JP2003311533A - ねじ座加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板厚が薄い車両などの構体を構成する骨材に、
内装材を止めねじで固定するためのねじ座を製作するに
ついて、ねじ座製造の能率を向上させるために、ワーク
の供給からねじ孔加工までを、一貫して連続的に行える
ねじ座加工装置を工夫すること。 【解決手段】所定の幅および長さに加工したワーク（フ
ラットバーに相当するもの）に複数のねじ孔を穿孔しね
じ加工する、ねじ座製作のためのねじ座加工装置を前提
として、上記ねじ座加工装置を、加工テーブル上にワー
クを供給するワーク供給装置と、加工テーブル上に供給
されたワークを横移動させて所定の位置に位置決めする
ワーク位置決め装置と、ワークを加工テーブルの長手方
向に移動させるワーク送り装置と、ワークを加工テーブ
ル上に固定するクランプ装置と、加工テーブルを跨いで
いる門型フレームにドリルとタップとを入れ替え自在に
設けたねじ孔加工装置とで構成すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の構体など
に内装材をボルトで取り付けるのに、構体の骨に穿孔さ
れているボルト締結用のねじ孔に取り付けて使うねじ座
を加工するねじ座加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道車両の車両構体は、軟鋼や
アルミニウム合金あるいはステンレスなどの材料が多く
用いられている。軟鋼あるいはステンレスなどの車両構
体は、車体をできるだけ軽量化するために厚さ１．６ｍ
ｍ〜２．３ｍｍの骨材が使用されている。また、アルミ
ニウム車両の構体では、厚さ３．０ｍｍ〜４．５ｍｍの
骨材が使われており、そして、これら車両構体の骨材に
は内装材がねじ止めされている。ところが、軟鋼やステ
ンレス車両などの車両構体の骨材は、上記のように厚さ
が非常に薄く、内装材をねじ止めするのにＭ４以上の止
めねじでは必要な締結力を得ることができない。また、
軟鋼やステンレス車両の骨材に比してアルミニウム車両
の骨材の厚さが上述したように幾分厚くなったものであ
っても、それでもＭ６以上の止めねじでは必要な締結力
を得ることができない。特に、アルミニウム合金は、材
質が軟らかいことから内装材や内装部品及び電気品の取
り付け部分には力が集中してかかるために強度が不足す
ることや内装材等を取り替えるようなねじ孔箇所では摩
耗によりねじ孔が馬鹿になり易く、止めねじによる締結
力が失われるという問題がある。そこで、従来は、上述
の問題点を解消するために、車両構体の骨材に内装材を
止めねじで取り付ける場合は、幅が３０ｍｍ以上で、厚
さが３．２ｍｍ以上の軟鉄鋼板または厚さ３ｍｍ以上の
ステンレス板で作られたねじ座を使用し、このねじ座に
止めねじを螺入させて締め付けるようにしている。そし
て、所定の長さに加工したフラットバーに多数のねじ孔
の位置をけがいて表示しておき、その位置にボール盤の
ドリルを合わせて孔を開け、その後、タップ加工してね
じ孔を形成し、その後、フラットバーを適宜の間隔で切
断して上記のねじ座を製作する。ところが、上述のよう
にしてねじ座を大量に作るには、相当な手間や時間を要
するので、製造能率が悪い。

【０００３】

【解決しようとする課題】この発明の課題は、上記問題
点を解消するもので、板厚が薄い車両などの構体を構成
する骨材に、内装材を止めねじで固定するためのねじ座
を製作するについて、ねじ座製造の能率を向上させるた
めに、ワークの供給からねじ孔加工までを、一貫して連
続的に行えるねじ座加工装置を工夫することである。

