2017年05月27日

集電ブラシ

DSC00072.JPGたまたまyoutubeで、キヤノンのレンズを分解する映像を見ていたら摺動接点のブラシを取り外すところがありました。
そこで、手持ちのレンズをちょっと開けて写真を撮ってみました。
ブラシの先端は、二股になっています。
コアレスモータの金属ブラシも、先端が複数に分かれています。
私は、模型のブラシの先端を二枚か三枚に分けて作っているのですが、精密機器であるのカメラレンズでも同様なブラシ形状であることから、私のブラシの設計に確信を持てた次第です。
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2016年02月29日

レールの形状

レール形状.jpg踏面の傾斜角による牽引力の影響を調べているものの、測定精度が悪くなかなか安定したデータが取れないこと、資材不足や、井門さんからは、ModelsIMONでは踏面傾斜角を0°にすることで、従来以上の牽引力が得られている実績の話があって、これまでの結論と真逆であることから、迷宮入りしかけています。
牽引力の調査ではとりあえずフランジ部分の形状はあえて無視していましたが、今度はトレーラ側でできるだけ軽く回る輪軸を作ろうと踏面全体の形状を検討しています。
まず、フィレットの半径を決めるにはそれと対になるレールの形状を把握しておく必要がありますので、調べてみました。
図は、いくつかのレールの断面を写真に撮り、CADにて上部の曲線半径を求めたものです。
できるだけレール正面から撮影するため、2枚に分けて撮影したものを重ねてあります。
おおむね、R0.1〜R0.15位でした。(NMRAのRP-15.1では70番、55番は約R0.1、83番は約R0.13となっています。但しインチで表記されています)
PECOのレールは肩Rが大きいというイメージだったのですが、HOm用のものはそれほど大きくはないようです。(PECOのは、レールの番数毎でかなり違うようです)
右の2つのレールはsteel製で、左の3本は洋白ですが、写真でも色味の違いが分かります。
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2016年02月14日

踏面傾斜角と牽引力

kenninC11.pngModelsIMONのC11は動輪の踏面傾斜角が0°になっています。
作りかけのC11を分解した時、第2動輪のロッドピンが折れてしまって。動輪に残ったロッドピンのねじを取り外そうとしたら失敗して、動輪のねじ部を潰してしまいました。
ModelsIMON五反田工房に相談したところ、今回だけということで、補修用の第2動輪を販売していただけました。
元の第2動輪は、ロッドを繋ぐことはできませんが、単独でなら回すことが可能です。
そこで、元の第2動輪の踏面を削り、踏面傾斜角を付けました。
踏面が曲線的に変化する形状にしたため、傾斜角が何度というのははっきりしません。(計算上は10°前後になっているはずです)
C11の第2動輪を動輪を取り替えて牽引力を測定しました。
なお、第1、第3動輪はロッド連動させず、フリーとなっており、モータで回転するのは第2動輪のみです。
また、若干補重し、機関車の総重量は約300gですが、第2動輪にかかる荷重は1/3の100g程度と推定されます。
電圧を0Vから12.6Vへ徐々に上げています。(手で操作しているので、均一な電圧変化ではありません)
モータが強力なためか、1V以下でスリップし始めています。
グラフの通り、踏面傾斜角が0°よりも角度を付けた方の牽引力が大きいということが判ります。
電圧が上がるに従って牽引力が上がっているので、動輪の回転数が大きいほど牽引力が大きくなると言えるでしょう。

