JPH0114364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレール等に発生する波状摩耗部分をこ
のレール上を自走しながら切削する新規な自走式
切削加工機に関する。

鉄道車輛等が走行するレールは長期間にわたる
使用によつて、その表面に波状の摩耗が生じる現
象がある。この波状摩耗は、その発生場所がレー
ルの直線部分、登坂部分、駅の前後等であり、下
り坂部分には発生しないことから、その原因はレ
ール製造の際、圧延時のロール送りむらや圧延率
の不均一、あるいは左右の車輪のわずかな直径の
相違によるトルク伝達時の求心修正作用等による
と考えられている。

この波状摩耗が発生し、上下の摩耗の両振幅が
0.05mm以上になると車輪の振動や騒音の原因とな
り、何んらかの対策が必要となる。

このため従来は、レールを取り外して工場に持
ち込んで切削加工を行なつたのち、再び使用する
ことが行なわれているが、特に、ロングレールの
場合には200ｍ程度に切断してこれを工場に持ち
込む必要があり、きわめて煩雑であるとともに作
業能率も低い。また、切削後に再布設する場合は
隣合うレールとの段差も無くするよう考慮する必
要から適当な加工済レールを選び出すという煩雑
さもあつた。

本発明はかかる従来の欠点を解消し、レール等
の被加工物上を自走しながら切削加工することの
できる自走式切削加工機の提供を目的とする。

かかる目的を達成する本発明の第１の構成は、
被加工物上を走行する加工機本体に被加工物を２
次導体としてリニアモータを構成する走行駆動用
の可動一次型リニアモータを被加工物に対向させ
て取り付けるとともに被加工物を磁力により吸引
して切削時の浮き上りを防止するマグネツトクラ
ンプを被加工物に対向させて取付ける一方、当該
加工機本体の進行方向後部に被加工物を切削する
カツタを具えた切削機を搭載して成ることを特徴
とし、第２の構成は、被加工物上を走行する加工
機本体に被加工物を２次導体としてリニアモータ
を構成する走行駆動用の可動一次型リニアモータ
を被加工物に対向させて取付けるとともに被加工
物を磁力により吸引して切削時の浮き上りを防止
するマグネツトクランプを被加工物に対向させて
取付け、当該加工機本体に被加工物を切削するカ
ツタを具えた切削機を上下動可能に取付ける一
方、当該カツタの近傍に被加工物面からの高さを
検出する高さ検出位置を設けるとともに当該高さ
検出装置の出力に応じて前記切削機の高さを調整
制御する制御装置を設けて成ることを特徴とし、
さらに本発明の第３の構成は、被加工物上を走行
する加工機本体に被加工物を２次導体としてリニ
アモータを構成する走行駆動用の可動一次型リニ
アモータを被加工物に対向させて取付けるととも
に被加工物を磁力により吸引して切削時の浮き上
りを防止するマグネツトクランプを被加工物に対
向させて取付け、当該加工機本体の前輪をそれぞ
れ上下調整可能に取付けるとともに前記加工機本
体に被加工物を切削するカツタを具えた切削機を
搭載する一方、当該カツタの近傍に被加工物面か
らの高さを検出する高さ検出装置を設けるととも
に当該高さ検出装置の出力に応じて前記前輪の高
さを調整制御する制御装置を設けて成ることを特
徴とする。

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

第１図および第２図は本発明の自走式切削加工
機の一実施例の平面図および正面図である。

波状摩耗が発生した被加工物としてのレール１
上に載置されて走行する加工機本体２には、その
進行方向前後端部に２個の車輪が取付けられた前
輪３および後輪４が回転軸３ａ，４ａの両端部に
軸受５によつて回転可能に支持してある。そし
て、加工機本体２を自走させるためリニアモータ
６がレール１と対向するよう加工機本体２の下面
に２台取付けてある。このリニアモータ６は、１
次コイルが可動側である加工機本体２に取付けら
れた可動１次型リニアモータであり、レール１を
２次導体として推力を得るものでコイルは左右対
称でレール１方向に傾斜して巻回したヘリカル巻
としてあり、斜め前方への推力を得てレール１方
向と直角方向の分力を打ち消し合つて安定した直
進性が得られるようにしてある。また、前輪３お
よび後輪４の進行方向前後にそれぞれ切削時の切
削反力による加工機本体２の浮き上りを防止する
マグネツトクランプとしての電磁石７がレール１
と対向して取付けてある。この電磁石７はレール
１に沿う方向の断面が逆Ｕ字形の鉄心にコイルを
巻くことで形成したものである。

