鉄道模型実験室 No.285 直結式の慣性円盤を作る
改善工作の第1弾として直交ロータリエンコーダを作った。今回は第２弾として直結式の慣性円盤の工作を実施した。このためには支持台からの工作が必要であった。
■ 直結式慣性円盤の工作
改善工作の目的は、回転抵抗が引張糸の上で 10gf 以下にするすることである。糸巻ドラムの直径を大きくする手もあるが、この方法では慣性体をより重くするする必要が出てくるので、他の項目とのトレードオフなのである。
設計方針として、ギヤによる余分な機構を排してシンプルな構造にし、軸受としてボールベアリングを使用する方針としている。先回の直交エンコーダの工作もこの方針に従うための改善なのである。
回転軸をボールベアリングで支える方式は、「モータ特性を測定しよう その１０ ボールベアリングを使う」（2016/11/7）にて実施した同様のベアリングを使用した。即ち、軸径φ4.0mm 用で外形がφ16mm、幅が5mm の標準的なミニチュア玉軸受・小径玉軸受 (開放形) の品番が634のベアリングである。
図面も書かずに工作しているので、まず完成状態を紹介して構造の説明としよう。下の写真。
中央部に先回使用したフジキング製の重量戸車60ミリを配置し、その両側をベアリングで支持する構成である。軸の一端は糸を巻き取るドラムを取付、反対側には手製のロータリエンコーダを取り付けている。巻取りドラムは、先回よりは小型のタミヤのミニ四駆グレードアップパーツNO.219、小型メッキスポークホイールセット ITEM 15219 である。
ロータリエンコーダ円盤はフランジを使用して軸に固定するようにした。
なお、回転軸は、φ4.0mm の長い軸がなかったので、3mm六角棒にφ4.0mmのアルミパイプをかぶせて使用した。さらにはずみ車と軸は固定する必要があるのでビニールテープと銅線で固定した。ベアリングは不要なのである。
両側の側板は土台板と上部の渡り板でシッカリと固定するようにした。
全体の構成と動きと干渉部分が確認できたので、一度分解し、干渉部分の追加工作を実施した。そして、下右の写真の様にベアリング部にグリースを吹き付けて、最終組付けを実施した。
円盤部の銅線は干渉の恐れがあったので撤去し、余分なテープも切り落としている。なお、円盤と軸との間に青色のプラスチック部品が見えるが、これは円盤の穴径と軸の径が大きく異なったので、ボールペンの軸などを使用して中心を確保しながら詰めていった工夫の跡である。
エンコーダ円盤の固定方法は接着剤を使用している。下左の写真。
そして、組みあがった状態で摩擦抵抗をチェックした。
■ 回転テスト
回転テストとし、重さが9.8グラムの重り用の籠を使って落下テストを実施した。すると籠だけでもスルスルと落下していき、摩擦抵抗10グラム以下の目標を難なくクリアーしたのである。まず、第１ステップが合格である。
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次回の報告は、実際のデータを測定しての機能テストの状態を報告する。
2026/3/4