動輪のブレーキ改造６(シリンダー取付準備作業)

さて前回記事の終わりで、準備作業が必要な事書きました。今回はその準備作業を行って
いきます。

・簡単にはブレーキシリンダーは付かない
既にブレーキシリンダーのラフ設計でも述べているように、第3動輪にあるギアはシリンダー
取付の障害となりますし、横控（後）の上部も気になる部分です（この件は後述）。
こう言った対策を行わないと、ブレーキシリンダーは取付る事が出来ません。

〓 第3動輪のギアを取外す 〓
またもや組んだ足回りを分解です。見た感じ取外す事が出来そうも無いように思えますが
割と簡単に行えます。

・片側の動輪を外す
この作業は取外す動輪を間違えると両方の動輪を外す事になりますから、外す方を間違え
ない様にして下さい。
外す方の動輪はギアの根本が細い方（写真左側）の動輪を外します。

まず外す前に車軸と動輪にマーキングをしておきます、これをやっておかないと反対側の
動輪との角度が判らなくなるので、忘れずに行って下さい。

外す方の動輪を万力の隙間に車軸を通し車軸の真ん中に木を宛ててハンマーで叩いて動輪を
外します。

・ギアを外す
ギアはアルミの車軸に圧入されているだけですので、ギアを万力で固定して動輪を外した
車軸側から叩けば外す事が可能です。写真はC62の物ですが、構造的にはD51も同じです。


・マーキングに合わせて再度動輪を車軸に圧入する
まず圧入する前に車軸に付いていたワッシャーを通してください、忘れるとやり直しです^^;
最初マーキングしておいた事によって両輪の角度は間違えずに元に戻せます。外れる事は
無いとは思いますが、一応車軸に接着剤を塗って動輪に当て木をしながら、叩いて圧入し
復元完了です。

こんな感じに外れました、これなら製作したブレーキシリンダーと干渉する事もありません。
なお、取外した部分が未塗装なので、手塗りとはなりますが、塗装をして再度組付直します。

〓 問題の横控（後）の上部 〓
ここに第3，第4動輪用のシリンダーが付くのですが、思うように付かない感じです。
どうしたものか・・・・・・

・横控の上部が前側に傾いている
あくまで推測ですが、モーターからのドライブシャフトが干渉するのか、はたまたシャフト
（シリコンチューブ？）をサポートするためなのか判りませんが、何か意図あって斜めに
したのでしょうか、実機では傾いてなんか居ませんからね・・・・
で、写真は第3，第4動輪関連のパーツ全て取外しちゃっています^^;、これ、写真撮るため
で無く、今後の作業を進めるために取り外しています。



・横控の上部を再設計
この上部部分、真っ直ぐにした形で作り直す必要があります。と、言う訳で再設計すると
下図のような感じです。なお高さについてですが、モーションプレートと同じにしました。
細かい細工はせずに実機のような中をくり抜きにする訳でも無く、単に形のみとして
います。
また材質も、6mm程の真鍮ブロックを削るのは辛いものがあるので、またもや樹脂製と
しました。


・上部の切り落とし
ここからは力尽くでの作業、金鋸で大体を切り落として、ヤスリで仕上げました。
で、この作業をしようとした時に動輪や他のパーツが作業の邪魔となるので、事前に
取外したと言う訳です。


・上部の製作
図面から1mm厚のプラ板を貼り合わせて必要な厚みにしました。また、横控との固定の
ため、固定ピン（0.8mmの真鍮線）を数本打ってあります。まだ塗装前ですが横控へ
取付後に塗装します。


・横控への取付
ピン位置はセンターとセンターから10mm離れたところに立てているので、横控も同じ
位置に0.9mmの穴を空けてピンを穴に挿入しエポキシ接着剤で固定しました。

前述の通り実機は中をくり抜いて中空になっているのですが、この部分だけ加工して
しまうと、モーションプレートの部分も加工しないとバランスが崩れてしまうので
（と、言うかやるとエライ手間になる^^;）中抜き加工は止めました。
これで缶胴受けが全て同じになり（改造前だとこの部分だけ別設計になります）バランス
が取れたと思います。