【０００４】

【問題を解決するために講じた手段】上記課題を解決す
るために講じた手段は、所定の幅および長さに加工した
ワーク（フラットバーに相当するもの）に複数のねじ孔
を穿孔しねじ加工する、ねじ座製作のためのねじ座加工
装置を前提に、次の（イ）によって構成されるものであ
る。（イ）上記ねじ座加工装置を、加工テーブル上にワ
ークを供給するワーク供給装置と、加工テーブル上に供
給されたワークを横移動させて所定の位置に位置決めす
るワーク位置決め装置と、ワークを加工テーブルの長手
方向に移動させるワーク送り装置と、ワークを加工テー
ブル上に固定するクランプ装置と、加工テーブルを跨い
でいる門型フレームにドリルとタップとを入れ替え自在
に設けたねじ孔加工装置とで構成すること。

【０００５】

【作用】所定の幅および長さに加工したワークをワーク
供給装置から順次加工テーブル上に載せ、加工テーブル
上に載せられたワークを位置決め装置によって押してス
トッパーとの間に挟み付けて位置決めを行う。このと
き、ワークの幅に応じてストッパーに位置を予め調整し
て、ワークの長手方向中心線が所定位置に来るようにし
てある。加工テーブル上でのその横方向位置を位置決め
装置によって決められたワークをストッパーに対してス
ライドさせながら、ワーク送り装置によって所定ストロ
ーク分だけ長手方向に間欠的に送り、その位置にクラン
プ装置で固定する。クランプ装置で固定されたワークの
長手方向先端部分にドリルで孔加工する。その後、ワー
クを固定したままで、ドリルとタップとを入れ替えてド
リルで穿孔された孔上にタップを移動させてねじ加工す
る。ねじ加工が終了してから、ワークを長手方向に所定
ストローク分移動させ、ドリルとタップとを入れ替えて
再びドリルで孔加工する。この動作を繰り返して一つの
ワークに多数のねじ孔を所定間隔で加工する。多数のね
じ孔が加工されたワークを適宜の切断装置で所定間隔で
切断することによって、ねじ座が製作される。ワークの
加工テーブル上への供給、ワークの位置決め、孔加工は
すべて自動的に制御することができ、また、ねじ座とね
じ孔との多少の芯ずれはねじ座の使用目的からして問題
ないので、ねじ孔加工後のワークの切断加工はラフであ
っても全く支障はない。したがって、上記切断加工を簡
便な手段で迅速に行うことができる。

【０００６】

【実施態様１】実施態様１は、上記ワーク供給装置を、
加工テーブルに横方向に切り欠いて設けた少なくとも２
本以上のスリットに貫通させたワーク支持用ハンガーを
備え、かつ、ラックギヤーを備えたリニアレールとラッ
クギヤーに噛み合わせてリニアレールを昇降させるラッ
クピニオンとで構成することである。

【０００７】

【実施態様２】実施態様２は、上記ワーク位置決め装置
を、ハンガーから加工テーブル上に載せられたワークの
片側側面に当接して移動させる駆動装置を備えたワーク
送りブレードと、加工テーブル上に移動可能に設けら
れ、上記ワーク送りブレードとの間にワークを挟持して
ワークの位置決めをするストッパーとで構成することで
ある。

【０００８】

【実施態様３】実施態様３は、上記ワーク送り装置を、
加工テーブルの長手方向に切り欠いたスリットの下部に
設けたボールスクリューと、このボールスクリューの駆
動により加工テーブルの長手方向に移動するワーク把持
用の爪を取り付けたスクリューナットとで構成すること
である。

【０００９】

【実施態様４】実施態様４は、上記クランプ装置を、ワ
ーク固定板とこのワーク固定板の上下動をガイドするガ
イドバーと上記ワーク固定板を駆動する駆動装置とで構
成することである。

【００１０】

【実施態様５】実施態様５は、上記加工テーブルを跨ぐ
門型フレームを、左右の支持柱と、ドリルとタップを取
り付けた移動部材を移動自在に支持する横梁とで構成す
ることである。

【００１１】

【実施態様６】実施態様６は、上記ワーク送り装置でワ
ークを間欠的に移動させ、クランプ装置で固定されたワ
ークに対して移動部材を移動させて、ドリルによる孔加
工とタップによるねじ加工とを交互に行うように、ワー
ク送り装置及び上記移動部材を制御することである。

