|
|
| ・続洋菓子店からのご依頼で伊東へ（２０２５．４．２５） |
守谷工房のリペア６へ
 温度調整器のトラブルを解消した洋菓子店のオーブン ですが、ご主人からもう一つ別の不具合について相談を 受けています。上下２枚のドア開閉に大変な力が必要で、 特に奥様が操作する際には危険すら伴うとのことです。 |
||
 ドアは耐火性セメントボードを挟んだ構造で、 １枚当たり数十ｋｇの重量があります。 |
 そこで開閉時の負担を軽減するため、両側の ヒンジ部にコイルスプリングを内蔵しています。 |
|
 コイルスプリングが開閉時の荷重を軽減する構造を調べます。 ドア（図中上部）側に２か所、本体（図中下部）側に１か所の 軸受けがあり径２０ｍｍほどのシャフトを介してヒンジを構成し 相互に連結されています。シャフトは本体側の軸受けにのみ 留めネジで固定されています。シャフトを通る強力なコイル スプリングは、片方の端がボルトでシャフトに固定され他端は ドアと一緒に回転するスリーブに固定されています。結果、 ドア開閉時に捩じられて反力が生じ、その重量を軽減します。 |
||
 スリーブから突き出たピンがドア下端に 当たり、両者は一体となって動作します。 |
 コイルスプリングをシャフトに固定するボルト、 シャフトを軸受けに固定するネジを緩めることで・・ |
|
 ヒンジ部を分解することができます。上図は右側のヒンジ部を分解 した状態を示しています。左側の構造はこれと左右対称になります。 |
||
 実際にヒンジ部を分解してみます。ドアが 落下しないよう十分な注意が必要です。 |
 本体側の軸受けに打ち込まれている留め ネジ（六角穴付きホローセット）を緩めます。 |
|
 シャフトの表面にも穴があり、軸受けを貫通した留め ネジが穴まで到達して、シャフトを完全に固定します。 |
 コイルスプリングの片方の端がピンのように 突き出ていて、スリーブ側面の穴に入り込みます。 |
|
 コイルスプリングとスリーブを取り出すとこのような 構造になります。スリーブに差し込まれた短い ピンがドア下端に当たり、開閉とともにスリーブが 回転するとコイルスプリングも捩じられる構造です。 |
||
 要領を得たところで上下全４か所の ヒンジ部を分解していきます。 |
 ドア開閉時の重さが軽減されないのは コイルスプリングの問題に違いありません。 |
|
 取り外したコイルスプリングは、鋼鉄製で 巻き線の太さが３ｍｍほどもあります。 |
 この強力なコイルスプリングが、 端の部分で折れています。 |
|
 長年にわたり繰り返し荷重が加わり、金属疲労が進行したと 思われます。シャフト方向に突き出たピンから捩じり応力が 伝わり、巻き線に移行する部分に特に応力が集中したと考え られます。これだけ強力でしかも両端が特殊加工されたコイル スプリングです、バネを製作する会社（発條業）は多く見かけ ますが、ほんの数本だけ受注してくれる会社はないでしょう。 仮に請け負ってくれたとしても、大変な費用がかかります。 |
||
 かくなる上は、守谷工房で何とかするしか ありません。破断した部分の再生を試みます。 |
 しかし強力なバネ材には焼き入れが施されて おり、そのままではとても加工できません。 |
|
 加工可能な状態にするには焼きなましが必要です。 工房にはブタンバーナーしか道具がありません。 |
 焼きなましには適切な温度管理が必要ですが、 なこと構ってられません。加工できればＯＫです。 |
|
 焼きなましには変態点を超える加熱が必要で Ａ１変態点でも７００℃以上の温度になります。 |
 なこと構ってられないので、とにかく 加工したい部分を加熱していきます。 |
|
 割と簡単に赤熱してきますが、鉄の 場合で赤熱は６００℃くらいです。 |
 黄色がかってくると１０００℃に近づきますが、 黄色を維持するのは難しくそこそこにします。 |
|
 冷却もただ室温下にしばらく放置するだけ。 いくらかでも柔らかくなってくれれば幸いです。 |
 コイルスプリングの端をバイスで挟んだり、 金床上でハンマーで叩いてみます。 |
|
 やはり強力なバネを見くびってはいけ ません。まだまだ十分に硬いです。 |
 それでも巻き線の隙間にドライバーを 入れてこじると、少し広がってきます。 |