尚、図示例では、リニアモータ６と電磁石７と
をそれぞれ別体としたが、第３図に示すように、
マグネツトクランプとしての電磁石７の逆Ｕ字形
の鉄心の間にリニアモータ６の可動１次型コイル
を取付ける一体構造としても良く、スペース的に
有利であるとともに加工機本体２の小型化も図れ
る。

そして、レール１上の波状摩耗を切削するため
ミーリングカツタ８ａを具える切削機としてのミ
ーリングヘツド８が加工機本体２の進行方向ので
きるだけ後方でレール１と対向するよう取付けて
ある。このミーリングヘツド８はミーリングカツ
タ８ａを回転駆動する電動機９を具えるとともに
クイルを上下する操作ハンドル１０を具え、切り
込み速度および切り込み深さを設定できる。ま
た、リーミングカツタ８ａの周囲には切削くずの
飛散を防止するエアブロー式のバリア１１が取付
けてある。そして、加工機本体２上には、リニア
モータ６、電磁石７およびミーリングヘツド８を
コントロールするコンピユータ等の制御装置１２
とこれらを作動させるための電源ユニツト１３が
搭載してある。

したがつて、リニアモータ６によつて加工機本
体２を自走させるとともに電磁石７に通電して浮
き上りを防止し、さらにミーリングヘツド８のミ
ーリングカツタ８ａを所定の回転速度で駆動し、
所定の切り込み深さを設定してレール１の波状摩
耗が発生した表面を切削する。切削中にあつて
は、前輪３は常にレール１の未加工部１ａに位置
するため上下動してミーリングカツタ８ａも上下
動することになるが、波状摩耗の高さ（深さの両
振幅に相当）Ｈが0.05mm程度と極めて小さく、一
方では前輪３と後輪４との距離Ｌがミーリングカ
ツタ８ａの中心から後輪４までの距離ｌに比べて
大きく、ミーリングカツタ８ａの変動高さをｈと
すれば次式で表わすことができることから例え
ば、ｌ／Ｌ＝0.5とすると、ｈ＝0.025mmとなり極
めて小さいので、十分な切削精度が得られること
がわかる。

ｈ＝ｌ／Ｌ・Ｈ また、上式から明らかなように、ミーリングヘ
ツド８をできるだけ後輪４に接近させてｌが小さ
くなるよう設ければ、切削精度の向上が図れる。
また、電磁石７による浮上防止は電磁石７の吸引
力が垂直方向には強力であるが剪断方向には弱い
ため加工機本体２の自走への影響はほとんど無
い。

以上のように、切り込み深さを設定するだけと
いう簡単な操作で、従来、取り外して工場で切削
しなければならなかつたレールの切削作業が布設
状態で簡単に切削できるとともにその構造も簡単
で安価である。

尚、上記、実施例では、リニアモータをそれぞ
れのレールと対向させて１台としたが、２台ずつ
等さらに追加して大きな推力を得るようにしても
良い。

次に、第４図および第５図に基づき本発明の自
走式切削加工機の他の実施例を詳細に説明する。
尚、第１の実施例と同一の部分には同一符号を記
して重複する説明は省略する。

