ソケットレンチを作る（自転車フロントサスペンションのトップキャップ用）

前回の丸チャッキング冶具（４）の時に一緒に作った工具がある。
自転車サスペンションのトップキャップボルト用、対辺２７ｍｍのソケット。

トップキャップボルトの6角は、一見モンキーレンチで回せそうに見える。
実際やってみると、アルミの六角、高さ４ｍｍ程度のこのボルト、回せることは回せるが、角は舐めるは、周囲の塗装は削れるはで、はなはだ具合が悪い。
この場所は、ダンパーオイル交換のため、年に一回くらいは開けたい。
すでに今の６角部はつぶれてひどい状態にはなっているのだが、今回これがうまくいけば、ほかのサスペンションも気兼ねなく開けられる。

さて、工具と六角頭の勘合、なんて、今回初めて具体的に考えた。
いや、所謂面接触ドライブの存在は知っていたが、自分で寸法を決めるとなると、ちょっと話が別。
取り合えず、工具とワークのクリアランスを片側0.05ｍｍ、角部の逃げをR0.75とR15の複合カーブにしてR15部をワークに当てる設計とする。これでワーク寸法が対辺27mmジャストの時に角から約2mmの位置を中心に接触することになる。


ソケットレンチだから反対側は四角穴。これは前からやってみたかった。
これができれば色々と応用が利く。
手持ちの工具、実際に使うトルクに合わせて3/8SQとする。
こちらも単純な四角穴ではなく、面接触ドライブで。
寸法はJISB4636を参考にしながら手持ちの工具の実寸で決める。

まずは旋盤で、A7075の棒材からブランクを削る。


















ブランク完成。六角側。



















3/8SQ側。



















今度はNCフライスに載せて、先ずは六角部荒取り、Φ3エンドミル。


















仕上げはΦ1ロングネック。

ひっくり返して四角穴部を同じくΦ３-Φ１で削る。

完成。四角穴側。
とりあえず、ボール用の凹は無し。




















ラチェットハンドルと組合せるとこんな感じ。

六角側。

実は、六角側の面取りでＺ原点設定を間違えて刃物をめり込ませてしまった。

見るたびに悔しい。まあ、そのうち作り直そう。

具合は、すこぶる良い。六角が舐める不安は全くなく、気兼ねなくトルクがかけられる。対辺寸法の割に高さが低いのも、トルクをかけやすくてGOOD。アルミだから軽いし。

耐久性は不明。対アルミ専用工具だから、工具の持ちより当たりの柔らかさを優先、とする。角ドライブ側の耐久性は使い込んでのお楽しみ。へたるほど使い込むとも思えないが。

面接触ドライブの効果は、元からワークが痛んでいるのでよくわからず。

他のサイズも作って、まだ触っていないサスペンションで試してみることにする。

丸パイプチャッキング冶具を作る（その4 改良版と周辺工具作成）

Φ20パイプ用に、バイス当たり面に逃がしをいれた改善版チャッキング冶具を作ってみた。
材料はA2017　ｔ＝12ｍｍの端材。
フライスで外周を削って、



旋盤で中ぐり。



逃がしはこんな感じ。内幅20ｍｍ、深さ0.2ｍｍ



これをメタルソーで２つに割って、



バリを取って出来上がり。



これで、ダンパーユニットの下側蓋を回してみる。
先ずはモンキーで。結構固い。
チャッキングの具合は良いようだが、結構強く咥えても、滑る。
脱脂して再トライ。
アルミナットの角がつぶれそう。
17ｍｍメガネに替えてみる。
丁寧に扱ったつもりなんだが、結局、レンチが浮き上がって角がつぶれた。



全くお恥ずかしい。もうしません。ごめんなさい。
そもそも一般の工具は、面取りが大きくて、こういう薄い六角頭には向かない。
分かってはいたんだけど。
メガネレンチのヘッド部はこんな感じ。

