3条ウォームギヤ

2017年12月09日

困った3条ウォームギヤ

 最近3条ウォームギヤに出会うことが多い。模型人の友人が見せてくれるのだ。しかし、少々頭が痛い。

 動かないと言って、筆者に文句を言う人が居る。そう言われても、その設計には関与していないのだから、文句を言う相手が間違っている。
 模型用3条ウォームは筆者設計のもの3種、某模型店製の2系統しか国内にはないと思っていたが、もう一つあった。それは後述するが、出来が良くて、ちゃんと逆駆動できる。

 HO 用のものは2条で以前話題に上ったが、2:30という割り切れる歯数で感心しない。
 今回見たのはO用のものである。動かないというのでそれを見ると、進み角が小さい。ウォームギヤの径が大きいからだ。3条であるのに進み角が普通の1条と大差ないのである。これではだめである。

 筆者が発表した記事には全ての情報が詰まっている。
 進み角を大きくすること、材質を違えること(快削鋼とリン青銅)、潤滑油は二硫化モリブデンを含むものを使うこと、ギヤ比は互いに素にすること、スラスト・ベアリングを使うことである。
 それらをすべて守れば、必ず正しく動く。しかしながら、そんなことは何一つ考えていない。真似をするならすべて真似をすれば良い。こちらは特許申請していないのだから、直接問い合わせて来てもよいはずだ。喜んで教えただろう。間違ったものが世に出て、それが本家の評判を下げているとは思わなかった。いい迷惑だ。

dda40x at 12:09コメント(3) この記事をクリップ!

2017年01月12日

3条ウォーム・ギヤ

 コメントを戴いているので、予定を変更して、続編である。

 筆者の3条ウォームは、85年夏のミルウォーキのNMRAコンヴェンションで発表した。祖父江氏と一緒に行って、ブースを借りた。
 2輌を同一の線路に置いて、片方押すと他方が走る様子は、大きな反響を呼び、地元のテレビ局が取材に来た。「マジック」というタイトルで放映されたようだ。そのビデオが見たかったが、 チャンスがなかった。MRに載ったのはその年だ。当時は、本社がすぐ近くの北7番街1027番地の古いビルだった。

 その発表のさなかに、一人の男がやってきて、
「このアイデアは戦前にライオネルが採用している。」
と言ってきた。こちらは そんなものを見たことが無いので、
「そうですか」
としか言えなかった。後に見せてもらった時、確かに押して動くが、それほど軽く動くわけでもなく、比較できないと思った。中を開けて見せてもらったわけではないので、今回の分解が初体験である。ギヤボックスが密閉式であるのは優秀である。
 ずっと後でわかったのは、その男がクラインシュミット氏であった。彼とはいろいろなところで会って、手厳しい評価を受けている。因縁深いものを感じる。しかし、最近は非常に仲の良い友達になった。

 大切なのは潤滑だ。良い潤滑剤を採用し、密閉されたギヤボックスを採用しないとうまくいかない。油が切れたり、埃を噛んだりするようでは意味がない。
 また、組立時にはよく洗っておくことも必要である。 

 3条ウォームが実現して、31年経った。一部のOゲージ・メーカが同仕様のものを採用しているだけで、他には同じものがまったくない。
 似ているだけでは、あまり効率が良くないのだ。材質も大切なファクタである。ブラスのウォーム・ギヤは感心しない。 

 以前にも書いたが、この直角伝導がコンパクトにできるというところが、模型用として非常に大きな利点である。傘歯車と平歯車ではあまりにもコストが掛かるし、ギヤ比や音の点で不利である。 効率もそれほど低くはなく、十分に太刀打ちできる。むしろ設計手法や工作精度によっては勝てる範囲にある。またクラッチ等を用いて、押して動くようにすると下り勾配で制御不能になるので、低抵抗車輪を用いた長大編成の運行ができなくなる。これは、まだその実験機が保存してあるので、いずれ博物館で実際に運転してみる。

dda40x at 01:12コメント(0) この記事をクリップ!

2017年01月10日

続々々 Lionel

BlogPaint ネジを2本外すとモータは分解できる。カーボンブラシはそこに立ったまま、抜けている。組むときはブラシなしで組んで、ブラシを落とし込み、バネをセットする。実に簡単である。モータ軸の先端は、先の尖ったネジで押さえられている(青矢印)。スラスト(軸方向の推力)を小さな摩擦で受けつつ、ガタを調節するためだ。この種の工夫は初めて見た。
 動力台車のセンターピンはない。前後はスライド溝で制限し、左右はモータの枠が当たって制限される。ゴムタイヤが付いていて、2軸駆動だが十分な牽引力がある。

 ライオネルの機関車は発電できない。これは界磁が励磁されていないので仕方がない。これがマグネット・モータならば、界磁に吸い付けられて、ますます動きにくい。しかし、3条ウォームを戦前から採用していたとは驚いた。どうしてそれが日本に入って来なかったのだろう。これは理解しがたい。ライオネルを分解した人は居なかったのだろうか。

 この方式が広く認知されていれば、鉄道模型界はかなり変わっていたと思われる。山崎喜陽氏は、「ウォームギヤは逆駆動できない宿命を持つ」とまで書いていた。単なる無知では済まされない。
 特許が取られていたとしても、昭和40年代にもなれば切れていたはずだ。もっとも、マグネット・モータが採用されていたので、逆駆動はやや難しかったろう。
 コアレス・モータが出るまでは、大きな変化はなかったかもしれないが、何かの変化はあったはずだ。 

dda40x at 01:10コメント(0) この記事をクリップ!

