卓上ボール盤使い勝手の改善

これでわかった !
卓上ボール盤使い勝手の改善

近年、「DIY」が流行っているようです。ここでは、今人気の「アンクルサムボール盤」の使い勝手の改善について、その要点を紹介します。　　目次へ
　なお、更なる【改善】については【追記-1】、【追記-2】の項で紹介します。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【１】対　象　品　
▼　アンクルサム卓上ボール盤
（ Stax tools 303 uncle sam bench drilling machine）

▼　特　長
（１）ハンドルを引くだけで無段階の回転変速が可能(CVT 500～3000 rpm)
　CVT　＝　Continuously Variable Transmission

ベルトの掛け替えは、主軸の回転数を変更する度に必要となり、非常に手間が掛かる作業です。
この機種はハンドルを引く簡単な操作で主軸の回転速度の変更が可能です。
作業時間の大幅な短縮に繋がります。

（２）操作パネル部にデジタル回転表示および各スイッチ類の集中配置。

（３）深さストッパーが付いており、繰り返し同じ深さの穿孔（せんこう）に便利。

（４）テーブルにはサポートローラーが付いており、左、右、前側どちらの方向でも使用する事ができます。

（５）照明電球付きなので最大40Wの明るさで作業面を照らせます。

（６）レーザー照準機能付きで正確な工作が可能です。

（７）V ベルトは国内輸入業者から購入可能です。（購入事例参照）

▼　操作パネル（デジタル回転表示、スイッチ類の集中配置）

▼　電源スイッチと安全キー
黄色い安全キーをスイッチハウジングに差し込んで電源を入れます。
スイッチを上げると電源ONです。
安全キーをスイッチから抜き外すと、電源OFFの状態でロックされます。

CVT

▼　ＣＶＴ機構原理図（本機に特化し作図）
[ ex. Stax tools 303 Uncle Sam ]
プーリー V 溝幅の広狭（こうきょう）の変化に刮目（かつもく）。
「無段変速機能」
手動ハンドル（変速機構）で、ドリル側プーリーのベルト掛け V 溝幅の広狭を加減します。
これに同期して、V ベルトテンションが増減し、モーター側プーリーの V 溝幅も変化します。（ V ベルトにかかるテンションを一定に保つよう作動します）

