2011年12月

2011年12月31日

続々 エッチング

 裏表にレジストを付けることができれば、両面エッチングができる。エッチングをするには塩化鉄(III)の液を使う。これは溶かしたものを電気部品屋で売っているが、やや高価であるし、速度が遅い。

 電子部品用の基板に貼りつけられた銅箔の厚さはおおむね 0.05 mm 以下であって、その程度のものを溶かすには塩化鉄(III)で十分である。しかし厚いものを両面から腐食するときは、腐食速度が大きくないと、レジストがだんだんはがれてきて、最終的には失敗する。短時間に溶かしたい。

 一番速いのは硝酸である。但し有毒な二酸化窒素が大量に出るので、室内ではできない。風の強い雨の日を狙って屋外で行う。台風がやってくると、エッチングができて嬉しいという困った人もいるのだ。このガスは水に溶けやすいからだ。
 3分程度で 0.3 mm 厚でも貫通する。硝酸が指に付くと黄色くなり、始末に困る。ゴム手袋をはめて行わねばならないし、環境保護の観点からも、あまり感心しない。

 アメリカでは過硫酸アンモニウムなどを使う。過酸化物なので酸化力が大きいが、これは日本では手に入れにくい。アメリカで買って日本に持ち込むのも難しい。

 その代わりに過酸化水素を使う方法は手軽でよい。そこそこに速いエッチング能力がある。
 塩酸、硫酸、酢酸何でも良いから酸と混ぜて使う。酸は銅を溶かした後、水溶液になっていて欲しいので加えているだけである。ここでの酸化剤は過酸化水素である。3%水溶液はオキシドールとして売っているのでそれで十分だ。ただし、塩化鉄(III)と混ぜてはならない。激しい反応が起こって、容器から噴出し、取り返しのつかない結果をもたらす。
 酸と混ぜる過酸化水素の濃度が高いと速度が大きいが、危険である。素人は3%以外使ってはならない。濃いものは一般人が買えないようになっているはずだ。高濃度のものは何かの間違いで突然爆発する可能性があるので、使うべきではない。この種の事故は意外と多い。 

エッチングのメカニズム 塩化鉄はポリ袋中など、密閉された条件で使う例が示される場合が多いが、それは良い方法ではない。鉄(III)イオンは銅を溶かして還元されてしまい、そのまま役に立たない状態で存在している。これはもったいない。
 しかし、空気に触れさせると、エッチング速度が増すのだ。空気に触れれば再度酸化されて元の鉄(III)イオンに戻り、銅の溶解に参加するからだ。
 工業用のエッチング装置はこの仕組みを最大限活用している。ポンプで空気を細かい泡にして下から送りこんだり、エッチング液を霧状にして空気で吹き付けることを行う。また、反応速度は温度が高いほど大きいので、ヒータで加熱する装置もある。

2011年12月29日

続 エッチング

Press'n Peel 円高のおかげでレターサイズ(A4に近い)1枚100円強である。熱転写してはがすタイプと、水で溶かすタイプがあって、価格は一緒である。プリンタはレーザ・プリンタか、コピィ機である。トナが融ける必要があるので、インクジェットでは駄目である。

 調べると日本にも入っている。多少高いが、それでも便利である。小さな銘板を作るのなら1枚当たり1円ほどであろう。

 このサイトでは試行錯誤の跡が見られる。小さく切ってプリントするときのアイデアは面白い。
 これは日本で販売している会社のウェブサイトである。ラミネータを使う方法も紹介されている。
 薄いアルミ板をエッチングする試みもある。

 しかし、鉄道模型に使ってみたというレポートは日本ではとても少ない。今回どっさり買ったので、ご希望の方にはお分けしたい。
 二種類あって、青いフィルムのものは大半使ってしまった。これは意外と使いにくい。プラスティックのフィルム(たぶんマイラ)が微妙に伸縮し、位置決めが意味をなさない。電気工作の片面基盤には適するのかもしれない。筆者は両面エッチングして抜き落としをしたいので、より良いものを使いたい。
 白い紙(これは青い方と違って艶のある方に印刷する)はあまり伸びないので具合が良い。また、青い方と違って多少の埃を噛みこんでも密着するように感じる。

2011年12月27日

エッチング

 エッチングが鉄道模型に使われ始めたのは日本が最初という説がある。鉄道模型社が始めたということになっているらしい。ところが、1970年代にアメリカ人に聞くと、「そんなものは戦前からあった」と言っていた。
 電気機械の銘板には昔からエッチングが使われて来たし、戦前に発行された田口武二郎氏の「蒸気機関車の作り方」という本にも重クロム酸カリ(現在は二クロム酸カリウムと言う)を用いたマスキングを使う感光式エッチングの話がある。
 アメリカの模型界で、商業的にエッチングを用いた最初の企業はケムトロンであろう。経営者のKemalyan氏はもともとは印刷業界の人で、銅版画を作る手法を模型に応用した。以前にも書いたが、ケムトロン社の模型は他社製品とは材質がやや違う。エッチングがしやすい配合の銅合金(亜鉛が多い)を用いているので、ブラスの色が緑がかって見える。Lobaughのテンダもエッチングでリヴェットを表現している。