レール１上を走行する加工機本体１の走行用の
リニアモータ６および切削時の浮き上りを防止す
るマグネツトクランプとしての電磁石７は同一構
造であるが、ミーリングカツタ８ａを具えた切削
機としてのミーリングヘツド８は送りねじを有す
スライド台８ｂを介して加工機本体２に上下動自
在に取付けられる。そして、送りねじにサーボモ
ータ１４が連結され、サーボモータ１４を回転駆
動することで上下の位置を調整してミーリングカ
ツタ８ａの切込み深さを調整することができる。
一方、常にレール１の未加工部１ａを走行する前
輪３の上下動によるミーリングカツタ８ａの高さ
変動を検出するため、加工機本体２のミーリング
カツタ８ａの近傍の進行方向後方にレール１と対
向するよう高さ検出装置としての光学式距離測定
装置１５が取付けてある。この光学式距離測定装
置１５は、光線を利用して被照射体であるレール
１ｂまでの距離を検出するもので、第６図ａ，
ｂ，Ｃに示すように、焦点を中心に上下でプラス
あるいはマイナスの信号を電気的に出力するもの
で、例えば、西独、SICK製のものが知られてお
り±0.02mm程度の精度がある。

尚、高さ検出装置としては光学式のもの例え
ば、光てこ式や光干渉式に限らず、他の形式のも
の例えば、空気マイクロメータ等でも良く、精度
良く検出できるものであれば良い。

この光学式距離測定装置１５からの出力信号は
制御装置１２に入力され、あらかじめ設定された
設定値と比較し、一致するようミーリングヘツド
８をスライド台８ｂに沿つて上下動させるためサ
ーボモータ１４を制御する。

このように、加工機本体２の上下動を検出して
ミーリングカツタ８ａの高さを制御することで高
精度の切削加工ができるとともに切削機の取付位
置は必ずしも進行方向後方に限らず広い範囲に設
置できる。また、リニアモータと電磁石とを一体
化したものと組合せれば、より小型化を図かるこ
とができる。

尚、本実施例では、ミーリングヘツド全体を上
下動自在としたがミーリングカツタが取付けられ
るクイル部分をサーボモータを介して上下調整可
能としても良い。

次に、第７図〜第１０図に基づき本発明のさら
に他の実施例について詳細に説明する。尚、上述
の２つの実施例と同一部分には同一符号を記し、
重複する説明は省略する。

本実施例は、加工機本体の上下動を無くするこ
とによつて切削精度の向上を図るようにしたもの
である。

加工機本体２の走行用のリニアモータ６および
切削時の浮き上りを防止するマグネツトクランプ
としての電磁石７は第１および第２の実施例と同
一であり、ミーリングカツタ８ａを具えた切削機
としてのミーリングヘツド８は、第１の実施例と
同様に加工機本体２に取付けられクイルの上下動
のみが操作ハンドル１０でできるように装置して
ある。一方、加工機本体２の上下動を検出する高
さ検出装置は、第２の実施例と同様にミーリング
カツタ８ａの近傍の進行方向後方に光学式距離測
定装置１５が設けられ、制御装置１２に出力信号
が入力される。

一方、加工機本体２の上下動をなくすため前輪
３は、第９図および第１０図に示すように、サー
ボモータ１６で駆動制御されるボールスクリユジ
ヤツキ１７を介してアーム１８に取付けられ、ア
ーム１８を揺動することで上下動可能としたもの
である。

前輪３が取付けられたアーム１８の基端部がピ
ン１９を介して加工機本体２に固定された支持部
材２０の側板２０ａに軸受を介して揺動自在に取
付けられるとともにアーム１８の上面の中央部に
形成されたブラケツト部１８ａにボールスクリユ
ジヤツキ１７の先端部がピン２１で回動可能に連
結される。支持部材２０の上面にボールスクリユ
ジヤツキ１７の取付台２２が固着され、取付台２
２の上面に形成された２対のブラケツト部２２ａ
にボールスクリユジヤツキ１７のジヤツキ本体１
７ａ下面のブラケツト部１７ｂが位置し、２本の
ピン２３で回動可能に連結される。そして、ジヤ
ツキ本体１７ａの側部にサーボモータ１６が取付
けてある。また、支持部材２０および取付台２２
のボールスクリユ１７の貫通部には長孔がそれぞ
れ設けられ干渉を防止する。