写真を見て判るように動輪が戻されていません、この後のブレーキシリンダーの取付
作業時にまだ無い方がやり易いので、敢えて戻さずにいます。
次回でブレーキシリンダーを取付る事にします。

本日のアップ、昨日今日とヤボ用の作業を行っていたため大幅に遅れました^^;
でも、何とかここまで仕上げた、と言うのが現状です^^ゞ

作業も終わりましたので・・・・
本日、これにて休工。

動輪のブレーキ改造５(ブレーキアームの製作)

前回でブレーキアームの設計が完了したことから製作に移ります。使う材料は1mmの
真鍮板と各種太さの真鍮棒となります。

・軸部分の切り出し
真鍮棒から切り出しますが、6mmの部分は先台車でも使用した、飾り台のベアリングを
支えていたシャフトを利用します。
この太さが6mmなので、この太さの材料を買わずに済みます。
さすが4mmだけは買いました^^;なお、各切り出したパーツの中心に2.1mmの穴を空けて
おきます。

で、簡単そうに思いますが、これが結構大変！！斜めにならないようにカットする事
中心にシッカリと穴を開ける事、等々１個切り出すのに３０分以上はかかっていた作業で
これだけで２日近くかかっちゃっています。
（他の事もやりながらなので^^;実質の作業時間としてもほぼ１日かかったでしょうか）


・アームの切り出し
ブレーキシリンダーに継るアーム及び、張りネジを取付る側のアーム部分を1mmの真鍮板
から切り出します。ここはいつものように現寸で印刷したものを真鍮板に貼付て指定寸法に
仕上げます。
なお、削り出しですが、メインアーム及び張りネジが付く方のアームの片方はM2のタップ
を切っておきます。
Ｒ部分の削り出しは、先ほど製作した軸部分を使用しビスで仮組みして軸に沿うように削り
ました。


・半田付けで組立る
動かしはしないのですが、とは言え接着では心元ありません。なので半田付けで組上て
いきます。
前述の通りＭ２のタップを切ってあります、張りネジ部分の芯がずれないように、各パーツを
2mmの長ビスで仮組みし固定してから半田付けしました。
外側のφ６とφ4の部分は真鍮線をガイドにしながら作業してラストに、真鍮線の出代を5mmに
調整しました。

・アームの軸受けは後で^^;
前回の設計でも書いたように軸受けの穴位置は確定では有りません。今後のブレーキ
シリンダーの取付方法等により前後に若干位置が変わる可能性が高く、現物合わせしないと
判らない状況です。よって、この部分の製作は組付る際に行う事としました。

こんな感じに仕上がりました。不要な半田や、はみ出した真鍮板を綺麗に削り出すと
こんな感じになります。
実際の取付は裏返しになった形で主台枠の下の方に取付る形になります。



たった４枚の写真のみですが、何にしろ今回の作業は途中いろいろな事がありすぎ！！！
度重なる中断で作業開始から日数を要しましたm(_ _)m
これでブレーキアームは完成です。さてシリンダー、アームと完成したことから取付へと
進みたいところではありますが、先に行うべき事があります。
次回は取付前の事前準備作業について書きたいと思います。

作業も終わりましたので・・・・

本日、これにて休工（？）。

動輪のブレーキ改造４(ブレーキアームの設計)

前回でブレーキシリンダーが出来ました、今回からブレーキシリンダーに継がるブレーキ
アームの製作にかかります。
ブレーキのメインアームはＬ字型しており、長い柄の部分でブレーキシリンダーから受けた
力を短い柄側にテコの原理で力を大きくしてブレーキシューに伝えていきます。

・こんな感じに付くかな・・・・
実機設計図等を確認し模型の実寸等から割り出したブレーキアームで、こんな感じで着き
ます。
オレンジ色部分が既に組んだ部分、ピンクが前回製作したブレーキシリンダーで薄緑の
部分がブレーキアームとなります。
設計ポイントとして、ブレーキが解放（空圧がかからず押し棒が戻っている状態）で
アームが持ち上がっている時に横控と干渉しない位置で且つ、ブレーキ梁との位置関係を
決めていきます。


