JP4979617B2 - 溝車のロープ溝加工装置およびロープ溝加工方法 - Google Patents
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Description
また、可搬式メッキ装置を使用現地に搬入し、解体した溝車を適宜の装置に装着して回転させながら摩耗したロープ溝の部分にメッキによって肉盛りし、肉盛りした個所を旋削することで補修していた(例えば特許文献2参照)。
また、旋削余裕のなくなった溝車の周面に多層の円筒部材を巻き付けて締結し、円筒部材を旋削加工することでロープ溝を形成するようにしていた(例えば特許文献4参照)。
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1によるロープ溝加工装置によって溝車を加工する状態を示した側面図、図2は、図1の背面図で、信号の流れを併せて示している。
装置22とが設けられ、更に、温度測定装置20の出力は温度勾配演算器23に入力され、その出力である温度勾配演算値が上述した各測定値と共に図2に示すように演算装置25に入力され、後述するように研削砥石11の溝車1に対する半径方向の移動量(切り込み量)及び回転軸方向の移動量を制御し得るようにされている。制御の詳細については後述する。
このような構成とすればロープ溝の加工を短時間で効率よく実施することができる。
先ず、巻き上げ機等の駆動機(図示せず)を回転させて溝車1を回転させる。
次に、研削砥石11を回転させる。その後、半径方向可動器34を一定速度で図2において上方に移動させ、研削砥石11を溝車1のロープ溝1Aに当接させてロープ溝を加工する。
先ず、回転振れ測定装置21について。
巻き上げ機等の溝車1を回転自在に保持するベアリングの内部にある転動体(ボールやコロ)は、厳密にはすべて同一径ではない。初期においても数ミクロンの違いがあり、長期使用で摩耗が進行すると数十ミクロンにもなる。よって、回転中はいくらかの振れ(偏心)が生じる。この振れは、ロープ溝の修正加工を必要とする時期には、大きいものでは0.1mm程度にも達する。
研削加工では、装置が故障しない最高回転数で、研削砥石11に研削力である回転方向の駆動力を与えることが最も効率的な加工になる。一方、実際のロープ溝修正加工では各溝の摩耗状態はどれも同じではない。例えば、全周の一部のみ摩耗量が少なく、残りの部分はかなり摩耗している溝(ケース1)があるかと思えば、全周の一部のみ摩耗量が多く、残りの部分はあまり摩耗していない溝(ケース2)もある。また、溝幅が広く摩耗している溝(ケース3)もあれば、溝幅が狭く摩耗している溝(ケース4)もある。
そこで、負荷測定装置22で研削砥石用のモータ12の負荷を測定し、測定した負荷が設定値の範囲内になるように切り込み量を半径方向可動器34によって制御するようにし、加工効率の向上と安定化を図るようにしている。
加工時の研削砥粒の切れ刃(エッジ部)は、ロープ溝1Aを研削している間は、300-900℃にまで上昇するが、その面積は小さいので、回転中に自然空冷される。加工効率を上げていくと、発熱量が増加し、自然空冷では不十分になり、砥粒の温度が上昇し、最終的には研削砥石自体(砥石軸を含む)の温度が上昇する。実際の研削はこの一歩手前の加工効率の条件、つまり、温度が高くてほぼ一定値になる条件で行われる。
このように、研削砥石の温度が安定加工状態より昇温してしまう可能性はかなり高い。
例えば、研削砥石の砥粒の切れ刃がよい加工では、負荷としては十分に高い値で安定しているが、こすれ摩擦熱の発生が少ないので、研削砥石の温度が上がらないことがある。
この場合、高負荷でも温度が低いことにより、さらに切り込み量を増加することが可能であり、加工効率を向上させることができる。
この超過は、加工により発生する熱(加工熱)が砥石温度に変換されるまでに時間を要することによる。加工熱を算出するには温度だけではなく温度勾配の情報が必要である。
よって、低負荷の場合に、切り込み量を増やして良いかどうかは、温度ではなく温度勾配によって判断するのが適切である。
優先順位設定の目的は、第一に装置の故障等の防止による装置補修時間の短縮、第二に、工具チェックや工具交換、過負荷停止、食い込み傷補修等のメンテナンス時間の短縮、第三に、工具やモータの能力を最大限に活用する実加工効率の短縮である。
溝車1の回転軸が振れていて、急激に加工装置に近づけば、研削砥石のロープ溝への食い込み等が発生する。この状態は最優先で回避する必要がある。溝車の基準面の半径方向の位置をZ1とし、このZ1をステップS41で回転振れ測定位置21により測定する。回転振れ測定装置21から測定結果を出力する応答速度は回転振れ測定装置21の性能だけで決まり、通常、他の測定装置より速い。従って、先ず回転振れ測定による研削砥石のロープ溝への食い込み等の回避を行う。
