JP3681215B2 - 車輪旋盤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用車輪（以下、車輪と記載）を切削する車輪旋盤に係り、特に、ブレーキディスクを有する車輪を切削する車輪旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄道車両の高速化，経済規模の拡大に伴う貨車輸送量の増加，都市部における通勤地獄解消のための客車の数の増加などにより、鉄道車両とその車輪は多くの場面で酷使されている。
その結果、鉄道車両工場で行われている車輪の整備も従来にも増して高能率化が要求されている。
【０００３】
車輪には狭軌用から広軌用まで各種のものがあり、その直径も例えば約６００ｍｍから約１２００ｍｍまである。車輪は鋼製であり、鉄道車両が走行することにより、線路との接触による摩耗や剥離現象，鉄道車両の発進や停止による摩耗，及び線路の継ぎ目の衝撃などによって、次第に円形を失って変形していく。車輪の踏面（線路と接触する外周面）の変形は騒音を大きくし乗り心地を悪くする。
したがって、車輪がある程度変形したら、車輪旋盤により車輪の外周を再切削加工して真円形状にし、再び車輪として復元しなければならない。なお、車輪旋盤で車輪を切削加工することを「削正」ともいう。
【０００４】
鉄道車両から取外した車輪を車輪旋盤により切削する場合に、ブレーキディスクの取外し，取付けの作業を省略するために、一対の車輪部の内側に一対のブレーキディスクが取付けられた状態の車輪を切削することが多い。
車輪旋盤には、車輪の車軸軸線方向に並設されて対向する一対の加工装置により、車輪の外方端部にある一対の車輪部と、その内側にある一対のブレーキディスクのディスク面とを切削する旋盤がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車輪の両ブレーキディスク間の距離は近く、また、従来の車輪旋盤では、ディスク面切削装置が加工装置の刃物台の本体部に取付けられている場合が多い。
その結果、車輪の両方のブレーキディスクの各ディスク面を左右の加工装置のディスク面切削装置で同時に切削しようとすると、左右の刃物台が干渉する。そのため、左右の刃物台を接近させることができないので、合計四つのディスク面を一面ずつ順番に切削しなければならず、合計四回の切削作業を要することになる。
したがって、ブレーキディスクの切削時間が長くなり、しかも、一つのディスク面の切削が終って刃物台が次のディスク面に移動する時間を要するので、総切削作業時間が長時間になっていた。
【０００６】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、ブレーキディスクの切削時間を短縮して高能率で車輪を切削することができる車輪旋盤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る車輪旋盤は、刃物台を有する一対の加工装置が鉄道車両用車輪の車軸軸線方向に並設されて対向するとともに、一対の前記刃物台は、加工位置にある前記車輪の上方に位置し、前記一対の加工装置により一対の車輪部と一対のブレーキディスクを切削する車輪旋盤において、前記一対の加工装置の刃物台は、前記車輪に対して前記車軸軸線方向及びこの車軸軸線方向と直交する方向に移動可能に設けられ所要位置に移動する刃物台本体と、この刃物台本体の対向する側である前部に旋回割出し可能に設けられ放射状に取付けられた第１の工具により前記一対の車輪部を同時に又はほぼ同時に切削するタレットヘッドと、このタレットヘッドの前部側に進退移動自在に且つ先端にディスク切削用工具が設けられ、このディスク切削用工具により前記一対のブレーキディスクを同時に又はほぼ同時に切削するディスク面切削装置とを備え、このディスク面切削装置は、前記ディスク切削用工具を、前記タレットヘッドの径方向にこのタレットヘッドより突出した切削位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、前記切削位置は、前記ディスク切削用工具が前記ブレーキディスクを切削 する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記ディスク切削用工具が突出した位置であり、前記退避位置は、前記タレットヘッドを旋回した時、前記ディスク切削用工具が他の部位と干渉することがなくなる位置である。
【０００８】
一つの好ましい態様として、前記ディスク切削用工具は、工具ホルダにスローアウェイチップがクランプされ、前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に刃先部を向けて一対設けられている。
【０００９】
前記一対のディスク面切削装置は、前記一対のブレーキディスクの摩耗量を同時に又はほぼ同時に計測するための計測用ヘッドを進退移動させるとともに前記ディスク面切削装置の前部に設けられたディスク面計測装置を備え、このディスク面計測装置は、前記計測用ヘッドを、前記タレットヘッドの径方向であって且つ前記ディスク切削用工具の突出方向とは反対の方向に突出する計測位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、前記計測位置は、前記計測用ヘッドが前記ブレーキディスクを計測する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記計測用ヘッドが突出した位置であり、前記ディスク面切削装置は、前記摩耗量から作成された切込量に基づいて前記ブレーキディスクを切削するのが好ましい。
前記計測用ヘッドの接触子は、ヘッド部材に前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に一対設けられているのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の一例を図１乃至図８を参照して説明する。
図１は車輪旋盤の全体構造を示す斜視図である。長時間の走行により変形し鉄道車両から取外された車輪（鉄道車両用車輪）１は、真円形状に復元するために車輪旋盤２により切削加工される。
車輪旋盤２は、数値制御装置（以下、ＮＣ装置と記載）により制御される。ＮＣ装置は、車輪１を切削加工するためのＮＣプログラムを加工プログラムメモリに記憶させておき、切削作業をする場合には必要なＮＣプログラムを加工プログラムメモリから呼び出して加工動作を制御する。
【００１１】
車輪旋盤２は、加工位置にある車輪１の車軸８の軸線方向（例えば、図２における左右方向であり、後述するＺ軸方向）に並設されて対向するとともに後述する主軸台２３ａ，２３ｂと刃物台２０ａ，２０ｂとを有する一対の加工装置３ａ，３ｂにより、車輪１の一対の車輪部４ａ，４ｂと一対のブレーキディスク５ａ，５ｂとを切削する。
【００１２】
図示する車輪旋盤２は、車輪１が中央部を通り抜ける門形構造タイプの車輪旋盤である。このタイプの車輪旋盤２では、ベッド６が床面６ａに埋設され、門形のコラム７が立設され、一対の加工装置３ａ，３ｂが、ベッド６とコラム７に取付けられて左右対称に配置されている。
加工装置３ａ，３ｂを左右対称に配置したのは、一対の車輪部４ａ，４ｂが車軸８の両端に取付けられ、一対のブレーキディスク５ａ，５ｂが車輪部４ａ，４ｂより内方に位置して車軸８に取付けられているので、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削するとともに、両方のブレーキディスク５ａ，５ｂも同時に又はほぼ同時に切削するためである。
【００１３】
ベッド６の上面には、一対の左主軸台２３ａ及び右主軸台２３ｂが、主軸台２３ａ，２３ｂに回転可能に軸支されている主軸（図示せず）の軸線方向であるＺ軸方向に移動可能に対向配置されている。
左右の主軸台２３ａ，２３ｂの間にはリフター９が設けられており、リフター９は、制御されて車輪１を昇降させ且つ心出し（センタリング）するためのものである。
【００１４】
車輪旋盤２の搬入方向（矢印Ａ方向）から搬出方向（矢印Ｂ方向）に向かって車輪１を搬入，搬出させるための搬送用レール１０が、床面６ａ上に敷設されている。なお、車輪旋盤２は、前記搬送方向とは逆方向即ち矢印Ｂ１ で示す搬入方向から矢印Ａ１ で示す搬出方向に搬送する場合であってもよい。
搬送用レール１０上を転がって矢印Ａのように搬送されてきた車輪１を、図示しない搬入装置にセットすると、車輪１は自動的に車輪旋盤２に呼び込まれて切削され、切削が完了すると図示しない搬出装置により自動的に搬出位置に搬出されたのち矢印Ｂに示すように送り出される。
【００１５】
狭軌用から広軌用までの各種車輪１の軸方向寸法に対応できるように、左右の主軸台２３ａ，２３ｂは、一対の左主軸台送り用シリンダ１１ａ及び右主軸台送り用シリンダ１１ｂにより、Ｚ軸方向に往復移動するようになっている。
左主軸台２３ａと右主軸台２３ｂにそれぞれ設けられた左面板１３ａと右面板１３ｂは、左主軸台２３ａ，右主軸台２３ｂに軸支された前記主軸を介して、左右一対の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂによりそれぞれ回転する。
車輪１に無理な捩れ力が加わらないように、左右の主軸及び左面板１３ａ，右面板１３ｂは同期して回転するように制御されている。
【００１６】
左右の面板１３ａ，１３ｂの中心部には、車輪１の車軸８の両端面のセンタ穴を係止する左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂが設けられている。左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂは、図示しない駆動体によりＺ軸方向に進退移動可能になっている。
左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂの半径方向外方には、左右の車輪部４ａ，４ｂに圧接して車輪１をクランプするためのクランプ機構１５が設けられている。クランプ機構１５は、左面板１３ａに周方向に均等に配設された三組のジョー１５ａ１，ジョーボディ１５ａ２と、右面板１３ｂに周方向に均等に配設されたジョー１５ｂ１，ジョーボディ１５ｂ２とを有している（図６及び図７）。
【００１７】
したがって、左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂが車軸８の両端面をそれぞれ係止し、ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２に進退移動可能に設けられたジョー１５ａ１，１５ｂ１を車輪部４ａ，４ｂに押し付けることにより、車輪１をセンタ支持するとともにクランプすることができる。
この状態で、主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動すると、センタ部材１４ａ，１４ｂにセンタ穴を支持された車輪１は、ジョー１５ａ１，１５ｂ１，ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２を介して、左右の面板１３ａ，１３ｂと一体化して回転することになる。
【００１８】
コラム７を構成し上部に水平方向に設けられたクロスレール基台１６の前面１６ａには、水平方向に延びたクロスレール１７がＺ軸方向に向けて取付けられている。
クロスレール１７には左右一対のサドル１８ａ，１８ｂが移動自在に設けられており、左右のサドル１８ａ，１８ｂに固定されたナットは、左ボールねじ２５及び右ボールねじ（図示せず）にそれぞれ螺合している。
【００１９】
クロスレール１７の左外方に設けられた左サドル送り用Ｚ軸サーボモータ（以下、左Ｚ軸サーボモータと記載）１９ａにより、左サドル１８ａが左ボールねじ２５を介してＺ軸方向に往復移動する。
これと同様に、クロスレール１７の右外方に設けられた右サドル送り用Ｚ軸サーボモータ（以下、右Ｚ軸サーボモータと記載）１９ｂにより、右サドル１８ｂが右ボールねじ（図示せず）を介してＺ軸方向に往復移動する。
