趣味の鉄道模型

切削した動輪の輪芯を黒くするため、黒ニッケルめっきを施してみました。

もう少し黒く、艶が押えられれば良いのですが、黒ニッケルなので仕方がないかもしれません。

黒染の方がもっとつや消しの黒になると思いますが、手で触っているとすぐに剥げるので、今回はめっきにしてみました。

めっきごっこ用の黒ニッケルめっき液に漬し、約0.2Aの電流を約1分流しています。

めっきについて詳しくないので、この条件が適切かどうか不明ですが、それなりにめっきできているようです。

NMB(ミネベアミツミ)の外径1.5mmのボールベアリングが届きました。

NMBのベアリングは一般に購入できるのは海外製ですが、これは日本製のようです。

写真の左側のベアリングはISC(NSKマイクロプレシジョン)の外径2mmのもの、

右側の車輪は9.8mm径です。

それに挟まれて写っているのが今回の外径1.5mmのボールベアリングです。

ものすごく小さいので、はたして使えるかどうか不明です。

製作中のC53の動輪回りの回転部にボールベアリングを使おうと考えています。

北日本精機(EZO)製のボールベアリング

左が外径4mm、内径2mmのもの

動輪の軸受が4mmなので、これが使えないか検討中。

写真の一番左はこのベアリングを車軸に組み込んだものです。

写真の右側のベアリングは外径2.5mm、内径0.6mmのもの

一番右のロッドに入らないかと考えたのですが、少々大きすぎるようです。

ミネベアミツミ(NMB)に外径1.5mmのボールベアリングがある(同社によると世界最小)とのことなので、現在発注中です。

ただ、同社の営業との電話での話では、受注後1個ずつ作るそうで、納期は4ヶ月ほどみたいです。
価格もISCの外径2mmのと比べ2.5倍ほどします。

ワールド工芸の電気機関車用動輪は車軸がプラスチックでできているため、1/87クラスでは走らせていると車軸が曲がるという事象が複数件発生しているようです。

そこで、補強のため、軸にΦ1.0の穴をあけ、ステンレス線を入れました。

これで曲がらなければ良いのですが。

切削した輪芯の外径を確認しています。

輪芯とマイクロメータを水平に保つのが難しいです。

この映像の寸法表示が正しければこの輪芯は正円ではなく、4μmほど歪んでいるようです。

C53の動輪を作ろうと、ロストワックスの動輪輪芯の外径を加工しています。

このような治具で加工しています。

治具をチャッキングした後に、中央の軸を輪芯の軸穴径に合わせて切削してあります。

これによって、中央の軸の振れができるだけ少なくなるようにしています。
横に刺さっている燐青銅製の線は切削時に輪芯が回転するのを防止するためのものです。

加工する輪芯を取り付け、押え治具を回転センタで押えます。

輪芯は事前に軸穴を加工し、リーマ仕上げをしてあります。
最終的な軸穴は、タイヤを圧入した後に所定の寸法に仕上げます。

写真の輪芯は、一度非絶縁側用に加工したものですが、ロストワックスに偏心があり加工しきれなかったので、絶縁分直径の小さい絶縁側輪芯として加工しています。

加工面です。

目標はつるつるの仕上げなのですが、残念ながら切削痕が残ってしまっています。

タイヤに入れやすくするため、輪芯の先は少し細くしてあります。

目標精度としては、+0.01mmなのですが、なかなか目標通りにはできません。
+0.005〜+0.025mm位になっています。

国際鉄道模型コンベンションにどこまで急な勾配を登れるかを競う「登坂コンテスト」というのがあります。

それに参加するにあたり、私の持っているがどの程度の坂を登れるのか確認してみました。

約24.5%の勾配はぎりぎり登れるようです。

ウェイト入の重いのとウェイトなしの軽いのとでは軽い方がわずかに勾配に強いように思えます。

それにしても歯車音が大きいにが気になります。

過去の登坂コンテストの優勝は30％以上の勾配を登っていますのでまだまだです。

ただ、急な勾配を登れるようにするにはどうすれば良いのか、よく分からないのですが、車輪とレールの摩擦係数が大きい方が良いだろうということで元のステンレスタイヤに鉄タイヤを履かせました。
もっと急勾配を登るにはどうすれば良いのかよく分かっていません。

ボールベアリングの振れを確認してみました。

小さなボールベアリングの振れを正確に測定できる測定設備がありませんので、簡易的な確認です。

外径3mm、内径1mmのボールベアリングに直径1mmのドリルロッドを挿し、直径2mmのパイプでボールベアリングの両側から旋盤で押えて内輪を固定しています。

ピックテスタをボールベアリングの外輪に当てて指でボールベアリングの外輪を回してどれ位ピックテスタの指針が振れるかの確認をしました。

日本のNSK製のものは指を振れている時は多少指針が動きますが、離した時にはほぼ1目盛内に収まります。

一方中国製のものは指を振れた時の指針の動きも大きいですし、離した時も数目盛のずれが確認されます。

このピックテスタの1目盛は2μmなので中国製のは10μm近い振れがあるのかもしれません。

所詮、指で外輪を回しているので測定としては疑問がありますが、簡易的な確認ということでお許し願いします。

明らかに日本のNSK製よりも中国製のは振れで劣っていると思いますが、実際のところ、鉄道模型に使用する程度では10μm程度の振れは実用上の問題はないかもしれません。

中国製と日本の会社製のボールベアリングで形状が異なっているので、並べて写真を撮影してみました。

上のが中国製、下のが日本のNSK、NMB製です。

日本のにはボールが等間隔になるように保持器が取り付けられています。

中国製のはボールの数は多いですが、保持器がないのでボールが不均一に動きます。

保持器が無いと何らかの問題が生じそうなのですが、実際のところどうなんでしょうか。

鉄道模型でボールベアリングに中国製を使わないことを推奨しているblogがありますが、本当に中国製ボールベアリングの品質は悪いのでしょうか。

私自身は個人的には日本製の確率が高いと推定されるNSK(もしくはISC:NSKマイクロプレシジョン)製を好んで使用しています。(十数年前に購入したNSKマイクロプレシジョンの箱にはMADE IN JAPANの記載があります)

私の持っている測定器でボールベアリングの評価をできるのは外径測定のみですので、とりあえず測定してみました。

なお、使用したマイクロメータは購入後一度も校正したことがないので、多少測定値がずれている可能性があります。

どれも外径3mm内径1mmのものです。

中国製はある方からいただいたもので、Aとbで別々に入手されたものです。

NSK製のは2019年に入手したもので生産国は不明ですが、NSKもしくはNSKマイクロプレシジョンは国内に生産工場がありますので日本製であることを期待しています。

NMB製のは容器に1992年の記載があり、MADE IN THAILANDと書かれています。

NMB製の方がNSK製よりも玉の数が多いですね。(NSKのは新しいのでコストダウンしたのか?)

中国製のは内外輪が太く、玉があまり見えません。

このサイズのボールベアリングの許容誤差は知らないのですが、中国製よりも日本のメーカ製の方が公称寸法の3mmに近いようです。

中国製のボールベアリングは、すべり軸受を作るよりもコストが安かったりするので、特に精度を要求されないものであれば選択肢としてありかなと思います。