|
 掴みどころができたので、あらためて バイスに挟み思い切り締め込みます。 |
 不十分とはいえいくらか焼きなましが進んで いるようで、巻き線が変形し出しています。 |
|
 バイスの挟み方を変えます。突き 出し部を作る加工を進めています。 |
 何とかここまで開きました。手がかりが できれば加工の方法も広がります。 |
|
 コイルスプリング全体をバイスに固定し 巻き線の端をハンマーで叩き出します。 |
 鉄パイプを用意しテコの 原理で巻きを戻します。 |
|
 巻き部分が一挙に 直線に変形します。 |
 突き出してきた部分をバイスに 挟み直し、残る歪みを矯正します。 |
|
 スリーブに差し込まれるピンの部分、 突き出しが何とか出来上がりました。 |
 実はここからがさらに大変で、突き出し部分はコイル スプリングの軸方向に向きを揃えなければなりません。 |
|
 バイスに固定できる部分が限られ、 この方向に曲げることは困難です。 |
 折り曲げたい部分をより柔らかく するため、もう一度加熱します。 |
|
 工房に残っていた金属棒が、コイルスプリング内径に 偶然合致します。中に通すことでうまく固定できます。 |
 突き出し部分をハンマーで叩くと 一挙に方向を変えることができます。 |
|
 何とかなりました。強いて言えば、巻き線の一部を 引き出したことでコイルスプリングの全長がひと巻き分 ほど短くなっています。突き出し部分を長めに取って いるので、スリーブに届かないことはないでしょう。 |
||
 焼きなましした部分を焼き入れし直します。 炭素鋼で８００～８５０℃と言われますが、 |
 そのような温度管理はとても無理で、赤熱から 黄色に近くなったところでジュッと急冷します。 |
|
 全４か所のヒンジ部のうち、結局３か所・３本のコイル スプリングが破断し、それら全てを同じ方法で修復します。 |
 元の突き出し部分と比べると多少不格好 ですが、機能を果たせば良しとします。 |
|
 修復したコイルスプリングを携え再び伊東市へ出向きます。 ところで、写真中矢印の位置に取り付けられているのは シャフトに通された金属製のホースバンドです。短くなった コイルスプリングの影響でスリーブが左右に移動するように なります。大きくずれたスリーブからコイルスプリングの 突き出し部が抜けることを防ぐため組み込んだものです。 |
||
 コイルスプリングを取り付けてから、バネに テンションを加える作業が必要です。 |
 スリーブを回転させる短いシャフトを利用して コイルスプリングを１回転ほど締め込みます。 |
|
 コイルスプリングが４本とも復活・機能し、ドアの開閉が とても楽になります。ご主人と奥様に操作してもらい 修理結果を確かめてもらいます、特に問題ありません。 ところが、ここで新たな不具合が発覚します。上段ドア 左側の既に修復したはずのコイルスプリングですが・・ |
||
 ドアヒンジ部左右に組み込まれているコイルスプリングを 取り出して描くとこのようになります。右側用は左巻きに、 左側用は右巻きに作られています。ドアが手前方向に 開く際に、スリーブを介してコイルスプリングは左右とも コイルが閉じる方向に捩じられます。左右で巻き方向を 逆にしているのはこのためです・・なるほどなるほど。 |
||
 あらためて上段ドアの左側ヒンジ部を見ると、組み込んだ コイルスプリングが左巻きになっています。これではドアが 開く際にコイルが開く方に捩じられ、突き出し部と巻き線の 接続点あたりに応力が集中します。その結果、巻き線が 開いてシャフトから離れ隙間ができています。他の３本の どれかと間違えて取り付けた可能性がありますが、既に 厳重に確認しています。結論は４本中３本が左巻きで、 下段ドアの左側のみが右巻きです。温度調整器と同様に コイルスプリングもかつて出入りされていた業者さんにより 交換されたことがあるそうです。そうすると、交換の際に 右巻き・左巻きを取り違えた可能性があります。コイルが 開く方向に繰り返し使用されるとすると、応力集中による 局所的な金属疲労が進行し、次にいつ再び破断するか とても心配です。サイズやバネ定数が近い既製品から 何とか複製することを検討せねばならないかも知れません。 |
||
|
||