【００２０】
左右のサドル１８ａ，１８ｂには、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂが上下方向（即ち、Ｚ軸と直交するＸ軸方向）に移動自在に設けられており、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂには左右の刃物台２０ａ，２０ｂがそれぞれ取付けられている。左右の刃物台２０ａ，２０ｂは、加工位置にある車輪１の上方に位置している。
なお、この実施形態ではＸ軸方向を上下方向として説明しているが、これに限定されることはなく、Ｚ軸方向と直交する方向に刃物台が移動自在な構成であればよい。
【００２１】
左右のクロススライド２１ａ，２１ｂは、それぞれ左右のサドル１８ａ，１８ｂに対して左右のＸ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂによりＸ軸方向にボールねじ（図示せず）を介して往復移動可能になっている。
したがって、左右の刃物台２０ａ，２０ｂは、Ｘ軸及びＺ軸方向の所要位置に移動して、車輪１の左右一対の車輪部４ａ，４ｂ及び左右一対のブレーキディスク５ａ，５ｂを切削することになる。
車輪１が切削される加工領域は、ベッド６及びコラム７に取付けられて開閉自在なスプラッシュカバー２４により遮蔽可能になっているので、切削により発生する切屑が機械周囲に飛散することはない。
【００２２】
次に、左右の刃物台２０ａ，２０ｂについて、図１乃至図５を参照して説明する。
左右の刃物台２０ａ，２０ｂは対称な同一の構造を有しているので、右刃物台２０ｂを例にとって説明する。図２は図１の右刃物台２０ｂを含む部分拡大正面図、図３は図２のIII−III線矢視図である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、右刃物台２０ｂは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の所要位置に移動する右刃物台本体３０ｂと、刃物台本体３０ｂの対向する側である前部３１に設けられて放射状に工具（例えば、７本の第１の工具３２）が取付けられ、旋回割出しをして第１の工具３２により車輪１の右方の車輪部４ｂを切削するタレットヘッド３３ｂと、タレットヘッド３３ｂの対向する側である前部３４に設けられた右ディスク面切削装置３６ｂとを備えている。
右ディスク面切削装置３６ｂは、右方のブレーキディスク５ｂを切削する第２の工具としてのディスク切削用工具３５を、タレットヘッド３３ｂの径方向にタレットヘッド３３ｂより突出した前進位置である切削位置と、タレットヘッド３３ｂ側に収納される後退位置である退避位置（非切削位置）との間で、進退移動させる。
切削位置は、ディスク切削用工具３５がブレーキディスク５ｂを切削する際、刃物台２０ｂの各部位が車輪部４ｂ，主軸台２３ｂ等と干渉しないように、タレットヘッド３３ｂよりディスク切削用工具３５が突出した位置である。なお、右刃物台本体３０ｂは、右クロススライド２１ｂ（図１）に固定されている。
【００２４】
右ディスク面切削装置３６ｂの前部には、右ディスク面計測装置３８ｂが設けられている。右ディスク面計測装置３８ｂは、右方のブレーキディスク５ｂの摩耗量を計測するための計測用ヘッド（検出手段）３７を、タレットヘッド３３ｂの径方向であって且つディスク切削用工具３５の突出方向とは反対の方向に突出する前進位置（計測位置）と、タレットヘッド３３ｂ側に収納される後退位置（退避位置）との間で進退移動させる。
計測位置は、計測用ヘッド３７がブレーキディスク５ｂを計測する際、刃物台２０ｂの各部位が車輪部４ｂ，主軸台２３ｂ等と干渉しないように、タレットヘッド３３ｂより計測用ヘッド３７が突出した位置である。
計測用ヘッド３７は、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ（図６）に接触子３７ａが接触した時に、信号を出力するようになっている。
【００２５】
この信号を受けたＮＣ装置は、左右の刃物台２０ａ，２０ｂの信号出力時の移動データからディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの最大径と最小径の間の複数の箇所（例えば、四箇所）の端面位置を読取って摩耗量のデータとし、この摩耗量のデータから切込量のデータを作成する。
両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂは、前記摩耗量から作成された切込量（例えば、摩耗量プラスα）に基づいて、ディスク切削用工具３５により両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削することになる。
【００２６】
車輪部４ｂの外周面のうち車輪旋盤２で切削すべき部分としては、線路に接触する外周面である踏面３９，踏面３９に連続するフランジ部４０，及びフランジ部４０に連続する端面である車輪部内面４１であり、図２の斜線で示した範囲である。
この範囲３９乃至４１の全体を一種類の工具で切削することはできないので、第１の工具３２を、六本の踏面切削用バイト（丸駒バイト又は円形状スローアウェイチップ（以下、チップと記載）をクランプしたバイト）４２と一本の車輪部内面切削用バイト（以下、内面バイトと記載）４３とにより構成し、各バイト４２，４３をタレットヘッド３３ｂに放射状に取付けている。なお、踏面切削用バイト４２は、これに限定されることはなく、一対のチップを取付けて切削してもよい。
タレットヘッド３３ｂを旋回割出しすることにより、加工位置に割出された踏面切削用バイト４２で踏面３９からフランジ部４０までを切削した後、タレットヘッド３３ｂを旋回割出しすることにより内面バイト４３を加工位置に割出し、内面バイト４３で車輪部内面４１を切削する。
【００２７】
タレットヘッド３３ｂには検心用センサ４６が径方向に設けられている。検心用センサ４６は、切削前の車輪１が主軸台２３ａ，２３ｂのセンタ部材１４ａ，１４ｂ（図１）により支持される際の検心をする検心用センサが車輪１に当接して信号を出力するまでのリフター９の動作と、検心用センサ４６が設けられたタレットヘッド３３ｂの動作などにより、車輪１の心出しができるようになっている。
このように、タレットヘッド３３ｂには、六本の踏面切削用バイト４２，一本の内面バイト４３，検心用センサ４６が取付けられる面，ディスク切削用工具３５が前進移動する側の面，及び計測用ヘッド３７が前進移動する側の面が、所定の同一角度をもって全周に均等に配置されており、十の各面位置を割出すことができる刃物台２０ｂになっている。
【００２８】
タレットヘッド３３ｂの前部３４側に径方向に向けて設けられたディスク面切削装置３６ｂは、ディスク切削用工具３５を第１のシリンダ装置（第１の駆動装置）４４により矢印Ｆに示すように前記径方向に進退移動させ、ディスク面計測装置３８ｂの計測用ヘッド３７を、第２のシリンダ装置（第２の駆動装置）４５により矢印Ｇに示すように前記径方向に進退移動させている。
【００２９】
図４はディスク面切削装置３６ｂの拡大断面図で、ディスク切削用工具３５が下方を向き且つ半径方向内方（退避位置）に後退している状態を示している。
図２乃至図４に示すように、ディスク切削用工具３５は、工具ホルダ５０にスローアウェイチップ５０ａがピンロック式，スクリューオン式，クランプオン式のクランプ方式でクランプされ、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に刃先部を向けて一対設けられている。
本実施形態の図２，図４には円形状チップを記載しているが、これに限定されることはなく、ディスク面を切削できるものであれば、他の形状のチップであってもよい。
工具ホルダ５０は、第１のシリンダ装置４４のディスク切削バイト用ピストンロッド（以下、ピストンロッドと記載）５１の先端部に、ボルト５９を介して着脱可能に取付けられている。
工具ホルダ５０は、その外周部５１ａがピストンロッド５１の嵌合穴に嵌入され、回転方向の位置を位置決め部材５２ａにより拘束されることにより、位置決めされている。
【００３０】
ディスク面切削装置３６ｂのベースホルダ６０が、タレットヘッド３３ｂの前部３４側に位置決め部材６０ａに位置を定められて複数のボルト６１により固定されている。
工具ホルダ５０とは反対側の方向には、固定部材６２が、ベースホルダ６０の一端６３を覆って、図示しない複数のボルトにより取付けられている。固定部材６２の外周面６４はベースホルダ６０の内周面６５に嵌合し、中心部には貫通孔６６が形成され、貫通孔６６の一端はキャップ６７により閉じられている。
【００３１】
ベースホルダ６０の他端６８側には、軸方向に長い円筒状のシリンダ部材６９がベースホルダ６０内に挿入固定されている。シリンダ部材６９の内方には、ピストンロッド５１が、矢印Ｆに示すように、軸線方向に往復移動自在に摺接している。
シリンダ部材６９とピストンロッド５１との間には、ピストン部７０によって仕切られた第１の室７１と第２の室７２とが形成されている。第１の室７１に連通する第１の流路７３を介して圧力油など圧力流体を供給すればピストンロッド５１は前進し、第２の室７２に連通する第２の流路７３ａを介して圧力流体を供給すればピストンロッド５１は後退する。
【００３２】
シリンダ部材６９の内部には、流体圧マンドレルであるクランプ装置７４が取付けられている。クランプ装置７４は、シリンダ部材６９に取付けられたカバー６０ｃによりシリンダ部材６９の内方に位置決めされている。ピストンロッド５１は、クランプ装置７４の内周面７５の内方に軸線方向に進退移動自在に挿通している。
クランプ装置７４の内部の室７６に連通する第３の流路７７を介して室７６に圧力流体を供給すると、内周面７５が径方向内方に膨出することにより、ピストンロッド５１は強い押圧力で固定されるようになっている。これにより、切削加工中のピストンロッド５１は、クランプ装置７４にしっかりクランプされる。
【００３３】
クランプ装置７４とシリンダ部材６９の小径部との間には、軸受部材６０ｂが嵌入されている。即ち、軸受部材６０ｂに案内されてシリンダ部材６９は進退移動する。
この軸受部材６０ｂは、オイレス軸受，メタル軸受など滑り軸受が好適であるが、転がり軸受であってもよい。ピストンロッド５１は、軸受部材６０ｂと摺接している部位とピストン部７０とに支持される。
【００３４】
ピストンロッド５１には、その内方に圧入固定された連結部材７８を介してシャフト７９が取付けられ、シャフト７９は貫通孔６６に進退移動自在に嵌合している。
ピストンロッド５１の内方には回転規制部材８０がボルト８０ａにより固定されており、回転規制部材８０は、固定部材６２の円筒状突出部８１の外周面に軸方向に形成された溝８２に摺接している。これにより、軸線方向に移動するピストンロッド５１が回転しないように規制している。
なお、第１乃至第３の流路７３，７３ａ，７７は、非旋回の刃物台本体３０ｂ側より、旋回するタレットヘッド３３ｂ側に、ロータリジョイント（図示せず）を介して連通している。したがって、圧力流体は、刃物台本体３０ｂ側からこのロータリジョイントを介してタレットヘッド３３ｂ内の流路７３，７３ａ，７７にそれぞれ供給される。
【００３５】
ピストンロッド５１が後退した時のシャフト７９の後端部８３に対応する位置には、ピストンロッド５１の後退動作を検出するための検出手段８４の検出部材８５が配設されている。この検出部材８５は、固定部材６２とベースホルダ６０内に埋設されている。
検出部材８５は、内部コイルによる検出範囲内にシャフト７９（磁性体）があるか否かを検出するものである。この検出部材８５は、シャフト７９が後退位置に移動しているか否かを検出できるものであればよく、リミットスイッチ等であってもよい。
検出手段８４は、コイルの磁気誘導による結合を応用した非接触式の磁気誘導式の磁気誘電カプラを有しており、旋回動作をするタレットヘッド３３ｂと非旋回の刃物台本体３０ｂとの間は前記磁気誘電カプラで非接触状態で接続されている。
【００３６】