・ブレーキアームの詳細設計
まずはブレーキアーム本体の設計に入ります。上図を細かく寸法まで入れた図になりますが
製作に使用する素材や工程を考慮しながら設計しています。


ブレーキアーム自体はこれで設計完了です。しかし、これを取付る軸受けをどうやって
取付るかが次の課題です。取付方法を検討します。

・ブレーキアームの軸受けに関わる位置関係の検証
一番の肝であるブレーキアームの支点である軸の支持を何処で行うのか、と言うことで
模型の寸法取りを行ったところ下図のようになりましたが、ほぼ、動輪の軸箱守りのビス
位置の近くと判りました。

図の丸部分は軸箱守りの取付用のビス穴です、この穴と軸箱守りに挟み込む形で軸受けを
固定するのが良さそうです。
でも、ブレーキシリンダは横控に張り付く形で取付きますが、ブレーキシリンダの取付け
方がバラバラになりそうです、どうしたものか・・・・

・ブレーキアームの軸受けの設計
ブレーキアームが設計できても、そのアームを支える受けの部分が無ければ取付る事が
出来ません。
この部分も設計して取付られるようにしますが、実機と同じような取付方はせずに単純に
指定位置にアームが来るようにするのみとしました、さすがに実機同様に作り込むのは
無理そうですので^^;

図を見て判るようにΦ5のプラ棒の片方の位置がありません。これはブレーキシリンダーを
横控に取付てから現物合わせで取付るため記載できていません、設計上は位置が出ています
が、横控の取付様が決まっていないため、現状ではここまでが限界です。
唯一主台枠から5mmの位置（軸箱守り取付用のネジ穴位置から4mm(上図の「軸高さ位置」)
）に軸の中心がある事だけは判っています。
構造ですが、軸受けはームを厚さ2mmのΦ5のスペーサーを介して挟み込む形になります。

これで、アームの設計が完了しました、次回で製作に移りたいと思います。
設計も終わり一段落付きましたので、今回はこれで終了です。

では。

動輪のブレーキ改造３(ブレーキシリンダーの製作)

前回は設計で終わってしまったので、今回でブレーキシリンダーを完成させます。
さて材質ですが、本当なら真鍮の丸棒を利用して作りたいところです。旋盤も持たない自分
ですから、旋盤加工が必要な金属は使用できません。なので必然的に樹脂となりますが
接着性を考えるとプラ板等のスチロール樹脂を使用して製作する事にします。これなら
プラモデル用の接着剤でシッカリと接着できます。

・材料の切り出し
板物は1mm厚のプラ板から切り出します。シリンダーの先の方のバネが入ったテーパー部分は
プラ板を重ね合わせてから削り出し製作する事にします。
切り出す円盤は中心に0.6mmの穴（Φ15の2枚だけは貫通させない）を開けてセンターリング
しています。また、テーパー部の円盤は綺麗に仕上げていません、この後に加工しますので。


・蓋の製作
単純に貼り合わせるだけですが、1mmのプラ板の間に0.3mmのプラ板を挟んでいます。
これはシリンダーと蓋の間のパッキンが挟まれていて少し隙間が空いていますから、これを
再現するために0.3mmのプラ板を挟みました。

また、ディティールの追加として蓋がドーナツ状の部分（左図の黄色部分）がありますから
0.5mmのプラ板を貼り付けて再現してみました。なお、リングを付けるのは後（テーパーが
無い方）のみです。

〓 出展 グランプリ出版 蒸気機関車 メカニズム図鑑 〓

・テーパー部分の製作
小さい円盤を積み重ねていきます。1mmの物を7枚重ねまずは7mmの厚さまで積み上げて
細い部分が5mm、太い部分が7mmになるように削って行きますが、まず重ねたら中心に
2mmの穴を空けて、M2のビスを通してナットで固定します。
かなりゴツゴツしていますが、ここから削り出しますから問題ありません。


