プラレール改造： 蒸気機関車C12の3軸6輪化(1)

（概要）

●プラレール蒸気機関車C12の3軸6輪化チャレンジを思い立ちました。
●とりあえず加工方針を決めて、改造をスタートしました。

※（株）タカラトミーではプラレールの改造はしないよう勧告しています。
　本ブログはプラレールの改造を推奨するものではありません。
　また、本記事を参考にして不利益を被っても、管理人は一切その責を負いません。
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プラレール蒸気機関車C12の側面写真、前後輪の間に見える第２動輪は飾り（ニセモノ）です。

前輪と後輪の間の車輪は偽物で、当然動きません。

このニセモノ車輪、位置が不自然な上に大きくて、結構気になります。
そこで今回、無謀にも本物の車輪にしてしまおう、と思い立ちました。

しかしプラモデル改造は、子供の頃になんちゃってガンプラ改造をした位しか経験しかありません。
我ながらこんなで大丈夫か（笑）

１．台車の寸法測定

前輪と後輪のホイールベースは45mmでした。
この45mm、ウチにある他のプラレールと比べた範囲では、どれも同じ長さのようです。
きっと、（株）タカラトミーの長年の研究と経験に基づいた、スムーズにレール上を走らせるための黄金距離なんでしょう※。

車輪の直径は、前輪が22.9mmφ、後輪が24.4mmφ（ゴム部品含む）でした。
なお偽物車輪は、前輪と比べても明らかに小さく形もいびつのため、車輪への流用をあきらめ、他の車両から流用することにしました。

測定後のノギスを添えて撮影。ゴム部品があって測りにくい・・・。

ここまでの結果から計算すると、前後輪の隙間は21.4mmということになります。
もし、この間に前輪と同じサイズの車輪（以下、これを「中輪」と書きます。）を追加すると、1.5mmの不足、つまりホイールベースの延長改造が必要と判明。

オーマイガッ！加工のハードルが・・・。

前後輪と中輪の隙間をどの程度確保すればいいのか皆目見当もつかないので、余裕を持って前後輪のホイールベースを8mm延長し53mmにすることにしました。

※少し調べたら、この時点のプラレールトーマスシリーズでは、このホイールベース45mmに当てはまらないっぽい車両（エドワードとか）もあるようです。
　（株）タカラトミー　きかんんしゃトーマス商品ラインナップ

http://www.takaratomy.co.jp/products/plarail/lineup/thomas/

２．レールとの干渉

3軸6輪化にすることで心配されるのが、走らせた時に中輪がレールガイドに干渉して、カーブを曲がれなくなることです。
そこで、台車だけカーブレールに乗せて、現在のホイールベース45mmでレールのガイドと車輪の間にどのくらい余裕があるか見てみることにしました。