即ち、ディスク面切削装置３６ｂのディスク切削用工具３５のタレットヘッド面３３ｂが加工位置に割出された時、旋回側（タレットヘッド３３ｂ側）に設けられた磁気誘電カプラのコイルと、固定側（刃物台本体３０ｂ側）に設けられた磁気誘電カプラのコイルとが対向するように設けられており、この対向した時に両コイルが電磁的に結合する。
なお、固定側の磁気誘電カプラには近接スイッチを利用することがある。更に、検出部材８５に磁気誘電カプラを利用することもある。
したがって、タレットヘッド３３ｂの旋回動作前に、工具ホルダ５０，ピストンロッド５１が後退位置に戻ったことを検出手段８４により確認することができる。
【００３７】
このようにして、第１のシリンダ装置４４の流路７３，７３ａ，７７に供給される圧力流体を切換えれば、ピストンロッド５１は、所定のストロークＬ１ の範囲内で軸中心Ｄに沿って矢印Ｆ方向に進退移動するとともに、切削加工時には切削位置（前進位置）にクランプ装置７４によりクランプされる。
これにより、ブレーキディスク５ｂの内方のディスク面５２ｂと外方のディスク面５３ｂとが、ディスク切削用工具３５により切削される。
【００３８】
図２及び図３に示すように、ディスク面計測装置３８ｂは、第１のシリンダ装置４４の軸中心Ｄと平行に配設されて第１のシリンダ装置４４に固定された第２のシリンダ装置４５と、軸中心Ｄと平行な軸中心Ｅを有して第１のシリンダ装置４４のベースホルダ６０に固定され、検出手段用ロッド（以下、検出ロッドと記載）５４を軸中心Ｅに従って進退移動自在に案内するガイドベース５５と、第２のシリンダ装置４５のピストンロッド（以下、ロッドと記載）５６と検出ロッド５４とを連結する連結部材５７とを備えている。ピストンロッド５１と検出ロッド５４は互いに反対方向を向いている。
第２のシリンダ装置４５に、圧力油や圧縮空気など圧力流体をジョイント４５ａ又は４５ｂを通じて供給すれば、第２のシリンダ装置４５のロッド５６が進退移動する。
【００３９】
このロッド５６の動作により、連結部材５７を介して、検出ロッド５４が、ガイドベース５５のガイド部材９０，９０（図５）に案内されながら、所定のストロークＬ２ の範囲内で軸中心Ｅに従って矢印Ｇ方向に進退移動して位置決めされる。
計測用ヘッド３７の接触子３７ａは、ヘッド部材５８の＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に一対設けられており、ヘッド部材５８は、検出ロッド５４の先端部に着脱可能に取付けられている。
【００４０】
図５は図２に示すディスク面計測装置３８ｂの部分拡大断面図で、計測用ヘッド３７が後退位置に移動した状態を示している。
図５に示すように、円筒状の検出ロッド５４は、ガイドベース５５の内方に設けられた円筒状の一対のガイド部材９０により軸方向に進退移動自在に支持されている。このガイド部材９０は、オイレス軸受，メタル軸受など滑り軸受が好適であるが、転がり軸受であってもよい。
検出ロッド５４は、連結部材５７を介してロッド５６に連結されているので、回転しないように規制されている。
【００４１】
検出ロッド５４の先端部５４ａ側の内方には、円筒部材９１が固定されている。円筒部材９１の内方には、圧縮ばね９２により図５の下方に付勢されたシャフト９３が、矢印Ｈに示すように進退移動可能に配設されている。
円筒部材９１の後端部９４には、シャフト９３の移動動作を検出するためのタッチセンサ９５が固定されている。
【００４２】
ヘッド部材５８の内方に設けられた軸体９６の両端部には、接触子３７ａがそれぞれ固定されている。軸体９６は、±Ｚ軸方向に往復移動自在に嵌合し且つ位置決めされている。軸体９６は、常にその軸線方向の略中央位置に復帰するように、一対の圧縮ばね９７によりＺ軸方向に付勢されている。
軸体９６には軸線方向（±Ｚ軸方向）に溝９８が形成され、ヘッド部材５８に固定されたボルト９８ａの先端部９８ｂを溝９８に係合させることにより、軸体９６の回転を規制している。
【００４３】
軸体９６の軸方向中央部には、軸体９６を位置決めするためのＶ形溝９６ａが形成されており、シャフト９３の先端部にピン９３ａを介して回動自在に支持されたローラ９３ｂが、Ｖ形溝９６ａに係合離脱可能に嵌り込んでいる。
両接触子３７ａが非接触状態で且つ軸体９６のＶ形溝９６ａ内にローラ９３ｂが係合している時、軸体９６は中央位置にある。ところが、いずれか一方の接触子３７ａがディスク面５３ａ，５３ｂに接触して、軸体９６が圧縮ばね９７のばね力に抗して矢印Ｊに示すように軸線方向（±Ｚ軸方向）に移動すると、ローラ９３ｂがＶ形溝９６ａのテーパ面に沿って押される。
これにより、ローラ９３ｂとピン９３ａとを介して、シャフト９３が、圧縮ばね９２のばね力に抗して、矢印Ｈに示す方向に移動する。この移動動作を、タッチセンサ９５により検出することになる。
【００４４】
計測用ヘッド３７は、ディスク面切削装置３６ｂの検出手段８４と同様の非接触式の磁気誘電カプラを有しており、計測用ヘッド３７のタレットヘッド３３ｂが加工位置に割出された時、磁気誘電カプラが対向し、旋回動作側のタレットヘッド３３ｂと固定側の刃物台本体３０ｂとの間は、前記磁気誘電カプラで信号が伝送されている。
また、検出ロッド５４が後退した時の検出ロッド５４の後端部に対応する位置には、検出ロッド５４の後退動作を確認するための検出ロッド５４用の検出手段の検出部材５４ａが配設されている。
即ち、検出部材５４ａの検出範囲内に検出ロッド５４（磁性体）があるか否かを検出している。この検出部材５４ａは、検出ロッド５４が後退位置に移動しているか否かを検出できるものであればよく、リミットスイッチなどであってもよい。
【００４５】
前記検出手段も、ディスク面切削装置３６ｂの検出手段８４と同一の構成を有している。したがって、タレットヘッド３３ｂの旋回動作前には、検出ロッド５４が後退位置に戻ったことを検出ロッド５４用の検出手段により確認することができる。
更に、タッチセンサ９５の信号も、磁気誘電カプラを介して固定側の刃物台本体３０ｂ側に伝送されている。刃物台本体３０ｂ側の各磁気誘電カプラとＮＣ装置との間は信号線により接続される。
【００４６】
図６及び図７は、ブレーキディスク５ａ，５ｂの計測状態と切削状態とをそれぞれ示す説明図である。
図６に示すように、左右の刃物台本体３０ａ，３０ｂに設けられた左右のタレットヘッド３３ａ，３３ｂの旋回割出し動作により、検出ロッド５４を加工位置（本実施形態では下方向）に割出した後、計測位置（前進位置）に前進移動させる。
その後、所定の位置に移動後、±Ｚ軸方向よりブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂに接触子３７ａ，３７ａをＸ軸方向について所定の位置に位置決めしたのちＺ軸方向より当接させ、接触信号をタッチセンサ９５より出力させる。
この接触信号出力時の移動データ（Ｘ軸方向，Ｚ軸方向の移動データ）より、ブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの計測がされる。
【００４７】
即ち、左右の刃物台２０ａ，２０ｂが同時に又はほぼ同時に左右に移動するので、右刃物台２０ｂの計測用ヘッド３７が右側のブレーキディスク５ｂの一方のディスク面５３ｂを計測している時には、左刃物台２０ａの計測用ヘッド３７は左側のブレーキディスク５ａの一方のディスク面５２ｂを同時に又はほぼ同時に計測するように、プログラムを作成しておく。
同様にして、右刃物台２０ｂの計測用ヘッド３７がブレーキディスク５ｂの他方のディスク面５３ａを計測している時には、左刃物台２０ａの計測用ヘッド３７はブレーキディスク５ａの他方のディスク面５２ａを同時に又はほぼ同時に計測する。
計測動作終了後は、計測用ヘッド３７は退避位置（後退位置）に後退して、タレットヘッド３３ａ，３３ｂが割出し動作を行う際に計測用ヘッド３７と他の部位とが干渉するのを防止する。
【００４８】
図７に示すように、タレットヘッド３３ａ，３３ｂの旋回割出し動作により、ディスク切削用の工具ホルダ５０が割出されて加工位置（下方向）に位置する。これにより、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂは、左右の刃物台２０ａ，２０ｂの各ディスク切削用工具３５のチップ５０ａにより同時に又はほぼ同時に順次切削される。
【００４９】
次に、車輪１を切削する方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
この切削方法は、左右の刃物台本体３０ａ，３０ｂに設けられて旋回割出しをするタレットヘッド３３ａ，３３ｂに取付けられた工具（即ち、踏面切削用バイト４２及び内面バイト４３）により両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削し、両方のタレットヘッド前部３４側に設けられたディスク面切削装置３６ａ，３６ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削している。
本実施形態では、両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂの有するディスク面計測装置３８ａ，３８ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂの摩耗量を同時に又はほぼ同時に計測した後、この摩耗量からＮＣ装置により作成された切込量に基づいて、両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削するようにしている。
【００５０】
車輪１を切削する手順のＮＣプログラムは加工プログラムメモリに予め記憶されている。ＮＣ装置は、必要なＮＣプログラムを加工プログラムメモリから呼び出して車輪旋盤２の加工動作を制御する。
図８に示すように、切削作業を始める時は、まず最初に、刃物台２０ａ，２０ｂが退避位置（搬入される車輪と、各バイト，工具とが干渉しない位置）にあることを確認する。
また、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂのピストンロッド５１とディスク面計測装置３８ａ，３８ｂの検出ロッド５４が、退避位置に後退していることを確認する（ステップ１０１）。
この確認により、車輪１が主軸台２３ａ，２３ｂの間に搬入，セットされても、ディスク切削用工具３５や計測用ヘッド３７等を含む刃物台２０ａ，２０ｂに車輪１が衝突することはない。
【００５１】
次に、矢印Ａ（図１）のように搬送用レール１０上を搬入されてきた切削前の車輪１を、リフター９と検心用センサ４６とにより検心し、リフター９の位置を決める。
図示しない駆動体を駆動し、センタ部材１４ａ，１４ｂにより車軸８を係止する。その後、ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２からジョー１５ａ１，１５ｂ１を車輪部４ａ，４ｂにそれぞれ押圧させて、ジョー１５ａ１，１５ｂ１で車輪１をチャッキングした後、リフター９を下降させる（ステップ１０２）。
【００５２】
次に、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に計測する。この車輪部４ａ，４ｂの削前計測は、左右の刃物台２０ａ，２０ｂにそれぞれ取付けられた図示しない車輪自動計測装置により行う。例えば、刃物台２０ａ，２０ｂの下部に装着された計測装置により、踏面直径，フランジ厚及び振れ等を自動的に計測する（ステップ１０３）。
ＮＣ装置は、こうして計測されたデータに基づいて、両方の車輪部４ａ，４ｂの切込量をそれぞれ作成する（ステップ１０４）。
【００５３】
次に、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、必要な工具（例えば、踏面切削用バイト４２に次いで内面バイト４３）を加工位置に順次割出す。左右の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動することにより両方の面板１３ａ，１３ｂを同期して回転させて、車輪１を所定の回転数で回転させる。