・ビスをドリルのチャックに噛ませてヤスリを当てて削り出す
ここから、ちょっと荒技です^^;先ほどの積み重ねた物をドリルに噛ませて、粗めのヤスリで
ラフに整形してから寸法通りに削り出して行きます。


・蓋に接着して完了
削り出したテーパー部に0.5mmのプラ板を追加して（これで丈が7.5mmになります）Ｒを
付けて滑らかにします。
このテーパーを蓋部分に貼付けて、穴をΦ3.2まで拡大して蓋部分は完成です。
（前回の図ではΦ３になっていますが、塗装の皮膜等を考慮しΦ3.2としました）


・シリンダー胴と蓋を接合する
シリンダーの胴部分は10mmでパイプをカットします。カットした物を、センターを合わせ
ながら前後の蓋を接着します。



・取付ベースの接着
ベースは単純に四角に切り出した1mmのプラ板ですがこれを胴部分に取付けます。
なお角はＲに面取りしていますが、図鑑からの図にある取付穴はまだ空けません。何故なら
まだ取付方法決まっていないんです^^;



・ダミーボルトの追加
ここまで出来ましたがイマイチでリアリティが足りません、なのでダミーボルトを追加
しました。
実機は反対側にもボルトの頭が出ているのですが、この部分は省略しちゃいました^^;


これでシリンダー側が完成しましたので、ピストンからのシャフト系の製作に移ります。

なんですが・・・・・・

・設計し直し
何度やっても、半田付けが上手く行かないのです。設計段階で無理あるなとは思っていま
したが、やっぱり思うように行きません。
なので、この部分は設計変更を余儀なくなりました^^;結局、ここの部分の作りは下図の
ようにすることにました、忠実に（？）再現したいと思いましたが仕方ありません。


・気を取り直してピン受けを製作
Ｕ字型にすることでシャフトへのダイレクトの半田付けをせずに済み、センターリングや
傾きなどに悩まされること無く製作できます。
まずは3mm幅に真鍮板を切り出して曲げ加工した後に穴開けして、1.5mmの穴回りの
Ｒ部分をヤスリで仕上げます。


・シャフトに埋め込むピンを立てる
シャフトにはピンを打ち込む形で保持することにしているため、Ｕ字の底に穴が空いて
います。
この穴に1mmの真鍮線を半田付けしてシャフトに埋め込みます。ピンの長さは任意の長さで
構いません。


・シャフトに埋め込み用の穴を空け、ピン受けを取付る
シャフトの中心に1mmの穴を空けますが、深さはピンが全て埋まるぐらいの深さを掘り
込みます。穴開け後にピン受けを嫌気性接着剤で接着します。


・押し棒止めの取付
押し棒止めは5mm径のプラ棒を2mm厚にカットして3mmの穴を空けて製作します。
ディティールアップに書籍引用の図にあるような形に、仕上げてみました。

これでシャフトも完成しました。

いや～、ピン受けの作り直しで時間を取られ、日曜中でのアップが出来ませんでした^^;
でも何とか完成です。こんな感じです、まだ未塗装ですが何とか良い感じにはまとまった
カナと思っています。

シャフトが長いですが、これは全体の設計が進んでおらず、シャフト長が見えないので
長めにしています。

次回からブレーキのメインアームの設計をしたいと思います。ここも機構的に難しそう
ですが、ジックリと検討して乗り切りたいと思います。

製作も終わりましたので。

本日、これにて休工。

動輪のブレーキ改造２(ブレーキシリンダーの設計)

フルスクラッチの製作その１です^^;基本構造は単純なのですが、思うように製作が捗らない
このパーツですが、まずは設計を進めます。

・ブレーキシリンダー本体の大きさ
前回の記事にも書いたようにD51のブレーキシリンダー径は305mmです。また設計図面集
から外形寸法を追うと335mmぐらいなので、模型のサイズにすると14mmぐらいになります。
さて問題はこのサイズに合う素材探しとなります。