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2016年01月31日

踏面角と牽引力4

fuka5.png踏面傾斜角12°と9°のものを新規に作成したので再測定してみました。
なぜか数値の絶対値が以前よりも小さくなっています。(温度や湿度が関係するのでしょうか)
相対的な傾向としては、最初に作成した踏面傾斜角9°の輪軸(9°-1)は突出して大きな値になっていますが、今回作成した踏面傾斜角9°の輪軸(9°-2)は、他と変わらない値です。12°のものも値は特に大きくありません。
前回も今回も同じバイトで、同じように削っているのですが、結果の違いは何なのか分かりません。
ただ、削る角度を測定するのにプロトラクタを使用しているのですが、目盛りが2°単位なので、1°未満の誤差はかなりあるかもしれません。
9°前後に特異点があるのか、もっと詳細にいくつもの踏面傾斜角のものを作成し、測定したいところですが、輪軸の在庫が尽きてしまいました。
posted by よしひろ at 23:51| Comment(1) | TrackBack(0) | その他

2016年01月27日

タイヤ材質による摩擦負荷の違い

fuka4.pngタイヤが洋白で、踏面傾斜角0°の輪軸も作成し、摩擦負荷の測定結果を前回のグラフに追加しました。
おおむね、鋼のタイヤの場合と同程度のようです。
ということで、洋白のレールを使用する限りにおいては、わざわざ鋼のタイヤを作る必要は無さそうです。
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2016年01月25日

タイヤ材質による摩擦負荷の違い

これまで輪軸のタイヤは真鍮製のもので摩擦負荷を測定していましたが、タイヤを鋼にしたものを作成し、摩擦負荷を比較してみました。
どちらも踏面傾斜角は0°です。真鍮の方も改めてデータを取り直しています。
fuka3.png
鋼のタイヤの方がわずかですが摩擦負荷が高いようです。
レールは洋白製ですので、洋白タイヤでも測定しておくべきかもしれません。

輪軸.JPG材質違いの写真です。
右が真鍮、中央が鋼、左が洋白です。
洋白は、鋼と比べると白っぽいのが判りますでしょうか。
左のは、踏面形状がちょっと変な形をしていますが、現在検討中のものです。
posted by よしひろ at 00:54| Comment(0) | TrackBack(0) | その他

2016年01月21日

踏面角と牽引力3

fuka2.pngぼぼ一定の速度で、ある程度の距離を引っ張って負荷を測定できるようになったので、再度、踏面角の違う輪軸を使って測定してみました。
結果は、踏面角9°が突出して負荷が大きく、それ以外はほぼ同じという結果が出ました。
手で押した感触でも9°は負荷が大きいことが分かりました。
踏面角9°だけが負荷が大きい理由がよくわかりません。
たまたま、9°のがうまく削れたのか、良い条件が揃ったのかを確かめる必要があります。
もう1セット、9°の輪軸を作成するのと、さらに踏面角の大きい12°を作ってみて再試験することを検討中です。
あるいは、輪軸固定で引っ張り負荷を測定するのではなく、早く動力車と動輪を確保し、牽引力として測定すべきなのかもしれません。
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2016年01月12日

静的摩擦係数

静的摩擦係数の測定で測定値のばらつきが大きくて一旦あきらめたのですが、気を取り直してもう一度測定してみました。
傾きは、iPhone5sに角度測定の無料ソフトを入れて計測しています。
測定値(傾き%=静的摩擦係数)は、23,25.2,29.4,30.1,29.5,31.6,30.5,29.5,29.1,32.5,26.4,27.9,322.2,30.0,30.9 (平均で29.2)でした。
最初の2回測定後、レールを磨きました。レールを磨いてピカピカにすると摩擦係数が向上するようです。
また、約30%という値は驚きでした。昨日のレールをピカピカにして引っ張った時の(動的)摩擦係数も約28%でした。
これまで、機関車の牽引力を測定した時の摩擦係数が18〜20%でしたから、レールの状態も大きく影響するようです。
摩擦について解説されたものを読むと、静的摩擦>動的摩擦 と書かれています。
しかし、静的摩擦係数の測定でも、動き始めてもすぐ止まりますし、機関車の牽引力測定でも、電圧を上げていって空転しだした瞬間に牽引力が落ちるかというと、そうでもありませんので、洋白のレールで、洋白ないしは真鍮のタイヤでは、静的摩擦≒動的摩擦のように思えます。

