JPH08215918A - 輪軸の切削加工方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents

輪軸の切削加工方法およびこの方法を実施するための装置

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JPH08215918A JP7290033A JP29003395A JPH08215918A JP H08215918 A JPH08215918 A JP H08215918A JP 7290033 A JP7290033 A JP 7290033A JP 29003395 A JP29003395 A JP 29003395A JP H08215918 A JPH08215918 A JP H08215918A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輪軸の回転軸と工具を機械的に連結しない
で、輪軸加工時に要求される高い回転精度を達成し、準
備やコストのかかる締めつけ保持装置またはセンタリン
グ装置を省略することである。 【解決手段】 加工工程の間、輪軸１の加工中の各車輪
５の回転中心４の、偏心によって生じる半径方向の位置
変化が、センサ装置７によって検出される。センサ装置
７の信号は制御装置９に供給される。加工中の各車輪５
に付設され、それぞれ輪軸１の回転軸６に対して半径方
向に向いた要素によって移動可能であり、そして調節装
置８によって調節可能である少なくとも２個の案内ロー
ラ３は、それぞれ付設された車輪５の回転中心４の検出
された位置変化に相応して制御装置９によって制御され
る調節装置８によって調節される。加工中の各車輪５の
回転中心４は絶えず空間的に固定された位置に保持され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、輪軸が案内ローラ
によって支持およびまたは駆動される、プロフィルに合
わせて作動する少なくとも１個の工具を用いて輪軸を切
削加工するための方法およびこの方法を実施するための
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法は知られており、鉄道車両
の輪軸を、旋盤加工またはフライス加工の形態で成形お
よび再成形（修正）するためにしばしば使用される。こ
のいわゆる床下加工方法の利点は実際に、組み立てた状
態で輪軸を加工することができ、時間のかかる輪軸の分
解やその後の組み立てを省略することができる点にあ
る。技術水準の方法による輪軸の床下式切削加工の際
に、要求される回転精度の達成と同時に充分な加工プロ
セスの安定性の保証には問題がある。現在、床下輪軸加
工の際３つの原理が使用される。
【０００３】第１の原理では、床下加工、輪軸が２個の
センターポンチの間でセンタリングされる。このセンタ
ーポンチは輪軸の両端でセンターポンチ穴に挿入され
る。このセンターポンチによるセンタリングは、比較的
に簡単で車両の種類に影響されない構造を有している
が、車輪軸受ケーシングカバーの分解が不可欠である。
その際、輪軸のころがり軸受は汚染される危険にさらさ
れる。センターポンチによるセンタリングの場合には、
軸受の寿命が短くなるというこの危険に加えて、大々的
な準備作業が必要であり、センタリング装置のための構
造コストが多大である。更に、伝導装置部品やカバーが
原因でセンタポンチ穴に近づきにくいので、この方法は
概して用いられない。
【０００４】第２の原理の場合には、車輪軸受ケーシン
グの閉鎖時に機械ベッドに対する車輪ケーシングの機械
的な連結、すなわち加工工具に対する車輪ケーシングの
機械的な連結が、外側軸受支持部と押え部材によって行
われる。しかしながら、この締めつけ保持手段はケーシ
ングの形状に特別に適合させなければならず、異なる種
類の車両を加工する場合には交換しなければならない。
それによって、手動による準備作業が必要となる。更
に、例えば床下フライス加工の際に、輪軸の水平姿勢
（機械長手方向に見て）が加工中変わらないようにしな
ければならない。これは、垂直方向に調節可能な普通の
締めつけ保持手段では摩擦連結部を介してのみ行うこと
ができ、垂直方向よりも問題がある。
【０００５】第３に、フランジセンタリングの原理で作
業する床下輪軸加工方法が知られている。この方法の場
合には、加工工具と輪軸の間に機械的な連結部が設けら
れていないので、時間のかかる準備作業または組み立て
作業が不要である。しかし、この方法は、輪軸の車輪踏
面の成形の精度が、輪軸回転軸線に関するフランジの回
転精度よりもよくならないという重要な問題がある。普
通の大きな偏心度を有するフランジの場合には、車輪踏
面の要求回転精度を維持することはもはやできない。
【０００６】ドイツ連邦共和国特許出願公告第１２００
０９７号公報により、フランジセンタリングの原理に基