・ブレーキシリンダー本体に何を使うか
DIYショップをハシゴして材料の検討に・・・皆「帯に短し、襷に長し」って感じで、思う
ような材料は見つかりませんでした。
14mm近辺と言う事でDIYショップで15mmのアルミやアクリルのパイプが売っていましたが
パイプの両端に蓋等を接着しようとするとイマイチ固定強度が不安です。
で、横浜のヨ○○シに寄ってみたところ、太さ的には1mm程細いですが12.7mm(1/2inch)径の
プラパイプが売っていましたので、これを購入しました。


・材料も決まったので詳細設計を
シリンダー径がちょっと小さいですが、まあ良しとしましょう。とは言え12.7mmもある
ことから、どう逆立ちしても、第３動輪とは干渉しちゃいますね。シリンダーの蓋の径まで
入れると15mm程になってしまいました。


なお、シリンダー内から延びるシャフトですが、3mmの真鍮線（棒）を利用する事に
しました。

一応これで設計完了ですが、またもや時間切れ。材料集めにかなり時間を取られました。
集まった材料が揃ってから設計なので今回実質的な設計時間と言えば、それほどにかかって
いないのですが、既に設計完了が昼過ぎとなってしまってます。
さすがに1，2時間で製作完了まで持っていけませんので（と、言うか、これから外出^^;）
ここで一旦中断する事とします。

と、言う訳で製作は次週へ持ち越します、スミマセンが次週までお待ち下さい。

では。

動輪のブレーキ改造１(採寸とラフ検討)

前回の書き込みの時に改造順序を決めました。
今回はその順序に従い、まずはブレーキの改造を進めることにします。
ブレーキ改造は前回の書き込みにもあるように、C62と同じように珊瑚模型からの改造
キットを待ちたかったところありますが、ちょっと待ちきれないところありますので
フルスクラッチで改造を行う事にします。

・製作始めにまずは採寸から
D51の主台枠や動輪の位置関係を追ってみました、こんな感じになります。なお、横控の
リブ等の突起部分は考慮していません。


・実機のブレーキ関連の位置は
図のような形となります。ブレーキシリンダー(図上の赤部分)は第１動輪脇の横控(前)及び
第３動輪脇の横控(後)に位置しています。

　　　　　　　　　　　　　〓 出展　原書房刊　日本国有鉄道 蒸気機関車設計図面集 〓

ポイントとしてD51のブレーキは２つのブロックに分かれている事が判ります。
第１動輪側のブレーキシリンダーは取付に問題は無いのですが、第３動輪はギアがあり
どうもブレーキシリンダーが収まりそうもありません。
D51のブレーキシリンダーは254mm径の物を使用しており模型では11mm弱程になりますが
外形寸法にすれば12mmぐらいの大きさになります。ぎりぎり隙間に収まるか収まらないかと
言った微妙な寸法です。
D51のブレーキシリンダーは305mm径の物を使用しており、模型では13mm弱程になり
ますが、外形寸法にすれば14mmぐらいの大きさになります。この大きさだとギアを取外さ
ないと収まらない寸法です。実設計で、この部分の対処方法が決まると思います。
また、図上の青部分がメインのブレーキアームとなり、ブレーキシリンダが出来てから
この部分の製作を行います。〓 2014-9-2 修正 〓



・個々の設計はこれから
まずはブレーキシリンダーの設計に入る事にします。先の項の通りギアは最悪外さないと
駄目そうです。
自分の場合は静体保存なのでモーター系は組付けていないのですが、この改造を行おうと
している方は動輪駆動は諦めざるを得ませんので、ご承知下さい。
最低でもギア・ボックスは取外す必要があります。
(モーターから継がるウォーム・ギアが固定できませんから、モーターの動力を伝えられません)
フルスクラッチで製作しますので、どうなる事か・・・少々検討時間に時間が取られる事も
考えられますので記事アップの遅れはご容赦下さい。

寸法取りとラフ検証も出来ましたので、本日の作業はこれで終了します。次回で前の通り
ブレーキシリンダーを製作していきたいと思います。

では。