ステップS41とS42は演算装置25で行っているが、回転振れ測定装置21内部で記憶させて演算処理してもよい。
振れ量△Zが小さい場合、つまり、設定振れ量Zd以上近づいた場合にはステップS44で振れ量ΔZの逃げを実行する。つまり、この実施の形態では、回転振れ測定装置21により研削砥石の切り込み量を常に監視制御しているため、溝車1の回転振れによる加工への悪影響(食い付き傷や加工効率低下など)を防止することができる。なお、逃げる量は振れ量△Zでなくてもよく、例えば△Z/2でもよい。また、△Zの関数k(△Z)を掛けたk(△Z)×△Zでもよい。これは加工装置の性能によって決める。
測定負荷L1が中間設定値Lu以上で最大設定値Lmax以下の場合には、ステップS49において温度勾配が設定勾配K0以上の時は、負荷による発熱温度上昇が進行中であり、このままでは異常過熱状態に陥って食い込み等の危険があるため、ステップS47に移行する。つまり、設定値△Zhuの逃げを実施する。
測定温度T1が最小設定値Tmin以下の場合は、加工していないが砥粒の切れがよいと判断して、加工効率向上のためにステップS54で設定値△Ztdの切り込みを実施する。
それ以外の場合は順調に、つまり、故障等の危険性もなく、また、加工効率も十分な加工であると判断してステップS55で通常の自動送りを実施する。
なお、上述した加工方法中の各種設定値は予備実験や、モータ、研削砥石の仕様書などのデータにもとづいて決められるものである。
デジタルスケールを有する回転振れ測定装置からの信号は、信号の有無で1ミクロンの位置の変化を表す。よって、どんなにノイズが乗っていても信号の有無は容易に判断ができ、確実に振れ量の測定ができる。
12 モータ、 13 モータ取付部、 20 温度測定装置、
21 回転振れ測定装置、 22 負荷測定装置、 23 温度勾配演算器、
25 演算装置、 30 可動支持部、 31 固定構造部材、 32 可動端、
33 回転軸方向可動器、 34 半径方向可動器。
Claims (5)
- 溝車のロープ溝内で研削砥石を回転させてロープ溝を加工する加工装置と、
前記加工装置を前記溝車の半径方向に移動し得るように支持する半径方向可動器と、
前記研削砥石の温度を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置の測定値から温度勾配を算出する温度勾配演算器と、
前記加工装置の研削負荷を測定する負荷測定装置と、
前記研削砥石の温度及び前記温度勾配並びに前記研削負荷にもとづいて前記加工装置の切り込み量を設定する演算装置とを
備えたことを特徴とする溝車のロープ溝加工装置。 - 前記溝車の回転振れを測定して前記演算装置に入力する回転振れ測定装置を設け、前記演算装置は前記研削砥石の温度及び温度勾配並びに研削負荷と前記回転振れにもとづいて前記加工装置の切り込み量を設定することを特徴とする請求項1に記載の溝車のロープ溝加工装置。
- 前記加工装置に研削砥石を複数個設けることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溝車のロープ溝加工装置。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のロープ溝加工装置において、
前記負荷測定装置によって測定された負荷が最大設定値以上の場合には、前記研削砥石を溝車の半径方向に逃がして切り込み量を負にし、前記負荷が最小設定値以下の場合には、前記研削砥石を溝車の半径方向に進めて切り込み量を増加させ、前記負荷が最大設定値と最小設定値との中間の場合には、測定負荷と前記研削砥石の温度勾配にもとづいて前記研削砥石の位置を制御する工程と、
前記負荷が最大設定値と最小設定値との中間の場合には、前記負荷が中間設定値以上で前記温度勾配が設定勾配以上の時及び前記負荷が中間設定値以下で前記温度勾配が設定勾配以上の時に前記研削砥石を溝車の半径方向に逃がして切り込み量を負にし、前記温度勾配が設定勾配以下の時に測定温度にもとづいて前記研削砥石の位置を制御する工程とを有することを特徴とする溝車のロープ溝加工方法。 - 請求項2または請求項3に記載のロープ溝加工装置において、
前記回転振れ測定装置によって測定された回転振れが設定振れ量以下の場合には、前記研削砥石を溝車の半径方向に逃がして切り込み量を負にし、前記回転振れが設定振れ量以上の場合には、負荷測定装置によって測定した負荷と温度測定装置によって測定した温度と温度勾配演算器によって演算された温度勾配とにもとづいて前記研削砥石の位置を制御する工程を有することを特徴とする請求項4に記載の溝車のロープ溝加工方法。
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