づく床下輪軸旋盤が知られている。この場合、加工中に
固定ローラに支承される輪軸は、プロフィルに合った制
御可能な旋削工具によって加工される。この旋削工具は
輪軸中心軸線の偏心運動を検出するセンサに連結されて
いる。それによって、支持ローラ上の輪軸の位置に依存
しないで、回転中の輪軸中心軸線からの工具の距離が常
に同じになる。しかし、変化する輪軸回転軸線の位置に
従って工具を案内するこの原理から、動く輪軸回転軸線
によって、ばねを介して連結された車両全体が振動する
という欠点がある。鉄道車両の非常に大きな質量に基づ
いて、振動によって輪軸に作用する力が非常に大きいの
で、加工品質に不利に作用することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の根底
をなす課題は、輪軸加工時に高い回転精度を可能にする
方法を提供することである。その際、準備時間やコスト
のかかる、工具と輪軸回転軸、例えばセンタリング装置
または締めつけ保持装置との間の機械的な連結を行わず
に、高い回転精度が得られるようにすべきである。更
に、この方法を実施するための装置を提供すべきであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、加工工程の
間、輪軸の少なくとも加工中の各車輪の回転中心の、偏
心によって生じる半径方向の位置変化が、少なくとも一
つのセンサ装置によって検出され、センサ装置の信号が
少なくとも一つの制御装置に供給され、少なくとも加工
中の各車輪に付設され、それぞれ輪軸の回転軸に対して
半径方向に向いた少なくとも一つの要素によって移動可
能であり、そして少なくとも一つの調節装置によって調
節可能である少なくとも２個の案内ローラが、それぞれ
付設された車輪の回転中心の検出された位置変化に相応
して制御装置によって制御される調節装置によって調節
され、加工中の少なくとも各車輪の回転中心が絶えず空
間的に固定された位置に保持されるように、上記調節が
行われる方法によって解決される。それによって、輪軸
の切削加工時に、非常に高い回転精度が達成される。と
いうのは、加工中調節可能な案内ローラによって支持さ
れた輪軸の少なくとも各車輪の回転中心の位置が、偏心
した外周面上での転動運動にもかかわらず、常に変わら
ない。輪軸回転軸が少なくとも加工中の各々の車輪で常
に同じ位置にあることにより、車両またはばねと輪軸の
間に決して力が作用しない。従って、振動の応力による
弾性変形の形の不利な作用と、それによって生じる加工
品質への悪化は、本発明による方法の場合には加工中の
車輪にはもはや発生しない。
【０００９】本発明による方法では更に、位置変化の測
定が両車輪のセンサユニットによって同時に行われ、両
車輪が可動に支承された案内ローラ上に支持されている
と、輪軸の回転軸全体が空間的に固定された位置に保持
されるという利点がある。案内ローラは検出された位置
変化に相応して、制御ユニットに連結された調節装置に
よって調節される。この場合、回転軸がその全長にわた
って空間的に固定され、動かないように支承されたロー
ラ上での片側の支持による角度変化が生じないので、車
両全体が空間的に固定された位置にある。従って、車両
の振動発生による力の作用が生じない。この場合、動か
ないように支持された車輪の偏心と共に変化する輪軸の
角度位置によって生じる輪軸の（再）成形時の誤差が閉
め出される。従って、両車輪の同時加工が可能であるの
で非常に有利であり、それによって加工の時間が大幅に
短縮される。
【００１０】本発明による方法を実施するための装置の
観点から、上記課題は、偏心によって生じる車輪の回転
中心の半径方向の位置変化を検出するための少なくとも
一つのセンサ装置が、加工中の少なくとも各車輪に設け
られ、少なくとも一つの制御ユニットが少なくとも一つ
の制御導線を介して各々のセンサ装置に接続され、加工
中の少なくとも各車輪を支持する少なくとも２個の案内
ローラが、輪軸の回転軸に対して半径方向に向いた少な
くとも一つの要素によって移動可能であり、かつ調節装
置によって調節可能であり、回転する輪軸の加工中の少
なくとも各車輪の回転中心が、検出された位置変化に相
応して制御される付設の案内ローラの調節によって、絶
えず空間的に固定された位置に保持可能であることを特
徴とする装置によって解決される。それによって、それ
自体公知の構造グループが技術水準に対して新規な組み
合わせで使用される。従って、驚くほど簡単な手段によ
って、加工される輪軸の非常に高い回転精度が得られ、
そのために機械的な締めつけ保持手段またはセンタリン
グ手段が不要である。
【００１１】本発明による装置の実施形によれば、セン
サ装置の車両に固定された部分が、車輪軸受ケーシング
およびまたは軸受カバーに固定されている。車輪軸受ケ
ーシングとその軸受カバーがそれぞれの車輪の回転中心