2017年01月08日

続々 Lionel

 ライオネルは、どの機関車も押して動く。正月に子供たちの遊び方を観察した時に分かったが、「押して動かす」という動作は、本能に基づくもののようだ。
 Williamsの機関車はマグネット・モータを搭載し、整流ダイオードが付いている。近代的ではあるが、押して動かない。本家ライオネルの電圧を上げて逆転器を動かすという手法を踏襲してはいるが、車輛を押しても動かないものは、子供が認めない。すぐに横に放り出されてしまった。

Lionel motor2Lionel motor3 ライオネルのディーゼル電気機関車は、モータ軸が垂直で、ウォーム・ギヤ駆動だ。これも押したら動く。ギヤは何と3条ウォームだ。非常に細く、普通のインボリュートでは当たってしまうようだ。歯型が特殊だ。かなり「逃げ」を大きくしている。

 筆者が3条ウォームを開発した時は、ライオネルがそれを採用していたことを知らなかった。後で聞いたところによれば、戦前からあったそうだ。しかし、押して動かす時の軽さは全く異なる。ライオネルは直捲モータであるが、平型コミュテータの径が大きく、摩擦が無視できない。ディスクブレーキのようなものだ。また、ウォーム・ギヤの前後にスラスト・ボールベアリングがないので、摩擦が大きいと思った。しかし、ブラシを外すと、実に軽く押せる。これには秘密がある。

 ブラシ付きでは、レイルに押し付けて押すと、モータが何とか廻るという程度だ。子供はそれを楽しむ。筆者の3条ウォームは、指先ひとつで押せる。また発電もできる。


dda40x at 01:08コメント(3) この記事をクリップ!

2016年11月17日

コメント

 また長文のコメントが送られてきた。
 前回は名乗られているので載せたが、今回は匿名で、しかも連絡先にメイルを送っても返答がないので掲載を見送る。
 よほどウォームギヤがお嫌いな方のようだ。かなり過激な文章である。模型とおもちゃの違いが、お分かりでないように思った。
 
 既存のウォームギヤと、筆者の実用化したものとは、根本的に性能が異なる。先日も友人にギヤボックスだけを見せたところ、しばらく触っていたが、
「これはいったいどういう風になっているのだ。ウォームだと言っているが、本当は違うのだろう?」
と聞く。
 ばらして中を見せると、言葉を失う。
「信じられない。教科書に載っているウォームとは違うね。」と言う。
 もちろん同じものなのだが、あまりにも動きが滑らかで、全くひっからずに逆駆動ができる。彼はギヤ比を数えていたが、 
「ウーン、参った。」
と言った。

 彼は工学のエキスパートだ。しかしこれは盲点だったようだ。米軍が使用していた6輪トラックにはウォーム・ドライヴがある。伊藤剛氏が設計した名古屋市電にはウォームギヤが使われていた。どちらもかなりの高効率だ。何よりも静粛であるのが良い。
 蒸気機関車の駆動には最適だ。2台の機関車を同一線路に置き、一方を押すと、もう片方が動く動画を撮ってYoutube にupしたい。筆者の機関車はすでにほとんどがDCC化されているのでそれはやや困難な状態だが、やる価値がありそうだ。
 それを見れば、この種のコメントは来なくなるだろう。

dda40x at 11:17コメント(1) この記事をクリップ!

2016年02月25日

Free to Roll Mechanism

 この名前は、筆者が3条ウォームギヤを開発した時に名付けた。それにKTMなどが名前を勝手につけている。コースティング・ギヤなどと言っているが、正しい名前ではない。それはもっと古い時代に別のメカニズムに対して付けられた名前である。

 ギヤ比が小さいから低速性能が云々、と書いているウェブサイトがあるが、とんでもない間違いである。自分で工作もせず、持ってもいないものを、いかにも知り尽くしているかのような書き方をするのは、失礼千万で迷惑そのものだ。
 筆者の機関車は、どれも低速性能がずば抜けて良い。効率が良いから、極めて低速でも、決して躓くことが無いのだ。何も考えずに、モータを買うわけではない。優秀なモータを選んである。特性曲線を調べ、要求されるトルクを持つモータを採用している。この辺りのことは、吉岡精一氏の研究で、完璧に押えてある。

 117輌を牽くビデオでもゆっくり走っているが、動輪はスリップしている。音を聞いていると、前後の排気音が徐々にずれてくるのがわかる。モータは2台入っている。トルクが余っているからこそ滑るのだ。 発進時にも、ゆっくり滑る。ここが大事なのである。高電圧を掛けて、ビューと滑らせるのではない。ほんの僅か、トルクが過剰だから前後のうち、どちらかが滑る。この場面をアメリカの友人に見せたら、「素晴らしい。本物と同じだ。」と言った。
「ゆっくり滑るのが正しい。機関士だって分かっているから、無茶な空転は少ないよ。」 

 10輌のプルマンをチャレンジャに牽かせた。このような編成もあった。坂を登らせると、やはり、排気音がずれていく。いつも少しずつ滑っているのだ。
 チャレンジャのテンダ、従台車の車輪をLow-Dに取換えた。明らかに音が静かになった。 土屋氏から来た機関車のほとんどの車輪を取替え終わった。不要な車輪がかなり溜まった。使えそうな気がするが、多少振れているのもあり、捨てざるを得ない。

dda40x at 02:25コメント(1) この記事をクリップ!

2015年05月16日

歯車、車輪についての問い合わせ

 最近、昔の記事を読まれて車輪や歯車を希望される方が増えてきた。とても嬉しいことではあるが、すべての部品をストックしているわけではない。設計変更で新しい規格へと変化したものもあるし、用途に応じて、頒布させて戴いている。

 最近作のLow-Dは素晴らしい造形である。裏面も実物風に削り、精度が一段と良くなっている。おそらく機械が更新されたのであろう。走行音が一段と良くなった。
 軸の長さを微妙に長くした。各社の規格のうち、一番長いものを基準にしたのだ。その代わり、台車の軸受けを少し彫り込む必要が出てくる。その作業をする tuner を作って頒布している。これは別項で紹介する予定だ。以前のタイプは高価であるし、アメリカから取り寄せるのも面倒だ。

 tuner は穴を深くすることができる。市販の物も同様だ。できないという記述をどこかで見たことがあるが、否定の証明は難しい。やってみればわかるが、深くできる。今回作成の物はその彫り込む能力を大きくした。アメリカに何本か出て行ったが、大変評判が良い。