まず普通のカーブレール45°　まだ余裕があります。

あと8mm延長しても、なんとかなるように見える。

交差レール45°　こちらはちょっと無理っぽいです。

苦しい。中輪とレール外側のガイドが干渉する・・かも。

これは・・交差レールでの方向転換を諦めれば、結構いけるんじゃ？と思えてきました。
まあ、物は試し、ということで進めていきます。

３．追加する中輪の調達

昔に買った、ライト付D51車両セットに付属していた貨車です。

自動車とヘリのミニチュア運搬車だったような・・・。

何度も壊れては修理をしましたが、結局パーツを紛失してしまい、今は原型をとどめておらず子供も遊ばなくなっていました。

中輪は、この貨車から借用することにします。

各部を分解。車輪のシャフトは3mmφでした。

車輪の他にも軸受ごと流用できればいいんですが、形状を見ると軸受の方は無理かなあ・・・。

一応、車輪の直径を確認すると、微妙に歪んでいて21.8～22.0mmφです。
あれっ、大きさがC12の前輪22.9mmφより小さい・・・。

オーマイガッその２！各輪のレベル調整が面倒になることが判明しました。

４．台車の分解

作業の邪魔になりそうだったので、動力ユニットを台座から完全に外します。

リード線はハンダ吸い取りを使うと簡単に外れました。

台車を完全に分解しました。

台車を構成する各パーツ。

動力ユニットを三角ネジ専用ドライバーを使って外すと、後輪を取り出すことができますが、後輪自体は前輪と連結棒でつながっているため、そのままだと作業に不便です。

連結棒は普通のプラスチックより柔らかい材質のため、強い力がかかると変形します。このためプラ板やマスキングテープで養生しながら次の手順でこれを外しました。

まず、後輪側は、車輪を貫通した穴に連結棒の軸棒が差し込まれているだけなので、車輪の裏側から連結棒の軸頭を押し外します。

前輪は、軸の一方に留め金具が付いているので、これをラジオペンチで引っ張って取ると、連結棒を車輪と一緒に軸から抜くことができました。

動輪の軸径は2.5mmφでした。

５．加工方針

中輪と前後輪の高さが合わないと、完成してから一方の車輪が浮いたり、レールに届かなかったりします。

各パーツの寸法の測ると、左右でも微妙に違ったり円が歪んでいる場合があることがわかりました。

プラスチックのため、収縮誤差があるのかもしれません。

また私の加工スキルが不足しているため、この先製作誤差も必ず出るに違いありません（笑）

そこで、ホイールベース延長に合わせて中輪にレベル調整機能を持たせることにしました。

また、走行への影響を最低限に抑えるため、追加パーツの張り出しは極力避け、原型寸法内に収める方向とします。

レベル調整はビスとナットに薄いプラ板を挟んで調整する方法としました。

図面を引いてみましたが、電池カバーの厚みと電池までの距離が少なく、調整用ナットの厚み分を除くとほとんど加工に余裕がありません。

自分用図面なので、見ずらくてすいません。

一番上が原型、その下から加工平断面です。

ちょっと強度にも不安もありますが、このまま進めます。

６．電池カバーの加工

ホイールベースを延長するため、電池カバーを加工します。

とその前に、切断予定位置に（株）タカラトミーの刻銘がありますが、分断すると後で見苦しいと思い消しておきました。

(C)1959 2008 TOMY / MADE IN THAILAND

切断面にかかるので、刻銘を消しました。

いよいよ、電池カバーを切断します。

精密のこぎりで大まかに切って、やすりで切断面と寸法を調整しました。

切り離した真ん中のパーツは使わない予定。

次に、プラ板から各パーツを切り出します。

写真は、一部について既に組み立てています。

5mmLアングルを骨組みにします。

調整用のビス・ナットは、2mmφ×6mmを使用しました。
写真にはありませんが、ビスが長すぎ、このままだと電池にぶつかるのでカットが必要です。

受けのナットは、動かないようにプラ板で両側から挟み、瞬間接着剤でがっちりと固定しました。


少し長くなったので、次回に続きます。

プラレール修理： 歯車の割れた新幹線E3系こまち

（概要）
●プラレール新幹線E3系こまちの動輪の歯車が割れていました。
●破損していた歯車を交換し、ついでに動力ユニットの分解清掃を実施しました。

※（株）タカラトミーではプラレールの改造はしないよう勧告しています。
　本ブログはプラレールの改造を推奨するものではありません。
　また、本記事を参考にして不利益を被っても、管理人は一切その責を負いません。

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子供から、遊んでいたプラレール新幹線E3系こまちが走らないから見て欲しいと頼まれました。
スイッチを入れると、モーターからは動く音がするのに、車輪はほとんど回転せず異音がします。
子供の話では、遊ぼうと思ってスイッチを入れたら走らなかったとのこと。