に関して固定された位置にあるので、回転する輪軸上に
センサ装置の車両固定部分を直接取りつける必要がな
い。しかし、測定誤差または回転軸の角度変化を避ける
ために、センサは回転中心の近くに固定される。
【００１２】本発明による装置の他の実施形では、セン
サ装置が送信器としてのレーザーダイオードと、受信器
としての４−クォッドラントダイオードあるいは渦電流
原理による非接触式変位計あるいは車輪軸受ケーシング
の点からの測定のための接触式の誘導形容量性変位計ま
たは電位差式変位計を備えている。同様に、センサ装置
において、車輪軸受ケーシングおよびまたは軸受カバー
上の見出し印の観察をＣＣＤ−カメラによって行うこと
できるし、またセンサ装置において、車輪軸受ケーシン
グおよびまたは軸受カバーの点からの距離の変化の測定
を三角テスタによって行うことができる。観察センサ技
術の実施形のこのすべての例は、輪軸加工にとって必要
な測定精度と測定速度を有し、制御回路に有利に組み込
むことができる解決策である。
【００１３】本発明の他の実施形によれば、案内ローラ
が機械ベッドに摺動可能に軸承されているかあるいは機
械ベッドの軸承された軸の回りに揺動可能である。これ
により、案内ローラの調節を精密にかつ迅速に行うこと
ができる。本発明では更に、駆動されない案内ローラの
少なくとも一つに、加工中の車輪の外周測定のための少
なくとも一つの装置が設けられている。これにより、加
工の間、車輪の確実な外周測定、すなわち直径測定を簡
単な手段によって行うことができる。なぜなら、車輪と
駆動されない案内ローラの間にスリップが生じないから
である。
【００１４】更に、各々の車輪において、案内ローラの
少なくとも一つが付設の車輪のフランジの丸い先端部を
支持し、かつ乗り上げつばによってフランジの丸い先端
部の内面のところで車輪を軸方向に案内している。それ
によって、加工工程全体の間、輪軸の確実な軸方向案内
が達成される。なぜなら、乗り上げつばが輪軸の内面上
で加工されないフランジの範囲まで達するからである。
【００１５】本発明による装置の他の実施形によれば、
乗り上げつばがフランジの丸い先端部の内面と同じプロ
フィルを有する。これはフランジ背面を非常に確実にか
つ遊びなく案内することを可能にする。このフランジ背
面は経験によれば運転摩耗が小さく、従って常に元の形
を充分に維持している。二つの実施形によれば、調節装
置としてＣＮＣ制御されるサーボモータまたは流体シリ
ンダが設けられている。このような調節装置は頑丈であ
り、必要な精度と速度で案内ローラの調節を可能にす
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、添付の図に基づいて本発明
を詳しく説明する。図１から、輪軸１の車輪５が２個の
案内ローラ３に支持されていることが判る。この案内ロ
ーラの少なくとも一方は、図示していない公知の装置に
よって回転駆動可能である。工具２、例えばフライス
は、同様に図示していない公知の装置によって、プロフ
ィルに合わせて移動および駆動可能である。輪軸１は回
転軸６の回りに回転する。この回転軸は軸受カバー１２
によって閉鎖された車輪軸受ケーシング１１に軸承され
ている。車輪５に接触する案内ローラ３は機械ベッド内
に摺動可能に軸承され、そしてそれぞれ調節装置８とし
ての働きをする流体シリンダによって互いに独立して調
節可能である。軸受カー１２には、センサ装置７の車両
に固定された部分７ａが取付けられている。機械ベッド
内に設けられた、センサ装置７の他の部分７ｂは、図２
に示してある。車輪５の偏心によって生じた、車輪軸受
ケーシング１１と軸受カバー１２に対して常に同じ位置
にある回転中心４の位置変化が、センサ装置７によって
検出され、制御導線１０を介して、例えばコンピュータ
を備えた制御ユニット９に供給される。この制御ユニッ
トは検出された位置変化の方向、大きさおよび速度か
ら、案内ローラの必要な調節運動を計算し、制御導線１
０′を介して調節装置８、ここでは流体シリンダの運動
を制御する。すなわち、車輪５の回転中心が常に空間的
に固定された位置に保持されるので、偏心車輪の回転時
にも回転中心４から工具２までの距離は常に一定であ
る。それによって、加工された車輪５の非常に良好な回
転精度が達成される。加工された各々の車輪の回転中心
が機械ベッドに関して常に空間的に固定されて保持され
ることにより、付設された車輪軸受ケーシングと車体の
間にあるばねを介して車両が振動することがないので、
きわめて振動の少ない非常に正確な加工が行われる。
【００１７】図２の略図から判るように、例えば車両に
固定された、センサ装置７の部分７ａは車輪軸受ケーシ
ング１１の軸受カバー１２に設けられ、機械ベッドに固
定支承されたセンサ装置７の台固定の部分７ｂと協働す
る。更に、一方の案内ローラ３の乗り上げつば１６が輪
軸１のフランジの丸い先端部１５の内面１７を軸方向に
