JP2013208675A

JP2013208675A - 回転式車輪用旋盤装置

Info

Publication number: JP2013208675A
Application number: JP2012080405A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kakoi; 幸一郎栫; Nobuyuki Sakai; 信行坂井
Original assignee: KSK Co Ltd
Current assignee: KSK Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】車輪を削正するチップのメンテナンス作業や切削加工の過程で発生する切削屑の回収を容易とし、なおかつ車輪の切削加工の自動化による高効率化や、仕上りの高精度化を図ることができる回転式車輪用旋盤装置を提供する。
【解決手段】車輪のチャック機構及び回転機構を備えた車輪定置部と、車輪定置部の左右側方に配設した切削部と、切削部の切削部摺動機構と、切削部において車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトと、切削時の車輪回転速度や切削盤の車輪圧着力や切削時間等による切削量を制御する制御部と、により構成し、切削時の車輪は切削バイトに対して上方回転としながら、切削バイトのチップが切削屑を下方に飛散させるように構成した回転式車輪用旋盤装置とした。
【選択図】図３

Description

この発明は車輪用旋盤装置に関し、詳しくは床置式の回転式車輪用旋盤装置に関する。

従来、鉄道車両の車輪の線路との接触面は、発進や停止や走行時の線路との接触による磨耗や、線路の継ぎ目の衝撃により変形してしまう。この変形した車輪は、騒音のもとになるばかりか客車においては乗客の乗り心地を悪くする。このため、変形した車輪は、定期的に車輪用旋盤装置により車輪と線路との接触面を切削加工して適正な形状に形成（以下、削正という）されている。

従来の車輪用旋盤装置は、鉄道車両から車輪を取り外して切削加工するタイプ（床置式車輪旋盤）と、鉄道車両に車輪を取付けたまま切削加工するタイプ（床下式車輪旋盤）とがある。これらいずれのタイプの車輪用旋盤装置でも、車輪の切削加工の自動化による高効率化や、仕上りの高精度化が重要である。また、切削加工のための切削バイトに配設されたチップは、同じチップを使用して長時間削正すると、チップが磨耗または破損してしまい、車輪と線路との接触面の仕上り精度が向上しないことがあった。

そこで、特許文献１に記載の発明のように、刃物台に複数の工具（切削加工用の複数のチップや切削面の車輪部形状測定装置等）を備えることを可能とした床下式車輪旋盤が開示されている。すなわち、複数のチップの一方で車輪と線路との接触面に一部である踏面を削正し、他方で車輪と線路との接触面であるフランジを同時に削正することにより、チップの長寿命化を図る技術が開示されている。

特開２００１−２２５２０５号公報

ところが、特許文献１に記載の発明では、車両に車輪を取付けたまま切削加工する床下式車輪旋盤にため、刃物台に取付けた複数の工具を交換するための十分な作業スペースが取れなかった。また、切削加工した後の切削屑もチップブレーカで適当な長さに切断して限られた空間を通して排出する必要があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、車輪を削正するチップのメンテナンス作業を容易にし、切削加工の過程で発生する切削屑の回収を容易とし、なおかつ車輪の切削加工の自動化による高効率化や、仕上りの高精度化を図ることができる床置式の回転式車輪用旋盤装置を提供することを目的としている。

（１）本発明では、車輪を把持固定するチャック機構及びチャックした車輪を回転する回転機構を備えた車輪定置部と、前記車輪定置部の左右側方に配設した切削部と、前記切削部を車輪の切削面に対して進退自在に摺動する切削部摺動機構と、前記切削部において車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、前記切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトと、切削時の車輪回転速度や切削盤の車輪圧着力や切削時間等による切削量を制御する制御部と、により構成し、しかも、切削時の車輪は切削バイトに対して上方回転としながら、切削バイトのチップが切削屑を下方に飛散させるように構成した回転式車輪用旋盤装置とした。

（２）本発明では、（１）に記載の回転式車輪用旋盤装置において、前記切削屑を所定の大きさに切断して回収する切削屑回収機構を備えたことを特徴とする。

（３）本発明では、（１）又は（２）に記載の回転式車輪用旋盤装置において、前記削正部は、車輪の切削面の形状を非接触で測定するセンサを備えたことを特徴とする。

（４）本発明では、（１）〜（３）に記載の回転式車輪用旋盤装置において、前記切削部は、車輪と同軸芯に配されたディスクブレーキのブレーキロータを切削するブレーキロータ切削バイトを備えたことを特徴とする。

（５）本発明では、上記（１）〜（４）に記載の回転式車輪用旋盤装置において、前記切削部は、前記車輪定置部の左右側方に車輪の両輪にそれぞれ対応して配設されていることを特徴とする。