【００１２】

【実施態様７】実施態様７は、ドリルとタップを移動部
材に設け、当該移動部材を上記門型フレームの横梁に沿
って水平方向に移動自在に設け、当該移動部材の水平方
向移動によって、ドリルとタップとの入れ替えを行うこ
とである。

【００１３】

【実施態様８】実施態様８は、ドリルとタップを旋回部
材に設け、当該旋回部材を上記門型フレームの横梁に旋
回自在に設け、当該旋回部材の旋回動作によって、ドリ
ルとタップとの入れ替えを行うことである。

【００１４】

【実施の形態】次に、この発明の実施の形態について図
１〜図５を参照して説明する。この実施の形態は、長さ
８５０〜１３００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍに
加工した軟鋼のワークから多数のねじ座を加工するもの
である。このねじ座の加工装置は、図１に示すようにワ
ーク１を加工する加工テーブル２、この加工テーブル２
に設けたワーク供給装置３、加工テーブル２に供給され
たワーク１を加工テーブル２の横（幅）方向にスライド
させて、ストッパー３０に押し当ててワーク位置決めを
行うワーク位置決め装置１５（図２参照）、ワーク１を
加工テーブル２の長手方向に移動させるワーク送り装置
５（図２参照）、加工テーブル２の長手方向片側に加工
テーブル２を跨いで配置した門型フレーム６にドリルと
タップを備えたねじ加工装置（ドリル・タップ装置）を
スライド自在に設け、上記各装置の動作を一元的にコン
トロールする制御装置（図示を省略）を備えている。

【００１５】図１、図２に示すように加工テーブル２
に、横方向に２つの平行なスリット７，７が設けられて
いる。そして、ワークを載せて置くハンガー１４を有す
る左右一対のリニアレール１３が加工テーブルの下方か
ら上記スリット７，７を貫通して、加工テーブル２の上
方に突出している。また、上記リニアレール１３の前方
において加工テーブル２の長手方向に沿ってスリット７
ａが設けられていて、ワーク送り装置５の爪２０の上端
がスリット７ａの上方に突出している。さらに、加工テ
ーブル２上において、上記スリット７ａの右端（図１に
おいて右側端）よりも右側に、ワーク１を固定するクラ
ンプ装置８が設けられている。

【００１６】上記ワーク供給装置３は、ワーク１を載せ
るハンガー１４を有するリニアレール１３と当該リニア
レール１３を昇降させる昇降機構とからなるものであ
り、リニアレール１３の背面に設けたラックギヤー１０
とラックピニオン１２とによって上記昇降機構が構成さ
れており、上記ラックピニオン１２はサーボモータ１１
によってチェーンを介して駆動される。そしてニアレー
ル１３は間欠的に所定ストローク分だけ下降し、この一
回の所定ストロークの度に、加工テーブル２の下方に沈
むハンガー１４に載せられたワーク１が加工テーブル２
上に残されることになる。

【００１７】また、上記位置決め装置１５は、図２に示
すように、上記スリット７ａと平行なワーク送りブレー
ド４と、当該ワーク送りブレード４のエアーアクチュエ
ータ１６とからなり、ワーク送りブレード４は加工テー
ブル２の一対のスリット７ｂ，７ｂによって摺動自在に
案内されていて、エアーアクチュエータ１６によって加
工テーブル２の横方向に往復動される。加工テーブル２
上にスリット７ａと平行なストッパー３０が設けられて
おり、当該ストッパー３０はパルスモータ３１、３１ａ
によって位置調整がなされる。なお、このストッパー３
０はスリット７ｃ，７ｃによって加工テーブルの横方向
に摺動自在に案内されている。ワーク供給装置３によっ
て加工テーブル２上に載せられたワーク１は、上記位置
決め装置１５のワーク送りブレード４によって加工テー
ブル２の横（幅）方向に押されて上記ストッパー３０に
押し当てられ、ストッパー３０と上記ワーク送りブレー
ド４によって挟圧されて位置決めされる。その位置の微
調整はストッパー３０をパルスモータ３１によって移動
させることによって行われる。上記ワーク送り装置５
は、図３に示すように、加工テーブル２の上記スリット
７ａに沿って移動する上記爪２０と当該爪２０の送り機
構とからなるものであり、爪２０の送り機構は、スリッ
ト７ａと平行なボールスクリュー１８とこのボールスク
リュー１８に螺合したスクリューナット１９とからな
り、上記ボールスクリュー１８はサーボモータ１７によ
って回転駆動される。ボールスクリュー１８の回転によ
って上記爪２０がスリット７ａに沿って右側（図２にお
ける右側）に移動するにつれて、上記ワーク１が上記爪
２０によって押されて、上記位置決め装置１５によって
位置決めされた状態で右側に間欠的に移動される。

