趣味の鉄道模型

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。

録音はカメラ内蔵のマイクを使用しています。

ギアボックスを持つ指の大きさで分かると思いますが、高効率ギヤの方が大きいため、少し離れて撮影しています。(それに伴いマイクも離れています)
ナイロン製と推定されるギヤボックスに振動が反響しているのでしょうか。

それとも、私の組立方が悪いのでしょうか。

以前にも少し書いていますが、動輪から回転可能(セルフロックが外れた)な1条ウォームを作るため、色々と製作してもらいました。

以下の写真のものを製作してもらいました。

C53(流線)を作るにあたり、2011年に作ってもらったのは1条の進み角10°のウォームです。

3条ウォームを作ってもらった会社に問い合わせたところ、製作可能なウォームの最小歯底径は1.5mmということでした。

モジュール0.4、歯底径1.5mmでウォームを作ると進み角は約10°になります。

セルフロックが外れる限界は10°のようですが、実際には動輪側からは回りません。

2015年に再度挑戦で細いウォームを作れる会社を探し、モジュール0.4、歯底径0.67mm、進み角20°のウォームを作ってもらいました。(�@)

動輪側から回すことは可能でしたが、時々ひっかかりのようなものがあり、満足な出来ではありませんでした。

一旦、1条はあきらめて、2条で22.5°、25°、30°のウォームを作ってもらいました。

進み角が大きいこともあり、特に30°のは動輪側からの回転がスムーズでした。
写真で見ると、進み角の違いによるウォーム径の違いが分かります。

しかし、2条ゆえに減速比が稼げないため、実際に使うことはあきらめました。

2019年に3条ウォームを作ってもらった会社に再度問い合わせたところ、歯底径0.5mmで検討するとのことでしたので、製作を依頼しました。(�A)
ウォームホイール側の形状も変えたこともあってか、動輪側からの回転も割とスムーズになりました。

ただ、ウォームが非常に細く、強度の不安があったので、材質を変更し、焼入を施したものをつくってもらいました。(�B)

さらにもう少し強度を上げたく、歯幅を太くしたもの(�C)を作ってもらいましたが、写真で見ると前のとあまり変らないように見えますね。

ウォームホイールは全てヘリカルギア(はすば歯車)として製作してもらっています。

進み角が大きいので、理屈上はヘリカルよりもスパイラルギア(ねじ歯車)の方が良いのではないかと思いますが、モジュールが小さいですし、スパイラルギアはややこしく高価そうなので、ヘリカルギアにして、できるだけ歯車の厚みを薄く(1.2〜1.4mm)しています。

実用上の差はほとんど無いのではないかと考えています。

高効率ギヤは効率向上のため特別な歯形で作られているそうなので、私の一条ウォームと比較してみました。

私にはどういったところが一般的な歯車と違うのか分かりませんでした。

まず、ウォームの比較です。(上が高効率ギヤ、下が私の一条です)

多分、燐青銅と思われます。

正直なところ、私には通常のインボリュートとの歯形の違いがよく分かりません。

歯の側面は鏡面ではなく、切削痕のようなものが見えます。

私の一条用のは特に指定していないので通常のホブ切りと思われます。

但し、転位していますので、通常のインボリュートと若干形状が異なるかもしれません。