に対応して支点とストッパーの距離を稼ぐためには、三脚のパイプを太くするしかありません。パイプの太さによって三脚自体の剛性が上がるということもありますが、それよりはテコの原理でジョイント部分に作用する力を減らす効果の方が大きいと思われます。逆に、パイプが細いと力がどんどん増幅される上に受け持つ断面積も減ってしまうのですから、細いパイプでストッパー式というのは剛性面で著しく不利になります。AZ-GTiの3cmくらいなパイプ径では、ストッパー式で十分な剛性を得るのは難しいのだと思います。

　そして後者の問題も深刻です。ジョイントは、肉厚を増しても所詮はアルミですから、材料としての剛性は鋼の1/3しかありません。また、ジョイントのコの字のフォーク形状は、揺らす力に対して必ずしも有利な形ではありません。つまりジョイントは三脚の中では最弱部だというわけです。

　このように、最弱部であるジョイントに全ての増幅された力を集中させておいて、見た目ばかりごついジョイントやストッパーやらを設けるという設計は、商売上は目立って都合がいいのかもしれませんが、私の個人的な趣向には合いません。数値計算などせずとも応力が重なって見える体質の人間にとっては、ジョイントが悲鳴を上げているのがよく見えてしまうのです。私が三脚架台にイラっときているのは、こういうところです。

　（苦言ばかりになってしまいました。30年越しの積もったイライラがありましたので、ご容赦願えればと思います。）

　

■ 令和式三脚架台の原理

　さて、今回お絵描きした令和式三脚架台では、上記の二つの問題を解決しています。その方策の一つは、支点と離れたところに支持点（作用点）を設けるということです。しかも、三脚の太さとは関係なく長いモーメント長を確保できる位置に支持点を設けられますから、たとえ細い三脚でも過大な力が発生してしまうことがありません。

　また、ジョイント部にはストッパーがなく回転フリーになっていますから、弱いジョイントは「曲げ」の力（曲げモーメント）を受け持つ必要がありません。

　この二つによって、三脚架台の本質的な問題点をクリアしているというのが、令和式三脚架台のミソです。

　今回のAZ-GTi用では、脚を支えるストッパー部のモーメント長さ45mmを確保しており、しかも曲げの力を最弱部であるジョイント部のフォーク断面で全て支えるような愚かな設計は避けられています。この三脚架台を金属で作った場合には、ジョイントの変形量の少なさは重量級赤道儀のφ70級パイプ三脚用のそれを凌駕すると思われます。

　また、支持点での脚パイプの支持方法には、テーパー面を採用しています。こうすることで、脚の開閉のための回転方向と直交する方向の揺れ力に対しても、ジョイントの精度や剛性に頼らずに拘束する効果を持たせています。
　こうして、上下左右ねじれの全てに対して、無理な力を働かせることなく剛性を高められるというわけです。

　なお、令和式三脚架台が「ちょっと変わった見た目」をしているのは、上記の原理をコンパクトにまとめるためです。普通の三脚架台のように、中心から放射状に三脚が開く形式では、三脚架台が大きくなりすぎてしまいます。
　そこで、今回の令和式三脚架台 for AZ-GTi では、それぞれの脚の設置を中心からオフセットさせて「渦巻き状(?)」に配置しています。こうすることで、小さい三脚架台であっても、互いの脚が干渉せずに最大限のモーメント長が稼げるようになっています。

裏面から見た令和式三脚架台の構造

■ で、コレ、作れんの？
　もちろん、作るつもりで設計しました。普通の切ったり貼ったりの工作では面倒臭そうなので、3Dプリンターの活用を考えて、触ったこともない3D-CADにトライしてみました。
　外部に委託すると、このモデルで3Dプリントをやってくれるようです。お金さえ払えば、色々材質も選べるようです。全くいい時代になりました。

　3Dプリントの受託サービスでは、使用する材料の体積に応じて値段が決まってくるので、肉抜きをやることが有効です。もう少しチューニングした後で、実際に注文してみたいと思います。樹脂版にはなりますが、少なくとも現在のAZ-GTiの揺動式三脚よりはシャキッとして、15cm反射にも難なく対応できるようになる筈…と思います。



※ここの記載されている方法は、当blogによって 2019.7.20 に公知となりました。