【００１８】上記クランプ装置８は、図４に示すように
ワーク固定板２１と、そのワーク固定板２１を上下方向
に案内する一対のガイドバー２２と、ワーク固定板２１
を上下方向に移動させるエアーアクチュエータ２３とで
構成されるものである。ワーク１はワーク固定板２１の
下方にあって、ワーク固定板２１で押さえられてクラン
プされる。さらに、上記ドリル装置とタップ装置を装備
した門型フレーム６は、図１に示すように支持柱６ａ，
６ｂと横梁６ｃとで構成されるもので、この門型フレー
ム６の横梁６ｃの上面と側面にレール２４，２４ａが設
けられている。

【００１９】そして、このレール２４，２４ａによっ
て、移動部材２５が加工テーブル２の横方向に移動自在
に支持されている。また、この移動部材２５の一方の側
面にドリル２６とタップ２７が取付けられており、図２
に示すように移動部材２５の他方の側面にドリル２６、
タップ２７の駆動モータ２９，２９ａが取り付けられて
おり、ドリル２６、タップ２７は駆動モータ２９，２９
ａによって伝動ベルトを介して駆動される。この移動部
材２５の移動動作は、横梁６ｃに設けたアクチュエータ
２８を駆動することで行なわれる。さらに、この横梁６
ｃには、移動部材２５の移動距離（位置）を決めるため
のストッパー３２，３２ａが設置されていて、このスト
ッパー３２，３２ａを調整することにより移動部材２５
の停止位置が調整される。アクチュエータ２８を最大限
に引っ込めて移動部材２５をアクチュエータ２８側に移
動させたとき、ドリル２６がワークの所定の孔あけ位置
に一致し、ストッパー３２，３２ａに当接するまで移動
部材２５を押し出したとき、タップ２７がドリルで穿孔
した孔に一致する。したがって、アクチュエータ２８を
最大限に引っ込めた位置と、ストッパー３２，３２ａに
当たる位置の間で往復させることによってワーク１に対
してドリル２６とタップ２７とが入れ替わり、これが繰
り返されることになる。

【００２０】次に、上記ねじ座加工装置によるワークへ
のねじ孔加工手順について説明する。ねじ座の製作加工
は、ワークをワーク供給装置３のハンガー１４に載せる
ことから開始される。ワークが載せられたハンガー１４
は、門型フレーム６に設けられた制御盤９によってワー
ク供給装置３のサーボモータ１１が制御されてラックピ
ニオン１２による昇降機構によってリニアレール１３が
１ストローク分だけ下降し、これによってリニアレール
１３の最下段のハンガー１４に載せられているワークが
当該ハンガー１４から離れて加工テーブル２上に載せら
れる。

【００２１】次にエアーアクチュエータ１６が動作して
ワーク送りブレード４によって、加工テーブル２に載せ
られたワークがストッパー３０に当接するまで押され、
ワーク送りブレード４とストッパー３０とによって挟持
されて、ストッパー３０によって規定される所定位置に
位置決めされる。