（６）本発明では、上記（１）〜（５）に記載の回転式車輪用旋盤装置において、前記制御部は、切削加工の手順に応じて使用する切削バイトを、前記切削盤に設けられた複数の切削バイトのなかから任意に選択可能とした選択手段を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、車輪を把持固定するチャック機構及びチャックした車輪を回転する回転機構を備えた車輪定置部と、前記車輪定置部の左右側方に配設した切削部と、前記切削部を車輪の切削面に対して進退自在に摺動する切削部摺動機構と、前記切削部において車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、前記切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトと、切削時の車輪回転速度や切削盤の車輪圧着力や切削時間等による切削量を制御する制御部と、により構成し、しかも、切削時の車輪は切削バイトに対して上方回転としながら、切削バイトのチップが切削屑を下方に飛散させているため、切削屑が切削バイトの上に堆積することがなく、さらに、切削屑が切削バイトと車輪の切削加工面との間に挟まることもなく、スムーズな切削加工を行うことができる。また、制御部は、車輪を切削加工する工程において、複数の切削バイトの中から、荒削り、中荒削り又は仕上げ削りに最適な切削バイトを選択して切削加工を行えるため、仕上りの高精度化を図れる。

請求項２に記載の発明によれば、前記切削屑を所定の大きさに切断して回収する切削屑回収機構を備えているので、切削加工を行う時に、車輪の下方のみに飛散する切削屑を自動的に効率よく回収することができ、清掃による定期的な切削屑の回収等の手間を省くことができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記切削部は、車輪の切削面の形状を非接触で測定するセンサを備えたので、従来接触計測していた接触子の磨耗やその磨耗の修正などの問題が生じない。また、振動等による測定の誤差が生じないため、切削面の形状を安定して正確に測定することができ、仕上りの高精度化を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、前記切削部は、車輪と同軸芯に配されたディスクブレーキのブレーキロータを切削するブレーキロータ切削バイトを備えている。これにより、車輪の線路との接触面だけではなく、ディスクブレーキのブレーキロータのメンテナンスも同時に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、前記切削部は、前記車輪定置部の左右側方に車輪の両輪にそれぞれ対応して配設されているので、左右の車輪の切削加工を同時に行うことができ、車輪を削正する作業時間を短縮して効率よく行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、前記制御部は、切削加工の手順に応じて使用する切削バイトを、前記切削盤に設けられた複数の切削バイトのなかから任意に選択可能とした選択手段を備えているので、作業者が切削加工に使用する切削バイトの順番や種類を任意に選択することができる。これにより、特殊な切削加工の手順等を任意に設定することができる。

本実施形態における回転式車輪用旋盤装置の概観を示す斜視図である。本実施形態における回転式車輪用旋盤装置の車輪載置部の全体構成を示す正面図である。本実施形態における回転式車輪用旋盤装置の全体構成を示す正面図である。本実施形態における回転式車輪用旋盤装置の全体構成を示す平面図である。本実施形態における切削部の構成を示す平面図である。本実施形態における切削盤の構成を示す側面図である。本実施形態における切削バイトの構成を示す側面図である。本実施形態における回転式車輪用旋盤装置での削正面の形状を示す拡大図である。本実施形態における切削バイトの構成を示す平面図である。本実施形態における切削屑回収機構の構成を示す正面図である。

回転式車輪用旋盤装置は、車輪の線路との接触面（以下、踏面という）及び当面の線路の内側に設けられた脱輪防止のための出っ張り（以下、フランジという）を、切削盤の取付けられた複数の切削バイトにより切削して基本形状に戻す（以下、削正という）ものである。ここで、削正とは、線路との磨耗や衝撃により変形した車輪の踏面およびフランジを所定の形状に切削加工して、鉄道車両が線路上を安定走行できる状態に戻すことをいう。なお、削正される車輪の大きさ、左右の車輪の間隔は限定されない。また、削正する車輪の踏面及びフランジの幅、踏面に対するフランジ頂上部の高さは限定されない。

（１）本実施形態における回転式車輪用旋盤装置は、鉄道車両から取り外した車輪を把持固定するチャック機構及びチャックした車輪を回転する回転機構を備えた車輪定置部を有する。すなわち、削正が必要な車輪は、クレーンなどにより運搬されて、左右の車輪と一体に形成された車軸の略中央部が、上記車輪定置部に配置されている軸受部に載置される。軸受部は、油圧シリンダにより車輪定置部の下部に昇降自在に埋設されており、外部から回転式車輪用旋盤装置の車輪定置部に車輪を搬入する際に所定の位置まで上昇して、左右の車輪の間の車軸を支持する。

チャック機構は、左右の車輪を挟みこむように設けられた左右一対の左右車輪保持部から構成される。左右車輪保持部は、軸受部で支持された左右の車輪の外側に配置され、右車輪保持部は、左右の車輪を外側から挟持したり解放したりするように進退機構を備えている。そして、軸受部で支持された車輪の中心を左車輪保持部の中心に合わせ、その後、右車輪保持部を、移動させて左右の車輪を挟持する。このように、左右車輪保持部で把持固定された車輪は、回転機構（電動モータ、回転伝達ベルト）により左右車輪保持部を回転させることで、所定の回転方向及び一定の回転速度で回転する。

（２）本実施形態における回転式車輪用旋盤装置は、車輪定置部の左右側方に配設した切削部と、切削部を車輪の踏面およびフランジ（以下、切削面ともいう。）に対して進退自在に摺動する切削部摺動機構と、切削部において車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトを備えている。