秋田新幹線　E3系「こまち」

確認していると、動輪の歯車が割れているのに気付きました。
スイッチを入れると、ここが空回りをしています。

歯車の割れ目からシャフトの銀色が見える

まずは台車から本体カバーを外します。
蒸気機関車C12と違い、ねじを使わずツメではめられているだけなので楽です。

よく見かける、白いプラスチックカバーの動力ユニット

台車は、底にある２本のプラスねじを外すことで、動力ユニットと分解することができます。

問題の壊れた動輪の歯車も見える

今回、初めて台車を分解してみました。
動力ユニットから飛び出した金具は、台車の金具と電気的に接続するためにあります。

（赤矢印）分解するとき、ここが引っ掛かり、なかなか外れなかった

 台車に動力ユニットが付いた状態だと、台車の底に、この金具が見えるように入ります。

（赤矢印）電池のマイナス側に接続される金具になります

模型屋から、12枚のピニオンギヤを買ってきました。

12枚以外に、8枚と10枚の歯車も同梱

動輪をシャフトと車輪に分解します。

良い方法が思いつかなかったので、力づくで（笑）

次に壊れた歯車をシャフトから抜いて、買ってきた歯車と比較しました。

左がプラレールの壊れた歯車、右が買ってきた歯車ですが、明らかに軸穴の大きさが違います。
軸穴径を測定したところ、プラレールの歯車は2.5mmφ、買ってきた歯車は1.5mmφでした。

比べるまで、軸穴径が違うとはなぜか微塵も考えなかった（笑）

仕方がないので、2.0mmφ→2.5mmφの順でドリルを使い、ピンバイスでムリヤリ軸穴径を広げます。
力を入れすぎないよう、慎重に少しずつ削り進めました。

歯車に傷がつかないよう、ペンチをマスキングで養生

加工後の歯車比較。両方とも2.5mmφになり、見た目では良さそうですが・・・。

写真だとよく見えないが、軸径は同じ

動輪のシャフトに差し込んで回してみると、オーマイガッ！やはり微妙にブレが！
軸穴を削る過程で偏りが生じてしまった。これでは失敗か・・・。

回すと歯車に微妙なブレが出てしまった。

しかし、台車を組み立てて動かしてみると、動力ユニット側の歯車にも遊びがあってか、思いのほか快調に走っています。
どうやら、うまくひずみを吸収してくれているようです。
ピンバイスの使い方は、もっと工夫が必要だったと反省。


と、いうことで（笑）、

この新幹線E3系こまち、買ってからずいぶん子供に遊ばれたため、動力ユニット内部の歯車がゴミだらけです。
せっかくなので、この機会に動力ユニットも清掃することにしました。

まず動力ユニットの天井がプラ板で接着されていましたので、これをデザインナイフで少しずつはがしていきます。
（途中、力が入りすぎてプラ板を少し割ってしまいました）

プラ板パーツの周囲から、少しずつ剥がしていく

プラ板を外すと、モーターのリード線接続端子が金具にハンダ付けされている部分が現れました。
慎重に、ハンダ吸い取り線でハンダを取り去ります。
（後で調べたら、ハンダを取らず金具が付いたままでも分解できるようです。私には無理でしたが）