【００２２】次に、サーボモータ１７によってボールス
クリュー１８を駆動して、爪２０によって上記ワークの
左端を押して所定ストロークだけ右側に移動させ、その
右端をクランプ装置８のワーク固定板２１でクランプす
る。そして、このワークを固定した後に、アクチュエー
タ２８を最大限に収縮させて移動部材２５を移動させた
位置で、ドリル２６によってワークに孔あけ加工がなさ
れる。

【００２３】その後、アクチュエータ２８を伸張させ
て、移動部材２５をストッパー３２、３２ａに当接する
まで移動させた位置で、タップ２７によって上記孔にね
じ立てがなされる。このねじ立て後にワークに対するク
ランプ装置８によるクランプを解除して、ボールスクリ
ュー１８の動作によりワークを所定ストロークだけ右側
に移動させて、再びクランプし、上記の手順で孔開け、
ねじ立ての加工がなされる。

【００２４】そして、すべてのねじ孔加工が完了したワ
ークが加工テーブル２から降ろされる。このとき、ボー
ルスクリュー１８によって爪２０は元の位置まで戻され
て、待機している。再び、ワーク供給装置３を駆動する
ことにより次のハンガー１４に載せられたワークが、加
工テーブル２上に載せられ、上記手順による作業が繰り
返される。以上のようにして、ワーク供給装置３に載せ
られた全てのワークに対するねじ孔加工が終了する。

【００２５】そして、加工テーブル２の下方に降下した
リニアレール１３は再び加工テーブル２の上方に上昇さ
れ、リニアレール１３のハンガー１４が所定の位置に戻
され、当該ハンガー１４に再びワークが載せられる。ね
じ孔加工されたワークを、ねじ孔を一個乃至複数個有す
るように切断してねじ座を製作する。

【００２６】ワークを幅の異なるものに変更する場合
は、ドリルによる孔開け位置がワークの幅方向中央にな
るように、移動部材２５の移動動作位置を初期調整しな
ければならない。そのためには、移動部材２５とアクチ
ュエータ２８との間隔を調整するとともに、ストッパー
３２，３２ａによる位置を調整すればよい。上記実施例
においては上記間隔調整機構として、移動部材２５とア
クチュエータ２８のピストンロッドとの連結部にターン
バックル３３を介在させている。また、移動部材２５と
アクチュエータ２８のピストンロッドとの結合部にスペ
ーサを介在させて上記間隔を調整することもできる。

【００２７】

【発明の効果】この発明のねじ座加工装置は、加工テー
ブルにワークを載せるワーク供給装置、載せられたワー
クをテーブル上の任意の位置に位置決めするワーク位置
決め装置、位置決めされたワークを加工テーブルの長手
方向に送るワークの送り装置、送られたワークをクラン
プするクランプ装置を設け、加工テーブルを跨ぐように
門型フレームを設け、この門型フレームに入れ替え自在
にドリル、タップを取り付けたことにより、ワークの加
工テーブル上への供給、加工テーブル上のワークの位置
決め、加工テーブルへの固定、ワークのドリルによる孔
開け及びタップによるねじ加工を自動的に行うことがで
き、そのためにねじ孔加工の作業者による手間が大幅に
削減され、その結果、ねじ座を能率的に製作することが
でき、その加工コストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、この発明のねじ座加工装置の実施例の斜視
図である。