これは、KTCの旧型17ｍｍコンビネーションのメガネ側だが、
KTCが悪い訳ではなくて、どこでもこんなもの。

ということで、これも、作りましょう。
材質は、しばし迷った挙句、38X3の鉄フラットバー、ユニクロメッキ付き。
手持ちがあったので。

Φ5エンドミルで荒取り、Φ2エンドミルで仕上げ。
形状は、対辺17mmにクリアランス片側0.05mmを付けて、面接触型に角部を処理。

出来上がり。

何だか、棚を買うとおまけについてくる板レンチみたいだ。

先程の丸パイプチャッキング冶具と合わせて、万力で咥えて回す。

今度は万力が持っていかれる。

しょうがないので、フライスに載せてミーリングバイスで咥える。

今度はもう、拍子抜けするぐらいあっけなく回る。

こうでなくちゃね。

外れた外筒側。

ネジロック剤は入ってないね。

こちらが蓋とピストン。

これはピストンを上から見たところ。

中心が伸び減衰調整用のオリフィス部。

周囲の円弧穴は圧縮リリーフバルブ。

今回は中が見たかっただけなので、洗ってそのまま元に戻す。

六角の潰れた部分より内側に、黒く光っている部分が、たぶんレンチの当たり面。

思ったより内側にきた。

角を潰さずに回せたので、実用上はOKなんだが、この接触痕をどう見るか？

アルミ頭にはアルミのほうがいいのか？

今回の結論。

六角頭だといって、汎用工具で回せると思っちゃいけない。

アルミの薄頭にはそれ相応の工具が必要だ。

で、それはNCフライスを持っていれば作れちゃう。

ボルトヘッドとのクリアランスもツールとヘッドの接触点の設計もお好み次第。

この辺の話はまた別途。

一眼レフカメラグリップ部のフィッティング

最近、物撮り用にニコンのD7000を手に入れた。
中々楽しいのだが、どうも手になじまないのが気に入らない。

時たま片手で持ってシャッターを切る必要があったりするが、
ちゃんと両手で持たないと取り落としそうな感じがする。
（実際に落としたことはないが）
ハンドストラップがいいんじゃないか、と、
気になっていたPeakDesignのClutchを買ってみた。

物の出来は上々。
片手で着け外しできるけど絶対に誤って外れることはなさそうなコネクタは
丸がかわいいし、片手で調整できるバックルも、質感も使い勝手も悪くない。

が、使ってみるとどうもしっくりこない。
ストラップを強く締めると人差し指が窮屈でシャッターを押せないし、
ストラップが前にずり落ちてくる。

結局、シャッターを押すためにはストラップを緩める必要がある。
それはないだろう、と思う。ストラップの意味半減だ。

改めて観察してみると、原因は大きく二つあるようだ。

一つは右吊り金具位置がストラップを固定するのに最適の位置ではない。（前過ぎる。）
このストラップの構造では、ボディーに固定する位置は人差し指と親指の中間あたりに欲しいが、実際の金具位置はもっと前にあり、ストラップは人差し指の第3関節上あたりに掛かる。

もう一つは、ボディーのグリップ部が小さい。
ストラップを締めて手がボディーに密着した状態では
シャッターボタンが近すぎて人差し指の先で押せない。

操作に都合がいい位置に握って、
その時にできる手とボディーの隙間をクッションを貼って埋めれば改善できそう。

クッション製作時の方針は3つ。
１．グリップ部の側面前寄りにボリュームを足すことで、
右手がボディーをもっと深く握りこめるようにする。
そうすると、相対的にストラップが後ろに下がる。
２．人差し指第三関節下に厚みをつけて、ストラップを締めた時に
人差し指先が丁度シャッターボタン上に来るように距離を調整する。
他の指も操作ボタンにちょうど届くように距離を調整する。
３．中指上側側面が引っかかるようにテーパーをつけて安定感を増す。

最近別件で買ったPEクッションを両面テープでボディーに貼り付けて、カッターで削っていく。削りすぎた部分はもう一回両面テープでクッションを盛って、もう一度削る。

PEクッションは積層品t20×2000×1000をMONOTAROで購入。安いし、へたりはごく少なくて丈夫だし、カッターで簡単に削れるし、大量にあるので、これで何を作ろう？と夢膨らむ。

このままでは見た目が悪いので、革を貼る。
在りものの革をクッションより一回り大きく切って、両面テープで貼り付ける。

どうも革がピンと張らないので、一部ダーツを入れて縫い縮めた。
ＳＤカード蓋の部分は革を回りこませる。
これをボディーに両面テープで貼り付ける。
完成形はこんな感じ。

