バルーン動画撮影［技術解説］　－　軽量化の質

最重要の軽量化部品

図②に加わる力は、３～４倍に増幅されて図③に伝わります。
上空で横揺れなどが入った際に、図③と図②に加わる力は相殺されて「ユレ」が発生しません。
これが、ステディカムなどに代表される、カメラの振動吸収システムの基本構造です。
実際にはジャイロを用い、振動をキャンセルするのですが、ここのバランスが取れていないとサーボなどの制御部分に余分な力が掛かるために、信頼性を確保出来ません。
現在は、実際の撮影業務で最大と思われる重量にてバランスが取られています。

図③の軽量化は、システム全体の大きさを左右する最重要ポイントとなります。
カメラを含む、作用点に加わる重量が軽減されると、支点の長さを短くする事が可能になります。
関連部材なども、コンパクトにできることから、図③の１ｇは、非常に価値があると言えます。

なお、図②は、任意の位置に移動が可能です。
軽量なレンズなどを装着し、バランスが崩れた場合は図②を下に移動させてバランスを維持します。

図②の位置には、撮影システムの中でも比較的重量があるバッテリーなどを置いています。
実際に電力を必要とするのは、下のパートとなることから、図②の位置からカーボンパイプ内に電線を通しています。

軽量にもかかわらず、しっかりとフレ取りが可能なのは、この様な仕組みが組み込まれているからです。

カメラ搭載部の軽量化の例

この部品を開発する初期段階では、テコの原理の倍率に着目しています。
具体的には、カメラなどの重量物を支点に近づける事。
つまり、カメラなどの重量物を上に近づけることが重要です。

写真は、試作の中期にカメラを限界まで上げている時の記録です。
ここをミリ単位でコントロールして、システム全体の大きさを割り出しています。

試作は、数を重ねるたびに「軽く」「強く」なっていきます。
この写真を撮影した段階では、３つの試作品が残っていますが、実際には１０種類程度のパーツが制作されています。
明らかに失敗作である試作品は、部品単位にもどされて、別の試作に回ることになることから、３点のみが残っていました。

撮影部のサイズが決まってからは、軽量化に動きます。
写真の真ん中の試作品は、アルミ部分をカーボンに置き換えるテストを行いました。
軽量化は、期待通りだったのですが垂直方向の精度に不満が出てきたために写真右側を制作しています。

地道な軽量化

カーボン材に空けられる軽量穴の大きさも数も、完成に近づくと大きくなっています。
赤い矢印は、サーボホーンと呼ばれるモーターとの連結部分（汎用品）です。
初期の頃はネジが２本（これでも、十分軽量）
中期が１本。
最終的には、加工精度の向上と十分なテストにより、ネジが省かれています。

黄色い矢印の取付部分も、２本から１本に改められています。
β版（図③）では、オフセットされた状態で１本という大胆な設計です。

壊すことがテストの基本

問題は「壊れなかった」場合です。
この場合は、まだ軽量化の余地があると言うことを意味するので試作を続ける事になります。

なお、この場所は「破断」はしませんでしたが、これ以上の軽量化は撮影精度が保てないという理由から強度面のテストは合格となりました。

ネジの置換の研究

ネジの候補として３種類の材料から製作されたＭ５ナベネジを取り寄せました。
・エンジニアプラスチック
・アルミ
・チタン合金
最終的には、重力の差と強度の観点からチタン合金が選ばれました。
スチールネジは、3.2g
チタン合金ネジは、1.5gでした。

純チタンとチタン合金

アルミ・マグネシウムよりも重い。
鉄よりも弱い。
極ありふれた金属。

もの凄く特別という金属では無いのです。

あまり知られていませんが、チタン（純チタン）の強度不足を補うために「チタン合金」という金属が存在します。
これなら、重量は鉄の約１／２。
強度は、鉄を上回ります。

カメラシューは、さらに軽量に

70.1g(新品) → 48.2g（１年前） → 28.0g(１ヶ月前) → 22.5g（現在）

この一ヶ月で、さらに軽量化が進みました。
このクイックシューで既に３台目。
強度を保ちつつ、軽量化を行うコツがわかってきました。
いづれ、製作する４台目では、あと3g程度は軽量化が可能です。

β試作機から、完成品へ

必要な強度と精度から、部材の厚みなどを選択。
可能な限り、軽量加工を行います。

この部分は、クイックシューを下から支えるフレームになります。
1～3mmのドライカーボンを接着しています。
この構造なら、一般的なアルミの半分の重量で同等以上の強度が出せます。

なお、使われているカーボン材は、全てドライカーボンと呼ばれる軽量な材料になります。
ちなみに、この部材のみで１３８個の穴開けが行われています。
アルミなどと違い、加工性悪いカーボンでは穴空けも非常に困難作業の一つです。

完成品へ

この場所は、システム全体の大きさと重量に大きな影響があることは述べました。
この8gは、別の場所の50gに相当する軽量化の価値があります。

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