したがつて、制御装置１２からの信号によつて
サーボモータ１６を動作させるとボールスクリユ
ジヤツキ１７が伸縮してアーム１８を揺動させ、
前輪３を上下動させて位置調整がなされる。この
結果、加工機本体２の上下動が防止されミーリン
グカツタ８ａは所定の切り込み深さが保持される
こととなる。

かように本実施例装置では前輪の上下動を修正
しながら加工機本体が自走するので高精度の切削
加工ができる。

以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、レール等の波状摩耗の発生した
被加工物を布設状態のまま、自走しながら切削加
工ができる。したがつて、作業能率の向上が図か
れる。また、走行用駆動源して被加工物を２次導
体として用いる可動一次型リニアモータを用いて
いるので、その構造を簡素化でき、装置の小形化
が図れる。一方、マグネツトクランプの吸引力
は、加工機本体が浮き上がる垂直方向に対しては
強力である反面、剪断方向には弱いで、加工機本
体の走行を妨げることなく小形で十分なクランプ
力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の自走式切削加工
機の一実施例にかかる平面図および正面図、第３
図はリニアモータとマグネツトクランプを一体構
造としたものの斜視図、第４図および第５図は本
発明の他の実施例にかかる平面図および正面図、
第６図ａ，ｂ，ｃは光学式距離測定装置の説明
図、第７図および第８図は本発明のさらに他の実
施例にかかる平面図および正面図、第９図および
第１０図は前輪の上下動調整機構の組立状態の斜
視図および分解斜視図である。 図面中、１はレール、１ａは未加工部、１ｂは
既加工部、２は加工機本体、３は前輪、３ａは回
転軸、４は後輪、４ａは回転軸、５は軸受、６は
リニアモータ、７は電磁石、８はミーリングヘツ
ド、８ａはミーリングカツタ、８ｂはスライド
台、９は電動機、１０は操作ハンドル、１１はバ
リア、１２は制御装置、１３は電源ユニツト、１
４はサーボモータ、１５は光学式距離測定装置、
１５ａは装置本体、１６はサーボモータ、１７は
ボールスクリユジヤツキ、１８はアーム、１９は
ピン、２０は支持部材、２２は取付台である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物上を走行する加工機本体に被加工物
   を２次導体としてリニアモータを構成する走行駆
   動用の可動一次型リニアモータを被加工物に対向
   させて取付けるとともに被加工物を磁力により吸
   引して切削時の浮き上りを防止するマグネツトク
   ランプを被加工物に対向させて取付ける一方、当
   該加工機本体の進行方向後部に被加工物を切削す
   るカツタを具えた切削機を搭載して成ることを特
   徴とする自走式切削加工機。 ２ 被加工物上を走行する加工機本体に被加工物
   を２次導体としてリニアモータを構成する走行駆
   動用の可動一次型リニアモータを被加工物に対向
   させて取付けるとともに被加工物を磁力により吸
   引して切削時の浮き上りを防止するマグネツトク
   ランプを被加工物に対向させて取付け、当該加工
   機本体に被加工物を切削するカツタを具えた切削
   機を上下動可能に取付ける一方、当該カツタの近
   傍に被加工物面からの高さを検出する高さ検出装
   置を設けるとともに当該高さ検出装置の出力に応
   じて前記切削機の高さを調整制御する制御装置を
   設けて成ることを特徴とする自走式切削加工機。 ３ 被加工物上を走行する加工機本体に被加工物
   を２次導体としてリニアモータを構成する走行駆
   動用の可動一次型リニアモータを被加工物に対向
   させて取付けるとともに被加工物を磁力により吸
   引して切削時の浮き上りを防止するマグネツトク
   ランプを被加工物に対向させて取付け、当該加工
   機本体の前輪をそれぞれ上下調整可能に取付ける
   とともに前記加工機本体に被加工物を切削するカ
   ツタを具えた切削機を搭載する一方、当該カツタ
   の近傍に被加工物面からの高さを検出する高さ検
   出装置を設けるとともに当該高さ検出装置の出力
   に応じて前記前輪の高さを調整制御する制御装置
   を設けて成ることを特徴とする自走式切削加工
   機。