これはかなり良い。
ストラップをぎゅっと締めても人差し指は自由に動いて、
片手でもシャッターボタンとメインダイヤルと電源スイッチが操作できる。
親指側も片手でサブダイヤル、その他のスイッチが操作できる。
ストラップ無しでもむぎゅっと握れば手にしっくりなじむ。
取り落としそうな感覚はない。
クッションが固すぎないのも持ち方の自由度があって具合がいい。
ＳＤカード蓋も取り出せる程度に開く。

これでしばらく使ってみることにする。

一眼レフのボディーって、人間工学的にキッチリ追い込まれていると思い込んでいたが、そうでもないようだ。まあ、D7000はかなり古い機種だし、持ちやすいという評判も見聞きしないが。
いずれにしても、こうしたちょっとしたフィッティング作業で物の印象は大きく変わる。
この手の機器にとって、スペックよりこうした印象のほうが重要な要素なんじゃなかろうか。

kenginnering;

2018-07-01作成

丸パイプチャッキング冶具を作る（その3 質問と回答）

嫁の友人（＝工学系ではない）からブログ内容で質問された。
ダンパーユニットが自転車部品であることは分かったが、どこで何をしているのかさっぱり分からない、解説してほしい。
うーむ、思わぬ人からの思わぬ突っ込み。
他にも、冶具とはなんと読むのか？にすいで正しいのか？そもそも冶具とは何か？ハイドレーションパックとは何か？どのくらいの大きさなのか？もっとまめにＵＰしろ、等々。

取り合えず解説したが、冶具とは何か、と問われても、
なんだか的確な解説になっていなかったような。
面白いので、改めて、順次回答していくことにした。
取り合えずダンパーユニットの件から。

こんな自転車があったとします。
矢印の部分がフロントフォーク。

これの下側のナットを外し、

上側のネジを回すと、

こんな具合にダンパーユニットが出てきます。

これは、オイルの抵抗を利用して、サスペンションが動きすぎないようにする部品。

こんなもんでどうでしょう？

基本的に、このブログでは、書き込み過ぎないようにしているのだが、
質問は大歓迎。なるべく答えるようにします。
それにしても、非工学系の人が読んでくれるのは、想定外。
どこに面白みがあるのか、いまだに理解できていない。

kenginnering;

2018-06-19作成
2018-06-23更新

丸パイプチャッキング冶具を作る（その2 構造解析による形状検討）

3.チャッキング冶具最適形状検討

丸パイプチャッキング冶具は完成し、ダンパーユニットのメンテナンスもできたわけだが、万力でダンパーユニットを咥えた時の違和感が気になる。
軽い力でしくっと固定できることを期待していたのだが、なんだか固定力が弱くて、しっかり固定するとダンパー筒を変形させそうな手勘。
冶具の剛正不足か？と構造解析で様子を見てみる。
1／8モデルを作って、筒と冶具、冶具と万力口金を接触解析にする。
（X軸、Y軸、Z軸それぞれ1/2）

（１）荷重条件検討
実際に分解したときのモーメント荷重は、300ｍｍのモンキーレンチで10kg程度の荷重を掛けたので
0.3*10*9.8＝29.4N・ｍ

ダンパー筒の半径を12ｍｍ、冶具とダンパー筒の摩擦係数を0.5として、
滑らないために冶具にかける荷重は、
29.4/12*1000/0.5₌4900N

1/8モデルで掛けるべき荷重はこれの1/4で1225Nとなる。

（２）解析モデル
こんな形にした。
オレンジがパイプ、藤色がチャッキング冶具、グレーが万力口金。

（３）解析結果
接触解析は時間がかかるイメージがあったが、
あっという間に終わった。（200秒程）

冶具の脇の剛性が低いので、楕円変形がやや強い印象。
冶具幅を振って最適値を探る。

冶具幅は全幅だが変形量はいずれも半径値。縦は上方向が＋（半径が小さくなる方向）

横は右方向が＋（半径が大きくなる方向）、縦横差は縦+横とした。

現状は冶具幅26ｍｍ程度、ダンパー筒径Φ24ｍｍに対してぎりぎりだが、
冶具幅35ｍｍにすると、変形量が約1/3となる。そこから先は広げてもあまり変わらない。
この状態で、縦横差は0.1ｍｍ程度あり、ちょっと大きい気がするので、もう少し改善を図る。