 歯車は、難しい問題に直面している。昔頼んだ工場が廃業してしまったのだ。蒸気機関車用には小さいが、ディーゼル用は売るほどある。これはHOにも使える大きさである。

 先日3条ウォームを欲しい方がいらしたので、スラストベアリングを含めてお売りした。すぐに「動かない」と文句を言ってきた。案の上、有鉄心モータを付けていた。
「それは無理ですよ。」
「あっ、そうか。すまん。」で済んだが、このコッギング(米口語ではteething)の件は、あちこちで同様のことが起きている。コアレスでないと意味がないのだが、なかなか難しいようだ。

 さてこのteething と云う言葉であるが、辞書に載っていないという指摘を受けている。辞書に載っていないから怪しいというのは短絡的な発想で、メディア・リテラシィ(新聞、放送などの情報を受けて、正しく理解する力)に問題があるかもしれない 。
 この言葉は正しい。

 10年ほど前カリフォルニアで、この件について講演をした。その時、coggingと云う言葉を使ったら、ほとんどの人が不思議そうな顔をする。近くの人が小声で、「teethingだよ」と言うので、言い直したら皆が納得した顔つきになった。
 コッギングは書き言葉らしい。これが気になっていたので、次のシカゴではわざと、「書物には使ってあるが、あまり通用しないらしいコッギング」と言ったら、全員が爆笑した。
「その通り!」との声があった。
 ニューヨークの会合でも確かめたが、teethingが何の問題もなく通用した。

 言葉は生きている。辞書に載るまでにかなりの時間がかかりそうだ。使われて通用している言葉であるから、辞書に載っていなくても正しいのだ。
  現地で集めた情報を書くと、それをいろいろな方法で検索して関連情報を集める人がいる。どういうわけか、「この情報はおかしい。調べたけどどんな本にも載っていない。ウェブ上でも調べたが載っていない。」と言って来るのだが、ことごとく外れている。足で稼いだ情報には多少なりとも敬意を払ってほしい。こちらも英語は不自由しないので、それ程ひどい間違いはないはずだ。

dda40x at 05:16コメント(4) この記事をクリップ!

2014年01月28日

低摩擦、高効率の鉄道模型を追求する

 このブログの副題である。趣味の方向性を宣言しているのであるが、はたしてどの程度の方が、その意義を汲み取っていらっしゃるのだろうか。つまみ食いは感心しない。全てを改善しないとよい走りは実現できない。
「適当に走ればよし」という時代は高校生の時に卒業して、そのあとはひたすら高効率の実現に邁進した。手に入るものは何でも使ってみたが、最終的に3条ウォーム + コアレスモータに落ち着いた。 
 スパーギヤはより高効率だが、使いにくいし、密閉ギヤボックスを作るのが大変だった。3条で逆駆動は完璧にできる。横浜の博物館には、「ウォームギヤは逆駆動出来ない」と書いてあるそうだ。ウソはいけない。

 1987年からは吉岡精一氏の指導のもと、RP25の研究を始めた。当初はそれでうまくいくものと思っていたのだが、走らせると不具合が見つかった。NC旋盤屋を見つけて、なだめすかして仕事をさせた。当時は景気が良かったので、なかなか仕事を引き受けなかった。 

 ボールベアリングの導入もそのころである。いったい何個買ったのだろう。トータルで数万個買ったのではないかと思う。国内外に原価であっせんした。しかし、貨車はピヴォットに限るということがわかった。

 Low-Dは一発で成功したので、その後3万軸以上作った。とにかく数を作って、原価でばらまき、国内の市場を席巻してデファクト・スタンダードにすることに専心した。利益はないが、皆さんの車輌の性能向上に役立った。
 持っていたRP25は、「あまりたくさん走らせない」とおっしゃる方に差し上げた。アメリカの友人で、性能向上に興味がない人に渡したのだ。10輌しか牽かない人達には、それで十分だからだ。
 そういうわけでRP25はもう手元にないので、さらなる比較実験が出来なくなった。

 やはり、「80輌編成をやりたい。」という人はたまに居て、大量に買ってくれる。評判は上々だ。最近は円安なので多少安くなって、買いやすいようだ。送料、関税を節約するために、アメリカまで持っていって、送ってやる。

 Low-Dの3D PDFをご覧戴けるようになった。直線を走っている時と、押し付けられてフィレットの最下端に来た時を比較することが出来る。 そこまで来ると、脱線抗力の最大値に達したわけだから、そのまま辷り上がって脱線するはずである。全軸sprung, equalizedであるから、そういうことはまずない。
 スケールスピードで時速100マイルでも、全く脱線しないし、80輌の推進運転でも、幾つものポイントをくねくねと渡れる。

dda40x at 01:28コメント(0) この記事をクリップ!

2013年07月05日

Bob Longnecker氏のこと

 内野日出男氏はBob Longnecker氏とは1968年くらいからの知り合いだった。お互いに趣味のことであるから十分意思疎通は可能であったので、筆者が間に入る必要もなかった。
 Bobは内野氏の腕をとても高く評価し、内野氏はBobの頭脳に惚れ込んでいた。

 ボブは東京の下町の工場を内野氏と歩いて、ヤスリ工場を訪ねている。名前は失念したが、あるヤスリ職人の腕をとても高く評価していた。身振り手振りを交えて、機械が上下し、手で送りながら歯を付けて行く様子を再現された。また、焼き入れをするとき、味噌を塗るとか泥を塗るとかという工夫について色々考察をされていた。

 日本刀を焼き入れするときには特別な泥を塗るということは知っていた。欧米では硝石とか食塩を混ぜたものを塗るらしい。馬糞を塗るという話も出てきた。
 直接水に接するより、泥や塩を介して接する方がよく冷えるというのは面白い現象である。水蒸気の膜が出来にくいのだそうだ。

 ボブは筆者の3条ウォームの記事については良くご存知で、「理屈は分かっていても誰も作らなかったのだ。コアレスモータを使うという発想がなかったんだね。そこが最大の発明だよ。」と仰った。
 同じ線路に2輌の機関車を置き、1輌を押すともう1輌も動くという話をすると、「想像するのは簡単だが、実際に動くと興奮するだろう。」と言った。その通りであると思った。

 ボブとは、2003年にSeattleで再会している。その時は内野氏夫妻を案内しての旅で、御自宅にお邪魔した。Sam Furukawa氏には大変にお世話になった。

dda40x at 07:05コメント(2) この記事をクリップ!