すなわち、上記車輪定置部において、左右車輪保持部で把持固定され回転する車輪の左右側方に設けられた切削部は、左右車輪の切削面に対して進退自在に摺動する切削部摺動機構を備えている。この切削部摺動機構により、切削部の車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、当該切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトを、車輪の切削面に接触させ切削加工を行う。

（３）本実施形態における回転式車輪用旋盤装置は、切削時の車輪回転速度や切削盤の車輪圧着力や切削時間等による切削量を制御する制御部を備えている。すなわち、制御部は、上記車輪定置部において、左右車輪保持部で把持固定された車輪の回転方向や回転速度を制御する。また、制御部は、切削盤の車輪圧着力や切削時間、車輪の切削面の切削位置や切削形状や切削量に応じた、切削盤に複数設けられている切削バイトの選定を行う。

（４）本実施形態における回転式車輪用旋盤装置は、上記制御部により、切削時の車輪の回転方向を切削バイトに対して上方回転としている。そして、上記切削盤に複数設けられている切削バイトのチップは、切削屑を下方に飛散させるように下向きに配置されている。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながらより具体的に説明する。

図１に示すように長手状箱体に形成された回転式車輪用旋盤装置１０は、両端の左右カバー１１Ｒ，１１Ｌと、略中央部に開閉自在のスライド式の左右扉１２Ｒ，１２Ｌとにより構成され、内部に車輪１００（図２参照）を削正するための各種機構（車輪定置部１５、切削部４０等）をケーシングして床ＦＬに設置される。つまり、本実施形態の回転式車輪用旋盤装置１０は床置式車輪旋盤である。詳細は後述するが、開閉自在のスライド式の左右扉１２Ｒ，１２Ｌを開放することで、回転式車輪用旋盤装置１０の内部の車輪定置部１５に削正前の車輪１００を搬入したり、車輪定置部１５から削正後の車輪１００を搬出したりできるようにしている。また、回転式車輪用旋盤装置１０の近傍には、車輪１００の削正の工程や手順等を制御する制御部１７が設置されている。

スライド式の左右扉１２Ｒ，１２Ｌには、例えば、透明なアクリル等で形成された観察窓１３がそれぞれ設けられており、車輪１００（図２参照）の切削面の削正の様子を外部の作業者が観察可能としている。また、左カバー１１Ｒの作業者が操作し易い位置には、操作盤１４が設置されている。この操作盤１４は、これも詳細は後述するが、車輪１００の削正の工程や手順等を作業者が任意に選択して、制御部１７により削正作業を行わせるためのものである。

このように、回転式車輪用旋盤装置１０は、内部に車輪１００（図２参照）を削正するための各種機構（車輪定置部１５、切削部４０等）をケーシングした構成としているため、例えば、削正作業中の切削盤や回転中の車輪に作業者が接触することを防ぐことができ、人為的な事故を未然に防止することを可能としている。

以下、図２〜図４を参照して、車輪定置部１５に配設されたチャック機構２０及び回転機構３０の構成を説明する。チャック機構２０は、鉄道車両から取り外され、車輪定置部１５に載置された車輪１００を、左車輪１０２及び右車輪１０３の両外側から挟み込んで把持固定するためのものである。また、回転機構３０は、チャック機構２０で把持固定した車輪１００を、チャック機構２０と一体に所定の回転方向及び回転速度で回転させるためのものである。

車輪１００は、左車輪１０２及び右車輪１０３と、左右両輪を連結する車軸１０１と、車軸１０１の左車輪１０２側近傍に設けられたブレーキロータ１０４とにより構成される。左車輪１０２及び右車輪１０３の線路との接触面には、踏面１０５及びフランジ１０６が形成されている。左車輪１０２及び右車輪１０３と車軸１０１とは一体で回転するように構成され、左車輪１０２及び右車輪１０３の外側には、左右車軸端１０１ａ，１０１ｂがそれぞれ突出している。なお、本実施形態における回転式車輪用旋盤装置１０は、左車輪１０２及び右車輪１０３の踏面１０５及びフランジ１０６（以下、切削面という。）を削正するためのものである。

削正前の車輪１００は、図示しない車輪懸架用のクレーン等により、回転式車輪用旋盤装置１０の内部に搬入される。そして、チャック機構２０の載置台１６に埋設され、左右両輪間の車軸１０１を支持するために所定の位置まで上昇した軸受部２５の上に載置される。つまり、軸受部２５は、その下方に配設された油圧シリンダ２５ａにより垂直方向に昇降自在としている。なお、軸受部２５は、車軸１０１の略中央部を所定の幅で支持する。これにより、後述のチャック機構２０の作動時に、軸受部２５に載置された車軸１０１を水平方向にスライドさせた場合でも、軸受部２５が支持している車軸１０１が、左右両輪のいずれか一方側に傾かないようにしている。