 さて時は流れ、エッチングは簡単にある程度の模様をブラス板に上に刻み、抜くことができるので、鉄道模型の主要な工業的製作手法となった。
 作図して製版屋に渡せばフィルムを作り、エッチング、抜き落としまでやってくれるが、ある程度の数が無いと難しい。また高価である。時間も掛かるだろう。1枚しか欲しくないのにたくさん作ってクラブ内で頒布ということをするしかないわけである。

 1枚しか欲しくないものを1枚だけ作る方法が、しばらく前からネット上で紹介されている。『F式』と呼ばれるコピィのトナを熱転写してレジストとする方法である。
 この方法はどこかで見たとは思ったが、なかなか思い出せなかった。

 鹿ケ谷氏のウェブサイトで紹介されていたPress'n Peel という言葉で思い出した。

 アメリカに居た時友人が使っていた。これは安くて確実な方法である。早速取り寄せて使って見ることにした。
価格があまりにも安いので驚く。

2011年12月25日

続 炭素棒ハンダ付け電源の頒布 総括

 母材が融けて凹みができるという報告が多い。それは通電時間が長すぎるのである。足踏みスウィッチの踏み方の練習をしなければならない。つま先で押さえるのではなく、かかとを付けて踏むのである。
 このかかとを付けて、というのがなかなかご理解戴けない。車の運転と同じである。つま先でアクセルペダルを踏む人の運転は加減速が大きく、乗り心地が良くない。かかとを付けてアクセルペダルを踏めば、細かい動作ができる。

 洋白板をハンダ付けすると、ブラス板の場合よりも融けやすいそうである。熱伝導率が低いので熱が逃げにくいのだろう。板の裏側まで熱が達するには時間が掛かるのだ。いずれにせよ加熱時間が長すぎる。炭素棒が赤熱するのが見えるようではいけない。赤くなるのがほとんど見えないくらい細かく通電すると、融かさず、目的の部分だけにハンダが流れるようになる。しかし、薄板はコテで付けたほうが楽かもしれない。

 赤熱した炭素棒からは有毒な一酸化炭素が発生する。それを防ぐためにも細かい調整が必要である。スライダックをお持ちの方は、供給電圧を下げるのも良い。一割下げると、出力は二割減になる。

 筺体内部の配線中、主電流が流れる部分の電線をどのように接続するかお悩みの方もいらっしゃるようだ。希望の方には適当な長さに切った太い電線に両端とも圧着端子を接続したものを供給することも考えている。
 電線、端子とも手元にあるのは少ないので購入しなければならないが、量が少ないので金額は知れている。ご希望の方はコメントを通じて<私信>としてお知らせ願いたい。希望数により単価がかなり変わるが、百円の桁で収まるはずだ。

FEB_3742 筺体内のトランスの配置で面白い御意見も戴いている。全体の重心を真ん中に持っていきたかったので、トランスを斜めにして中心に持って行ったというのである。確かに持ち運びする回数は少ないが、そのほうがよいかもしれない。筆者は持ち手を重心の真上に付けている

 あぐらをかいているので、足踏みスウィッチ以外の方法はないかというご質問があったが、これは設計者の意図から大きく外れている。自動車をあぐらをかいて運転したいというのと変わらない。
 椅子に座って工作されるようにお勧めして、それができないようなら返品を、とお願いしている。

2011年12月23日

炭素棒ハンダ付け電源の頒布 総括 

 注文者全てにキットが届き、続々と完成報告が届いている。

 今回は、20年以上前の大型テレビから回収したトランスを改造したものとは違い、専用設計である。短絡電流が大きいほど良いと伝えたので、一次巻線、二次巻線ともずいぶん太い物を作ってくれた。
 専門家の分析によると、二次短絡時に一次線に 5 A 近く流れるそうである。2 A のフューズでは数秒で切れてしまう。短絡は正しい使い方ではない。炭素棒の接触時の抵抗は0.1から0.2 Ω くらいである。5 V で 0.2 Ω とすると25Aであり、1次側は1.25 A 程度である。0.1 Ω なら 2.5 A であって、 この程度ならフューズは切れない。

 押し付ける部分の面積が大きかったり、うっかり金属部どうしを接触させたりすると逝ってしまうのであろう。ともかく、未経験の方にそのようなことを要求することはできない。5A型の管フューズに入れ替えて、温度フューズを10A用にすれば全く問題ない。温度サーキットブレーカがあれば、さらに良いだろう。