2012年09月21日

2012 O Scale National Convention

 正直なところ、すでに筆者自身のコレクションは終了しているし、欲しいものがあるわけでもない。しかし、コンヴェンションには顔を出したい。そこで出会う人々との交友を楽しみたいからだ。今回も思わぬ出会いがあり、驚いた。

712_5529-2 このRichは、筆者のブースに来て、じっと顔と名札を見ていた。通り過ぎてまたやって来て、じっと眺めている。変な人だと思っていたら、
「Model Railroaderに載っていただろう?。そうだ、きっとあなただ。こんな名前だった。」
と言い始めた。MRに名前が載ったことは複数回あるので、何のことだろうと思ったが、それは例の押して動くウォームギヤのことであった。
「あの記事は素晴らしかった。世界中の鉄道模型のスタンダードがあの記事でひっくり返った。MRの75年間で最高の記事だ。その著者が日本人であることが分かったので、会うチャンスが無いと思っていた。ここで会えるとは!!」と握手を求めてきた。
「あなたの記事を読んで、如何に自分たちが機械工学に無知であるか分かった。頭を金槌で殴られたような衝撃だった。あなたは素晴らしい能力を持っている。」と、ほめちぎられた。
 大きな声であったので、周りに聞こえてしまい、色々な人が「そうか、あの記事はあなたの記事か!」と握手を求めに来た。その後、何人かの友人を引き連れて来訪し、紹介してもらった。このようなことは現場に行かないと起こりえないことで、時間を割いて来た価値があった。
 祖父江氏が亡くなったので、もう3条ウォーム改造をする人が居なくなったと言うと、「あなたがやるべきだ。」とけし掛けられた。それが使命なのかもしれない。 

712_5512-2 この人は見た瞬間に誰か分かった。しかし、亡くなってしばらく経つ。人違いだと思ったら、向こうから、
Jan の息子です」と自己紹介があった。思わず ”No wonder!" と言ってしまった。お父さんにそっくりである。あまりにも似ていて、色々な人に勘違いされることに慣れているのだろう。

 彼の父親のJan Lorenzen氏とは一度しか会っていないが、強烈な個性の持ち主であった。
Janの製品は10輌以上持っている。全て当鉄道のスペックに合うように作り替えられていて、オリジナルのものはない。鉛合金のパーツはすべて、ブラスあるいはブロンズ、べリリウム銅に置き換えられている。

712_5514-2712_5513-2 今回は父親の遺したものを、山のように積み上げて売っていた。面白いものもあったが、東部の機関車は範囲外なので残念であった。このカヴァードホッパだけ購入した。キットを持っているのでその組み立て参考にしたかったのだ。
 例によって鉛合金のエンドビームを持っている。これは衝突時にめり込むので全長を貫くビームを入れなければならない。

dda40x at 09:21コメント(0) この記事をクリップ!

2010年10月13日

”まねる”ということ

"まねる"ということは、学ぶということでもある。まねられるということは、それが優れていることの証明でもあるのだから、決して悪いことばかりではない。
 さて、筆者は長年「鉄道模型を科学する」という姿勢で楽しんできた。いくつかの工夫は製品化されて、鉄道模型のレベルアップに貢献したという自負もある。

 しかしその"まね"の質には問題があり、過去にいくつか指摘してきた。
 まねるのであるならば、完全な形でまねをして欲しいと考える。押して動くウォーム・ギヤも13mmゲージで製品が出ている。しかしその歯数は割り切れる組み合わせになっている。歯数が「互いに素」でないと良い結果が出にくいと、発表した雑誌の記事にも書いておいたが無視されている。スラスト・ボール・ベアリングも使ってあるが、ラジアル・ベアリングのインナレースにも当たっているから無用の摩擦が生じる。
 この写真を見ればスラストベアリングの方が大きいので、その段差でスラストを受け持たせ、ラジアル軸受は接触していないことぐらいわかるはずだ。
 模型といえども小さな機械であるから、設計者の意図を汲むべきである。それが読みとれないのならば真似などしない方がよい。似ていれば同じような性能だろうというのは、根本的に間違っている。設計者は、限られた条件の中で最大の効率を発揮するように設計している。
 その押して動くウォーム・ギヤは怪しげなグリースを詰めて売られているようだ。これも記事の中にきちんと書いておいたモリブデン・グリースを使わねば所定の効率が出ない。最近はモリブデン・グリースなど安いものであり、簡単に手に入る。しかしそれを使わないのは一体何だろうか。そんなことはどうでも良いことである、と思っているのであろう。潤滑は奥が深い。調査の結果、それを使わなければならないと書いてあるのだから、ひとまずそれを使って、それから次の段階に行くときは、別の工夫をしても良いはずだ。その時は当然比較試験をしてどちらが優れているかを調べた上の話だ。

国鉄の図面による3気筒弁装置 話は変わるが、先日関西合運で1番ゲージのC62を3気筒にした機関車を見せて戴いた。C53のグレスリー・リンクをそのまま載せていらっしゃる。あまりにも細く、驚いた。図面通りですとおっしゃるのだが、その図面を描いた人の素養を疑う。アメリカから輸入されたALCO製C52のリンクは太い。魚腹のように丸く作り、曲げに対して耐えられるようになっている。それと比べてあまりにも細い上に、軽め穴まで開けてある。これでは剛性が無いのは当然だ。このような薄い部分の軽め穴など、ほとんど効果はない。