更に、左右のＺ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して、左右のサドル１８ａ，１８ｂを、左ボールねじ２５と右ボールねじとを介してＺ軸方向に移動させる。また、左右のＸ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂを駆動して、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂをサドル１８ａ，１８ｂに対してＸ軸方向に移動させる。
【００５４】
こうして、刃物台２０ａ，２０ｂをＸ軸，Ｚ軸方向の所要位置に移動させることにより、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削する。車輪部４ａ，４ｂを切削する場合には、通常は一つの車輪１に対して一回又は切込量を変えながら複数回切削する（ステップ１０５）。
切削作業が終了すると、両主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを停止して車輪１の回転を止め、前記車輪自動計測装置により両方の車輪部４ａ，４ｂを削後計測して高精度な切削がなされたことを確認する（ステップ１０６）。
【００５５】
次に、ＮＣ装置は、予め設定された切削条件のデータに基づいて、車輪１のブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工があるか否かを判別する（ステップ１０７）。
本実施形態のように、一対のブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工がある場合には、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、ディスク面計測装置３８ａ，３８ｂを加工位置即ちブレーキディスク５ａ，５ｂ側に割出す（ステップ１０８）。
【００５６】
次いで、図６に示すように、両方の検出ロッド５４をそれぞれ下方に突出させる。そして、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂを、計測用ヘッド３７により同時に又はほぼ同時に削前計測する。
例えば、計測用ヘッド３７の接触子３７ａを一つのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの複数箇所（例えば、四箇所）に当てて、接触信号を出力した位置データ（Ｚ軸方向の位置データ）の最大差を算出することにより、ディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの摩耗量を計測する（ステップ１０９）。
【００５７】
ＮＣ装置は、こうして計測された両ブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの摩耗量から切込量を作成する（ステップ１１０）。
なお、ディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの切込量としては、未切削の部分が残らないようにするために、計測した摩耗量プラスα（αは所定の値）が好ましく、切込量の値としては、例えば約０．５ｍｍ乃至約１０ｍｍである。
【００５８】
次に、第２のシリンダ装置４５により計測用ヘッド３７を後退位置まで後退させた後、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂのディスク切削用工具３５を加工位置（ブレーキディスク５ａ，５ｂ側）に割出す。
次いで、両方の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動して車輪１を回転させる。第１のシリンダ装置４４を駆動して、ピストンロッド５１，ディスク切削用工具３５を矢印Ｆ方向に突出させ、その後、クランプ装置７４によりピストンロッド５１をクランプする。
そして、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、図７に示すように、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ｂ，５３ｂを同時に又はほぼ同時に切削する。
【００５９】
これに続いて、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂを一方のディスク面から他方のディスク面に移動して、同様に加工を行う。
即ち、ピストンロッド５１とディスク切削用工具３５を他方のディスク面の位置に移動させることにより、ディスク面５２ａ，５３ａを同時に又はほぼ同時に切削する。
加工終了後、クランプ装置７４をアンクランプ状態にし、第１のシリンダ装置４４によりピストンロッド５１，ディスク切削用工具３５等を退避位置に後退させる。このことにより、タレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回した時、ディスク切削用工具３５が他の部位と干渉することがなくなる（ステップ１１１）。
【００６０】
ブレーキディスク５ａ，５ｂの切削が完了した場合と、ステップ１０７でブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工がないと判断された場合には、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂとＺ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して、刃物台２０ａ，２０ｂを退避位置に後退させた後、リフター９を上昇させる。
そして、リフター９に車輪１を載せた状態で、ジョー１５ａ１，１５ｂ１，センタ部材１４ａ，１４ｂを順次後退させて車輪部４ａ，４ｂから離す車輪アンチャッキング動作を行う。
【００６１】
次に、車輪１を載せたリフター９を下降させ、車輪１を矢印Ｂのように搬送用レール１０上に搬出する（ステップ１１２）。
最後に、まだ切削する車輪１があるか否かを入力データにより判別し、切削する場合にはステップ１０１に戻り、切削しない場合には一連の手順を終了する（ステップ１１３）。これら車輪１の搬入，切削加工，搬出までの一連の動作は、ＮＣ装置など制御装置により自動的に制御される。このようにして切削加工することにより、車輪１は真円形状に復元する。
なお、この実施形態では、車輪旋盤を門形車輪旋盤で説明を行っているが、これに限定されることはなく、車輪１の車軸軸線方向に並設されて対向する一対の加工装置を有する旋盤であればよい。
【００６２】
従来の車輪旋盤では、ディスク面切削装置が刃物台の本体部に配置されていたので、左右の刃物台の干渉の問題で両刃物台を接近させることができず、車輪のブレーキディスクを切削する場合にはディスク面を一面ずつ合計四回切削していた。
これに対して、本発明では、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂをタレットヘッド３３ａ，３３ｂの前部３４側に配置した。したがって、ブレーキディスク５ａ，５ｂの切削のために左右の刃物台２０ａ，２０ｂを接近させても、刃物台２０ａ，２０ｂ同士が干渉を起こすことなく左右のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に切削することが可能になるので、合計二回の切削でディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの切削ができる。これに加えて、ディスク面からディスク面への刃物台２０ａ，２０ｂの移動も一回ですむので、総切削時間の大幅な削減が図れる。
【００６３】
このように、本発明によれば、左側のブレーキディスク５ａのディスク面と右側のブレーキディスク５ｂのディスク面とを同時に切削することができるので、従来と比べて切削加工の能率が大幅に向上する。
更に、ディスク面計測装置３８ａ，３８ｂをディスク面切削装置３６ａ，３６ｂに設けて摩耗量を計測できるので、適正な切込量を決定することができる。
なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る車輪旋盤は、刃物台を有する一対の加工装置が鉄道車両用車輪の車軸軸線方向に並設されて対向するとともに、一対の刃物台は、加工位置にある車輪の上方に位置する構造の車輪旋盤であり、上述のようにディスク面切削装置をタレットヘッドの前部側に配置したので、ブレーキディスクの切削のために左右の刃物台を接近させても、刃物台同士が干渉を起こすことなく左右のブレーキディスクを同時に切削することが可能になって、ディスク面の切削を短時間で能率よく行うことができ、また、ディスク切削用工具を切削位置と退避位置との間で進退移動可能にしたので、このディスク切削用工具を切削位置に前進させれば、ディスク切削用工具がブレーキディスクを切削する際、刃物台の各部位が車輪部，主軸台等と干渉せず、また、ディスク切削用工具を退避位置に後退させれば、タレットヘッドを旋回した時、ディスク切削用工具が他の部位と干渉することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１乃至図８は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１は車輪旋盤の斜視図である。
【図２】 図１の右側の刃物台を含む部分拡大正面図である。
【図３】 図２のIII−III線矢視図である。
【図４】 ディスク面切削装置の拡大断面図である。
【図５】 ディスク面計測装置の部分拡大断面図である。
【図６】 ブレーキディスクの計測状態を示す説明図である。
【図７】 ブレーキディスクの切削状態を示す説明図である。
【図８】 車輪の切削方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 鉄道車両用車輪
２ 車輪旋盤
３ａ，３ｂ 加工装置
４ａ，４ｂ 車輪部
５ａ，５ｂ ブレーキディスク
２０ａ，２０ｂ 刃物台
３０ａ，３０ｂ 刃物台本体
３１ 刃物台本体の前部
３２ 第１の工具
３３ａ，３３ｂ タレットヘッド
３４ タレットヘッドの前部
３５ ディスク切削用工具
３６ａ，３６ｂ ディスク面切削装置
３７ 計測用ヘッド
３７ａ 接触子
３８ａ，３８ｂ ディスク面計測装置
４２ 踏面切削用バイト（第１の工具）
４３ 車輪部内面切削用バイト（第１の工具）
４４ 第１のシリンダ装置（第１の駆動装置）
４５ 第２のシリンダ装置（第２の駆動装置）
５０ 工具ホルダ
５０ａ スローアウェイチップ
５８ ヘッド部材
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用車輪（以下、車輪と記載）を切削する車輪旋盤に係り、特に、ブレーキディスクを有する車輪を切削する車輪旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄道車両の高速化，経済規模の拡大に伴う貨車輸送量の増加，都市部における通勤地獄解消のための客車の数の増加などにより、鉄道車両とその車輪は多くの場面で酷使されている。
その結果、鉄道車両工場で行われている車輪の整備も従来にも増して高能率化が要求されている。
【０００３】
車輪には狭軌用から広軌用まで各種のものがあり、その直径も例えば約６００ｍｍから約１２００ｍｍまである。車輪は鋼製であり、鉄道車両が走行することにより、線路との接触による摩耗や剥離現象，鉄道車両の発進や停止による摩耗，及び線路の継ぎ目の衝撃などによって、次第に円形を失って変形していく。車輪の踏面（線路と接触する外周面）の変形は騒音を大きくし乗り心地を悪くする。
したがって、車輪がある程度変形したら、車輪旋盤により車輪の外周を再切削加工して真円形状にし、再び車輪として復元しなければならない。なお、車輪旋盤で車輪を切削加工することを「削正」ともいう。
【０００４】
鉄道車両から取外した車輪を車輪旋盤により切削する場合に、ブレーキディスクの取外し，取付けの作業を省略するために、一対の車輪部の内側に一対のブレーキディスクが取付けられた状態の車輪を切削することが多い。