側面のビスを外し、2か所あるツメを浮かせると、動力ユニットを分解することが出来ます。

写真は既に清掃した後、歯車を入れて撮影

全ての歯車を一度外し、グリスを拭き取りブラシを使って一個ずつ丁寧に清掃しました。
しかしいったい、どこからこれだけのゴミが入るのか？

最後にもう一度グリスを塗って、動きを確認してから組み立てます。

金具とモーター端子も再度ハンダ付け

ちなみに、ハンダ部分を覆っていたプラ板パーツは、無くても影響はないので外したままにしておきました。

台車を組み立て、本体カバーを取り付けて作業は終了です。
レールの上に置いてスイッチを入れると、以前のように元気に走り出してくれました。

中央が新幹線E3系こまち

子供が作ってくれたレイアウトに置いて撮影

今回、初めて内部まで分解しましたが、おかげで注意点等がいろいろ分かりました。
次に同じような故障が起きても（多分）大丈夫でしょう。

また、これでしばらく遊んで様子を見ることにします。
（ちょっと歯車が心配ですが・・・）

プラレール改造： 蒸気機関車C12のモーター交換

（概要）
●蒸気機関車C12の走りは登り坂で力不足を感じます。
●タミヤのトルクチューンモーターに換装したところ、蒸気機関車らしい力強い走りが手に入りました。

※（株）タカラトミーではプラレールの改造はしないよう勧告しています。
　本ブログはプラレールの改造を推奨するものではありません。
　また、本記事を参考にして不利益を被っても、管理人は一切その責を負いません。
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動かなくなっていた蒸気機関車C12ですが、今のところ分解手入れ後は順調に走行しています。

快調に走るプラレールC12

ところが、馴らし運転の様子を眺めていた子供から「遅っ！！」という声が・・・。

確かに、先日買ったばかりのプラレール新幹線E4系マックスと比べると、明らかにスピードが遅く感じられます。
しかし機関車ですので、やたら早いとかえって違和感が出てしまいます。

とは言え、登り坂を苦しそうに登るC12を見ていると、やはりトルク不足は否めません。
なんとかもっとパワーアップを図る方法はないでしょうか。

前回、動力ユニット内部のゴミを清掃して油を注していますので、これ以上、できることは次の２つしか思いつきませんでした。

１．電池を換える。
　エネループから乾電池にすれば、使用初期の電圧が高いため元気のいい走りが期待できる。

２．モーターを変更する
　より定格トルクが大きいもモーターに換装する。

１案はお手軽ですが、エネループがとても便利なのですぐ却下となり、２案を試してみることにしました。


モーターの交換に際して、まず初期状態の（といっても購入直後と比べれば動きが悪くなっている可能性がありますが）、C12が現在どの位の性能なのか確認したくなりました。

まず、動輪の回転数を確認します。
測定には、（株）小野測器のディジタルハンドタコメータHT-4100を使用しました。
　→（株）小野測器HP http://www.onosokki.co.jp/

単4電池3本で使えるお手軽タコメータHT-4100

測定するには、まず反射テープを被測定車輪に貼り付ける必要がありますが、添付のテープのままだと大きすぎるので、車輪の幅に合わせてカットしました。
説明書を見ても何も書いていませんが、ちゃんと測定できるかちょっと不安です？

動輪に反射テープを張り付け

HT-4100を近づけてボタンの押すと、赤いレーザー光が照射されました。
数字が表示されましたので、なんとか測定できるようです。

回転数を測定中

機関車C12の回転数は174～178r/minでした。
ちなみに、新幹線E4系マックスは高速モードで305r/min位、低速モードで145r/min位。

また、実際に貨車を引かせて平坦レールを走らせた時の走行速度を計測します。

レールの両端にストップレールを設け、直線レール11本をつなぎます。
直線レール11+ストップレール1、1本あたり21.5cmですので、全長は258cm = 2.58mです。

ストップウォッチで時間を測定しました。
機関車C12は13.3sでしたので、698m/h = 0.7km/h
新幹線E4系マックスは7.1s　→　1,308m/h = 1.3km/h（高速モード）、14.2s　→　654m/h = 0.7km/h（低速モード）

誤差を含むとはいえ、平坦レールで比較すれば、低速モードとしては特段機関車C12が遅い訳ではないようです。


では、いよいよモーターの換装をすることにします。
換装するモーターは、タミヤミニ４駆のチューンナップパーツとして売られているトルクチューンモーターを準備しました。

模型店で400円弱で売られています。

前回と同じ手順で、本体ボディーと台車を分解します。

動力ユニットも台車から切り離した。

動力ユニットのモーターを外すため、モーター側のスイッチ金具を外します。
上手く説明しづらいですが、金具は穴を通したプラスチックの頭を熱で溶かして潰すことで、これが固まって固定されています。