Mr.Sofue's SP5000 これは祖父江欣平氏製作によるAlco製のSP5000である。試作時の写真が出てきたので、掲載する。実物のSP5000 と C52 の製作時期はほとんど同時であり、動輪径も同様である。この太さにご注意戴きたい。十二分に強度を持たせている。
 
 C53がどうして短命に終わったかはいくつか原因がある。その中の大きな部分はこの剛性の足らないリンクにあると思う。このような構造では高速時に大きな撓みが出て、ヴァルヴ・イヴェント(弁を動かすタイミング)に遅れが出る。軸受が少しでも減れば、それはとんでもない動きを始めるであろう。
 C53の設計者がこの部分を設計するとき、オリジナルの部品の通りに作っておけば、異なる結果になったであろうと思う。この手のとんでもない設計は近代日本の形成過程に多く存在するが、その間違いのプロセスを検証するということはほとんどなされていない。写真は土橋和雄氏撮影。

dda40x at 10:13コメント(5) この記事をクリップ!

2009年09月06日

続 愚行権

 筆者の世代はTMSしかない時代を生きてきた。小学生高学年からTMSを読んで育ったのだ。買ってくると、興味のある部分を父に見せ、話をした。

 技術者であった父はおおむね肯定的であったが、伝動機構、サスペンション、軸受けについては、全く取り合わなかった。「こんなものを読んでいると馬鹿になる。」

 ウォームギヤが逆駆動できる件と、ピヴォット軸受けには注油が必要という件については、以前書いた。
 しかし大多数の人は、ウォームギヤは逆駆動できない、ピヴォットには油を差してはいけないと信じてしまっただろう。

 こんなことは、工学を勉強した人には当然のことである。それが指摘されるまでに何十年もかかった。指導者の勉強不足、慢心がその原因であったことは論を待たない。読者にも知識を持っていた人は居たであろうが、筆者の父と同じように軽蔑していたのであろう。したがって、雑誌の誌面にそれが表れることもなかった。

 指導者の資質は大切である。ある程度の力を持っていなければならないのは当然であるが、謙虚に識者の意見を伺うということはもっと大切である。支配欲のある人はこの仕事に適さない。年をとると、その部分が急速に大きくなる人がいる。そうなると自分を客観視できない。

 遊びの世界ではあるが、正しいこととそうでないことのの区別を付けられない人は、退場して戴くほかないだろう。

2007年06月02日

続 Bill Wolfer

GG1 by Dick Bregler Bill Wolferは東洋から来た一青年を大切に扱ってくれた。遊びに行けばあちこちを案内してくれたり、自分の持っているノウハウを公開してくれた。

 押して動くウォームギヤの開発に際しては、彼の二条ウォーム・ギヤの動きも参考になった。完成したギヤを装備した機関車を見せると、ずいぶん感心して、「素晴らしい。次はディーゼルだな。」と言った。

 蒸気機関車の動輪は大きく、逆駆動が容易だ。ディーゼル、電気機関車では動輪が小さいので難しい。しかし、動輪の数が多いのでその分容易である。

 彼の自宅近くのディズニー・ランド・ホテルのロビーで、そのあたりの議論をした。彼が引っ越したばかりで、家を訪ね当てるのが難しかろうと、そのホテルを指定したのである。観光客が沢山居るホテルのロビーで、機関車を並べて議論している様子は、今思い出しても奇妙な光景だ。

 その後、押して動くディーゼル電気機関車用ギヤボックスは完成し、それを持って出かけたコンヴェンションでは、自分のブースに私を引き込んで、自分のことのように皆に紹介してくれた。確か1988年のことである。

 「東洋のマジック」と称して、押して動くこと、押すと発電してもう一輌が動くこと、単三電池一本でも起動することを紹介してくれた。

 それもあって、そのギヤはアメリカの顧客にある程度売れていった。



2007年05月15日

続 Kemtron製品の改装

RS-3 Mechanism このRS-3の床板には驚いた。床の縁取りは厚さ3.2mm幅9.5mmのバー材を貼り付けるのだ。

 エンジン・ルームの前後はロストワックスの一体部品をつける。台車はいろいろなものを見比べて、結局は韓国製の台車を大改造して付ける事にした。この機種は、UPに限ってはローラー・ベアリングを採用していない。部品箱をひっくり返して、フリクション・タイプのジャーナル・ボックスの蓋を探し出した。新しい軸箱をフライスで削り出し、貼り付けた。

 もちろん模型はボールベアリングによる支持を採用している。軸重がある程度大きいとボールベアリングの効果は著しい。

 チェーンドライヴは出力3Wくらいまでは大変良い伝達方式である。それ以上になると効率が極端に悪くなる。おそらく、負荷を掛けたとき、チェーンが伸びて、ピッチが合わなくなるためであろう。

 そういう時は複列にして、チェーン・ホイールの歯を半ピッチずらせば、かなりの効果がある。こうすると音も極端に静かになる。

 チェーン・ホイールの軸ももちろんボールベアリングで受ける。かなりのラジアル荷重が掛かるので大切なことである。
  
 この写真ではまだ付いていないが、全軸集電は必要なことである。ボールベアリングを付けると、集電が極端に悪くなるので、タイヤから集電する。

 

2007年05月14日

Kemtron製品の改装

GP-7 Mechanism ケムトロンのキットは大変厚い板でできている。1.27 mm ( 1/20インチ)である。床板はもっと厚い。ガスバーナか炭素棒をつかわないとハンダ付けは困難だ。
 
 ハンダめっき(これをtinningと言う。)しておいて、クランプではさみ、塩化亜鉛水溶液を滲み込ませて焙る。あっという間に出来る。組み上がると大変な質量で、補重の必要などない。

 キャブ(運転室)の窓の寸法がおかしく、修正し始めたがまとまりきらず、投げ捨てた。0.6 mmの板で作り直し、バッテリ・ボックスも作りかえた。

 動力はAll Nationのものが添付されていたが、電流を食いすぎるので使わなかった。なんと、起動電流が5 Aであった。昔の製品は皆そんなものであり、パワーパックの電流値は12 Aとか20 Aというものがあった。脱線してショートすると、レイルが熱くなったものだ。