車輪旋盤には、車輪の車軸軸線方向に並設されて対向する一対の加工装置により、車輪の外方端部にある一対の車輪部と、その内側にある一対のブレーキディスクのディスク面とを切削する旋盤がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車輪の両ブレーキディスク間の距離は近く、また、従来の車輪旋盤では、ディスク面切削装置が加工装置の刃物台の本体部に取付けられている場合が多い。
その結果、車輪の両方のブレーキディスクの各ディスク面を左右の加工装置のディスク面切削装置で同時に切削しようとすると、左右の刃物台が干渉する。そのため、左右の刃物台を接近させることができないので、合計四つのディスク面を一面ずつ順番に切削しなければならず、合計四回の切削作業を要することになる。
したがって、ブレーキディスクの切削時間が長くなり、しかも、一つのディスク面の切削が終って刃物台が次のディスク面に移動する時間を要するので、総切削作業時間が長時間になっていた。
【０００６】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、ブレーキディスクの切削時間を短縮して高能率で車輪を切削することができる車輪旋盤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る車輪旋盤は、刃物台を有する一対の加工装置が鉄道車両用車輪の車軸軸線方向に並設されて対向するとともに、一対の前記刃物台は、加工位置にある前記車輪の上方に位置し、前記一対の加工装置により一対の車輪部と一対のブレーキディスクを切削する車輪旋盤において、前記一対の加工装置の刃物台は、前記車輪に対して前記車軸軸線方向及びこの車軸軸線方向と直交する方向に移動可能に設けられ所要位置に移動する刃物台本体と、この刃物台本体の対向する側である前部に旋回割出し可能に設けられ放射状に取付けられた第１の工具により前記一対の車輪部を同時に又はほぼ同時に切削するタレットヘッドと、このタレットヘッドの前部側に進退移動自在に且つ先端にディスク切削用工具が設けられ、このディスク切削用工具により前記一対のブレーキディスクを同時に又はほぼ同時に切削するディスク面切削装置とを備え、このディスク面切削装置は、前記ディスク切削用工具を、前記タレットヘッドの径方向にこのタレットヘッドより突出した切削位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、前記切削位置は、前記ディスク切削用工具が前記ブレーキディスクを切削 する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記ディスク切削用工具が突出した位置であり、前記退避位置は、前記タレットヘッドを旋回した時、前記ディスク切削用工具が他の部位と干渉することがなくなる位置である。
【０００８】
一つの好ましい態様として、前記ディスク切削用工具は、工具ホルダにスローアウェイチップがクランプされ、前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に刃先部を向けて一対設けられている。
【０００９】
前記一対のディスク面切削装置は、前記一対のブレーキディスクの摩耗量を同時に又はほぼ同時に計測するための計測用ヘッドを進退移動させるとともに前記ディスク面切削装置の前部に設けられたディスク面計測装置を備え、このディスク面計測装置は、前記計測用ヘッドを、前記タレットヘッドの径方向であって且つ前記ディスク切削用工具の突出方向とは反対の方向に突出する計測位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、前記計測位置は、前記計測用ヘッドが前記ブレーキディスクを計測する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記計測用ヘッドが突出した位置であり、前記ディスク面切削装置は、前記摩耗量から作成された切込量に基づいて前記ブレーキディスクを切削するのが好ましい。
前記計測用ヘッドの接触子は、ヘッド部材に前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に一対設けられているのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の一例を図１乃至図８を参照して説明する。
図１は車輪旋盤の全体構造を示す斜視図である。長時間の走行により変形し鉄道車両から取外された車輪（鉄道車両用車輪）１は、真円形状に復元するために車輪旋盤２により切削加工される。
車輪旋盤２は、数値制御装置（以下、ＮＣ装置と記載）により制御される。ＮＣ装置は、車輪１を切削加工するためのＮＣプログラムを加工プログラムメモリに記憶させておき、切削作業をする場合には必要なＮＣプログラムを加工プログラムメモリから呼び出して加工動作を制御する。
【００１１】
車輪旋盤２は、加工位置にある車輪１の車軸８の軸線方向（例えば、図２における左右方向であり、後述するＺ軸方向）に並設されて対向するとともに後述する主軸台２３ａ，２３ｂと刃物台２０ａ，２０ｂとを有する一対の加工装置３ａ，３ｂにより、車輪１の一対の車輪部４ａ，４ｂと一対のブレーキディスク５ａ，５ｂとを切削する。
【００１２】
図示する車輪旋盤２は、車輪１が中央部を通り抜ける門形構造タイプの車輪旋盤である。このタイプの車輪旋盤２では、ベッド６が床面６ａに埋設され、門形のコラム７が立設され、一対の加工装置３ａ，３ｂが、ベッド６とコラム７に取付けられて左右対称に配置されている。
加工装置３ａ，３ｂを左右対称に配置したのは、一対の車輪部４ａ，４ｂが車軸８の両端に取付けられ、一対のブレーキディスク５ａ，５ｂが車輪部４ａ，４ｂより内方に位置して車軸８に取付けられているので、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削するとともに、両方のブレーキディスク５ａ，５ｂも同時に又はほぼ同時に切削するためである。
【００１３】
ベッド６の上面には、一対の左主軸台２３ａ及び右主軸台２３ｂが、主軸台２３ａ，２３ｂに回転可能に軸支されている主軸（図示せず）の軸線方向であるＺ軸方向に移動可能に対向配置されている。
左右の主軸台２３ａ，２３ｂの間にはリフター９が設けられており、リフター９は、制御されて車輪１を昇降させ且つ心出し（センタリング）するためのものである。
【００１４】
車輪旋盤２の搬入方向（矢印Ａ方向）から搬出方向（矢印Ｂ方向）に向かって車輪１を搬入，搬出させるための搬送用レール１０が、床面６ａ上に敷設されている。なお、車輪旋盤２は、前記搬送方向とは逆方向即ち矢印Ｂ１ で示す搬入方向から矢印Ａ１ で示す搬出方向に搬送する場合であってもよい。
搬送用レール１０上を転がって矢印Ａのように搬送されてきた車輪１を、図示しない搬入装置にセットすると、車輪１は自動的に車輪旋盤２に呼び込まれて切削され、切削が完了すると図示しない搬出装置により自動的に搬出位置に搬出されたのち矢印Ｂに示すように送り出される。
【００１５】
狭軌用から広軌用までの各種車輪１の軸方向寸法に対応できるように、左右の主軸台２３ａ，２３ｂは、一対の左主軸台送り用シリンダ１１ａ及び右主軸台送り用シリンダ１１ｂにより、Ｚ軸方向に往復移動するようになっている。
左主軸台２３ａと右主軸台２３ｂにそれぞれ設けられた左面板１３ａと右面板１３ｂは、左主軸台２３ａ，右主軸台２３ｂに軸支された前記主軸を介して、左右一対の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂによりそれぞれ回転する。
車輪１に無理な捩れ力が加わらないように、左右の主軸及び左面板１３ａ，右面板１３ｂは同期して回転するように制御されている。
【００１６】
左右の面板１３ａ，１３ｂの中心部には、車輪１の車軸８の両端面のセンタ穴を係止する左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂが設けられている。左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂは、図示しない駆動体によりＺ軸方向に進退移動可能になっている。
左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂの半径方向外方には、左右の車輪部４ａ，４ｂに圧接して車輪１をクランプするためのクランプ機構１５が設けられている。クランプ機構１５は、左面板１３ａに周方向に均等に配設された三組のジョー１５ａ１，ジョーボディ１５ａ２と、右面板１３ｂに周方向に均等に配設されたジョー１５ｂ１，ジョーボディ１５ｂ２とを有している（図６及び図７）。
【００１７】
したがって、左右のセンタ部材１４ａ，１４ｂが車軸８の両端面をそれぞれ係止し、ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２に進退移動可能に設けられたジョー１５ａ１，１５ｂ１を車輪部４ａ，４ｂに押し付けることにより、車輪１をセンタ支持するとともにクランプすることができる。
この状態で、主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動すると、センタ部材１４ａ，１４ｂにセンタ穴を支持された車輪１は、ジョー１５ａ１，１５ｂ１，ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２を介して、左右の面板１３ａ，１３ｂと一体化して回転することになる。
【００１８】
コラム７を構成し上部に水平方向に設けられたクロスレール基台１６の前面１６ａには、水平方向に延びたクロスレール１７がＺ軸方向に向けて取付けられている。
クロスレール１７には左右一対のサドル１８ａ，１８ｂが移動自在に設けられており、左右のサドル１８ａ，１８ｂに固定されたナットは、左ボールねじ２５及び右ボールねじ（図示せず）にそれぞれ螺合している。
【００１９】
クロスレール１７の左外方に設けられた左サドル送り用Ｚ軸サーボモータ（以下、左Ｚ軸サーボモータと記載）１９ａにより、左サドル１８ａが左ボールねじ２５を介してＺ軸方向に往復移動する。
これと同様に、クロスレール１７の右外方に設けられた右サドル送り用Ｚ軸サーボモータ（以下、右Ｚ軸サーボモータと記載）１９ｂにより、右サドル１８ｂが右ボールねじ（図示せず）を介してＺ軸方向に往復移動する。
【００２０】
左右のサドル１８ａ，１８ｂには、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂが上下方向（即ち、Ｚ軸と直交するＸ軸方向）に移動自在に設けられており、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂには左右の刃物台２０ａ，２０ｂがそれぞれ取付けられている。左右の刃物台２０ａ，２０ｂは、加工位置にある車輪１の上方に位置している。
なお、この実施形態ではＸ軸方向を上下方向として説明しているが、これに限定されることはなく、Ｚ軸方向と直交する方向に刃物台が移動自在な構成であればよい。
【００２１】
左右のクロススライド２１ａ，２１ｂは、それぞれ左右のサドル１８ａ，１８ｂに対して左右のＸ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂによりＸ軸方向にボールねじ（図示せず）を介して往復移動可能になっている。
したがって、左右の刃物台２０ａ，２０ｂは、Ｘ軸及びＺ軸方向の所要位置に移動して、車輪１の左右一対の車輪部４ａ，４ｂ及び左右一対のブレーキディスク５ａ，５ｂを切削することになる。
車輪１が切削される加工領域は、ベッド６及びコラム７に取付けられて開閉自在なスプラッシュカバー２４により遮蔽可能になっているので、切削により発生する切屑が機械周囲に飛散することはない。
【００２２】
次に、左右の刃物台２０ａ，２０ｂについて、図１乃至図５を参照して説明する。