 初めて使われた方の感想を次に掲げる。

 「半田付けの仕上がりは、接しているところにだけ、半田が流れ、まるで電気熔接です。これからの工作が楽しみです。」
 「大きなロストワックスの部品を、完璧にハンダを流して接合することができました。完成した模型から部品がパラパラと落ちて来るなどと言うことは、これで皆無になると信じています。」
 「dda40x様のおっしゃる全面ハンダ付けというのはこれさえあれば簡単にできますね。」
 「部品外しが簡単にできます。塗装済み車輌の部品を、塗料をはがさずに外すことができます。付けるのも同様です。」


 エネルギィの集中度が大きいので、周りに熱が伝わる前にハンダ付けが終了する。すなわち熱膨張による歪みが起きる前に終わるので、箱モノの組立には良い。アメリカ製のOゲージの客車などは、0.8 mm もある板でできているので、ハンダゴテだけでは難しい。ある程度予熱して 200 W のコテを使えば何とかなるが、全体が歪んでしまう。 炭素棒ハンダ付けなら、一瞬で済む。

 また、他の部品が取れそうなところに大きな部品を付けなければならないときには、全体を水に沈め、付けるところだけを水面から出してハンダ付けする。熱が逃げる間もなく終了し、ハンダは完全に廻る。

 購入された方の作品がこれからどんどん発表されるだろう。それは、ハンダゴテ一辺倒のこの国の模型工作からの脱却である。ハンダ付けは難しいという先入観も少しは小さくなるであろう。

2011年12月21日

”Wicking”という言葉の変遷

 ”Wicking”は、もともと燈芯に油が滲み込む現象を指す言葉だ。”毛細管現象”を表す学術用語でもある。
 最近は、燈芯という言葉すら知らない人が増えてきた。行燈(あんどんと読む)の中には油を入れる皿があり、その皿にはある植物の茎の芯を取出したものが置いてある。菜種油を入れると芯に吸い込まれ、その先に火を付けると明かりが得られる。
 西洋では毛糸を使った。薄い金属の容器に豚の脂身を入れ、毛糸を置き、それを何らかの方法で加熱する。アラジンの魔法のランプでは、磨くと「ランプの精」が現れるという訳が日本では定着しているが、英語では”rub”である。これはこするという動詞であって、摩擦熱で油(正確には脂と言うべきである)を融かしているはずだ。フランス語版やドイツ語版でも同様である。融けて液状になった脂は毛糸に滲み込み、それは火を付けられる状態になったことを意味する。

 さて本題のwickingだが、最近はプリント基板上のハンダ付けで余分なハンダを取ることをそのように呼んでいる。Solder-Wickと言う商品まである。何のことはない、フラックスを塗った銅の網線である。これを押し付けてコテで加熱すると余分なハンダが吸い取られる。鉄道模型の世界でも使う人が居るようだ。プロは使わない。余分なハンダはコテで取る。重力を使って、低いところにハンダを集めるのだ。コテを当ててワークをひっくり返す。見事に余分なハンダはコテに戻る。コテがハンダでよく濡れているからである。プロのハンダゴテは、ハンダで光っているのだ。
 また、プリント基板の上に小さな部品を置き、練りハンダを置いて電気炉に入れるのが最近の電機業界のハンダ付けである。その時、部品の温度分布の違いや、ハンダによる「ぬれやすさ」の違いで、特定の場所にハンダが毛細管現象で吸い込まれたり、場合によっては部品が浮き上がったりするのもウィッキングと呼ばれる。

 電気配線で撚り線をハンダ付けすると、必ずウィッキングが起こるので、昔は電線をハンダ付けしたところから 2 cm ほど行ったところで固定した。そうすれば固くなって折れ易い点に応力が集中するのを避けることができた。電線を結束するのは、こういう意味があった。最近は圧着端子ばかりで結束の意味を考えることが無くなったようだ。


 炭素棒ハンダ付け電源は、次々と完成・試用レポートが入っている。皆さん一様に驚かれている。部分的に加熱できるので歪まないとか、大きなロストワックス鋳物を完全にハンダ付けできると仰る。

 「温度フューズの接続を圧着端子で行った」というレポートも戴いた。本来、それが正解である。ただ、普通の方は工具をお持ちでないので、ハンダ付けする方法をご紹介したわけである。

2011年12月19日

ハンダ付けを避ける

 昔、父に電線をハンダ付けするのはなぜかと聞いたことがある。おそらく小学生高学年のころだ。その答えは単純であった。それは、「電気がよく流れるように」であった。その答えに、非常に驚いた記憶がある。
 それまでハンダ付けはブリキ板を組み立てる方法の一つであるくらいにしか認識していなかったからだ。