金具は２か所で留められています。（矢印のところ）

 金具を抑えているプラスチック部分を、デザインナイフで丁寧に削り取ります。

プラスチックを削り取ったところ。違いがわかります？

下の写真は、モーターユニットを開けて撮影したものです。上で外した金具はモーターのリード線接続端子に直接ハンダ付けされていました。

モーターのリード線端子は両方ともハンダ付けされている。

市販のハンダ吸い取り線を使って、ハンダを取り除きます。

ここで完全にハンダを取り除くことができれば、先の金具を外さなくても、モーターの取り外しが出来るかもしれません。
私の場合、ハンダを取り去るまで、どのように端子に金具が付いているか判らなかったことと，作業中に金具にへんなクセがつくことを嫌って、念のため金具を外しています。

かなりしっかりハンダ付けされていました。

ハンダをきれいに取り去ると、接続されていたリード線と金具が外れました。

写真では動力ユニット内のギアはすでに外されています。

初期状態で装備されていたモーターを取り外して、買ってきたトルクチューンモーターと並べてみました。
左が初期モーターです。白いシールはハンダの熱保護用でしょうか？

サイズは全く同じです。

念のため、シャフトの頭がウォームねじから出ている長さを計測すると0.85mmでした。

実際はデプスバーで測定しています。

マイナスドライバーをねじの根元に差し込んで、ウォームねじを少しずつ抜きます。

ある程度抜けたら、一気につまんで抜きました（笑）

外れたウォームねじです。根元側には十字のモールドが掘ってありました。
組立工程で方向を間違わないためだと思われます。

見ずらいですが、ねじの根元側にモールドが。

ウォームねじを、新しいモーターに差し込みました。
ねじの頭から、シャフトの頭が0.85mm飛び出すように慎重に調整します。

ウォームねじの向きもOKです。

動力ユニットに新しいモーターを入れて、ギア類を組み込みました。

ウォームギアのかみ合わせも問題ありません。

動力ユニットの外側カバーをはめ込みます。
外した金具は、瞬間接着剤で慎重に固定しました。

モーターのリード線接続端子はまだ何もしていません。

最後に、リード線と金具をモーターの端子にハンダ付けします。外す前と同じように、簡単にとれないよう、ハンダは惜しまず使うようにしました。

遊ぶ途中で外れないよう、しっかりと固定します。

台車を組み立てると、僅かに新しいモーターのオレンジ色を見ることが出来ます。ちょっとワクワクしてきましたね。
試しに電池を入れてスイッチをオンにすると、おお～！！軽快に動きます。

オレンジ色がちょっとカッコいい感じ

あとは、ボディをつけて完成です。
モーターは全く見えないため、外観上はモーター換装前の初期状態と変化ありません。

それでは、どの程度性能が変わったか確認します。

まず、回転数ですが、測定したところ171r/minでした。
換装前に比べやや遅くなりましたが、まあ誤差の範囲でしょう。

つづいて、スピードです。
同じコースで時間を測定したところ13.4sでしたので、693m/h = 0.7km/hとなり、こちらも変化なしといって差支えないレベルでした。

しかし、坂道を登らせると、貨車を引かせても全くスピードが衰えることなくグングンと登ります。
試しに８台の貨車を引かせて登らせると、坂レールを登り切るあたりで後輪をやや空転させながらも、力強く進んでいきました。
子供からも「C12スゲー！！」と感嘆の声が（笑）


実は、換装前に平坦コース以外に坂道コースも作り時間を測定するつもりでしたが、用事があって省略してしまったのでした。
おかげで、具体的な登坂性能向上が値でわからずじまい。こんなことなら、平坦コースをやめて坂道コースだけにしておくべきだった・・（笑）

しかし、機関車らしい、とても力強い走りが手に入ったので満足しています。

オマケに、機関車C12のために子供たちが坂道コースを作り、いろいろテストしてくれて写真まで撮ってくれたので紹介します。

ちらかっているのは愛嬌ということで・・・（笑）

息切れせず、ラクラク登るようになりました。

これで、またしばらく遊んで様子をみることにします。