図２に示すように、軸受部２５で支持された車輪１００の左右側方には、車輪１００を左右外側から挟みこむようにチャック機構２０を構成する左右一対の略円盤形状の左車輪保持部２１Ｌと右車輪保持部２１Ｒが載置台１６に載置されている。左車輪保持部２１Ｌ及び右車輪保持部２１Ｒには、左右両輪の左右外側面１０２ａ，１０３ａと当接し、車輪１００を把持固定するための４個のチャック２３が、左右外側面１０２ａ，１０３ａ側に水平方向に突出してそれぞれ設けられている。なお、チャック２３は、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒから左右両輪の左右外側面１０２ａ，１０３ａ側へ水平方向に突出して、左車輪保持部２１Ｌ及び右車輪保持部２１Ｒの中心から放射状に９０度の等間隔で４箇所配設されている。

軸受部２５は、載置している車軸１０１と左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒとの中心軸１０７が一致するように垂直方向に昇降して位置決めを行う。左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒには、中心ピン２４ｂ，２４ｂがそれぞれ突出して設けられており、左右車軸端１０１ａ，１０１ｂの中心の左右中心凹部１０１ｃ，１０１ｄにそれぞれの中心ピン２４ｂ，２４ｂが当接するように位置決めすることで、車軸１０１と左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒとの中心軸１０７の位置決めが完了する。

左車輪保持部２１Ｌ及び右車輪保持部２１Ｒのうち、一方の左車輪保持部２１Ｌは固定され、他方の右車輪保持部２１Ｒは、車輪１００を把持固定するために、載置台１６の表面を水平方向に移動自在としている。すなわち、図３及び図４に示すように右車輪保持部２１Ｒと一体の右ベース体２２Ｒの後部には、駆動モータ２２ａ、該駆動モータ２２ａと一体のピニオンギア２２ｂ及び移動レール２２ｄ上に敷設されたラック２２ｃとから構成された進退機構が設けられている。

図３に示すように、右車輪保持部２１Ｒと一体の右ベース体２２Ｒは、駆動モータ２２ａを駆動させることで、ピニオンギア２２ｂとラック２２ｃとの噛合により、載置台１６に敷設された移動レール２２ｄ上を水平方向に移動することができる。つまり、右車輪保持部２１Ｒの車輪１００方向への移動により、右車輪保持部２１Ｒに押された車輪１００は、軸受部２５上を左車輪保持部２１Ｌ側へスライドし、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒのそれぞれに4箇所配設されたチャック２３により押圧されて把持固定される。

すなわち、車軸１０１と左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒとの中心軸１０７の位置決めが完了すると、右車輪保持部２１Ｒを左方向に移動させて、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒにより車輪１００を挟み込むように押圧する。これにより、左右車輪１０２，１０３のそれぞれの左右外側面１０２ａ，１０３ａを、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒの車輪１００側にそれぞれ突出して４個配設されたチャック２３の先端爪２３ａで押圧する。図３に示すようにチャック２３の先端爪２３ａには複数の凹凸溝が形成されており、この凹凸溝を左右外側面１０２ａ，１０３ａに噛合させることで、チャック２３と左右外側面１０２ａ，１０３ａとが固着されて、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒにより車輪１００が把持固定される。

このように、本実施形態のチャック機構２０は、車輪定置部１５の左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒの間の軸受部２５上に車軸１０１を載置し、軸受部２５の昇降により車軸１０１と左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒとの中心軸１０７を一致するよう位置決めする。そして、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒの車輪１００側にそれぞれ突出して4箇所配設されたチャック２３により、左右外側面１０２ａ，１０３ａを所定の圧力で押圧することにより、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒ間に車輪１００が把持固定される。チャック機構２０による車輪１００の把持固定が終わると、軸受部２５は下降して載置台１６に埋設されて車軸１０１の支持を解消する。

なお、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒに設けられる複数のチャック２３の数は、上述した４個に限らず、例えば、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒの中心から放射状に突出して１２０度の等間隔で３つのチャック２３を配設したり、６０度の等間隔で６つのチャック２３を配設したりすることもできる。また、各チャック２３の位置を左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒの中心から周縁に変位可能として、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の直径の大きさに対応した最適な位置で車輪１００を把持固定するようにしてもよい。

車輪定置部１５のチャック機構２０により左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒ間に把持固定された車輪１００は、図３に示すように、左車輪保持部２１Ｌと一体の左ベース体２２Ｌの後方に設置された回転モータ３１、伝達ベルト３２及び回転軸３３で構成された回転機構３０により、所定の回転方向及び速度で左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒと一体に回転駆動される。

すなわち、回転モータ３１の回転駆動は、伝達ベルト３２を介して、左車輪保持部２１Ｌの中心に連動連結された回転軸３３に伝達される。すなわち、回転モータ３１の回転駆動は、伝達ベルト３２、回転軸３３を介して左車輪保持部２１Ｌに伝達され、左車輪保持部２１Ｌが回転する。これにより、左右車輪保持部２１Ｌ，２１Ｒと一体に把持固定された車輪１００が所定の回転速度及び回転方向で回転する。なお、右車輪保持部２１Ｒは回転自在として右ベース体２２Ｒに取付けられており、左車輪保持部２１Ｌの回転速度及び回転方向に応じて回転する。