 当時、電線を接続するときは双方をよく磨いてねじり合わせ、松脂を塗って焼き鏝でハンダ付けするのがが普通だった。高い電柱の上で、威勢よく電気工が働いていた。それを下で見ていると、「コラァ、下に居ると融けたハンダが目に入るぞ!」と怒鳴った。確かに、ぽたぽたとハンダが落ちてきた。それを拾って家に帰り、ハンダ付けして楽しんだ。

 力学的な強度を期待してハンダ付けしているわけではない。電線は、ねじり合わされた時、すでに十分な強度で結合されている。接触だけでは足らないのでハンダを導体として使っているわけだ。距離が小さいので、多少電気抵抗があっても問題にはならない。

 さて、細い撚り線からなる電線をほぐし、丸い輪を作ってハンダ付けし(これをハンダ揚げと言った)、それをネジで端子に締め付ける工作を中学校の技術家庭でやった記憶がある。ところがその方法はあまり良くないことが分かった。ハンダが滲み込んだ部分は硬く、曲がらない。一方、そうでない部分の撚り線は柔らかい。電線を曲げると、その部分に曲げ応力が集中する。プラグから出た電線の、ちょうど手に触れる部分にハンダの滲み込んだ部分があると、そこで電線が折れてちぎれてしまい、導通しなくなる。

 これを英語では、”wicking"という。電気製品のほとんどの故障はウィッキングによるとまで言われた。NASAをはじめとする航空宇宙産業では、このウィッキング撲滅作戦を行っていた。
 圧着端子の採用、ラッピングという線を巻きつける方法の採用が大きな柱だった。日本に入ってきたのは70年代であったが、アメリカでは60年代にすでに実用化されていた。

 圧着端子を使うと、撚り線は先端まで柔らかく、折れることがない。その時、スズめっきを施しておくとさらに電気伝導性が良くなることに気が付いた人は偉い。こうして電気屋さんがハンダ付けをしなくなったのだ。現在電機業界では、ハンダ付けはプリント配線基板くらいしか使われない。
 ハンダ付けをすることなく、電気伝導性を同等以上にすることができるのは圧着端子のおかげである。ネジを締める瞬間にも、スズは働いて電気伝導性を高める。

 当レイアウトの配線にはほとんど圧着端子を用いている。故障が減ることは間違いない。

001 (2)追記 先日、電燈のスイッチを買ったところ、ハンダ付けした芯線をネジ留めするなという指示があった。当然ではあるが、これを表記してある例を初めて見た。
                                      2012年1月23日追加

2011年12月17日

圧着端子

GOW_3190 今回頒布の手持ち電極の接続部分は圧着端子を用いた。大電流を間違いなく通すためには、この方法しかない。
 裸端子用の圧着工具を一般の方はお持ちでないだろうと、締めてからお渡しすることにした。そうすると握り部分を通す必要があり、結局手持ち電極全体を作ってお渡しすることになった。この工具は30年も前に購入したものだが、使用頻度は年に数回である。今回200回ほど締めたので、10年分以上に相当する。
 完全に締まるまで、開くことができない安全装置が付いているから、これで締めれば、品質は保証できる。 
 旋盤工作は別にむずかしいことではないが、ネジ切り、圧入、握りの穴開け、軸との接着、電線の切断、圧着をこなすのに1週間ほど掛かってしまった。そういうわけで、工程表から4日遅れの発送となった。

GOW_3186 さて、圧着端子はこのような形のものである。純銅を打ち抜いた板を丸く曲げ、付き合わせてロウ付けしてある。軟らかいロウを使っているのだろう。その部分をプレス工具でつぶしても、他とつぶれ具合に差があるわけでもない。そして、スズめっきを掛けてある。さて今日の本題はそのスズの働きである。

 圧着工具でプレスしたあとの圧着端子を糸鋸で切り、中の電線をほぐしてみようと思っても、全て堅く結び付いてばらばらにすることはできない。あたかもハンダで固めたような感じである。 これはどうしてだろうか。
 今回の電線の中の細い線は、スズめっきしてある。それが非常に大きなファクタを持つ。単なる錆止めではない。これはハンダ付けがなぜできるかということと、同じ原理である。

 ハンダにはスズが含まれている。最近の無鉛ハンダにもスズは含まれている。しかし、スズの含まれていないハンダがないわけではない。それらにはインジウムが含まれているはずだ。スズ、インジウム、水銀などは他の金属と接触により合金を作り易い。水銀は常温でも自然に混じり合うほどだ。すなわち、他の金属を濡らしやすい。
 スズはある程度の高温で、母材に拡散し合金を作る。これは圧力を掛ければ常温でも起こる。

 圧着端子の中ではスズを媒介としての、金属結合が形成され、電気伝導性が飛躍的に良くなる訳だ。極端な話をすれば、水銀を塗って締めると合金化し(これをアマルガムという)一体になるが、危険なので誰もやらない。