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2016年01月11日

レールと摩擦3

load.jpg
IMONの組線路では、線路の曲がり等の精度が疑問だったため、フレキシブル線路を購入し。アルミ平角管に固定しました。
また、測定は手で動かしていため、動かすスピードが一定にならなかったので、モータで引っ張るようにしました。

購入したまま(レール上面はティッシュペーパーのようなもので拭いています)のフレキシブル線路で測定した後、レール上面をできるだけピカピカに磨いて測定しました。
rail4.png
この結果では、レール上面はピカピカにした方が摩擦負荷が高いということになります。
負荷のうねりのようなものは減少しましたが、まだ若干残っているようです。
また、静的摩擦係数を測定するため、線路を傾けて、車輛が滑り出す傾きを求めようとしたのですが、動き出してもすぐに止まったり、動き始める傾きが、測定の度に値がかなり異なったりして安定した値を得ることができなかったため、取りやめとしました。
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レールと摩擦2

rail3.pngレール上面が黒めっきになっている方が摩擦負荷が大きいというデータが出たのが納得できず、何度もデータの取り直しを行いました。
どうやら、線路の微妙な設置状態によって、負荷が変わってくるようです。
#2000の耐水ペーパで磨いたものと、黒めっきのレールでできるだけ線路がねじれなく、真っ直ぐに、水平に設置できるように心がけて測定し直した結果です。
これまでのグラフは何度も往復させた結果を示していましたが、見にくいので、引っ張った時一回だけのグラフとしました。
微妙な負荷のうねりがあり、何度測定してもこのうねりはとれないので、線路の微妙なねじれ等によるものと思われます。
結果としては、黒めっきの状態よりも、レール正面をピカピカに磨いた方が摩擦負荷が大きいという事になりました。
前回の、踏面を変えた場合の摩擦負荷についても、レールの状態を調整した上でデータを取得し直したいと思います。
posted by よしひろ at 11:00| Comment(0) | TrackBack(0) | その他

2016年01月10日

レールと摩擦

rail2.png踏面角の違いによる摩擦負荷の違いを測定しましたが、削らない元のタイヤのまま(踏面はニッケル?黒めっき)の測定をしていなかったので、別途測定をしたところ、これまでのデータと大きな差が出ました。
測定に使用したIMONの線路を確認したところ、購入時ほぼそのままのレール上面がニッケル?黒めっきそのままのものでした。
それとは別にレール上面を磨いたものがありました。(前回測定時には気にしていませんでしたが、おそらくレール上面を磨いたものを使用したと思います)
レール上面の黒めっきの有無で摩擦負荷がどれほど違うのか測定してみました。
黒めっきの有無による違いが大きく出たので、意外でした。
posted by よしひろ at 21:25| Comment(1) | TrackBack(0) | その他

2016年01月05日

踏面角でなぜ摩擦負荷が変わるのか

踏面角.pngこの前の試験では、摩擦負荷は、踏面角0°と比較して、平均で
  • 踏面角3°:114%
  • 踏面角6°:115%
  • 踏面角9°:128%
のように、踏面角が大きいほど、大きくなる結果となりました。
踏面角により、何故摩擦負荷が変わるのでしょうか。
踏面角が0°よりも大きいと、重力に加えて、レールを広げる力が働きます。
踏面に垂直方法に働く力、すなわち、レールを押さえつける力は、重力と、レールを広げる力の合成力になります。
摩擦負荷は、摩擦係数と、レールを押さえつける力のかけ算です。
そのため、踏面角が大きいほど摩擦負荷が増えるという理屈になります。
例えば、踏面角をθとすると、レールを押さえつける力は、重力の1/cos(θ)と考えられます。
この計算式が正しければ、θ=3°の場合、重力の約1.0014倍となり、ほとんど誤差程度でしかありません。
しかしながら、実験値ではもっと大きな差があります。
ということは、他の理由があるはずです。

