機械科「SL大樹」製作の紹介

機械科課題研究電車班の取組がNHK WORLD-JAPANでご覧いただけます。

　下記リンクからPCやスマホで視聴できます。下方にスクロールして6月3日(金)12:30-13:00のSLの写真をクリック(15分3秒～）すると視聴できます。

リンク：https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/live_tv/

※世界(4億４千万世帯)に向けて英語で放映されました。

※１年間上記リンクでご覧いただけます。

車軸の圧入試験を行いました。

　2026年6月22日の課題研究（4〜6限）において、試験用の車軸を製作し、車輪への圧入試験を行いました。

　昭和8年に製作されたSLから現代の電車にいたるまで、実際の鉄道車両の車輪は、ボルトや溶接ではなく、車輪に軸を直接押し込む「圧入」によって固定されています。車輪側の穴よりも軸の直径をわずかに大きくすることで、一度差し込んだ車軸は抜けなくなります。このような組み合わせを「しまりばめ」と呼びます。

　本実験では、穴の公差（H7）に対して「しまりばめ」となるよう、軸の直径を基準寸法より**＋25マイクロメートル** 大きく製作し、抜くときの耐力を万能引張り圧縮試験機で測定しました。また、比較として、さらに締め代を大きくした**＋30マイクロメートル** のものも試験しました。

　実験の結果、引き抜き耐力は＋25マイクロメートルのものが 10.5キロニュートン（1,070キログラム重）、＋30マイクロメートルのものが 18.25キロニュートン（1,862キログラム重） となりました。目標値である10キロニュートンをいずれも上回り、特に締め代を5マイクロメートル大きくしたことで耐力が大幅に向上するという、満足のいく結果を得ることができました。

圧入機で旋盤で製作した試験用の車軸を圧入しました。

試験用の車軸は、旋盤で加工しました。

平行度を高くするため、押しコップの角度を調整してから加工しました。

車軸が抜ける方向に押すことでどれだけの耐力があるか測定します。

期待値よりも大きな値(18.25キロニュートン)が測定されました。 

小車輪(30個)の飾り穴加工を行いました。

　6月15日の課題研究（4〜6時限）の時間に、小車輪（30個）の飾り穴加工を行いました。 この穴は性能には影響しませんが、車輪が回転している様子を視覚的に演出するために設けています。

　作業は、まず罫描き（けがき）で穴の位置を決め、その後に6mmのドリルを使って穴を開けました。小車輪の素材である「S45C（機械構造用炭素鋼）」は、実習でよく使う快削鋼やアルミよりも硬く、加工に手間がかかります。さらに今回は、将来製作する予定の客車用も含めて、30個（計60カ所）もの穴あけが必要でした。

　しかし、メンバー同士で上手く連携して作業を進めた結果、なんとか授業時間内にすべての穴あけを終えることができました。

先輩方が製作した車輪をすべて出して並べてみました。

飾り穴を開ける位置を図面から確認します。

ハイトゲージを用いて正確に穴位置を罫描きます。

ボール盤を用いて穴開け作業を行いました。

穴開け後、バリ取りを太いドリルを用いて行いました。

全部で３０個６０穴の加工を完了しました。(写真は２段に重ねてあります。）

2026機械科課題研究電車班新メンバー始動！

本日(2026.5.11)、南栗橋の東武鉄道SL研修庫を訪問しました！

　いよいよ今年度は、先輩方の設計を引き継いだ「ミニSL大樹」の製作が始まります。間近で見る本物の迫力は凄まじく、鉄の熱気まで伝わってくるようでした。この刺激を糧に、最高のミニSLを形にします！

 注：この取り組みは東武鉄道さまの協力により実現しています。一般の方は見学できませんのでご注意ください。

 2026年度電車班新メンバー13名

 東武鉄道南栗橋SL研修庫を訪問しました。

 東武鉄道車両部の皆さまに自己紹介しました。

SLの仕組みにについて授業していただきました。

 わかりやすい説明ありがとうございました。

 授業の後は、実車の見学です。本物の迫力に圧倒されました。

 運転台にも上がらせていただきました。本物は凄いです。

 車軸の軸受けが気になって写真を撮りました。

見学の途中、昨年度の電車班リーダーにお会いすることが出来ました。

5つのTV番組で電車班が紹介されました。

　今年は、５つの番組で電車班の活動が紹介されました。イベント、TV取材、SL製作と忙しい毎日でしたが、残念ながらSL製作が進まず、後輩に引き継がなければならない状態となってしまいました。しかし、卒業式まではまだ日があります。できる限り部品を製作して後輩たちに引き継げるよう努力したいと考えています。ご視聴いただきました皆様、あらためましてありがとうございました。