また、本実施形態においては、車輪１００の回転方向は、後述の切削バイト７０（図５Ａ参照）に対して上方回転とし、さらに、切削バイト７０の先端には、下方向に切削用チップ７０ａ（図５Ａ参照）が配設されている。この構成により、車輪１００の切削面の当接した切削用チップ７０ａにより、削正時に発生する切削屑は、車輪１００の切削面の下方に飛散することになる。なお、車輪１００の切削面の削正については、詳細は後述する。

以下、図３及び図８を参照して、車輪定置部１５の下方の載置台１６に埋設された切削屑回収機構６０の構成を説明する。図３に示すように、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の下方の車輪定置部１５の載置台１６には、左右車輪１０２，１０３のそれぞれの切削面を削正した際に発生する切削屑６４を回収する２個の切削屑回収機構６０が埋設されている。

図８に示すように、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の下方の載置台１６にそれぞれ埋設された切削屑回収機構６０は、載置台１６の上面を貫通して設けられた切削屑回収口６５、切削屑回収口６５から切削屑回収機構６０の内部に切削屑６４を回収する切削屑投入口６２、回収された切削屑６４を所定の大きさに切断するチップクラッシャー６１、チップクラッシャー６１で切断された切削屑を回収するベルトコンベア６３等により構成されている。

本実施形態においては、車輪１００の回転方向（矢印Ｅ、時計回り）と切削バイト７０の先端の切削用チップ７０ａが下向きに設置されていることにより、切削屑６４が左右車輪１０２，１０３の切削面の下方に飛散する。このとき、下方に飛散する切削屑６４の大きさや形状は、削正に使用される切削バイト７０の種類（例えば、荒切削、中切削、仕上切削用等）に応じてまちまちである。このため、切削屑回収機構６０の内部に回収された切削屑６４は、チップクラッシャー６１によりある程度の大きさに切断されて、ベルトコンベア６３上に堆積する。そして、ベルトコンベア６３上に堆積した切削屑６４は、ベルトコンベア６３で搬送されて、所定の回収容器（図示せず）等に回収される。そして、回収容器に蓄積された切削屑６４は定期的に回収され、回転式車輪用旋盤装置１０の外部へ破棄される。

上述したように、切削加工時に発生する切削屑６４を車輪１００の下方のみに飛散させているため、切削屑６４が切削バイトの上に堆積したり、切削屑６４が切削バイト７０と車輪１００の切削面との間に挟まったりすることもなく、スムーズな切削加工を行うことができる。また、切削屑６４を所定の大きさに切断して回収する切削屑回収機構６０を備えているので、切削加工を行う時に、車輪１００の下方のみに飛散する切削屑６４を効率よく回収することができる。

以下、図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、回転式車輪用旋盤装置１０の切削部摺動機構及び切削盤５０を有する切削部４０の構成を説明する。切削部４０は、図４に示すように、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面にそれぞれ対応した左切削部４０Ｌ及び右切削部４０Ｒにより構成されている。左右切削部４０Ｌ，４０Ｒは、それぞれ左右本体部４１Ｌ，４１Ｒと、切削盤５０、センサ載置部４２及びブレーキロータ切削載置部４３を備えている。

切削盤５０は、本実施形態における回転式切削盤であり、左右車輪１０２，１０３の切削面（踏面１０５及びフランジ１０６（図２参照））を削正するための複数種類の切削バイト７０を着脱自在としている。センサ載置部４２は、左右車輪１０２，１０３の切削面の形状を測定するセンサ４４を備えている。ブレーキロータ切削載置部４３は、ブレーキロータ１０４のディスクバッドの左右押圧面１０４ａ，１０４ｂを切削するブレーキロータ切削バイト４５を備えている。

なお、この左右切削部４０Ｌ，４０Ｒは、同一の機能を有する各構成部材が左右対称に配置されている。このように、左右切削部４０Ｌ，４０Ｒは、車輪１００の左右車輪１０２，１０３にそれぞれ対応して車輪定置部１５の左右側方に配設されているので、左右車輪１０２，１０３の切削面の切削加工を同時に行うことができ、車輪１００を削正する作業時間を短縮して効率よく行うことができる。以下、同一の機能を有する各構成部材は同じ符号を付して左切削部４０Ｌの構成のみを詳細に説明する。

図５Ａに示すように、左切削部４０Ｌは、左本体部４１Ｌの左側面に切削盤５０が配置され、左本体部４１Ｌの右側面にセンサ載置部４２及びブレーキロータ切削載置部４３が配置されている。左切削部４０Ｌは、レール４９上を、センサ載置部４２の後端に設けられた移動用モータ４８により車輪１００の切削面に対して左右方向に移動自在（図５Ａの矢印A）としている。切削盤５０は、進退用モータ（図示せず）により車輪１００の切削面に対して進退自在（図５Ａの矢印B）としている。つまり、上記各種モータ（移動用モータ４８、進退用モータ等）により、左切削部４０Ｌを車輪１００の切削面に対して摺動自在とした切削部摺動機構を構成している。