左右の刃物台２０ａ，２０ｂは対称な同一の構造を有しているので、右刃物台２０ｂを例にとって説明する。図２は図１の右刃物台２０ｂを含む部分拡大正面図、図３は図２のIII−III線矢視図である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、右刃物台２０ｂは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向の所要位置に移動する右刃物台本体３０ｂと、刃物台本体３０ｂの対向する側である前部３１に設けられて放射状に工具（例えば、７本の第１の工具３２）が取付けられ、旋回割出しをして第１の工具３２により車輪１の右方の車輪部４ｂを切削するタレットヘッド３３ｂと、タレットヘッド３３ｂの対向する側である前部３４に設けられた右ディスク面切削装置３６ｂとを備えている。
右ディスク面切削装置３６ｂは、右方のブレーキディスク５ｂを切削する第２の工具としてのディスク切削用工具３５を、タレットヘッド３３ｂの径方向にタレットヘッド３３ｂより突出した前進位置である切削位置と、タレットヘッド３３ｂ側に収納される後退位置である退避位置（非切削位置）との間で、進退移動させる。
切削位置は、ディスク切削用工具３５がブレーキディスク５ｂを切削する際、刃物台２０ｂの各部位が車輪部４ｂ，主軸台２３ｂ等と干渉しないように、タレットヘッド３３ｂよりディスク切削用工具３５が突出した位置である。なお、右刃物台本体３０ｂは、右クロススライド２１ｂ（図１）に固定されている。
【００２４】
右ディスク面切削装置３６ｂの前部には、右ディスク面計測装置３８ｂが設けられている。右ディスク面計測装置３８ｂは、右方のブレーキディスク５ｂの摩耗量を計測するための計測用ヘッド（検出手段）３７を、タレットヘッド３３ｂの径方向であって且つディスク切削用工具３５の突出方向とは反対の方向に突出する前進位置（計測位置）と、タレットヘッド３３ｂ側に収納される後退位置（退避位置）との間で進退移動させる。
計測位置は、計測用ヘッド３７がブレーキディスク５ｂを計測する際、刃物台２０ｂの各部位が車輪部４ｂ，主軸台２３ｂ等と干渉しないように、タレットヘッド３３ｂより計測用ヘッド３７が突出した位置である。
計測用ヘッド３７は、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ（図６）に接触子３７ａが接触した時に、信号を出力するようになっている。
【００２５】
この信号を受けたＮＣ装置は、左右の刃物台２０ａ，２０ｂの信号出力時の移動データからディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの最大径と最小径の間の複数の箇所（例えば、四箇所）の端面位置を読取って摩耗量のデータとし、この摩耗量のデータから切込量のデータを作成する。
両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂは、前記摩耗量から作成された切込量（例えば、摩耗量プラスα）に基づいて、ディスク切削用工具３５により両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削することになる。
【００２６】
車輪部４ｂの外周面のうち車輪旋盤２で切削すべき部分としては、線路に接触する外周面である踏面３９，踏面３９に連続するフランジ部４０，及びフランジ部４０に連続する端面である車輪部内面４１であり、図２の斜線で示した範囲である。
この範囲３９乃至４１の全体を一種類の工具で切削することはできないので、第１の工具３２を、六本の踏面切削用バイト（丸駒バイト又は円形状スローアウェイチップ（以下、チップと記載）をクランプしたバイト）４２と一本の車輪部内面切削用バイト（以下、内面バイトと記載）４３とにより構成し、各バイト４２，４３をタレットヘッド３３ｂに放射状に取付けている。なお、踏面切削用バイト４２は、これに限定されることはなく、一対のチップを取付けて切削してもよい。
タレットヘッド３３ｂを旋回割出しすることにより、加工位置に割出された踏面切削用バイト４２で踏面３９からフランジ部４０までを切削した後、タレットヘッド３３ｂを旋回割出しすることにより内面バイト４３を加工位置に割出し、内面バイト４３で車輪部内面４１を切削する。
【００２７】
タレットヘッド３３ｂには検心用センサ４６が径方向に設けられている。検心用センサ４６は、切削前の車輪１が主軸台２３ａ，２３ｂのセンタ部材１４ａ，１４ｂ（図１）により支持される際の検心をする検心用センサが車輪１に当接して信号を出力するまでのリフター９の動作と、検心用センサ４６が設けられたタレットヘッド３３ｂの動作などにより、車輪１の心出しができるようになっている。
このように、タレットヘッド３３ｂには、六本の踏面切削用バイト４２，一本の内面バイト４３，検心用センサ４６が取付けられる面，ディスク切削用工具３５が前進移動する側の面，及び計測用ヘッド３７が前進移動する側の面が、所定の同一角度をもって全周に均等に配置されており、十の各面位置を割出すことができる刃物台２０ｂになっている。
【００２８】
タレットヘッド３３ｂの前部３４側に径方向に向けて設けられたディスク面切削装置３６ｂは、ディスク切削用工具３５を第１のシリンダ装置（第１の駆動装置）４４により矢印Ｆに示すように前記径方向に進退移動させ、ディスク面計測装置３８ｂの計測用ヘッド３７を、第２のシリンダ装置（第２の駆動装置）４５により矢印Ｇに示すように前記径方向に進退移動させている。
【００２９】
図４はディスク面切削装置３６ｂの拡大断面図で、ディスク切削用工具３５が下方を向き且つ半径方向内方（退避位置）に後退している状態を示している。
図２乃至図４に示すように、ディスク切削用工具３５は、工具ホルダ５０にスローアウェイチップ５０ａがピンロック式，スクリューオン式，クランプオン式のクランプ方式でクランプされ、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に刃先部を向けて一対設けられている。
本実施形態の図２，図４には円形状チップを記載しているが、これに限定されることはなく、ディスク面を切削できるものであれば、他の形状のチップであってもよい。
工具ホルダ５０は、第１のシリンダ装置４４のディスク切削バイト用ピストンロッド（以下、ピストンロッドと記載）５１の先端部に、ボルト５９を介して着脱可能に取付けられている。
工具ホルダ５０は、その外周部５１ａがピストンロッド５１の嵌合穴に嵌入され、回転方向の位置を位置決め部材５２ａにより拘束されることにより、位置決めされている。
【００３０】
ディスク面切削装置３６ｂのベースホルダ６０が、タレットヘッド３３ｂの前部３４側に位置決め部材６０ａに位置を定められて複数のボルト６１により固定されている。
工具ホルダ５０とは反対側の方向には、固定部材６２が、ベースホルダ６０の一端６３を覆って、図示しない複数のボルトにより取付けられている。固定部材６２の外周面６４はベースホルダ６０の内周面６５に嵌合し、中心部には貫通孔６６が形成され、貫通孔６６の一端はキャップ６７により閉じられている。
【００３１】
ベースホルダ６０の他端６８側には、軸方向に長い円筒状のシリンダ部材６９がベースホルダ６０内に挿入固定されている。シリンダ部材６９の内方には、ピストンロッド５１が、矢印Ｆに示すように、軸線方向に往復移動自在に摺接している。
シリンダ部材６９とピストンロッド５１との間には、ピストン部７０によって仕切られた第１の室７１と第２の室７２とが形成されている。第１の室７１に連通する第１の流路７３を介して圧力油など圧力流体を供給すればピストンロッド５１は前進し、第２の室７２に連通する第２の流路７３ａを介して圧力流体を供給すればピストンロッド５１は後退する。
【００３２】
シリンダ部材６９の内部には、流体圧マンドレルであるクランプ装置７４が取付けられている。クランプ装置７４は、シリンダ部材６９に取付けられたカバー６０ｃによりシリンダ部材６９の内方に位置決めされている。ピストンロッド５１は、クランプ装置７４の内周面７５の内方に軸線方向に進退移動自在に挿通している。
クランプ装置７４の内部の室７６に連通する第３の流路７７を介して室７６に圧力流体を供給すると、内周面７５が径方向内方に膨出することにより、ピストンロッド５１は強い押圧力で固定されるようになっている。これにより、切削加工中のピストンロッド５１は、クランプ装置７４にしっかりクランプされる。
【００３３】
クランプ装置７４とシリンダ部材６９の小径部との間には、軸受部材６０ｂが嵌入されている。即ち、軸受部材６０ｂに案内されてシリンダ部材６９は進退移動する。
この軸受部材６０ｂは、オイレス軸受，メタル軸受など滑り軸受が好適であるが、転がり軸受であってもよい。ピストンロッド５１は、軸受部材６０ｂと摺接している部位とピストン部７０とに支持される。
【００３４】
ピストンロッド５１には、その内方に圧入固定された連結部材７８を介してシャフト７９が取付けられ、シャフト７９は貫通孔６６に進退移動自在に嵌合している。
ピストンロッド５１の内方には回転規制部材８０がボルト８０ａにより固定されており、回転規制部材８０は、固定部材６２の円筒状突出部８１の外周面に軸方向に形成された溝８２に摺接している。これにより、軸線方向に移動するピストンロッド５１が回転しないように規制している。
なお、第１乃至第３の流路７３，７３ａ，７７は、非旋回の刃物台本体３０ｂ側より、旋回するタレットヘッド３３ｂ側に、ロータリジョイント（図示せず）を介して連通している。したがって、圧力流体は、刃物台本体３０ｂ側からこのロータリジョイントを介してタレットヘッド３３ｂ内の流路７３，７３ａ，７７にそれぞれ供給される。
【００３５】
ピストンロッド５１が後退した時のシャフト７９の後端部８３に対応する位置には、ピストンロッド５１の後退動作を検出するための検出手段８４の検出部材８５が配設されている。この検出部材８５は、固定部材６２とベースホルダ６０内に埋設されている。
検出部材８５は、内部コイルによる検出範囲内にシャフト７９（磁性体）があるか否かを検出するものである。この検出部材８５は、シャフト７９が後退位置に移動しているか否かを検出できるものであればよく、リミットスイッチ等であってもよい。
検出手段８４は、コイルの磁気誘導による結合を応用した非接触式の磁気誘導式の磁気誘電カプラを有しており、旋回動作をするタレットヘッド３３ｂと非旋回の刃物台本体３０ｂとの間は前記磁気誘電カプラで非接触状態で接続されている。
【００３６】
即ち、ディスク面切削装置３６ｂのディスク切削用工具３５のタレットヘッド面３３ｂが加工位置に割出された時、旋回側（タレットヘッド３３ｂ側）に設けられた磁気誘電カプラのコイルと、固定側（刃物台本体３０ｂ側）に設けられた磁気誘電カプラのコイルとが対向するように設けられており、この対向した時に両コイルが電磁的に結合する。
なお、固定側の磁気誘電カプラには近接スイッチを利用することがある。更に、検出部材８５に磁気誘電カプラを利用することもある。
したがって、タレットヘッド３３ｂの旋回動作前に、工具ホルダ５０，ピストンロッド５１が後退位置に戻ったことを検出手段８４により確認することができる。
【００３７】
このようにして、第１のシリンダ装置４４の流路７３，７３ａ，７７に供給される圧力流体を切換えれば、ピストンロッド５１は、所定のストロークＬ１ の範囲内で軸中心Ｄに沿って矢印Ｆ方向に進退移動するとともに、切削加工時には切削位置（前進位置）にクランプ装置７４によりクランプされる。
これにより、ブレーキディスク５ｂの内方のディスク面５２ｂと外方のディスク面５３ｂとが、ディスク切削用工具３５により切削される。
【００３８】
図２及び図３に示すように、ディスク面計測装置３８ｂは、第１のシリンダ装置４４の軸中心Ｄと平行に配設されて第１のシリンダ装置４４に固定された第２のシリンダ装置４５と、軸中心Ｄと平行な軸中心Ｅを有して第１のシリンダ装置４４のベースホルダ６０に固定され、検出手段用ロッド（以下、検出ロッドと記載）５４を軸中心Ｅに従って進退移動自在に案内するガイドベース５５と、第２のシリンダ装置４５のピストンロッド（以下、ロッドと記載）５６と検出ロッド５４とを連結する連結部材５７とを備えている。ピストンロッド５１と検出ロッド５４は互いに反対方向を向いている。