 その動力装置は友人が欲しいと言ったので差し上げた。高効率の3条ウォームギヤと、チェイン・ドライヴを採用した。起動電流は20 mAである。フル・スリップ時でも1 Aに満たない。

 出力2.5 Wのモータであるが、50輌位を牽いても加速は十分だ。4重連するので十分過ぎる能力である。

2006年11月28日

アメリカでの再評価

clinic in San Jose 2006 昨年カリフォルニアで開かれたコンヴェンションに参加する通知を出したら、「3条ウォームギアによるFree Rolling Drive」について講演会をやらないかというお誘いを受けた。発表から20年で、そろそろノウハウを全部公開してもいいのではないか、という意味だろうと解釈した。二つ返事で承諾して、45分間の講演をすることになった。
 
 人数は多くはないだろうと思ったらしく、70人くらいの部屋があてがわれた。実際は立ち見が多くて、100人以上の参加者があった。主催者側はずいぶん驚いて、来年は大きな部屋を割り当てると言っていた。

 質問も多く活発な議論が交わされた。とても愉快な雰囲気で、冗談も通じ、何か懐かしい雰囲気であった。アメリカ人は相手が何人であろうと、何かのBreak-through(技術上の突破口を開くこと)を成し遂げた人には最大限の敬意を以って接する。

 2台の機関車が、同一のレイルの上で片方を押して発電し、もう片方が走る場面(動画)では、拍手もあった。「信じられない」という声も上がった。 

 韓国でアイデアを盗まれたというくだりでは、聴衆のなかから「韓国人は泥棒だ。」という声が上がったのにはちょっとびっくりした。「だから特許をとらなかった。」と言うと、「そうだ、とってもやられる。恥知らずだからな!」という叫び声さえ上がった。シリコンヴァリイという場所柄もあって、切実な話題であったのだろうと思われた。この『恥知らず』、英語では"shameless"という言葉は、かなりひどい侮蔑的表現である。


 講演終了後はいろんな人から声をかけられた。ギヤを売ってくれという人たちも何人かいた。「コアレスモータを使わなければ何の意味もない」と強調すると、「それならそのモータも一緒に売れ。」と言う。ボールベアリングを通して集電すると、ベアリングが壊れるという話をすると、すぐ納得したのは意外であった。集電ブラシが必要であることには、念を押した。

 残念ながら大半の人は昔ながらのジコジコ走る機関車が、レイルとの間でバチバチと火花を散らしながら走るのが普通で、ミリアンペア単位の電流しか流れない機関車は特殊な機関車だと思っている。大きなレイアウトで走らせると、その違いが顕著であるのに、カリフォルニアといえども、レイアウトはあまり大きなものはない。せいぜい20輌程度の貨物列車を牽くのが普通だ。貨車の車輪はプラスティックが多く、摩擦が大きい。これではあまり効果はなさそうだ。

 来年はRP25の話をすることが決まっている。

2006年11月20日

押して動くディーゼル機関車

chain drive 祖父江欣平氏の工房には走行装置取替えの依頼が殺到するようになった。その点ではこのビジネスは成功であった。

 ミルウォーキの会場で出会ったアメリカ人が、デモ機のFEFをいくらで売るかと聞いてきた。「私の宝物だから売らない。」と言ったら、「それなら注文をするからたくさん作れ。」ということになった。
 祖父江氏はカツミ模型店の下請けをしていたので、「カツミ模型店を通しての下請けならやってもよい」ということになった。仕事は始まったが、彼らの資金が続かず、結局のところアメリカには数台の輸出で終わったようだ。残りは国内で捌けたという。
 
 しかし、うわさがうわさを呼んで、祖父江氏のところにはアメリカから直接、改造注文がやってくるようになった。

 蒸気機関車の改造がある程度済むと、次はディーゼル機関車の改造を望む声が大きくなった。
Bill Wolfer氏が「ディーゼルは車輪径が小さいから難しいね。」と言ったので余計やる気になった。

 確かに車輪が小さければ、その分車輪を回転させるトルクが小さくなる。しかし、車輪数は多いから、押した時掛かる力が分散して、有利になる。駆動軸を床下に通すとモータの収容場所がなくなり、結局チェーンで上から下ろすことになった。このチェーンはプラスチック製で、精度高くできている。台車間が長い大型機の場合はモータから直接に駆動できる。

 この方式で部品を標準化し、いろいろな形式の改造に応える方法をとった。これはアメリカの模型屋を経てかなりの数が出て行った。一部はシカゴの科学工業博物館のレイアウトで、運転用に採用されたと聞いた。毎日数時間走らせるのであるから、耐久性に目をつけたのである。

 この一群の製品には、祖父江氏の発案で、車輪と車軸の固定に細目のネジを用いた。細目とはISOネジのうち、細かいピッチのネジである。同じトルクでも締付け力が大きく外れない。ちょっとしたことなのだが大きな進歩であった。


2006年11月19日

互いに素

FEF2, FEF3 歯数が『互いに素』であるというのはどんな意味をもたらすであろう。ここが、このギヤの最大のノウハウである。アメリカで売り出された韓国製のものには40:4というものもあったそうだそうだ。これでは駄目だ。

 よく見るスパーギヤの歯数比に40:20などがある。これは最も避けるべき組み合わせである。必ず同じ歯が、小歯車の回転2回に1回当たることになる。何かのきずがついたり、異物を噛み込んだりしていると、いつまでもその影響から逃れることはできない。

 それでは40:19であったらどうであろうか。互いに素であるから、全ての歯が異なる組み合わせで当たるであろう。

 実用機械では歯車の組み合わせはこのような比になっている。自動車の変速機のギヤ比を調べてみれば直ちに分かることだ。決して割り切れない比率になっている。ぜんまい式掛時計の、長針短針の関係を作る歯車(日の裏歯車という)を除くすべての歯車はこの組み合わせを採用している。そうでないと、時計は引っかかって止まってしまう。