センサ載置部４２は、センサ固定部材４４ｂと、このセンサ固定部材４４ｂの先端に設けられたセンサ４４と、センサ固定部材４４ｂの基端部を垂直方向に回転自在とした回転モータ４４ａとを備えている。回転モータ４４ａは、センサ固定部材４４ｂの基端部を垂直方向に略１８０度回転させることにより、センサ固定部材４４ｂの先端に設けられたセンサ４４を、車輪１００の切削面を測定する側に突出して配置したり、センサ載置部４２上の所定に位置（図５Ａ中の二点鎖線４４ｃの位置）に収納したりすることができる。

センサ４４は、車輪１００の切削面の形状を非接触で測定するセンサであり、複数個の赤外線レーザ光を照射する赤外線の発光部と、車輪１００の切削面からの赤外線の反射光を受光する受光部とを備えている。

センサ載置部４２を、上述した切削部摺動機構により、車輪１００の左車輪１０２の切削面（図２参照）の側方へ移動させる。測定時以外はセンサ載置部４２上の所定の位置に収納されているセンサ固定部材４４ｂの基端部を、回転モータ４４ａにより垂直方向に略１８０度回転させる。これにより、車輪１００の左車輪１０２の切削面（図２参照）の至近距離にセンサ４４が配置され、車輪１００の左車輪１０２の切削面の形状が測定される。測定作業が終了すると、センサ固定部材４４ｂの基端部を、回転モータ４４ａにより垂直方向に略１８０度再び回転させて、センサ載置部４２上の所定の位置にセンサ４４を収納する。なお、センサ４４による車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面の測定については、詳細は後述する。

上述したように、左切削部４０Ｌは、車輪１００の切削面の形状を非接触で測定するセンサ４４を備えたので、従来接触計測していた接触子（センサ本体等）の磨耗やその磨耗の修正などの問題が生じない。また、振動等による測定の誤差が生じないため、切削面の形状を安定して正確に測定することができ、仕上りの高精度化を図ることができる。

ブレーキロータ切削載置部４３は、ブレーキロータ１０４のディスクバッドの左右押圧面１０４ａ，１０４ｂ（図２参照）を切削するブレーキロータ切削バイト４５と、このブレーキロータ切削バイト４５を、ディスクバッドの左右押圧面１０４ａ，１０４ｂ（図２参照）に対して進退自在としたシリンダ４６を備えている。ブレーキロータ切削バイト４５の先端には、ブレーキロータ切削用の切削チップ４５Ｌ，４５Ｒが配設されている。

左切削部４０Ｌのブレーキロータ切削載置部４３を、上述した切削部摺動機構により、車輪１００のブレーキロータ１０４の左押圧面１０４ａ（図２参照）の側方へ移動させる。そして、シリンダ４６によりブレーキロータ切削バイト４５を、ディスクバッドの左押圧面１０４ａの側方に進出させると共に、ブレーキロータ切削バイト４５の先端に配設された切削チップ４５Ｒを、左押圧面１０４ａに当接させて左押圧面１０４ａを切削する。

次に、シリンダ４６によりブレーキロータ切削バイト４５を、ディスクバッドの左押圧面１０４ａの側方から退避させ、左切削部４０Ｌのブレーキロータ切削載置部４３を、車輪１００のブレーキロータ１０４の右押圧面１０４ｂ（図２参照）の側方へ移動させる。そして、シリンダ４６によりブレーキロータ切削バイト４５を、ディスクバッドの右押圧面１０４ｂの側方に進出させると共に、ブレーキロータ切削バイト４５の先端に配設された切削チップ４５Ｌを、右押圧面１０４ｂに当接させて右押圧面１０４ｂを切削する。

上述したように、左右切削部４０Ｌ，４０Ｒは、車輪１００と同軸芯に配されたディスクブレーキのブレーキロータ１０４の両面（左右押圧面１０４ａ，１０４ｂ）を切削するブレーキロータ切削バイト４５を備えている。これにより、車輪１００の切削面だけではなく、ディスクブレーキのブレーキロータ１０４の接触面のメンテナンスも同時に行うことができる。また、左右切削部４０Ｌ，４０Ｒの両方に、同様な構成のブレーキロータ切削バイト４５を備えている為、車輪１００の両輪近傍にそれぞれディスクブレーキが設けられていた場合でも、同時に切削作業を行うことができ効率が良い。

切削盤５０は、図５Ａに示すように、左切削部４０Ｌの左本体部４１Ｌの左側面に配置されている。本実施形態における切削盤５０は、図５Ｂに示すように、八個の側面５２が形成された角柱（直角柱）である。八個の側面５２の略中央部には、左右車輪１０２，１０３の切削面を削正するための複数の切削バイト７０を着脱自在とした切削バイト取付部５１を有し、各切削バイト取付部５１には、種類（例えば、荒切削、中切削、仕上切削用等）の異なる８個の切削バイト７０を取付けることができる。

