２０００年１２月 「軸動ポンプ(1)」
軸動ポンプは、車軸の回転を利用してボイラーに給水する装置である。
車軸にエキセントリック（偏心した滑車）を入れ、そこにストラップ（つり輪）を掛けて、
ストラップの先端から往復直線運動を取り出し、これでポンプを動かす。
WILLIAMのものは、オリジナルでは単発であった。
REEVESのストラップ鋳物が縮んでいて、
外径が不足していたので、交換を申し出ると、
無償で１個送ってきたのだが、これまた外径が不足していた。
こうして２個になったストラップをながめているうちに、
軸動ポンプを二連にすることを思いついた。
上級機はたいてい二連にして位相を180度ずらし、
動輪の回転ムラを防いでいる。
二連にすると１台のポンプの供給能力は半分ですむので、
ピストンのストロークつまり、エキセントリックの偏心量も小さくできる。
エキセントリックの直径も小さくできるので、縮んだストラップでも設計変更で使えるようになる。
これはまさに一石二鳥、災い転じて福となす、である！
ただし、ストラップ鋳物よりずっと高価なポンプ本体の鋳物はまるきり無駄になるが・・・
ポンプ本体はとりあえずあとまわしにして、
摺動部であるエキセントリックとストラップから作ることにした。
【ストラップ切断】
鋳物表面のバリ、砂をヤスリで削り落とし、
まず定盤に貼ったペーパー上でこすって平面を出し、
これを以後の加工の基準とした。
続いて周囲の段差部分をエンドミル加工し、
ふたつに切り離す前に固定穴開けをした。
ここは片側にネジを切ってＭ３皿ビスで固定することにしたので、
フライス盤の主軸位置を固定したままで、
φ2.5貫通、φ3座ぐり、φ6皿もみ、M3タップ立てと一気に加工を済ませた。
固定はナベビスでも良いのだが、皿ビスの方が固定位置再現性が高い。
これを糸のこでふたつに切り離すのだが、肉厚に余裕がないので、
角棒２枚で挟んでそれをガイドにして一直線に切った（写真）。
切断面をフライスとヤスリで仕上げてネジで組み立てて、以後の加工を行う。
【ストラップ内径加工とスロット加工】
ストラップはエキセントリックの溝とのはめ合いになるが、
滑車の溝なので、ストラップを組んだままでははめ合い確認ができない。
そこで鋼丸棒をエキセントリック溝部外径の寸法に削ったゲージを作る（写真左）。
ストラップ鋳物を、穴中心がおおよそセンターになるように四爪でチャックし、
中繰りバイトで穴を削って、ゲージとしっくりはまるように仕上げる（写真中）。
ついでにストラップの表面側もここで仕上げる。
反対側は、ゲージをそのままヤトイにして三爪でチャックして仕上げる。
ストラップをゲージに入れ、ネジを少しゆるめて新聞紙の帯をはさみ、
ネジを締めなおすと、ストラップはしっかりとゲージに固定される。
続いてポンプとつなぐロッドを入れるためのスロット加工をする。
手持ちのエンドミルでは深さが不足だったので、メタルソーで加工した（写真右）。
【ストラップ外径加工】
ストラップ外径は機能には関係しない部分なので、極端な話、
鋳物の地肌をそのまま残しておいても、さしつかえない。
しかしそれでは見ばえが悪いので、先のヤトイを用いて、
ロータリーテーブルとエンドミルで加工をして仕上げた（写真左）。
突起部分の削り残しを防ぐため、エンドミルの正面で削ったのだが、
円周に沿ってエンドミル正面で切削すると、仕上がりは「うね状」になる。
なぜそうなるかは正面図と側面図を書いて考えればわかるが、
最初は気づかずに頭をかしげた。
みっともないので、エンドミルを軸方向に動かして、円に近い多角形に仕上げた。
あと、オリジナル設計にはなかったが、
エキセントリックのイモネジを回す六角レンチを通す穴を開けた。
この穴があると、ストラップを付けたままでエキセントリック角度を調整できる。
【漏斗（じょうご）】
エキセントリックは主台枠内に位置するので、運転前の直接給油が難しい。
そこで油箱から銅管を導いて給油する構造にする（動輪ブッシュ軸箱も同様）。
ストラップは偏心運動するので、漏斗で油を受けるようにする。
漏斗の先は、ストラップを貫通する穴につながっており、摺動面に油が供給される。
この漏斗は縦長のものを板金で作るのが一般的なようだが、
旋盤で作れる「まるもの」の方が簡単だし見ばえも良いので、
ストラップにねじ込めるサイズのものを設計・制作した。
ストラップ側のネジ穴を深く取れないので、ネジ穴入口の段差加工はせず、
リング状のスペーサーでネジ根もとの不完全ネジ部を隠し、ネジ有効長をかせいだ。
（ダイスでネジを切る限り、根もとに必ず不完全ネジ部が残る）
漏斗の材料には真鍮六角棒を用いた。理由は、途中の六角部分を削り出す際に、
バイスにチャックするだけで角度、高さを出せるから（写真左）。
まず旋盤でねじ込み側を加工してからフライス盤に移し、六角部分を加工して、
再び旋盤に戻して突っ切り、反転させて、漏斗側を加工した。
直径１センチ程度の小さな部品だが、形状が複雑なので作るのに時間がかかった。
これなら板金構造のハンダ付けの方が早かった？
【エキセントリック】
エキセントリックの材質は鋳鉄が好ましいらしいが、
WILLIAMの鋳物セットには入っておらず、磨き丸鋼から作った。
問題は、突っ切りバイトによる溝部分のはめ合い加工である。
まずは深さ方向で0.1mmの仕上げしろを残して荒削りする。
溝幅8mmに対してバイトの幅が2.2mmだったので、
バイトをずらしながら４回に分けて削った。
続いて仕上げ削りだが、その前にバイトを再研磨（またはチップ交換）し、
バイトの刃先が正確に主軸と平行になるようにセットし直す。
仕上げ削りをチップ正面でやろうとすると、バイト刃先が逃げたあげく、
限界点で一気にザクッと食い込んで、削りすぎてしまうことになる。
そこで、バイトを0.02mm見当でだましだまし進めながら、
刃先を左右に動かして、チップの角で切削する。
ノギスで測定して、先のヤトイと比較しながら直径を仕上げる。
ストラップを取り付けて、指ではじいてクルクル回ればＯＫ。
続いて所定厚さで突っ切って、反転して軽くチャックし、
反対側の面をわずかに削って仕上げる。
車軸を通す穴は偏心しているので、四爪チャックで開けたいところだが、
側面につかみしろがないので、面板に押しつけ固定して芯を出して削った。
軸箱と同様、中繰りバイトで下穴を広げてからリーマで仕上げる（写真左）。
最後に、車軸に固定するためのイモネジ用のネジ穴を開ければ完成（写真右）。
【ロッド】
ストラップとポンプとをつなぐロッドは鋼板から作る。
銅リベットで２枚のブランクを固定して、２枚同時に加工する。
くびれ部分のＲを先にドリルで仕上げ（右写真）、
ケガキ線の外側を切り取って、エンドミルで仕上げた。
ポンプまでの距離はあとで現物合わせで決めるので、
先端は段差加工のみとする。
ストラップとの接続は、事前にロックタイトで
ストラップのスリット部に接着しておき、
まとめて穴を開けて銅リベットで固定する。
エキセントリック、漏斗と仮組みしたのが、下の写真である。
ストラップには走行時に強い力がかかるので、
固定用皿ビスは、反対側からナットでサポートする。
（終）
前の月 次の月 目次