望遠鏡や双眼鏡はピント調整や視度調整するために一部のレンズを 光軸に沿って前後に微調整する必要があります。
このときに使われるのが通称「ヘリコイド」と呼ばれるネジの一種です。
レンズ枠にネジを切って回転させるのがもっとも単純な方法で、「回転ヘリコイド」と呼ばれます。
この場合、枠やレンズの中心が揃っていないと像位置がぐるぐると変動するので、双眼鏡の場合は左右の光軸がズレることになり都合が悪いです。
また、天頂プリズムやカメラを付ける場合も回転すると困ってしまいます。
そういう場合に使われるのが「直進ヘリコイド」というもので、リングを回すとレンズは回転することなく前後に動きます。
これは私が作ったHE06という双眼鏡の視度調整部分。
とてもオーソドックスな構造の直進ヘリコイドなのでご紹介。
ヘリコイドの動きはネジではなく、カム溝とピンから出来ています。
下はアニメ化したもの。
内部構造です。
直進ヘリコイドは、主に4点の部品から出来ています。
(注:本図では、ヘリコイド環
の抜け止めリングを省略)
これを見て、カム溝が掘ってある「ヘリコイド環」が難しいと思われるでしょうが、ズーム用みたいな精度は不要なので、穴をたくさんあけてヤスリで手仕上げでも作れます。
今なら3Dプリンターを使えばより簡単だと思います。
「外筒」にもピンを前後にガイドする長穴がありますが、これも同じ要領で作れますのでさほど難しくありません。
もっとも難しいのは実はピンで、「カムピン」とか「ヘリコイドピン」などと呼ばれているようです。
こんなものがなぜ難しいのでしょうか。
ヘリコイドピン
一つはとても小さいこと。
もう一つは、ネジ足が短いことです。
ヘリコイドピンは、「内筒」にネジ止めするのですが中にレンズが入りますのでネジ足を長く出来ないのです。
HE06用の場合だとネジ足は、M2で長さが1.7mmです。
上図のように段差部分までネジを作ることは現実には困難なため、ネジが終わる部分に「ネジ逃げ」を作るのが普通です。
「ネジ逃げ」の寸法は、作る人の腕前や旋盤の性能に左右されますが、以下が一つの目安になります。
しかし、この目安に従うと、ネジ足が短いヘリコイドピンではネジ山がほとんど残りません。
しかも自分でミニ旋盤を回して作るとなると、この逃げ量では段差にバイトをぶつけて折ってしまう事故が怖いです。
参考:「ネジ逃げ」を使ったマニュアルでのネジ切り作業(youtube)
一方、「ネジ逃げ」を使っていないネジも世の中にはあります。
ネジの終わりでバイトを瞬時に離す方法で、「切り上げ」と言われます。
下がその例です。
「切り上げ」はもっと難しく、ミニ旋盤では無理。
旋盤を使わずにダイスでネジを切ってもこうなります。
ネジの終わり部分は「不完全ネジ」と言われる部分が残りますので、今度は穴の方に大きな面取りでも付けて逃げを作らねばなりません。
でもそんなことをしたら、肉厚が無い内筒のネジ穴の方が無くなってしまいます。
これが、ヘリコイドピンの自作が難しい理由です。
解決策
市販の双眼鏡に使われているヘリコイドピンは、この「不完全ネジ」が極小です。
製法が違うから出来ることですが、手作りでは真似出来ません。(*1)
それでは何かの流用を・・・とホームセンターで似たネジが無いか探し回って見つけたのがこれです。
外観はヘリコイドピンにそっくりで、ネジ足の不完全ネジも僅少です。
でも、残念ながら双眼鏡で使いたいサイズではありません。
写真だとわかりにくいですが、ネジ部がM4という巨大なものです。
ネジ足がもっと小さいものが無いか・・・・電気マニアならお馴染みの「基板スペーサー」に目が止まりました。
これはネジ足がずっと小さくなりますが、通常M2.6でまだ大きいです。たまにM2もあるようですがレアです。
しかも頭が六角ですから丸く削らねばなりません。
六角形では旋盤でチャックしても偏芯してしまうので、イマイチです。
丸いスペーサーで良い物が無いか・・・・発見。
でもネジ足ではなく、ネジ穴になっています。
これにネジを通して接着もしくは半田付けすれば、不完全ネジがゼロのヘリコイドピンができあがります。
ネジ頭が邪魔ならグラインダーで削り落としてしまっても良いです。
径が希望通りで無ければ、ネジ穴を作った頭部分だけを旋盤で加工しても良いでしょう。
結論:ヘリコイドピンは一体で作らず、ピンとネジを分ける。
*1市販のネジの切り上げが僅少な理由:転造もしくはNC旋盤で櫛歯と呼ばれる特殊なバイトを使っていると思われる
・ネジ転造のしくみを示すアニメ(youtube)