切削バイト７０は、図５Ｃに示すように、先端部には車輪１００の切削面を削正する為の切削用チップ７０ａを備え、基端部には側面５２の切削バイト取付部５１に挿入される挿入部７０ｂを備えている。挿入部７０ｂにはボルト穴７０ｃが貫通して設けられ、側面５２の切削バイト取付部５１に挿入部７０ｂを挿入し、切削盤５０の底面５３側から六角ボルト５４で締結することにより、切削バイト７０の切削バイト取付部５１への取付けを容易としている。また、切削バイト７０を取外す場合は、切削盤５０の底面５３側から六角ボルト５４による締結を解除するだけで切削バイト７０を取外すことができ、作業者の切削バイト７０の取外し作業を容易としている。

切削盤５０は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、左本体部４１Ｌの左側面側の底面５３の中心を軸として回動自在（矢印Ｄ）に設置されている。切削盤５０は、８個の側面５２に取付けられた切削バイト７０の切削用チップ７０ａを下向きとして、車輪１００の切削面に対して水平に当接する回転角度θ単位で回転する。回動方向は垂直方向に時計回り又は反時計回りの何れかの方向でも回動自在であり、切削盤５０の８個の側面５２に取付けられた複数の切削バイト７０うち、車輪１００の切削面の削正に適した切削バイト７０を最短の回動時間で選択可能としている。

なお、切削バイト７０の選択は後述の制御部にて行われ、上記センサ４４で測定された車輪１００の切削面の形状に基づいて、車輪１００の切削面を最適な形状に削正するために、例えば、荒切削用、中切削用又は仕上切削用に最適な切削バイト７０が複数回選択されて削正作業が実行される。

左切削部４０Ｌを、上述した切削部摺動機構により、車輪１００の左車輪１０２の切削面（図２参照）の側方へ移動させた後、切削盤５０を車輪１００の左車輪１０２の切削面に対して進出させて、切削盤５０の切削バイト７０と左車輪１０２の切削面とを当接させることにより左車輪１０２の切削面を、所定の形状に削正する切削加工が行われる。切削加工は複数の切削バイト７０を切り換えて行われ、切削バイト７０の切り換えは、切削盤５０を車輪１００の左車輪１０２の切削面から退避させて、選択された切削バイト７０を有する切削盤５０の側面５２を回動させて行われる。

以下、図６を参照して、センサ載置部４２のセンサ４４による車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面の測定と削正面の決定を説明する。

回転式車輪用旋盤装置１０は、上述したように、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面の形状や寸法を測定するセンサ４４を備えている。すなわち、センサ４４は、非接触式の複数個の赤外線センサにより左右車輪１０２，１０３の切削面を測定する。具体的には、図６に示すように、使用前の車輪１００は、磨耗がない基本形状ａ（図中の一点鎖線）がセンサ４４により計測されるが、所定距離を走行した車輪１００は、切削面（踏面１０５及びフランジ１０６）が磨耗して、変形形状ｂ（図中の実線）がセンサ４４により計測される。

本実施形態における制御部１７（図１参照）は、センサ４４により計測された変形形状ｂから使用前の車輪１００の基本形状ａと同じ削正形状ｃ（図中の点線）を決定し、車輪１００の切削面の切削量ｅ（図中斜線部分）を決定する。すなわち、切削盤５０の切削バイト７０により、切削量ｅの分だけ車輪１００の切削面を切削加工すると、基本形状ａ（図中の一点鎖線）と同様の削正形状ｃ（図中の点線）を備えた車輪１００として削正される。

本実施形態における制御部１７（図１参照）は、車輪定置部１５の車輪１００を把持固定するチャック機構２０及びチャックした車輪１００を所定の回転方向及び回転速度で回転させる回転機構３０の動作を制御する。また、制御部１７は、切削部４０による車輪１００の切削面（踏面１０５及びフランジ１０６）の切削加工の手順や行程を制御する。制御部１７は、図示しないＣＰＵを主体に、同じく図示しないＲＯＭやＲＡＭで構成された記憶媒体などを備えている。記録媒体であるＲＯＭには、上述した車輪１００のチャック機構２０、回転機構３０、切削面の形状測定、削正量の決定、切削盤５０に設けられた切削バイト７０の選択、切削盤５０の送り速度、車輪１００の回転方向及び回転速度等の情報が織り込まれたＮＣ制御プログラムが格納されている。

また、制御部１７は、車輪１００の車軸１０１の位置を位置決めする位置決めセンサ（図示せず）からの入力により、軸受部２５に載置された車軸１０１の位置を検出し、油圧シリンダ２５ａを昇降させて車軸１０１の高さを検出する。

以下、制御部１７に記憶されるＮＣ制御プログラムを変更して、切削加工の手順に応じて使用する切削バイト７０を、切削盤５０に設けられた複数の切削バイト７０のなかから任意に選択可能とした選択手段について具体的に説明する。

本実施形態においては、左カバー１１Ｒに設置されている操作盤１４（図１参照）に設けられている各種スイッチ（図示せず）を、作業者が所定の操作を行なうことにより、切削加工の手順に応じて使用する切削バイト７０を、切削盤５０に設けられた複数の切削バイト７０のなかから任意に選択することができる。つまり、切削加工の手順に応じて予め定められた切削バイト７０を任意に変更することができる。