 これは英語で"harmonic wear"すなわち『調和のとれたへり方』を期待できる組み合わせである。また、材質としては歯数の少ない方を硬い材料で、多い方を軟かい材料で作らねばならない。

 このようなことは機械工学の常識である。実はそのことは技術者であった父から教えられたことだ。模型においてはその点が極めて怪しい。ゴロゴロという音がするものは、ギヤトレインの設計が間違っている可能性が高い。

 面白いことに、アメリカには日本製の模型の動力装置を取り替えることを生業としている人たちがいる。さすがにその人たちの製品を点検してみると、歯数の比は『互いに素』である。この点では合格である。

 彼らは日本の模型をかなり馬鹿にしている。露骨に「日本には機械工学の分かる奴はいないらしい」と言う。そういう連中に、この押して動くギヤを見せてやると、息を飲む。言うべき言葉が見つからないらしい。

 しかし、みな同じことを言う。「下り坂では暴走するだろう」と。「電気ブレーキが効く」と言うと、「下り坂で止まっていることができるか」と聞いてくる。

 「モータの焼けない程度の電流を流しておけば、問題なく止まっていられる」と答えると、「そんなバカな」と信じない。単三電池一本をつないでやって見せると、「そんな高級なモータを使うのはばかげている。」と捨て台詞を残して行ってしまった。

 現在では、コアレスモータはそんなに高いものではなくなったし、DCCなら、ブレーキを作動させることぐらいわけない。。

2006年11月18日

海外での反響

FEF2 w/free-rolling drive 日本ではあまり反響がなかった。しかし、合葉博治氏が直接電話して来られ、歯車とモータの諸元を知らせよとおっしゃったので、Faxで送った。その後すぐ京王プラザホテルで会うことになった。氏は工学者としての観点からの感想を述べられ、「将来は世界中の鉄道模型のスタンダードとなるであろう。」という予言を戴いた。発表した歯車について効率を計算したデータを持って来られた。「ギヤは効率の高い部分を選んである。しかもモータの特性がこの機関車の要求に合っている」とお褒めの言葉を戴いた。「あなたは工学部出身か?」と聞かれた。「いや、門前の小僧です。」と言うと、ずいぶん驚かれた。「この歯車とモータの組み合わせを世界中に広めるお手伝いをさせて戴く。」と約束されたが、その直後に病魔に斃れられた。

 海外での評判は熱狂的であった。世界中から、称賛の手紙を戴いた。フランスからは、英仏ごちゃ混ぜの凄まじい手紙が来た。ドイツからはまともな英語の手紙が来た。もちろんアメリカ、イギリスからもたくさん来た。

 雑誌の発表と相前後して、祖父江氏を案内してミルウォーキのNMRAのコンヴェンションに参加した。2台の4-8-4を同一のレイル上に置いて、片方を押せばもう一方がその発電した電力で走り出す。このデモンストレイションで、人気を博し、地元のテレビも取材に来た。

 その様子をじっと見ていた人がいた。AJINの趙南達(チョーナンダル)氏であった。「すばらしいデモンストレイションだ。これは世界中に広めるべきアイデアである。」と話し掛けてきた。

 趙氏はその後、技術指導を仰ぎに来た。何回か韓国に出向き3条ウォームの製作指導をした。しかしその結果は思わしいものではなかった。

 不思議なことに、私が手取り足取りして教えた社員はその次に行くと姿が見えないのである。そんなことが3回ぐらいあって、ようやく気がついた。彼らは筆者から得たノウハウを持って、ライヴァルのサムホンサなどに就職したのだった。
 しばらくすると押して動く機関車がサムホンサから出てきた。

 アメリカ人の友達が電話を掛けてきて「お前のアイデアは高く売れたのか?」と聞く。「盗まれたんだよ」と言うと「やっぱりな。うまく動かないよ。」と言った。筆者はその時点で100%のノウハウは伝えてなかったのであった。

 AJINはヨーロッパ市場向けの製品に搭載したようだ。これは確実に作動したという。

2006年11月17日

押して動く機関車の実現

Model Railroader 指先で押しただけで動く機関車を実現するには、次の3つの条件がある。どの一つが欠けても不可能である。

 .灰▲譽好癲璽拭´■馨鬟Εーム ボールベアリング
 ”當未離泪哀優奪肇癲璽燭任蓮鉄心が吸いつけられているので動き出せない。
 ▲ヤ比は比較的小さくした。そうしないと押して動きにくくなるからだ。それには低回転モータを使うことが前提となる。
 ボールベアリングは当然のことである。しかし潤滑剤もまた大切だ。普通の潤滑油では、停止時に逆駆動すると、歯面が強く押し付けられ、極圧剤がなければ動き出せない。

 何台かの機関車にこのギヤを装備して、レイアウト上を走らせた。極めて快調であった。何かの手違いで電源が切れても急停車することはない。すなわち、列車の脱線事故が、ほとんど皆無となった。

 震災で亡くなった神戸の魚田真一郎氏に、「電源を切っても3mくらい惰行するよ。」と伝えると、「そんなん、あるわけないやろ。ホンマやったらフランス料理のフルコースをおごりますわ。」と言った。その週末、車で来た彼を仮設レイアウトに連れて行き、60両編成の貨車を牽いた走行を見せた。
 「エライことになりましたなあ。これで世界中がひっくり返りますわ。」と言った。当然、フランス料理を御馳走になった。

 祖父江欣平氏の工房で魚田氏の機関車を改造した。受け取った彼は喜んで、「ホンマに世界一の機関車ですねん!」と電話の向こうで叫んだ。

 これは特許を申請すべきか、ずいぶん考えた。当時、韓国をはじめとする新興国では不法行為が続発していた。たとえ特許を取得できても、海賊版が堂々と売られることになるだろうことは予想できた。特許防衛に手間をかけるのは現実的でない。

 多からぬ特許収入より、発表して名を残すべきである。という結論に達した。早速日・英文で原稿を書き、投稿した。

 「とれいん」誌には直接電話してページを空けて貰い、原稿と現物を送った。その記事は直ちに翌月号に載った。Model Railroader誌には3ヵ月後に載った。

その年の夏にミルウォーキーでNMRAのコンヴェンションがあった。それに出品しようということになった。

dda40x at 07:17コメント(8) この記事をクリップ!