NHKおはよう日本　令和８年１月１４日(水)７：４５～

NHKおでかけしゅと犬くん　令和７年１１月２０日（木）１８時３８分～

TBS THE TIME 全国中高生ニュース　令和７年１２月２３日（火）６時２５分～

テレ玉 いまドキ埼玉　令和７年１１月２２日（土）８時３０分～

 NHKニュース 春日部市役所アオハル祭 令和７年１１月８日 放送

東武鉄道下今市機関区を見学させていただきました。

　今年も、機械科課題研究電車班の新たな３年生達がＳＬ大樹製作（ライブスチーム製作）を継続するための動機付けとして、ほんもののＳＬ大樹Ｃ１１１２３見学と乗車を目的に東武鉄道下今市機関区で実際にボイラーに火が入っているＳＬ大樹を見学させていただき、下今市駅から鬼怒川温泉間を乗車させていただきました。５月現在、南栗橋ＳＬ研修庫にＳＬ大樹Ｃ１１２０７が分解整備されていて７月には試運転となっていますが、今年度は早い時期に見学したかったため下今市に伺うことになりました。（この見学は、県立高校学際的な学び推進事業（埼玉県教育委員会）の一環で、東武鉄道さまの特別な計らいにより実現しているものです。東武鉄道へ直接のお問い合わせはご遠慮ください。）

東武鉄道下今市機関区ＳＬ大樹Ｃ１１１２３見学にて

まず最初に東武鉄道下今市機関区の事務所を訪問しました。

事務所では、ＳＬ大樹見学と乗車について説明いただきました。

機関庫には、待機中のＳＬ大樹Ｃ１１１２３がありました。

東武鉄道下今市機関区のＳＬ大樹の模型大樹は３台あります。ＳＬ大樹はお休み中もボイラーの火を絶やすことが無いそうです。これは、温度変化により発生するボイラー材料の伸びちじみによる劣化を防ぐためだそうです。もちろん、燃焼中のボイラーを見学させていただきました。熱い！

運転台は、見晴らしが良いです。

運転台にも座らせていただきました。結構、熱を感じます。

燃料の石炭です。オーストラリア産だそうです。

ボイラーの火を絶やさないように燃すための「おがくず」を固めた燃料。

石炭の袋。１袋１トンだそうです。ちなみに、ＳＬ大樹は１日に２便、下今市駅と鬼怒川温泉を往復しますが、１日に１袋（１トン）も消費するそうです。写真は１０日分、１袋１０万円するそうです。あと、驚いたのは「警笛」１回鳴らすのに約２キロの石炭を消費するそうです。もちろん１００年以上前の技術ですから、現代の機関がいかに効率が良いか驚かされます。

先頭についている丸いプレートをヘッドマークといいます。以前は、重い金属プレートの重厚なものを使用していましたが、掛け替えに危険が伴うため、現在は軽い樹脂プレートになっています。いろいろなプレートがあっておもしろいですね！

ボイラー先頭部のふたを開けて見せてくれました。石炭が燃えているため中は煤だらけで真っ黒です。でも、構造が見られて興味津々です。煙の臭いが心地よいです。

これから製作する機構ですが、結構複雑なのでできるかな？

機関庫にはディーゼル機関車ＤＥ１０がありました。電車班は機械科の生徒なのでディーゼルエンジンにも興味津々です。特別にエンジンを始動していただきました。

エンジンを始動するためのバッテリー電源を接続する分電盤。結構大きな電流が流れるみたいです。自動車の部品とは訳が違います。

１２気筒１２００馬力のターボディーゼルエンジンの始動音は、とんでもない迫力でした。この列車は、ＳＬ大樹の開業当初、ＳＬが故障してしまうことを想定して後ろから押す形で接続されていました。現在は、ＳＬだけで運行していますが、軌道上でトラブルがあると、このＤＥ１０が迎えに行くそうです。ただし、燃費は１リッターあたり４００メートルだそうです。