 ハンダ付けができるのはこの合金化(amalgamationという)による。アマルガメイションが起きる金属元素は、常識的な範囲では上記の3つほどしかない。     

2011年12月15日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

GOW_3176GOW_3178GOW_3177 発送前に写真を撮った。これだけで160kg強ある。アップライト・ピアノ1台分である。五段以上積むと箱がつぶれそうであった。また、一つ 5 kg 以上の箱を積み上げて宛名の確認をするのは大仕事であった。この一週間で肩の筋肉が鍛えられた。発送時、家の前で、車に積み込む方法を工夫していたところ、たまたまやってきた郵便局の軽トラックに載せてもらうことができ、手続きも簡単で助かった。

 それぞれの箱の中で、トランスが重いため、中で動くとケース(筺体)が凹む可能性がある。その防御を施した。配送中に変な落とし方をしなければ、無事届くだろう。実は当初は全アルミ製の筺体を考えていた。ところがある友人が、「アルミ製は弱い。配送中にも凹むだろうし、稼働中に地震か何かで物が落ちて来ると、致命的な被害を受ける。鉄板製にした方がいい。」と言うのである。それで下回りは加工のし易いアルミ製で、上は鉄板製にしたのだ。在庫があるのかと思いきや、受注生産らしく、少々待たされた。
  
 さて十分注意して箱詰めしたが、何かの欠落部品があればすぐに連絡を下さりたい。余分に入っていたものもご連絡を戴きたい。炭素棒の包みをお一方に余分に入れたことが分かっている。用意しておいた数が途中で一つ足りなくなったからである。
 それは宝くじの当りと同じである。返して戴く必要はないが、一応連絡をお願いする。受け取られたら、パッキング材の隙間も確認して戴きたい。細かいものが落ちているかもしれない。ゴムのグロメットはちぎれることもあるので、2つずつ入れた。

 炭素棒を取り付けるネジはM3ネジであるが、短いのが専門店にもなかった。取り寄せに時間が掛かるそうで、長いものを付けて見切り発車した。糸鋸で切って戴いて、首下を 3.5 mmにすると出っ張りが少なくなって使い易い。あるいは、ホロ・セット・スクリュウ(中に六角の穴があいている留めネジ。今回のつまみの留めネジに使ってある。)を使うと良いかもしれない。

 40台弱の発送というのは、個人の能力を上回ることが分かった。全て同じであれば楽なのだが、オプション部品もあるので、勘違いしやすい。何度も点検したが、今一つ怪しい点もある。
 最後にパッキング材を詰めるとき物を出すので、その時に落ちたものもありうる。最後に掃除をして落ちているものがないことは確認した。

 炭素棒は仙台の今野喜郎氏の御好意で戴いたものをお分けしている。消耗してきたときは、ご連絡戴きたい。電池の正極棒を取り出せばよいので簡単に手に入れることができる。
 炭素棒は先を削って円錐形にする。切り口のまま、断面積の大きな状態で接触させるとフューズが飛ぶ。またあまり長時間通電してもフューズが飛ぶ。かなり安全サイドに傾いている。もし、あまりフューズが飛んで気分が悪いという方は 3 A 以上のものにしても良いが、温度フューズも 10 A クラスにしないと面倒なことになる。
 近くのホームセンタでも99℃、10A用を一つ300円以下で売っていた。

2011年12月13日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

GOW_3171GOW_3174 これが手持ち電極である。ある程度力も掛かるので、ガタがあってはいけない。先端の挽き物部品との結合を確保するため、6 mmの軸にロレットを切り、圧入した。かなりの力を掛けて入れたので、外れないはずだ。
 
 電線は 3.5 mmsq のテフロン被覆電線である。テフロン被覆線はその被覆膜がとても薄いことが特徴である。ほとんど銅の心線だけの太さに近い。心線の一本一本がなるべく細く、曲がり易いものを選んだが、かなり硬い。机の上を這わせると、色々な物を弾き飛ばす可能性が高い。なるべく上から吊ってやるのが望ましい。 

 筆者は手持ち電極に塩化ビニル被覆電線を長らく使ってきたが、ときどき熱くなるので被覆が劣化し、硬くなってきた。いずれパリパリと割れて来るのが目に見えている。
 テフロンならば、おそらく我々の孫の代まで無事に使用できるだろう。圧着端子を接続するときに末端の被覆を剥くのだが、その時被覆がつるりと外れるのは面白い。摩擦係数が極端に小さく滑りやすいからだ。ワイヤ・ストリッパが調子よく働く。

GOW_30673067改 パネルのターミナル位置はもう少し中心に近く寄せると良いかもしれない。この写真でお分かりのように端子がケースの端に接触しうる位置にあるからだ。回転させても、絶対に接触しない位置が望ましい。端子を少し折り曲げてケースに触らないようにするというのも手だ。
 あるいは、一つの案として左右にターミナルを分けるという手もある。仮に作図してみた。見苦しい切り貼り写真で申し訳ない。これは右利き用という前提である。