これにより、切削加工の手順に応じて予め定められた切削バイト７０が所定の切削量で切削できない状態（切削バイト７０の先端に付設された切削用チップ７０ａの磨耗や損傷）が発生しても、他の切削バイト７０を代替として使用することができ、車輪１００の削正作業を続行できるようにしている。つまり、本実施形態に係る操作盤１４は、切削加工の手順に応じて使用する切削バイト７０を、切削盤５０に設けられた複数の切削バイト７０のなかから任意に選択可能とした選択手段として機能することになる。

本実施形態における回転式車輪用旋盤装置１０による具体的な切削加工の手順について説明する。まず、鉄道車両等から取り外した車輪１００を、回転式車輪用旋盤装置１０内の車輪定置部１５の軸受部２５に載置する。そして、上述したチャック機構２０により、車輪１００を旋盤位置に把持固定する。車輪１００を旋盤位置に把持固定した後は、軸受部２５を下降させる。そして、回転機構３０により車輪１００を所定の回転方向及び所定回転数で回転させる。

また、センサ４４を用いて、回転している車輪１００の切削面の形状を測定する。そして、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面にそれぞれ対応した左切削部４０Ｌと右切削部４０Ｒを近づけ、左右の切削盤５０に取り付けられた切削バイト７０を車輪１００の切削面に向かって突出させる。そして、切削面に、切削バイト７０の先端に配設された切削用チップ７０ａを所定の圧力で左右車輪１０２，１０３の切削面に当接させて、左右車輪１０２，１０３の切削面の切削加工を行う。

切削面（踏面１０５及びフランジ１０６）の切削加工は、まず、荒切削用の切削バイト７０により切削加工が行われる。荒切削用の切削バイト７０により車輪１００の切削面を削正する削正量は「１〜１０ｍｍ」、車輪１００の回転速度は「０．５〜１．６ｍｍ／Ｓ」、切削バイト７０を切削面に押し付ける圧力は「４０ｍｍ／Ｋｇ」である。

次に、中切削用の切削バイト７０により切削加工が行われる。中切削用の切削バイト７０により車輪１００の切削面を削正する削正量は「１〜６ｍｍ」、車輪１００の回転速度は「０．５〜１．６ｍｍ／Ｓ」、切削バイト７０を切削面に押し付ける圧力は「４０ｍｍ／Ｋｇ」である。

最後に、仕上切削用の切削バイト７０により切削加工が行われる。仕上切削の切削バイト７０により車輪１００の切削面を削正する削正量は「１〜４ｍｍ」、車輪１００の回転速度は「０．７〜１．６ｍｍ／Ｓ」、切削バイト７０を切削面に押し付ける圧力は「４０ｍｍ／Ｋｇ」である。

上述したように、車輪１００の左右車輪１０２，１０３の切削面を同時に、荒切削用、中切削用、仕上切削用の順序で最適な切削バイト７０が選択されて切削加工が行われるので、削正時間の短縮と、削正精度の向上を実現することができる。

切削部４０による荒切削、中切削、仕上切削を完了した後は、回転機構３０による車輪１００の回転を停止させ、軸受部２５を再度上昇させて、車輪１００の車軸１０１を軸受部２５に載置させる。この後、チャック機構２０による車輪１００の把持固定を解除して、回転式車輪用旋盤装置１０内の車輪定置部１５から車輪１００を取り出して一連の切削加工が終了し、車輪１００の削正が完了する。

以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

１０回転式車輪用旋盤装置、
２０チャック機構
３０回転機構
４０切削部
５０切削盤

Claims

車輪を把持固定するチャック機構及びチャックした車輪を回転する回転機構を備えた車輪定置部と、
前記車輪定置部の左右側方に配設した切削部と、
前記切削部を車輪の切削面に対して進退自在に摺動する切削部摺動機構と、
前記切削部において車輪に対面して同一芯軸上で回動自在に設けた切削盤と、
前記切削盤の周縁部に中心から放射状に変位可能で、かつ、切削位置や切削形状や切削量に応じて取替え自在に配設した複数の切削バイトと、
切削時の車輪回転速度や切削盤の車輪圧着力や切削時間等による切削量を制御する制御部と、により構成し、
しかも、切削時の車輪は切削バイトに対して上方回転としながら、切削バイトのチップが切削屑を下方に飛散させるように構成したことを特徴とする回転式車輪用旋盤装置。
前記切削屑を所定の大きさに切断して回収する切削屑回収機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の回転式車輪用旋盤装置。
前記切削部は、車輪の切削面の形状を非接触で測定するセンサを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転式車輪用旋盤装置。
前記切削部は、車輪と同軸芯に配されたディスクブレーキのブレーキロータを切削するブレーキロータ切削バイトを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転式車輪用旋盤装置。
前記切削部は、前記車輪定置部の左右側方に車輪の両輪にそれぞれ対応して配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式車輪用旋盤装置。
前記制御部は、切削加工の手順に応じて使用する切削バイトを、前記切削盤に設けられた複数の切削バイトのなかから任意に選択可能とした選択手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転式車輪用旋盤装置。