▼　実際のＣＶＴ機構
[ ex. Stax tools 303 Uncle Sam ]
（注）プーリーの金色は解説の便宜上、着色してあります

　
▼　ドリル側プーリー（従動側）
手動ハンドルで金色プーリーを上下に変位させ V 溝幅の広狭を制御（変速機構）

　
▼　モーター側プーリー（駆動側）
ベルトテンションの変化とスプリングの作用で金色プーリーが上下に変位し、プーリー V 溝幅の広狭が変化します。

プーリー回転中の上下嵌合構造が絶妙です。
これにより、ドリルの回転速度を滑らかに変速できます。

▼　高速回転時のスプリング状態（モーター側）
プーリー直下の圧縮コイルばねがほぼ伸びきった状態です。
この時プーリーの軸直径は最大径になってます。

【余談】軽自動車へのCVT浸透率はすさまじく、約９割がCVTだそうですね。

【２】概　要　

▼　今回改良・改善した部分です。（下図）

各部の名称はFig.１をご参考に。朱塗りは今回改良した部分です↓

　目　次　　

　目　次　　　RETURN TO TOP

　↓　click and Jump
（１）送りハンドル、昇降ハンドルの握り交換　

（２）ドリルビット深さゲージの視認性改善　

（３）ドリルビット深さストッパー（ねじ式）の自作　

（４）照明電球をLEDリングライトに交換　

－－－　Coffee break　－－－

（５）レーザーマーカー照準器の位置変更　　

（６）チャックハンドル収納にチェーン式採用　

（７）テーブル固定用ハンドルの延長　

（８）切削くず受け皿の工夫（パラボラANT）

（９）ボール盤にD種接地工事を施工　

（10）303 uncle sam トラブルシューティング　

（11）参考資料　（V belt 購入など）

　　　　　　　To end of file

　【３】詳　細　
　（１）

（１）送りハンドル、昇降ハンドルの握り交換　　目次に戻る

◆ 「握り」を交換すると「握り」が横に出っ張り、ハンドルが突発的に回転した場合危険に思うかも知れませんが、意外と安心感があります。

◆ 「握り」をくるくる回転させれば、持ち替えなくても良いので楽です。
手に馴染み、操作性の向上が図れます。

◆　ハンドル握り交換前

　CVT：Continuously Variable Transmission

◆　交換用鉄製回転握りノブ

「握りノブ」は、丁寧な加工で手にぴったりフィットします。
Amazon通販で購入しました。　＠￥870（税込）でした。

◆　握りの交換　４箇所
送りハンドルの「握り」は各先端との間隔が約190mmの正三角形です。

◆　L 型金具は自作で、素人工作です（でも使いやすい！）
ハンドルロッド L 型金具自作は、握り交換工作のPOINT(重点)です。
ハンドルロッドは「原状回復」可能にするため無加工です。

◆　L 型金具の内角は、なぜ110 [deg.]？

　握り部分を水平にするためです。水平にすると手に馴染みます。
　実際に操作すると分かるのですが、水平でないと違和感があります。
　ロッド及び握りの装着は本体側面（鉛直方向）に対し、次の角度になります。
　ロッド取付角度＝20[deg.] 　にぎり取付角度＝90[deg.]

◆　そして下図の通り！　　　　★ 360-( 70+90+90 )=110 °
【注】次は略図です。図上の角度描画は正確ではありません。

◆　厚さ３ｍｍの鉄板加工。　アルミ材なら加工が楽ですね。
　できれば厚さ２mmの方が、ナットの締め代を多くとれ有利です。

◆ねじのゆるみ止め剤（￥275）
３箇所にこれを使いました。　（嫌気性合成樹脂固着剤）

◆ハンドルロッドのねじ山不足のため、締めつけナットはゆるみ止め剤で固着。
ダイスで「雄ねじ」を立てればこの必要はありません。

◆　昇降ハンドルの握り

◆下は交換撤去品との比較写真です。別途利用法を考えます。

　（２）

（２）ドリルビット深さゲージの視認性改善　　目次に戻る　　

◆　改善以前は「深さストッパー用ロッド」に目盛がありました。（iｎ＆ｍｍ）
視認性が悪く今回改善しました。

ここの改善方法はたくさんの事例があり、迷いましたがコストを低く抑えた方法にしました。

◆改善後（撮影の都合で速度制御ハンドルは外してあります）

◆　マグネットテープでのスライドはスムーズで　★Good !
ここは、接着剤で固定します。当初、両面テープを使いましたが剥がれることがありました。

この可動式ゲージを使うと、穿孔（せんこう）の深さを簡単に読み取る事ができ、間違いもしにくくなると思います。

　追記　
◆　【追記－１】　　　　　　　　　　RETURN TO TOP　
さらに改善を進めました。
ボール盤前面に「深さゲージ」を増設しました。
材料は有り合わせのプラ製アングル、マグネットテープ、両面テープ、スチール製物差しなどです。
　ツマミは送信用真空管 2B29用の「プレートキャップ」を流用しました。
ジャンクボックスは、まったく宝箱です！

◆裏面（スチール製15cm物さし＆装着時の木片スペーサー）

◆　木片は装着時のスペーサーです。
両面テープはスポンジ系がいいです。
配線用プラモールは、ゲージの上下移動時のガイドレールで、これがあると直線的移動が滑らかです。

◆　ゲージポインター（指針）

厚さ2mmのアルミ板を加工しました。
これで、横側からもゲージが読めます。必要性は？ですが。

◆　完成です。体裁が不細工ですが実用的には★Good !

はじめ両面テープで装着しましたが、剥がれてしまい結局ビス留めにしました。
二つのゲージがこの指針で同時に読めますね・・・。

◆片方をインチ・ゲージなどの任意のゲージにすれば利便性が増します。

◆ストッパーにゲージを突き当てれば、無造作にゼロ点をセットできます。

　（３）

（３）　ドリルビット深さストッパー（ねじ式）の自作　　　目次に戻る　　

◆　切り欠きナットを使って、ドリルビットを下げた位置で、ストップして置くことができるようにしました。

ストッパーについても考察しましたが「ねじ式」は簡単に自作できます。
金切鋸で切断すればできあがりです。
DIY程度のボール盤使用頻度では、これが★Good !