どなたか、教えていただけないでしょうか。

posted by よしひろ at 20:00| Comment(2) | TrackBack(0) | その他

2016年01月04日

レール材質による摩擦の違い

rail.png鉄レールの線路を確保できたので、洋白レールとの摩擦の違いを調べてみました。
前回、最後に測定した計測用の車輛には、踏面角6°の輪軸が付いていたので、そのまま鉄レール(レール上面は磨いてあります)で負荷測定を行いました。
結果はグラフの通りで、鉄レールの方が約10%摩擦負荷が増えることが確認できました。
車輪のタイヤは、洋白製ですので、タイヤを鉄にすればもっと摩擦負荷を増やせることが期待できます。(輪軸の場合は、錆びる事が大きな問題とは思いますが)
posted by よしひろ at 22:16| Comment(1) | TrackBack(0) | その他

鉄レール

steelrail.JPG以前にPECOから9mmゲージで鉄レールのフレキシブル線路が発売されていました。
40年ほど前にこの鉄レールの線路を使ってレイアウトを作りかけて放置したままにしてあったのですが、引き剥がしてIMONの線路のレールと取り替えてみました。
PECOのレールは底の幅が狭いので、とりあえず外れない程度になっています。
木造2階の物置のような部屋に約40年間放置してあったので、錆が気になりましたが、写真の通りで、思っていたほどでもありませんでした。
下に敷いてあったスポンジ道床は、原形をとどめておらず、ぼろぼろになっていました。
きちんと保守してやれば、鉄レールでも問題なく使えそうです。
70番の鉄レールはどこかで作られていないのでしょうかね。
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2015年12月26日

踏面角と牽引力2

force.JPG踏面を削って踏面角の違う輪軸を4種類作成しました。
本来ならば動力車にこの輪軸を装着して牽引力を測定すべきなのでしょうけど、都合の良い動力装置がありません。
そこで、輪軸を固定して回転させないようにし、それを引っ張る時の負荷を測定することにしました。
写真が測定の様子です。
測定用の車には錘を乗せ、全体で248gです。
牽引力測定車を押したり引いたりして、負荷の変化のグラフを作成しました。
結果は、
fuka.pngほぼ、踏面角が大きいほど、負荷が大きくなるということになりました。
ただ、踏面角3°と6°では6°の方が若干負荷が大きいようにも見えますが、かなり近い値となっています。
製作誤差、測定誤差が微妙に影響し合っているのでしょうか。
今回の負荷の違いは、摩擦係数の違いを示すことになるので、できるだけ踏面角の大きな動輪にすれば、牽引力を上げられるということになると思います。
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2015年12月22日

踏面角と牽引力

踏面角.jpgもう、かれこれ15年近く前になりますが、私の所属しているクラブ(HOJC)の会員の方で、DE10を自作されている方がおられ、車輪も自作されていたので、踏面角0°と3°の車輪を作ってもらい(NCで作られたそうです)牽引力の比較試験を行いました。
その結果が、右の表です。
横軸は時間です。最初は0Vで少し時間をかけて12Vまで上げて計測しています。
当初の私の想定では、踏面角0°の方がレールとの接触面積が多くなるために牽引力が上がるはずだったのですが、結果は、明らかに誤差とは思えないほどの差で、踏面角3°の牽引力の方が大きくなっています。
ずいぶん年月が経ってしまいましたが、ならば、踏面角を大きくすればもっと牽引力を増やせるのではないかと考え、踏面角を変えて牽引力がどうなるのか検証したいと思っています。
wheel.JPGとりあえず、0°、3°、6°、9°で踏面を削ってみました。
(最近の日光モデル製造の車輪の踏面角は、限りなく0°に近いようです)