【図２】は、図１の平面図である。

【図３】は、図１の正面図である。

【図４】（ａ）は、図１の側面図であり、（ｂ）は図
（ａ）におけるＡ部拡大図である。

【図５】は、図１におけるワーク供給装置の拡大側面図
である。

【符号の説明】

１：ワーク ２：加工テーブル ３：ワーク供給装置 ４：ワーク送りブレード ５：ワーク送り装置 ６：門型フレーム ６ａ，６ｂ：支持柱 ６ｃ：横梁 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ：スリット ８：クランプ装置 ９：制御盤 １０：ラックギヤー １１：サーボモータ １２：ラックピニオン １３：リニアレール １４：ハンガー １５：ワーク位置決め装置 １６：エアーアクチュエータ １７：サーボモータ １８：ボールスクリュー １９：スクリューナット ２０：爪 ２１：ワーク固定板 ２２：ガイドバー ２３：エアーアクチュエータ ２４，２４ａ：レール ２５：移動部材 ２６：ドリル ２７：タップ ２８：アクチュエータ ２９，２９ａ：駆動モータ ３０：ストッパー ３１：パルスモータ ３２，３２ａ：ストッパー ３３：ターンバックル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の幅および長さに加工したワーク（フ
   ラットバーに相当するもの）に複数のねじ孔を穿孔しね
   じ加工する、ねじ座製作のためのねじ座加工装置におい
   て、 上記ねじ座加工装置を、加工テーブル上にワークを供給
   するワーク供給装置と、加工テーブル上に供給されたワ
   ークを横移動させて所定の位置に位置決めするワーク位
   置決め装置と、ワークを加工テーブルの長手方向に移動
   させるワーク送り装置と、ワークを加工テーブル上に固
   定するクランプ装置と、加工テーブルを跨いでいる門型
   フレームにドリルとタップとを入れ替え自在に設けたね
   じ孔加工装置とで構成したねじ座加工装置。
2. 【請求項２】上記ワーク供給装置が、加工テーブルに横
   方向に切り欠いて設けた少なくとも２本以上のスリット
   に貫通させたワーク支持用ハンガーを備え、かつ、ラッ
   クギヤーを備えたリニアレールと、ラックギヤーに噛み
   合わせてリニアレールを昇降させるラックピニオンとで
   構成されている請求項１のねじ座加工装置。
3. 【請求項３】上記ワーク位置決め装置が、ハンガーから
   加工テーブル上に載せられたワークの片側側面に当接し
   て移動させる駆動装置を備えたワーク送りブレードと、
   加工テーブル上に移動可能に設けられ、上記ワーク送り
   ブレードとの間にワークを挟持してワークの位置決めを
   するストッパーとで構成されている請求項１のねじ座加
   工装置。
4. 【請求項４】上記ワーク送り装置が、加工テーブルの長
   手方向に切り欠いたスリットの下部に設けたボールスク
   リューと、このボールスクリューの駆動により加工テー
   ブルの長手方向に移動するワーク把持用の爪を取付けた
   スクリューナットとで構成されているねじ座加工装置。
5. 【請求項５】上記クランプ装置が、ワーク固定板と、こ
   のワーク固定板の上下動をガイドするガイドバーと、上
   記ワーク固定板を駆動する駆動装置とで構成されている
   請求項１のねじ座加工装置。
6. 【請求項６】上記加工テーブルを跨ぐ門型フレームが、
   左右の支持柱とドリルとタップを取り付けた移動部材を
   移動自在に支持する横梁とで構成されている請求項１の
   ねじ座加工装置。
7. 【請求項７】上記ワーク送り装置でワークを間欠的に移
   動させ、クランプ装置で固定されたワークに対して移動
   部材を移動させて、ドリルによる孔加工とタップによる
   ねじ加工とを交互に行うように、ワーク送り装置及び上
   記移動部材を制御する請求項１のねじ座加工装置。
8. 【請求項８】ドリルとタップを移動部材に設け、当該移
   動部材を上記門型フレームの横梁に沿って水平方向に移
   動自在に設け、当該移動部材の水平方向移動によって、
   ドリルとタップとの入れ替えを行う請求項１のねじ座加
   工装置。
9. 【請求項９】ドリルとタップを旋回部材に設け、当該旋
   回部材を上記門型フレームの横梁に旋回自在に設け、当
   該旋回部材の旋回動作によって、ドリルとタップとの入
   れ替えを行う請求項１のねじ座加工装置。
10. 【請求項１０】ワークをその長手方向に間欠的に送り、
    ドリルとタップとを入れ替えてドリル加工とタップ加工
    とを交互に行うことによって、多数のねじ孔を所定間隔
    で形成し、当該ねじ孔間の中間を切断してねじ座を製作
    するねじ座製作方法。