2006年11月16日

試作

1-thread worm2-thread worm3-thread worm 



 

 左から順に、1条、2条、3条のウォーム  
 
 しばらくして祖父江氏の工房を訪ねたとき、「こんなものがある。」と言って小さなギヤボックスを見せてくれた。「モリコーといってね、昭和20年代の終わり頃、こんなギヤを出していたんだよ。」

 それは、まさに頭の中で考えていたものであった。ただ、スラストベアリングがなく、ちゃちな板金のギヤボックス内でカラカラと音を立てて廻る玩具っぽいギヤであった。ウォームは2条で細く作られ、進み角は15度くらいであった。

 これを厚板または鋳物で作ったギヤボックスに入れ、スラストベアリングを装備すれば完成する。

 祖父江氏もまた同じことを考えていたのだ。「ディーゼル機関車用の13:2というギヤに、よく油をさせば動くんじゃないか?」という。そこで3条ウォームの話を持ち出した。
「ギヤ比は互いに素にして、細いウォームを作り、潤滑剤は二硫化モリブデン、スラスト・ベアリング装備にすれば完璧ですよ。」

 祖父江氏は大満足であった。もやもやとした考えがはっきりとした形になったのだ。早速、歯車屋に注文した。

 その2ヵ月後、祖父江氏から電話があり、試作品ができたから見に来いという。「動くけど動きが渋い。どうしたらよいだろう。」と言う。
 普通のグリースを使っていた。よく溶剤で洗ってから、持っていった軟らかい二硫化モリブデンを塗った。すばらしい動きであった。祖父江氏は感動していた。「何であんたこんな潤滑法を知ってんだ?」 

2006年11月14日

逆駆動可能なウォームギヤ

3-thread worm gear set その頃、仮設レイアウトで40輌ほどの運転をしていた。2,3台しかない機関車を徹底的にいじくり回して楽しんでいたのだ。滑らかに起動から停車できるようにはなった。

 あるとき、父と模型の話をしていた。父も昔は模型が好きだった様だ。
「ウォームギヤは逆駆動できないから…」と切り出すと、「そんなことはない。ねじれが急角度なら逆に動くはずだ。」という。
 確かに、オルゴールのガヴァナのウォーム、車のステアリングのウォーム、いずれも逆駆動している。

 図書館で歯車の本を調べてみて驚いた。ウォームは逆駆動できると明記してある。むしろ、そのあとに続く文章にはもっと驚いた。「セルフロックを望む場合は(要するに、逆駆動ができないようにするには)進み角を4度以下にすることが必要」とあったのだ。

 つまり、鉄道模型のギヤは、わざわざ逆駆動できない角度のものを作っていたわけだ。

 後に、アメリカ製の模型のギヤを調べて驚いたことにはそのほとんどが逆駆動可能な設計であったことだ。そのほうがギヤの効率が高くなることにも気がついた。

 
 しかし、仮によいギヤの設計ができたとしても、逆駆動されるモータがあのマグネットモータでは無理である。どうしてもよいモータを探さねばならない。場合によってはそのようなモータを作る必要もあるだろう。直捲モータなら抵抗は少ない。

 探しているうちに髭剃り用の直捲モータを見つけたので捲き線をほどいて、捲き直してみた。ある程度は軽く廻るが、とても軽やかとは言えないものであった。これでは駄目だ。

2006年11月13日

スラスト・ボールベアリング

thrust ball bearing ウォームギヤのスラストはかなり大きい。ちょっとしたエンドレスを10両程度の貨車を牽かせて10日ほど連続運転してみたことがある。ウォームの端を支えるワッシャが擦り切れてしまった。

 スラストベアリングは意外に安価な商品だ。これをウォームの前後にはさんでみるだけで電流がかなり減る。負荷が掛かっているときの損失がかなり減っている。次にラジアル・ベアリングを入れると多少電流が減った。ウォームギヤそのものの効率はそれほど悪くはなさそうだ。

 2台の蒸気機関車のギヤボックスにベアリングを入れて悦に入っていた。そのころ、井上豊氏がTMSに「D51にボールベアリングを入れる」記事を発表された。

 ついでどなたかが、ギヤボックスにベアリングを入れて発表された。そのギヤボックスには、不思議なことにウォーム軸の前進時のスラストを受けるようにラジアルベアリングが2個直列に入れてあった。起動時のスラストより、急停車時のスラストの方が遥かに大きいので、これは無意味だと思われた。

 考えてみれば、モータが止まれば動輪が止まり、動輪からモータが回らないのは不思議だ。どうして、誰もそれを不満に思わないのだろう。ウォームギヤは逆駆動はできないのだろうか。電源の一時的な遮断でさえも、列車全体がつんのめるような衝撃が起こり、そのたびに列車の一部は脱線する。とてもいやな気分だ。これでは実物のような80両編成の運転などはできるわけはない。

 どうしても慣性のある列車の運動を妨げない駆動装置が欲しい。その願望は高まるばかりであった。

 ウォームギヤは、鉄道模型には適した歯車装置である。1段で大きな減速比が得られる。直角駆動であるから、車体に大きなモータが入れられる。もしこれが簡単に逆駆動することができたとしたら、モータは猛烈な速度で廻されることになる。モータ軸を回転させてみて、その抵抗を調べた。このトルクに減速比を掛けたトルクで動輪を廻さねばならないのだ。

 「これは無理だな」と直感的に感じた。たとえギヤの問題が解決しても、コッギングのないモータが手に入らない限り実現は不可能だ。


Recent Comments
Archives
Recent TrackBacks
Categories
  • ライブドアブログ