◆　使い方は簡単です。

①ストッパーは写真の左り側からストッパー用ロッドに取付けます。
②そして、ねじ山の方へ回転させればセット完了です。
③写真奥方向（ロッドの背中方向）には絶対外れません。
④外すときは回転させた分戻せば簡単に外せます。

◆　ねじ山の方へ回転させればセット完了。

◆　深さストッパー部分の拡大

　（４）

（４）　照明電球をLEDリングライトに交換　　　　目次に戻る

◆　既存の「ＬＥＤ電球」では十分な照明効果が得られませんでした。

近年、「LEDリングライト」が、ネット通販で安価に購入できるようになりました。(今回 \972)

■そこで、以下のように「LEDリングライト 5W」に交換しました。
効果大で、作業能率も、安全性も優秀です。

◆　リングライト（4.5インチ）の電源供給は、以下の様に簡単にできます。
部品類も100円均一店で入手できます。

◆　写真は「電球ソケットコンセント変換アダプター」に付け替えた様子です。
アダプターの口金は受金にしっかり締め付けて取り付けます。
なお、隣のボルトは、速度制御ハンドル操作時に上下動します。
したがって、物品の支持には使えません。

◆　電源供給の部品構成です。（半田付けは一切ありません）
USB充電器は２ポートの方が用途がひろがります。
各USBポートの出力電圧電流値＆Watt数に注意。

◆　日本製　6A 125V 600W　　　口金、受金形式：E26
ホームセンターで　＠￥140

◆　4.5インチLED リングライトについて

【製品概要】
メルカリで新品購入 ( \972 )
5色の照明モード：電球色、ウォーム、ナチュラル、ホワイト、クール
LED電球：ホワイト 48 + オレンジ 48、電源 USB ５V（消費電力 5W ）

◆　電源供給状態

◆電源供給経路
（超簡単！リングライトのケーブルを引き回すだけ。撮影の都合で速度制御ハンドルは外してあります。）

◆ケーブルリールは「巻き取り＆伸長」の動きが快適です。

◆　リールを分解し、これにリングライトの電源線（給電線）を巻き付けます。　

◆　リール式USB延長コードのコード交換手順

①　リール中心のビスを外します。
②　既存のUSB延長コードを取り外します。
③　代わりに、LEDリングライトコードを溝に挿入します。
④　組み立ててリールの作動を確認します。

指先作業です。根気よくやるのがコツですね。

◆　次は、リングライトの装着方法です。

L型金具だけは自作します。平型でもO.Kです。
リングライト付属の「クリップ」は使いません。

◆　Ｌ型金具でリングライトの装着位置を最大限上部にアップしました。
平型金具でもリングライトの位置が10mm程度低くなりますが支障ありません。
ただ、チャックハンドルを使うときぶつかることがあります。
◆ Side view

◆Top view

◆ Bottom view

◆LEDリングライトの支持状況

◆リングライトの下部から撮影

◆　LEDリングライト装着完了
作業中は笠があるため、光源が直接目に入らないので眩しくありません。

◆ リングライトの副次的効果

●穿孔ポイントにドリルビットの芯を簡単に合わせられます。★Good !

coffee

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目次に戻る
－－－　Coffee break　－－－
◆艸　ちょっと　寄り道　艸◆

▼　外したLED電球は口金 E26で、一般の100V電球として使えます。
磁器製レセプタクルE26を使って作業場の「全電源ON/OFFパイロットランプ」に活用しています★Good ! 　発熱は体温程度＠外気温20 [℃]

▲LED電球のメリットは以下のとおりです。
・虫を寄せつけにくい←これが★Good !
・省エネで電気代が安い
・長寿命
・SWオンですぐに点灯
・発熱が少ない
・・・・　・・　・・・・　・・
作業場は約 4 ㎡で「KaBe」（壁）と名付けてますｗ
ボマ神のご加護がありますように。。 YB9 Bali(バリ島)　Got BOMA．　

▼　しばしゴリゴリ手間ひまかけて、味わい深い！手挽きミル（鋳鉄製）。
　　コーヒー油のにじむ木台。　毎日使って40有余年。　分解手入れ１回／年。
　　道具というものは、どんなものでも手入れを怠らなければ長く使う事ができる。
　　愛着も沸く！愛着のあるミルを手入れして、コーヒーを挽く。至福の時である。

－－“Enjoy a cuppa joe”－－

　（５）

（５）　レーザーマーカー照準器の位置変更　　　目次に戻る

◆　レーザー光線がリングライトの笠に遮られてしまう。

そこで、レーザー照準器の位置をコラム側へ移動しました。

◆新ホルダーはアルミ角パイプで自作しました。
(1.5t x 15 x 15 　L100 mm)
◆USB ACアダプターは２ポートの方が用途がひろがり★Good!