改善策はこれ。

図が細かくて見にくいが、バイスとの当たり面の中心部に逃がしを入れている。深さ0.2ｍｍ、幅を振って変形量の傾向を見る。締め付け時に横方向も締まるようにモーメントを掛ける目論見。

逃がし幅20ｍｍを過ぎた当たりから横変形が減少して、23ｍｍくらいでマイナスに転じる。

やりすぎると、横方向が小さくなる方向で変形量が増えていく。

（４）結論
今回の冶具形状での良いバランスは、冶具幅は円筒直径の1.5倍以上、逃がし幅は円筒直径と同じくらい、と理解。
ダンパーユニットの伸びオリフィス部を分解するのに径違いの冶具が必要になるので、次はそんなバランスで作ろう。

丸パイプチャッキング冶具を作る（その1 自転車サスペンションのダンパーユニットの分解）

自転車のフロントサスペンションの圧縮ダンピングが効いていないように思える。
サスペンションはサンツアーのAION。
このサスペンションは一回ジョイント部が緩んでオイルが流れ出して伸び/圧縮共に効かなくなった前科あり。
この時は、んーこんなもんか、と随分長いこと放置していた。（お恥ずかし）
今回はその反動で、気になるとどうしても中が見てみたい。
ダンパーユニットを分解しようとするが、ネジが回せない。
分解するためには円筒部を回らないように固定する必要がある。
円筒部はアルミの薄肉だから、当然のことながら万力で咥えたりすると、
変形して使用不能になる。これを咥えるための冶具を作ってみた。
ダンパーユニットはこんな形。

やることは簡単で、円筒にぴったり合った凹のついた当て金を２つ作ればいい。

1.冶具製作
先ず、手持ちの端材（Ａ２０１７　ｔ１２）を手のこで切り出す。
（ちょっと適当すぎた）

外周をフライスで整え、万力の口金に引っ掛ける段差を付ける。

ブランク完成

ユニット外径をマイクロメータで当たると、Φ24.00～24.02ｍｍ。
２個合わせて４つ爪チャックで咥えて穴を開ける。穴径目標は24.01ｍｍ。
インナーマイクロでチェックしながら慎重に削る。
結果、ぴったり24.01。（いつもこんなにうまくいくわけではない）

完成

早速ユニットを咥えてみるが、滑って固定できない。

ああ、そりゃそうだ、締め代が無い。
左右の冶具の当たり面を１ｍｍ程削る。

2.ダンパーユニットメンテナンス


ユニットを咥えるとこんな感じ。
開けたら保証しないぞ！と書いてある。自己責任で。
今度はOKだが、意外に締め付け力を加えないと滑る。

どうにか分解できた。
ネジロック剤が入ってるね。

右側が伸び用のリリーフバルブ。細目のスプリングでバルブディスクをバルブボディに押し付けており、伸び時はスプリングを押し上げてオイルが流れ、圧縮時はバルブディスクがバルブボディーに押し付けられてオイルが流れない構造。
左側は圧縮用リリーフバルブ。太目のスプリングでバルブディスクをバルブボディに押し付け、スプリングのイニシャル荷重をネジで変化させるさせることで圧縮ダンピングを調整する。伸び時はバルブディスクがバルブボディーに押し付けられてオイルは流れない。

圧縮減衰を出しているのはこの部分。

伸び側リリーフバルブが引っかかって開いたままになると圧縮ダンピングが抜けることになる。問題はこのへんかなぁ。リターンスプリングを伸ばしてプリロードを上げて安定させる手もあるが、伸び減衰に影響が出る。そんなことをして弄り壊すのは嫌なので、動きそうになる手を理性で止めて、洗浄にとどめる。


洗浄後、オイルを入れる。今回入れたのはＲＯＣＫＳＨＯＣＫＳの＃５。
オイルを入れながらロッドを往復させて中のエアを抜くわけだが、ロッドを往復させると細かい泡が沢山出てくる。オイルに溶けているエアが減圧で出てくるのかな。
放置して泡を抜いてから、オイルを足して、あふれさせながらトップキャップを嵌めてエアーがなるべく入らないようにする。
まあ、こんなもんでしょ。

サンツアーのフロントフォークは、ちょこちょこトラブルも出るが、ユーザーによるメンテナンスを許容する構造になっていて、かわいいやつだ。

その2に続く。