 アース板に接続する端子は4 mm のネジが通るものを用意した。また、一部の方にお送りするアース板には、ネジを切ってボルトをすぐ挿せるようにしたものもある。不要であれば、そこに皿穴を彫って木ネジで留めて戴きたい。

 今回の頒布に際して、過去20年の経験をもとに改良点をすべて盛り込んだ。また、材料は手に入る最高のものを使用したので、十分に長期間安定した作動を望むことができるはずだ。価格が当初予定したよりもかなり高くなってしまったが、その分品質が向上している。

 炭素棒は折って使うものなのである程度の長さにしてお送りしている。そうしないとお送りするのがとても難しい。

 明日、発送の手順を整えている。

2011年12月11日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

GOW_3158 ヤスリの柄に斜めに穴をあけ、電線を通した。軟鋼棒にはローレットを切って、柄に耐熱接着剤で取り付けてある。接触面積が格段に大きくなるので抜けることはないものと思う。ブラスの挽き物にもローレットを切って圧入した。
 この写真は タップでネジを切っているところである。この道具はずいぶん以前に買ったものである。タップを折ることなく、全て垂直に立てられるところが良い。六角のカートリッジに、タップをはめて使う。この六角棒を量産していくつかのサイズのタップに付けてある。

GOW_3173 電線の先は圧着端子を専用工具で締めたので、導通は確保される。電源側には 8 mmの穴の開いたものを用いたので、接触抵抗は小さい。使用時にはよく締まっているかを確認する。これが緩いと発熱することになる。

 使い方の骨(コツ)は、とにかく接触させてからの通電ということだけである。スウィッチを踏んでから接触させるとアークが飛んでブラスに穴があく。
 アーク(火花)は数千℃もあり、一瞬でブラスに穴があく。貫通しなくても凹みができる。穴や凹みの修正は難しいから、事前の予防が大切である。

 足踏みスウィッチを細かく踏む練習をされると良い。毎秒3回くらい踏めれば、熱量コントロールは容易である。この時カツカツと、かなりやかましいので、ペダルの内側の当たる処にゴムかフェルトまたは皮を貼ると良い。筆者は、家具の脚に貼って床にキズが付くのを防ぐものを使った。

GOW_3161 足踏みスウィッチが滑ると不愉快なので、各種の足踏みスイッチを一枚の厚板に付けたものを作ってある。左から、ハンダ付け、歯科用エンジン、ドレメル・フレクシブル・シャフトである。全て形が異なるので間違えることはない。

 作業台は、飛行機のコックピットのようにあるべきだろう。手の動線を考え、工具の配置を決める。天井から下がったもの、壁の棚、机の抽斗(ひきだし)、足踏みペダルなどが交錯している。
 趣味とは言え、時間は貴重である。短時間に仕事が始められ、終わるということは大切だ。

2011年12月09日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

 ハンダ付けのコツは、コテの持ち方にあるということはずいぶん以前に書いた。ここでもそれを強調しておきたい。
炭素棒ハンダ付けの設置場所 肘を付ける場所を確保されると良い。再掲したこの図でも、それを強調している。ブラス板を少し奥に取り付けると、肘のスペイスができる。そんなスペイスがないときには、右利きの場合、作業台の左手前の端に付けると、右肘をその脇に置ける。この肘を付ける方法はプロの方法で、長時間でも肩が凝らない。また力が入るので、ハンダを確実に行き渡らせることができる。チョイ付けしてあとでポロリ、では悲しい。この方法なら、全面にハンダが廻り、側面からきらりと光るような付け方が簡単にできる。

 これを実現するにはハンダの量の微妙なコントロールが必要である。なるべく細い糸ハンダか、ハンダの散弾を用意する必要がある。ヤニの入っていない細い糸ハンダは入手しにくい。筆者はアメリカ製の0.8 mm 径を使っているが、ハンダは重いので、取り寄せると送料ばかりかさんでしまうだろう。
 鉛の散弾を作る要領で、ハンダの散弾を容易に作れる。量の目安が簡単に分かるように、この小さな粒を並べておき、加熱するのだ。
 大きなタライに水を張り、その上で紅茶の茶漉しに、融かしたハンダを注ぐ。熱いので気をつけなければならないが、茶漉しを振る速度で大きさが決まる。網が余り細かいと、うまくいかない。場合によっては網に適当な方法で穴を開けておくことも必要だろう。網から水面まで落ちる時間内に、ハンダが表面張力で丸くなるから、あまり水面が近くても良くない。25〜30 cm くらいの距離が適当である。
 この作業を家の中でやると、飛び散って床や家具に被害を与える可能性が高い。庭先でやるのが無難である。ハンダを注ぐ人と網を振る人が別人だとうまくいかない。一人でやるべきだろう。筆者は鉄瓶の古いものでハンダを融かし、注ぎ入れる。アルミのヤカンでもよほど強く加熱しなければ融ける心配はないが、中をよく見てハンダが融けるのを確認して、火を弱めた方が良い。アルミニウムの融点は650 ℃以上で、融かす温度は200 ℃ほどだから十分余裕があるはずだ。