◆新ホルダーを下部から撮影

◆レーザー光線照準器の固定

◆堅固に固定

◆ レーザー光線（very good ）

　（６）

（６）チャックハンドル収納にチェーン式採用　　目次に戻る　　

◆チェーン（くさり）で吊り下げる方法にしました。
既存のチャック・ホルダーは堅くハマって、取外しがやや面倒でした。
昔の「くさり式」は自由度が大きく使い勝手がとても良かったからです。

・チャックハンドルの紛失防止にも有効です。
・クリップは上述の「LEDリングライト」から外したものです。
・チェーンの長さは 40 cmもあれば十分。
・チャックハンドルとの連結には、プラスチック製「線名札」を使いました。

【追記－挿入】
◆連結部を改良しました。
　　「線名札」は汚れが目立ち不格好なので金属線に交換。
Φ＝2.5mmの「盆栽用アルミ線」です。10分間の工作です。

－－－

追記－２
【追記－２】　　　　　　　　　　　　RETURN TO TOP　
◆クリップを別な用途にまわすため、チェーン吊り金具を作りました。
装着は、モーター台付けボルトを８ｘ25mmに交換し、共締めにしました。
◆有り合わせの金物に穿孔加工しただけです。

◆ボール盤不使用時は、従前のホルダーに収納します。

◆　【追記－挿入】
「アルミ線の採用」は、やっぱりスッキリと収納できますね。茶色のキーホルダーが無ければもっとスッキリしますが、孫のリクエストでしてHi

◆　L 型が吊り金具のボルトの緩み止め、金具の回転止めになります　

◆　チェーン吊り下げ状況　（①プラスチック線名札）

◆　チェーン吊り下げ状況　（②盆栽用アルミ線）

◆　左側面にも L 型金具装着（多用途金具ですね）　　　　使途不明 Hi

　（７）

（７）テーブル固定用ハンドルの延長　　　　目次に戻る

◆　既存のハンドルは、短めのハンドルです。（約 60mｍ）
これを、下図のように延長しました。

◆　これで、締めつけトルクも大きくなり、扱いやすくなりました。

◆　既存のハンドルカーバー（赤色）をはがして、ステンレスパイプに通しました。

◆　既存の鉄棒に接着剤を塗りパイプを固着しました。

◆　テーブル下部

◆　コラム側

◆既存の赤色カバーはカッターナイフで縦に切込みを入れれば簡単に剥がせます。

　（８）

（８）　切削くず（きりこ）受け皿の工夫（パラボラANT）　　目次に戻る　　

◆廃品利用
　スカパー受信用パラボラアンテナを「切削くず（きりこ）」の受け皿に使っています。

◆取付けには、コラムに突き当たる部分を切り込み、アンテナ裏面には、マグネット付き部品皿を使い固定してます。
これの磁力がアルミを突き抜け表面に弱く作用します。
鉄の切削くず（きりこ）集めに有効です。

◆　刷毛、へら等で切削くずを集め、アンテナを外せば清掃完了です。★Good !

◆　パラボラANT中央部の「高発砲ポリエチレン（円形のシート）」は、テーブルの丸穴からビットを落としてしまったときのクッションです。

◆　溜まった「切り子」
部品皿の磁力が弱めに作用します。

◆　マグネットで、ベースにくっついて安定します。

◆　アンテナをギュッと差し込むだけです。
取り外しが楽です。（切り子集めはみご箒が使いやすいです）

◆　切り込みは、金切鋸で簡単に切れます。素材がアルミなので。　

（９）ボール盤にD 種接地工事を施工　　　　　　目次に戻る
【関係法令】電気設備に関する技術基準を定める省令

◆ボール盤に「D種接地工事」を行いました（旧第３種接地工事）

今回は無線設備用の既設アース母線（接地抵抗値60Ω）に接続しました。

◆D種接地工事「接地抵抗値」は100Ω以下ですが地絡時に0.5秒以内に自動遮断できる場合に関しては500Ω以下でも良いと規定されています。
接地線は直径1.6mm単線又は2.0m㎡撚線以上の軟銅線を使います。