第２のシリンダ装置４５に、圧力油や圧縮空気など圧力流体をジョイント４５ａ又は４５ｂを通じて供給すれば、第２のシリンダ装置４５のロッド５６が進退移動する。
【００３９】
このロッド５６の動作により、連結部材５７を介して、検出ロッド５４が、ガイドベース５５のガイド部材９０，９０（図５）に案内されながら、所定のストロークＬ２ の範囲内で軸中心Ｅに従って矢印Ｇ方向に進退移動して位置決めされる。
計測用ヘッド３７の接触子３７ａは、ヘッド部材５８の＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に一対設けられており、ヘッド部材５８は、検出ロッド５４の先端部に着脱可能に取付けられている。
【００４０】
図５は図２に示すディスク面計測装置３８ｂの部分拡大断面図で、計測用ヘッド３７が後退位置に移動した状態を示している。
図５に示すように、円筒状の検出ロッド５４は、ガイドベース５５の内方に設けられた円筒状の一対のガイド部材９０により軸方向に進退移動自在に支持されている。このガイド部材９０は、オイレス軸受，メタル軸受など滑り軸受が好適であるが、転がり軸受であってもよい。
検出ロッド５４は、連結部材５７を介してロッド５６に連結されているので、回転しないように規制されている。
【００４１】
検出ロッド５４の先端部５４ａ側の内方には、円筒部材９１が固定されている。円筒部材９１の内方には、圧縮ばね９２により図５の下方に付勢されたシャフト９３が、矢印Ｈに示すように進退移動可能に配設されている。
円筒部材９１の後端部９４には、シャフト９３の移動動作を検出するためのタッチセンサ９５が固定されている。
【００４２】
ヘッド部材５８の内方に設けられた軸体９６の両端部には、接触子３７ａがそれぞれ固定されている。軸体９６は、±Ｚ軸方向に往復移動自在に嵌合し且つ位置決めされている。軸体９６は、常にその軸線方向の略中央位置に復帰するように、一対の圧縮ばね９７によりＺ軸方向に付勢されている。
軸体９６には軸線方向（±Ｚ軸方向）に溝９８が形成され、ヘッド部材５８に固定されたボルト９８ａの先端部９８ｂを溝９８に係合させることにより、軸体９６の回転を規制している。
【００４３】
軸体９６の軸方向中央部には、軸体９６を位置決めするためのＶ形溝９６ａが形成されており、シャフト９３の先端部にピン９３ａを介して回動自在に支持されたローラ９３ｂが、Ｖ形溝９６ａに係合離脱可能に嵌り込んでいる。
両接触子３７ａが非接触状態で且つ軸体９６のＶ形溝９６ａ内にローラ９３ｂが係合している時、軸体９６は中央位置にある。ところが、いずれか一方の接触子３７ａがディスク面５３ａ，５３ｂに接触して、軸体９６が圧縮ばね９７のばね力に抗して矢印Ｊに示すように軸線方向（±Ｚ軸方向）に移動すると、ローラ９３ｂがＶ形溝９６ａのテーパ面に沿って押される。
これにより、ローラ９３ｂとピン９３ａとを介して、シャフト９３が、圧縮ばね９２のばね力に抗して、矢印Ｈに示す方向に移動する。この移動動作を、タッチセンサ９５により検出することになる。
【００４４】
計測用ヘッド３７は、ディスク面切削装置３６ｂの検出手段８４と同様の非接触式の磁気誘電カプラを有しており、計測用ヘッド３７のタレットヘッド３３ｂが加工位置に割出された時、磁気誘電カプラが対向し、旋回動作側のタレットヘッド３３ｂと固定側の刃物台本体３０ｂとの間は、前記磁気誘電カプラで信号が伝送されている。
また、検出ロッド５４が後退した時の検出ロッド５４の後端部に対応する位置には、検出ロッド５４の後退動作を確認するための検出ロッド５４用の検出手段の検出部材５４ａが配設されている。
即ち、検出部材５４ａの検出範囲内に検出ロッド５４（磁性体）があるか否かを検出している。この検出部材５４ａは、検出ロッド５４が後退位置に移動しているか否かを検出できるものであればよく、リミットスイッチなどであってもよい。
【００４５】
前記検出手段も、ディスク面切削装置３６ｂの検出手段８４と同一の構成を有している。したがって、タレットヘッド３３ｂの旋回動作前には、検出ロッド５４が後退位置に戻ったことを検出ロッド５４用の検出手段により確認することができる。
更に、タッチセンサ９５の信号も、磁気誘電カプラを介して固定側の刃物台本体３０ｂ側に伝送されている。刃物台本体３０ｂ側の各磁気誘電カプラとＮＣ装置との間は信号線により接続される。
【００４６】
図６及び図７は、ブレーキディスク５ａ，５ｂの計測状態と切削状態とをそれぞれ示す説明図である。
図６に示すように、左右の刃物台本体３０ａ，３０ｂに設けられた左右のタレットヘッド３３ａ，３３ｂの旋回割出し動作により、検出ロッド５４を加工位置（本実施形態では下方向）に割出した後、計測位置（前進位置）に前進移動させる。
その後、所定の位置に移動後、±Ｚ軸方向よりブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂに接触子３７ａ，３７ａをＸ軸方向について所定の位置に位置決めしたのちＺ軸方向より当接させ、接触信号をタッチセンサ９５より出力させる。
この接触信号出力時の移動データ（Ｘ軸方向，Ｚ軸方向の移動データ）より、ブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの計測がされる。
【００４７】
即ち、左右の刃物台２０ａ，２０ｂが同時に又はほぼ同時に左右に移動するので、右刃物台２０ｂの計測用ヘッド３７が右側のブレーキディスク５ｂの一方のディスク面５３ｂを計測している時には、左刃物台２０ａの計測用ヘッド３７は左側のブレーキディスク５ａの一方のディスク面５２ｂを同時に又はほぼ同時に計測するように、プログラムを作成しておく。
同様にして、右刃物台２０ｂの計測用ヘッド３７がブレーキディスク５ｂの他方のディスク面５３ａを計測している時には、左刃物台２０ａの計測用ヘッド３７はブレーキディスク５ａの他方のディスク面５２ａを同時に又はほぼ同時に計測する。
計測動作終了後は、計測用ヘッド３７は退避位置（後退位置）に後退して、タレットヘッド３３ａ，３３ｂが割出し動作を行う際に計測用ヘッド３７と他の部位とが干渉するのを防止する。
【００４８】
図７に示すように、タレットヘッド３３ａ，３３ｂの旋回割出し動作により、ディスク切削用の工具ホルダ５０が割出されて加工位置（下方向）に位置する。これにより、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂは、左右の刃物台２０ａ，２０ｂの各ディスク切削用工具３５のチップ５０ａにより同時に又はほぼ同時に順次切削される。
【００４９】
次に、車輪１を切削する方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
この切削方法は、左右の刃物台本体３０ａ，３０ｂに設けられて旋回割出しをするタレットヘッド３３ａ，３３ｂに取付けられた工具（即ち、踏面切削用バイト４２及び内面バイト４３）により両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削し、両方のタレットヘッド前部３４側に設けられたディスク面切削装置３６ａ，３６ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削している。
本実施形態では、両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂの有するディスク面計測装置３８ａ，３８ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂの摩耗量を同時に又はほぼ同時に計測した後、この摩耗量からＮＣ装置により作成された切込量に基づいて、両方のディスク面切削装置３６ａ，３６ｂにより両方のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に又はほぼ同時に切削するようにしている。
【００５０】
車輪１を切削する手順のＮＣプログラムは加工プログラムメモリに予め記憶されている。ＮＣ装置は、必要なＮＣプログラムを加工プログラムメモリから呼び出して車輪旋盤２の加工動作を制御する。
図８に示すように、切削作業を始める時は、まず最初に、刃物台２０ａ，２０ｂが退避位置（搬入される車輪と、各バイト，工具とが干渉しない位置）にあることを確認する。
また、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂのピストンロッド５１とディスク面計測装置３８ａ，３８ｂの検出ロッド５４が、退避位置に後退していることを確認する（ステップ１０１）。
この確認により、車輪１が主軸台２３ａ，２３ｂの間に搬入，セットされても、ディスク切削用工具３５や計測用ヘッド３７等を含む刃物台２０ａ，２０ｂに車輪１が衝突することはない。
【００５１】
次に、矢印Ａ（図１）のように搬送用レール１０上を搬入されてきた切削前の車輪１を、リフター９と検心用センサ４６とにより検心し、リフター９の位置を決める。
図示しない駆動体を駆動し、センタ部材１４ａ，１４ｂにより車軸８を係止する。その後、ジョーボディ１５ａ２，１５ｂ２からジョー１５ａ１，１５ｂ１を車輪部４ａ，４ｂにそれぞれ押圧させて、ジョー１５ａ１，１５ｂ１で車輪１をチャッキングした後、リフター９を下降させる（ステップ１０２）。
【００５２】
次に、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に計測する。この車輪部４ａ，４ｂの削前計測は、左右の刃物台２０ａ，２０ｂにそれぞれ取付けられた図示しない車輪自動計測装置により行う。例えば、刃物台２０ａ，２０ｂの下部に装着された計測装置により、踏面直径，フランジ厚及び振れ等を自動的に計測する（ステップ１０３）。
ＮＣ装置は、こうして計測されたデータに基づいて、両方の車輪部４ａ，４ｂの切込量をそれぞれ作成する（ステップ１０４）。
【００５３】
次に、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、必要な工具（例えば、踏面切削用バイト４２に次いで内面バイト４３）を加工位置に順次割出す。左右の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動することにより両方の面板１３ａ，１３ｂを同期して回転させて、車輪１を所定の回転数で回転させる。
更に、左右のＺ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して、左右のサドル１８ａ，１８ｂを、左ボールねじ２５と右ボールねじとを介してＺ軸方向に移動させる。また、左右のＸ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂを駆動して、左右のクロススライド２１ａ，２１ｂをサドル１８ａ，１８ｂに対してＸ軸方向に移動させる。
【００５４】
こうして、刃物台２０ａ，２０ｂをＸ軸，Ｚ軸方向の所要位置に移動させることにより、両方の車輪部４ａ，４ｂを同時に又はほぼ同時に切削する。車輪部４ａ，４ｂを切削する場合には、通常は一つの車輪１に対して一回又は切込量を変えながら複数回切削する（ステップ１０５）。
切削作業が終了すると、両主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを停止して車輪１の回転を止め、前記車輪自動計測装置により両方の車輪部４ａ，４ｂを削後計測して高精度な切削がなされたことを確認する（ステップ１０６）。
【００５５】
次に、ＮＣ装置は、予め設定された切削条件のデータに基づいて、車輪１のブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工があるか否かを判別する（ステップ１０７）。
本実施形態のように、一対のブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工がある場合には、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、ディスク面計測装置３８ａ，３８ｂを加工位置即ちブレーキディスク５ａ，５ｂ側に割出す（ステップ１０８）。