 ブラスの敷板を半数以上の方が発注された。たくさんあったはずの 2 mm厚の板が一挙に無くなってしまった。お送りするものはどれも微妙に寸法が違う。板取りの関係で同じにはできなかった。2.6 mm厚、3.0 mm厚ならまだ多少はあるが、切るのが結構大変である。大型のジグソウで切っている。一部は丸鋸でも切ったが、喰い込み易くて、危ない。
 切り方は多少雑で、完全な直線ではないかもしれない。当然、直角が出ているかは怪しい。各自仕上げて戴きたい。

2011年12月07日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

Sworf 手持ち電極の挽き物を作っているところだ。この部品はそれほど精度の要るものではないので、気楽に作った。全てのものが同じ規格で出来ているわけではないことをご了承願いたい。一部のキットには以前に作っておいたものも含めた。
 筆者は12個以上同一のものを作ったことがないので、今度の量産は初めての経験である。手順を決めて、手間が最小になるようにした。
 炭素棒が 5 mm径であるとうっかり信じていたが、はめてみるとはまらない。 5.1 mmの穴を開け直した。最初に寸法に当たらなかったのは、大失敗であった。
 少々深い穴にしたので最初は深く取り付けて、先が減ったら少しずつ送りだせば良い。場合によっては内部に5 mm径のブラスの丸棒を入れて押し込まれないようにするのが良いかもしれない。

 握りはヤスリの握りで良いものがあったのでそれを発注した。たくさん買う人は珍しいらしく、取り寄せには時間が掛かった。先端と握りとをつなぐロッドは 6 mmの軟鋼棒である。そう簡単には曲がらない。錆びるといけないので、塗料を塗っておくべきだろう。耐熱塗料が良いが、せいぜい 200 ℃であるからそれほど心配することもない。

炭素棒ハンダ付けの設置場所 電線の長さを決めるのにはずいぶん苦労した。取り廻しを考えると、この図のような方法がベストである。電線は太いので意外と剛性が高く、机の上に置くと物を弾き飛ばす可能性がある。天井からバネかゴムで吊るのが良いだろうと思う。 ハンダゴテではないので熱容量が小さく、すぐ冷める。したがって、上から吊ってもやけどする可能性は低いだろう。ただ、ぶらぶらすると気になるので、差し込んでおける物があると良いかもしれない。

GOW_3152 この写真は筆者の作業台の奥の目の高さに、斜めに取り付けた差し込みホルダである。15 mm のパイプを使っている。支持は 3 mm の角棒を曲げてハンダ付けしたものである。上記のように、熱容量が小さいので、ハンダ付けしたものでも十分である。
 斜めに取り付けてあるので使いやすいはずだが、入口が狭いのでやや入りにくい。今度は円錐型のガイドを付けてみるつもりだ。

2011年12月05日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

Clamping for keeping it cool 温度フューズはこの小さいブラス板の上に載っている。耐熱性の
Super X”で貼り付けてある。黒い物を用いたが、少々はみ出してしまった。
 念のために、ナイロンの結束材で軽く縛る。あまり強く縛ると、断線する可能性があるので注意する。

 磁気回路の外であるからほとんど問題ないが、一応影響が最小になるように、トランスの巻線から90度ひねった形にした。
 この部品のハンダ付けは注意を要する。温度フューズのハンダ付けは、大きなプライヤではさんで熱を逃がしながら付ける。熱がフューズの中に流れ込まないようにするためだ。そうしないと一瞬で熔断する。

 熱収縮チューブの加熱はハンダコテで行う。ガスバーナを使うと失敗する。この時は、水を含ませたティッシュでくるんで、フューズを冷やしておく。作業が終わったら直ちに導通を確認する必要がある。水があれば、大気圧下では100℃以下に保たれるはずである。

GOW_3143GOW_3146 配線はラグに絡めてから、ハンダ付けする。銅線の表面がハンダでつるつるになるのを確認してコテを離す。共晶ハンダでなければ、表面の艶が消えて固まるだろう。それが正しい姿だ。ハンダはヤニ入りの電気回路用の物を用いる。端子をよく磨けば簡単にハンダ付けできる。塩化亜鉛水溶液を用いてはいけない

 同じ方向の電線はナイロンの結束材で縛る。ナイロンは200℃に耐える材料である。

 配線に要する時間は30分以下であろう。
 
 キットを申し込まれた方には、通知の往復葉書を発送した。必要事項を記入して返送されたい。


 近所の友人がすでに組み立てて使用感を伝えてきた。「フューズが飛びすぎる。」というものだ。「 5Aのものがあったので、それに取り換えたら問題はない。」そうだ。
 この使い方で火事になることはないが、いずれ温度フューズが飛んで面倒なことになる。お近くのホームセンタなどで 5 A の管フューズ 10 A 型の温度フューズを買い求められたい。温度は厳密なものではないので 100 ℃から 120 ℃であればよいと思う。