これもまた、特別に運転台にも座らせていただきました。今年の電車班は、電車好きも多いため大喜びの見学会となりました。

ディーゼル機関車は横向きに座って運転します。

見学終了後、東武鉄道下今市機関区の皆さまにお礼を言って見学を終えました。

次は、ＳＬ大樹乗車です。下今市駅（ＳＬのためにレトロな作りになっています。）から鬼怒川温泉に向かいます。

実際にホームに入ってくるＳＬ大樹はすごい迫力でした。

ＳＬ大樹の走行速度は、電車と比較してゆっくりですが、沿線の人々が手を振ってくれるなど飽きることなく乗車を楽しむことが出来ました。

車内販売で食べた「黒いアイスいちご味」

これほんとにイチゴの味がします。

SL大樹内では、展望車もあって煙の臭いを感じることが出来ます。

下今市駅に戻って本日の見学会・乗車会は終了となりました。

東武鉄道による授業

　５月１２日（月）に東武鉄道ＳＬ技術者を招いて「ＳＬのしくみ」について授業を行っていただきました。機械科課題研究の電車班では、２年前から東武鉄道ご指導の下、「ＳＬ大樹の模型」（５インチライブスチーム）の研究製作に取り組んでいます。今回は、今週末に下今市にＳＬ大樹の見学に行くための前段として、「ＳＬのしくみ」についてと東武鉄道車輌部の方を学校に招き、授業していただきました。動画は、授業の様子と2025年度の電車班メンバーの挨拶です。

注：この取り組みは、東武鉄道さまの特別な計らいで実現しています。東武鉄道へ直接の問い合わせはご遠慮ください。

令和7年度機械科課題研究電車班活動開始しました。

　4月21日（月）の授業において東武鉄道車両部の皆さまと初顔合わせの授業を行いました。顔合わせでは、自己紹介や今年度の目標などについてを話しました。また、残りの時間でレールの設置練習や「スペーシアX」の運転練習も行いました。

 東武鉄道(左)の方と初顔合わせ。たいへん緊張していました。

 レール設置練習。レールって結構重いです。

 皆で調整しながらレールを置いて行きます。

 ジョイントをネジで止めて行きます。なかなか高さが合わない。

 バッテリーを搭載するためにボディーを外します。

回路が正常に作動しているか確認します。

 仕上げに、手すりをネジで取り付けます。

 交代で運転練習を行いました。思っていたよりも運転が難しい。

「ミニSL大樹」車輪づくり

　春日部工業高校の機械科には、複合工作機械という最先端の工作機械が入っています。その工作機械を用いて「ミニSL大樹」の車輪を製作しています。電車班では、ほんものの図面（東武鉄道提供）を元に、そのしくみを理解するため8.4分の１サイズの模型を３Dプリンタで製作中ですが、実際に製作する部品も平行して製作しています。

　車輪の材質は、S45C（機械構造用炭素鋼鋼材）を用いています。耐摩耗性にすぐれ熱処理（焼き入れ）により強度を増すことができる材料ですが、アルミニウムなどと比較して削るのが大変です。

　最先端の工作機械を用いているので、動画のようにダイナミック加工（高速切削できる）を用いて加工しています。プログラムは、対話型のため入力は簡単ですが、CAD（コンピュータ製図ソフト）を用いて座標データを作成するのに苦労しました。（安心して下さい。数学が苦手でも機械が自動計算してくれるのでなんとかなります。） 

 プログラム入力そのものは、それほど難しくありません。

 既に、h9で軸穴を加工済みの車輪です。

 最先端の複合工作機械は、主軸が２つもあります。

 スピードが速いので刃物（超硬エンドミル）が折れそうで怖いです。

 思っていたよりも短い時間で加工できてびっくりです。さすが最先端！！

「SL大樹」の模型の模型製作、ボイラー載せてみました。

　日々、３ＤＣＡＤ（ソリッドワークス：３次元で図面を描くソフトウェア）と３Ｄプリンタを酷使してホンモノの８．４分の１サイズ模型を製作中の機械科課題研究電車班(機械科３年生１６名)です。努力の甲斐あってやっとボイラー部分を取り付けるところまで来ました。少しＳＬっぽくなってきました。

ボイラーを載せたＳＬ大樹の模型の模型

ボイラーが完成してご満悦の電車班リーダー（３Ｄプリンタで印刷に約４日かかりました。）

放課後は、３Dプリンタで出来上がった部品を組み立てます。

後台車が完成しました。結構複雑なので苦労しました。