それがうまくいったら、近年の実物の車輪のように踏面を曲線にして、レールと当たるあたりの踏面角を大きくできないかなと思っています。
仮に牽引力がそれほど向上しなくても、フランジに近い側の直径が従来以上に大きくなることで、輪軸が線路の中心に近づくような力が働き、走行が安定するのではないかと期待しています。

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2015年11月04日

カメラマウント

Nikon_F_EOS-M.jpgキヤノンEOS-M用のEF-MマウントがニコンのFマウントに非常によく似ているので、画像を重ねてみました。
内径もほぼ同じですし、カメラ本体とレンズを締結する金具の構造もほとんど同じです。(最近の日本製カメラのマウントは、Fマウントの模倣です。)
ニコンFマウントは、ツァイス・イコンのコンタックスをコピーしたSマウントからの伝統で左に回すと締まり、キヤノンはライカをコピーした伝統で右に回すと締まるのが違いといえます。
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2015年02月28日

パワーパック

私も電流計付の小さなパワーパックが欲しかったので、真似て作ってみました。
左の赤表示が電圧、右の青表示が電流です。撮影のために100Ωの抵抗3本を並列に繋いでいます。
抵抗値は、100/3Ω、電圧が10Vですので、0.3Aという電流値は計算と合っています。
使用したストロベリーリナックスのLT3081 スーパーLDOレギュレータ・モジュールはゆうえんさんのblogの記述にもあるとおり、電流モニタ端子から、1Aが2Vとして出力されます。
LT3081は、電流に比例した電流を電流モニタ端子に流す(IOUT/5000 A)仕様となっており、モジュールには10kΩの抵抗が付いています。
ゆうえんさんのblogには改造の詳細は書かれていなかったのですが、1Aが1Vになるようにするには、5kΩの抵抗にすれば良いので、電流モニタ端子とGNDの間に10kΩの抵抗を並列に半田付けして5kΩを実現しました。
なお、定電流基準でコントロールしているためなのどうかは不明ですが、流れる電流によってわずかに電圧が変動します。(アナログ電圧計なら分からない位小さな変動ですが。)

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2015年01月16日

パワーパック

パワーパック.JPGアナログ用の小型パワーパックが欲しかったので作ってみました。
秋月電子通商が発売している最大5.5A 0.8V-24V可変出力スイッチング電源キットというものを利用してみました。
元々は最大24Vなのですが、抵抗を変えることで最大電圧を下げました。
ただ、計算上は最大12Vのはずだったのですが、実際には11.2V位迄しか上がりません。
最小電圧は、残念ながら、電源ICの仕様上、0V迄は下がらず、0.8Vとなっています。
放熱器は大きなものが付いていたのですが、5.5Aも電流を流すことはないですし、箱に入らなかったので半分の高さに切り落としました。
コンデンサも、50V 1000μFの背の高いものが付いていたのですが、入力電圧15V、出力電圧12Vで、電流はせいぜい1Aということで、手持ちのコンデンサの中から耐圧も容量も元よりも小さい、適当なものを選択して取り替えてあります。
大半の模型車輛は、0.8Vでは走り出さないと思っています。
また、電圧計として、超小型2線式LEDデジタル電圧計(パネルメータ)3桁表示 DC3〜15V(緑色)オートレンジというものを使用しました。
写真の通り、テスターの表示と比べると、若干の誤差があるようです。
この基盤には半固定抵抗が付いていますが、これを回すと調整ができるのかもしれませんが、この程度の精度なら充分なので、そのまま使うつもりです。
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2015年01月12日

嫌気性接着剤

loctite.JPG私のイメージとしては、隙間ばめ用の嫌気性接着剤と言えばロックタイトなのですが、通常販売されている量が最小で50mlあり、結構価格も高く、保存状態が悪いと、見た目は変わらないのに全然固まらなくなるといった不具合があります。少量のものが販売されていないのかと思っていたのですが、10mlの物が販売されていたのを見つけ、入手しました。
タグ:接着剤
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