2011年12月03日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

炭素棒ハンダ付け電源回路図 これが全回路図である。あまりにも簡単で拍子抜けしそうである。この図の表現はやや古いかもしれない。筆者は専門家ではないので、最近の表示法をよく知らない。昔の知識である。


 Capacitorは日本では「サージキラー」と呼ばれている物を採用した。その2本の端子には長短があるが、交流負荷なのでどちらでも良い。コイル(誘導負荷)がつながっている回路の電流を断続すると、高電圧が発生し、電波障害をはじめとする様々な障害を引き起こす。場合によってはスイッチの接点が焼損する。これを付けておくと、ほとんどの問題が解決する。付ける場所はいくつかの候補があるが、電気屋さんのお勧めの場所に取り付けた。これは経験上の知識で、電線の長短のファクタがあり、完全な理屈付けは難しいとのこと。

 Thermal Fuseは温度フューズのことで118℃で熔断することになっている。巻線は120℃に耐えるそうであるから、これでまず火事になることはなさそうだ。

 Monitor Lampはロータリィ・スウィッチが出力する位置にあって、なおかつ、足踏みスウィッチを踏んだ時だけしか点灯しない。点灯中、すなわち、出力中である。
 この電源を使用しないときは、ロータリィ・スウィッチをOFFの位置にする。そうすれば、何かの間違いで足踏みスウィッチが押されても安全である。モニタ・ランプ(パイロット・ランプ)の回路は、他と比べて細い電線を用いた。

 全ての部品は信頼性ある日本製を吟味して用いている。長く使えるものと思う。

2011年12月01日

炭素棒ハンダ付け電源の組立 

GOW_3067 出力電圧は一次線タップ切替で変化させる。入力100Vのタップが最低出力になる。
 90Vのタップにすると、入力に111Vをつないだことになり、抵抗負荷であるから出力は、
1.11×1.11=1.23倍になる。
また、82Vでは 一次線に122Vを掛けたのと同じで、
1.22×1.22=1.49倍になる。すなわち、出力は、大体4:5:6となる。

 過去に電圧を色々と変えて実験をした。使いやすい電圧を調べた結果、この電圧設定とした。ワークの大きさや炭素棒の太さにもよるので、試して戴いて、最良の動作点を求められたい。
 しかし実のところは、電圧よりも足踏みスウィッチの踏み加減で決まるところが大きい

 パネル上で一番左がOFF、次いでトランスの100 V タップ、90 V タップ、82 V タップへと順次接続する。このロータリィ・スウィッチは電流容量は大きくないが、一次側なので問題ない。接点を押し開くように回転子が動く、セルフ・クリーニング型を用いたので、多少の埃があっても大丈夫である。
 パネルには、これの取り付け用の穴が二つ必要である。一つは廻り止めである。その付属の金具を差し込むためには 3 mm の穴が必要である。この写真では、説明のため、仮に印をつけて示している。実際にはもう少し、奇麗に仕上げる予定である。表示は0,1,2,3とすると良いだろう。
 
 つまみは廻しやすい大型にした。歳をとると、小さいつまみでは廻しにくいことに気が付いたからだ。このつまみは高価な品である。このような部品は見かけが大切らしく、キズが付かないように包装してきた。一つずつ接触しないように特別な包装だった。
 このつまみを固定するには 2.0mm の六角レンチが必要である。

 出力ターミナルは大きい 30 A 用の端子を用意した。これが意外と高価で驚いた。裏に薄い板でできたラグ板があるが、電流を考えるととても厚みが足らない。1 mm のブラス板を張り重ねた。電線との接続部分を厚くすることが大切である。二次回路は電流が大きいので、全ての回路で電流の隘路が無くなるようにせねばならない
 接触抵抗は意外と大きいものである。例えば、ワニ口クリップは接触面積が少ないので、使うのは避けたい。どうしても使うのであれば、複数を並列で使いたい。

 トランスの二次線とこのターミナルを結ぶ線は太いほうがよい。筆者は転がっていた太い撚り線を用いた。支給する青い電線を3本まとめて使うという手もある。末端を撚り合わせて、完全にハンダ付けする。こういう方法はプロはやらない。何かの間違いで1本でも断線すると、他が過負荷になり、事故を誘発するからだ。それを承知の上で採用されたい。
 あるいは被覆を剥き、中身を取り出して3本分撚り合わせ、末端を 1 mm のブラスで作ったラグにハンダ付けしたのち、全体を熱収縮チューブで被覆すれば完璧である。

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