【参考】一般住宅の主幹用漏電ブレーカの地絡時動作時間は0.1秒以内です。
よって、一般住宅での「D種接地工事」は500Ω以下で良いことになります。

◆「D種接地工事」を省略できる場合
※　水気のある場所以外に設置する低圧機械器具で、15mA以下0.1秒以内で動作の漏電ブレーカで保護する場合接地工事を省略できます。（住宅家電が該当します）

◆「漏電ブレーカ」の事例　　（拙宅・分電盤）
　松下電工(株)／1992年製　

住宅家電を例にすると、水気のある冷蔵庫や電子レンジに付属される接地線は、D種接地に接続することで感電被害の防止を図っています。

接地工事は安全の観点から欠かすことのできない重要な工事です。

本機にはアース線付きの電源ケーブルが備わっています。
（ヨーロッパ規格の黄色と緑色のストライプ線）
このアース線を使えば良いのですが、コンセント側にアース端子がない場合不可能です。

端子があっても接地工事がされてない場合もありますので要点検です。

◆　D 種接地工事の接続点

裸圧縮端子のサイズに合わせ、手持ちの5.5 sq軟銅撚線を使っています。
素線が太すぎて扱いにくいです。

◆接地抵抗値の測定

(10)

（10）303 uncle sam トラブルシューティング　　　　　　　　目次に戻る

【問題点－１】

◆　購入直後から低速回転中に「カリッカリッ」とリズミカルに異音が出る。
　手持ちの 303アンクルサムはこのようなことはありませんでした。

対策：モーター側プーリー下部のばね部分に、グリ－スをたっぷり補給する。

▼ドリルが低速回転中に、モーター側プーリーの下側プーリーが降下し、圧縮コイルばねに圧縮力がかかります。
この時、ドリルの回転に同期した周期的なカリカリ異音が出やすいようです。

この異音の発生は、グリースが乾燥して硬化したときに多発するそうです。
乾燥の原因は、売却までの倉庫保管中にグリースが乾燥硬化した状況が散見されるそうです。
購入後、すぐにグリースを補給すれば音は消えるそうです。

◆グリースは、回転時飛び散るくらいにたっぷり補給します。
★【注意】必ず電源ケーブルをコンセントから抜いて作業すること！！

◆この圧縮コイルばねはCVT機構の重要な機能的役割ですね。
プーリー直下の圧縮コイルばねがほぼ伸びきった状態です。
この時プーリー軸の直径は最大径になってます。

　【問題点－２】

◆　購入直後から芯振れが発生した。
　手持ちの 303アンクルサムはこのようなことはありませんでした。

対策：チャックを一度取り外し、主軸の付着物を清掃する。（油分、グリース、防錆剤などを拭き取る）

▼チャックやスピンドル内の細穴を良く見て、きれいな布でチャックやスピンドル表面の油、コーティング材、微粒子を拭き取る。

再度チャックを装着・・・・
万策尽きて、これでもダメならチャックの主軸を交換？etc.

　(11)

（11）　参考資料　　　　　　　　　　　目次に戻る

◆　ボール盤とは？
工作物をテーブル上に載せドリルで垂直に穴をあける工作機械。穿孔(せんこう)機。
(蘭) boor-bank（ボーアバンク） (独) bohrbank　(英) drill press　

◆　V ベルト購入 ( 2022 .6 )
予備品として２本購入しました。（代金引換のみ対応）
　ベルト代：＠2,250円x2本=4,500円
(送料、代引き料は含まず)

Stax tools 　https://staxtools.com/
株式会社サンズマーケット/　　千葉県柏市
sons-market.inc

　購入した V ベルト　　　　（中国からの輸入再販品）
中国上海市、浙江省桐郷市[ウートン市]
撮影の都合で丸めてあります。

◆　現用の V ベルト
中国浙江海津海ゴムベルト（株）製

◆　Vベルト保管での留意点
購入年月：2022.6(新品)
設計寿命：一般的に24時間稼働で約１年間以上の耐久力の設計。
保管期限：５年を経過したVベルトは使用しない。2027.5（５年経過）
長期保管：合成ゴムでも長期保管すれば劣化する。
保管環境：温度-10～+40℃、湿度80％以下の場所に保管。
地面や床の上に直置きを避け、棚または壁に掛けて保管。
保管状態：直射日光を避ける。
表面に油やロジン(松樹脂)が付着しないようにほこりや汚染のない場所に置く。
腐食性の液体やガスと一緒に置かない。

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◆　このマグネットは超強力ですね。まとめ買いしました。
ダイソーで求む。