【００５６】
次いで、図６に示すように、両方の検出ロッド５４をそれぞれ下方に突出させる。そして、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂを、計測用ヘッド３７により同時に又はほぼ同時に削前計測する。
例えば、計測用ヘッド３７の接触子３７ａを一つのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの複数箇所（例えば、四箇所）に当てて、接触信号を出力した位置データ（Ｚ軸方向の位置データ）の最大差を算出することにより、ディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの摩耗量を計測する（ステップ１０９）。
【００５７】
ＮＣ装置は、こうして計測された両ブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの摩耗量から切込量を作成する（ステップ１１０）。
なお、ディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの切込量としては、未切削の部分が残らないようにするために、計測した摩耗量プラスα（αは所定の値）が好ましく、切込量の値としては、例えば約０．５ｍｍ乃至約１０ｍｍである。
【００５８】
次に、第２のシリンダ装置４５により計測用ヘッド３７を後退位置まで後退させた後、両方のタレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回して、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂのディスク切削用工具３５を加工位置（ブレーキディスク５ａ，５ｂ側）に割出す。
次いで、両方の主軸駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動して車輪１を回転させる。第１のシリンダ装置４４を駆動して、ピストンロッド５１，ディスク切削用工具３５を矢印Ｆ方向に突出させ、その後、クランプ装置７４によりピストンロッド５１をクランプする。
そして、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、図７に示すように、左右のブレーキディスク５ａ，５ｂのディスク面５２ｂ，５３ｂを同時に又はほぼ同時に切削する。
【００５９】
これに続いて、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂ，Ｚ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して刃物台２０ａ，２０ｂを移動させて、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂを一方のディスク面から他方のディスク面に移動して、同様に加工を行う。
即ち、ピストンロッド５１とディスク切削用工具３５を他方のディスク面の位置に移動させることにより、ディスク面５２ａ，５３ａを同時に又はほぼ同時に切削する。
加工終了後、クランプ装置７４をアンクランプ状態にし、第１のシリンダ装置４４によりピストンロッド５１，ディスク切削用工具３５等を退避位置に後退させる。このことにより、タレットヘッド３３ａ，３３ｂを旋回した時、ディスク切削用工具３５が他の部位と干渉することがなくなる（ステップ１１１）。
【００６０】
ブレーキディスク５ａ，５ｂの切削が完了した場合と、ステップ１０７でブレーキディスク５ａ，５ｂの切削加工がないと判断された場合には、Ｘ軸サーボモータ２２ａ，２２ｂとＺ軸サーボモータ１９ａ，１９ｂを駆動して、刃物台２０ａ，２０ｂを退避位置に後退させた後、リフター９を上昇させる。
そして、リフター９に車輪１を載せた状態で、ジョー１５ａ１，１５ｂ１，センタ部材１４ａ，１４ｂを順次後退させて車輪部４ａ，４ｂから離す車輪アンチャッキング動作を行う。
【００６１】
次に、車輪１を載せたリフター９を下降させ、車輪１を矢印Ｂのように搬送用レール１０上に搬出する（ステップ１１２）。
最後に、まだ切削する車輪１があるか否かを入力データにより判別し、切削する場合にはステップ１０１に戻り、切削しない場合には一連の手順を終了する（ステップ１１３）。これら車輪１の搬入，切削加工，搬出までの一連の動作は、ＮＣ装置など制御装置により自動的に制御される。このようにして切削加工することにより、車輪１は真円形状に復元する。
なお、この実施形態では、車輪旋盤を門形車輪旋盤で説明を行っているが、これに限定されることはなく、車輪１の車軸軸線方向に並設されて対向する一対の加工装置を有する旋盤であればよい。
【００６２】
従来の車輪旋盤では、ディスク面切削装置が刃物台の本体部に配置されていたので、左右の刃物台の干渉の問題で両刃物台を接近させることができず、車輪のブレーキディスクを切削する場合にはディスク面を一面ずつ合計四回切削していた。
これに対して、本発明では、ディスク面切削装置３６ａ，３６ｂをタレットヘッド３３ａ，３３ｂの前部３４側に配置した。したがって、ブレーキディスク５ａ，５ｂの切削のために左右の刃物台２０ａ，２０ｂを接近させても、刃物台２０ａ，２０ｂ同士が干渉を起こすことなく左右のブレーキディスク５ａ，５ｂを同時に切削することが可能になるので、合計二回の切削でディスク面５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂの切削ができる。これに加えて、ディスク面からディスク面への刃物台２０ａ，２０ｂの移動も一回ですむので、総切削時間の大幅な削減が図れる。
【００６３】
このように、本発明によれば、左側のブレーキディスク５ａのディスク面と右側のブレーキディスク５ｂのディスク面とを同時に切削することができるので、従来と比べて切削加工の能率が大幅に向上する。
更に、ディスク面計測装置３８ａ，３８ｂをディスク面切削装置３６ａ，３６ｂに設けて摩耗量を計測できるので、適正な切込量を決定することができる。
なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る車輪旋盤は、刃物台を有する一対の加工装置が鉄道車両用車輪の車軸軸線方向に並設されて対向するとともに、一対の刃物台は、加工位置にある車輪の上方に位置する構造の車輪旋盤であり、上述のようにディスク面切削装置をタレットヘッドの前部側に配置したので、ブレーキディスクの切削のために左右の刃物台を接近させても、刃物台同士が干渉を起こすことなく左右のブレーキディスクを同時に切削することが可能になって、ディスク面の切削を短時間で能率よく行うことができ、また、ディスク切削用工具を切削位置と退避位置との間で進退移動可能にしたので、このディスク切削用工具を切削位置に前進させれば、ディスク切削用工具がブレーキディスクを切削する際、刃物台の各部位が車輪部，主軸台等と干渉せず、また、ディスク切削用工具を退避位置に後退させれば、タレットヘッドを旋回した時、ディスク切削用工具が他の部位と干渉することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１乃至図８は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１は車輪旋盤の斜視図である。
【図２】 図１の右側の刃物台を含む部分拡大正面図である。
【図３】 図２のIII−III線矢視図である。
【図４】 ディスク面切削装置の拡大断面図である。
【図５】 ディスク面計測装置の部分拡大断面図である。
【図６】 ブレーキディスクの計測状態を示す説明図である。
【図７】 ブレーキディスクの切削状態を示す説明図である。
【図８】 車輪の切削方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 鉄道車両用車輪
２ 車輪旋盤
３ａ，３ｂ 加工装置
４ａ，４ｂ 車輪部
５ａ，５ｂ ブレーキディスク
２０ａ，２０ｂ 刃物台
３０ａ，３０ｂ 刃物台本体
３１ 刃物台本体の前部
３２ 第１の工具
３３ａ，３３ｂ タレットヘッド
３４ タレットヘッドの前部
３５ ディスク切削用工具
３６ａ，３６ｂ ディスク面切削装置
３７ 計測用ヘッド
３７ａ 接触子
３８ａ，３８ｂ ディスク面計測装置
４２ 踏面切削用バイト（第１の工具）
４３ 車輪部内面切削用バイト（第１の工具）
４４ 第１のシリンダ装置（第１の駆動装置）
４５ 第２のシリンダ装置（第２の駆動装置）
５０ 工具ホルダ
５０ａ スローアウェイチップ
５８ ヘッド部材
Claims (4)
- 刃物台を有する一対の加工装置が鉄道車両用車輪の車軸軸線方向に並設されて対向するとともに、一対の前記刃物台は、加工位置にある前記車輪の上方に位置し、前記一対の加工装置により一対の車輪部と一対のブレーキディスクを切削する車輪旋盤において、
前記一対の加工装置の刃物台は、
前記車輪に対して前記車軸軸線方向及びこの車軸軸線方向と直交する方向に移動可能に設けられ所要位置に移動する刃物台本体と、
この刃物台本体の対向する側である前部に旋回割出し可能に設けられ放射状に取付けられた第１の工具により前記一対の車輪部を同時に又はほぼ同時に切削するタレットヘッドと、
このタレットヘッドの前部側に進退移動自在に且つ先端にディスク切削用工具が設けられ、このディスク切削用工具により前記一対のブレーキディスクを同時に又はほぼ同時に切削するディスク面切削装置とを備え、
このディスク面切削装置は、前記ディスク切削用工具を、前記タレットヘッドの径方向にこのタレットヘッドより突出した切削位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、
前記切削位置は、前記ディスク切削用工具が前記ブレーキディスクを切削する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記ディスク切削用工具が突出した位置であり、
前記退避位置は、前記タレットヘッドを旋回した時、前記ディスク切削用工具が他の部位と干渉することがなくなる位置であることを特徴とする車輪旋盤。 - 前記ディスク切削用工具は、工具ホルダにスローアウェイチップがクランプされ、前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に刃先部を向けて一対設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車輪旋盤。
- 前記一対のディスク面切削装置は、前記一対のブレーキディスクの摩耗量を同時に又はほぼ同時に計測するための計測用ヘッドを進退移動させるとともに前記ディスク面切削装置の前部に設けられたディスク面計測装置を備え、
このディスク面計測装置は、前記計測用ヘッドを、前記タレットヘッドの径方向であって且つ前記ディスク切削用工具の突出方向とは反対の方向に突出する計測位置と、前記タレットヘッド側に収納される退避位置との間で進退移動させ、
前記計測位置は、前記計測用ヘッドが前記ブレーキディスクを計測する際、前記刃物台の各部位が干渉しないように前記タレットヘッドより前記計測用ヘッドが突出した位置であり、
前記退避位置は、前記タレットヘッドが割出し動作を行う際に前記計測用ヘッドと他の部位とが干渉するのを防止する位置であり、
前記ディスク面切削装置は、前記摩耗量から作成された切込量に基づいて前記ブレーキディスクを切削することを特徴とする請求項１または２に記載の車輪旋盤。 - 前記計測用ヘッドの接触子は、ヘッド部材に前記車輪の車軸の軸線方向である＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向に一対設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車輪旋盤。
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