案内することが図示してある。車輪５の外周測定のため
のそれ自体公知の装置１４は、加工工程の間直径を測定
することができる。なぜなら、装置１４は駆動されな
い、従ってスリップしない一緒に回転する案内ローラ３
に設けられているからである。
【００１８】図２に示していない、輪軸１の他方の車輪
に、同様に調節可能な案内ローラ３と、他の制御導線１
０を介して制御ユニット９に接続された他のセンサ装置
７が設けられていると、上記の本発明による方法と類似
して、この車輪の回転中心が絶えず空間的に固定された
位置に保持される。従って、全体の回転軸線６が常に空
間的に固定された位置にある。このようにして回転軸線
６の角度変化を除去し、車輪の回転中心を空間的に固定
して保持することにより、最高の回転精度が得られ、か
つ輪軸１の両車輪５の同時加工が可能である。
【００１９】図３は機械ベッドに支承された軸１３の回
りに揺動可能でアーム１８に固定された案内ローラ１３
を略示している。この案内ローラ３は調節装置８によっ
て、支持およびまたは駆動される車輪５の回転中心４の
軸受調節を行う。図４は、乗り上げつば１６のプロフィ
ルとフランジの丸い先端部１５の内面１７のプロフィル
を同一に形成することによって、乗り上げつば１６を有
する案内ローラ３が輪軸１の車輪５の非常に正確な軸方
向案内を可能にすることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】調節装置として２個の流体シリンダを備えた本
発明による装置の実施の形態の概略正面図である。
【図２】図１の実施の形態の側面図であり、工具が省略
されている。
【図３】機械ベッドに軸承された軸の回りに揺動可能な
案内ローラの概略図である。
【図４】乗り上げつばのプロフィルがフランジの内面に
適合している乗り上げつばを備えた、車輪に接触する一
方の案内ローラの略図である。
【符号の説明】
１ 輪軸 ２ 工具 ３ 案内ローラ ４ 回転中心 ５ 車輪 ６ 回転軸 ７ センサ装置 ７ａ 車両に固定されたセンサ装置部分 ７ｂ 台に固定されたセンサ装置部分 ８ 調節装置 ９ 制御ユニット １０，１０′ 制御導線 １１ 車輪軸受ケーシング １２ 軸受カバー １３ 軸 １４ 装置 １５ フランジの丸い先端部 １６ 乗り上げつば １７ 内面 １８ アーム

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 輪軸（１）が案内ローラ（３）によって
    支持およびまたは駆動される、プロフィルに合わせて作
    動する少なくとも１個の工具（２）を用いて輪軸（１）
    を切削加工するための方法において、加工工程の間、輪
    軸（１）の少なくとも加工中の各車輪（５）の回転中心
    （４）の、偏心によって生じる半径方向の位置変化が、
    少なくとも一つのセンサ装置（７）によって検出され、
    センサ装置（７）の信号が少なくとも一つの制御装置
    （９）に供給され、少なくとも加工中の各車輪（５）に
    付設され、それぞれ輪軸（１）の回転軸（６）に対して
    半径方向に向いた少なくとも一つの要素によって移動可
    能であり、そして少なくとも一つの調節装置（８）によ
    って調節可能である少なくとも２個の案内ローラ（３）
    が、それぞれ付設された車輪（５）の回転中心（４）の
    検出された位置変化に相応して制御装置（９）によって
    制御される調節装置（８）によって調節され、加工中の
    少なくとも各車輪（５）の回転中心（４）が絶えず空間
    的に固定された位置に保持されるように、前記調節が行
    われることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 偏心によって生じる車輪（５）の回転中
    心（４）の半径方向の位置変化を検出するための少なく
    とも一つのセンサ装置（７）が、加工中の少なくとも各
    車輪（５）に設けられ、少なくとも一つの制御ユニット
    （９）が少なくとも一つの制御導線（１０）を介して各
    々のセンサ装置（７）に接続され、加工中の少なくとも
    各車輪（５）を支持する少なくとも２個の案内ローラ
    （３）が、輪軸（１）の回転軸（６）に対して半径方向
    に向いた少なくとも一つの要素によって移動可能であ
    り、かつ調節装置（８）によって調節可能であり、回転
    する輪軸（１）の加工中の少なくとも各車輪（５）の回
    転中心（４）が、検出された位置変化に相応して制御さ
    れる付設の案内ローラ（３）の調節によって、絶えず空
    間的に固定された位置に保持可能であることを特徴とす
    る、請求項１記載の方法を実施するための装置。
  3. 【請求項３】 センサ装置（７）の車両に固定された部
    分が、車輪軸受ケーシング（１１）およびまたは軸受カ
    バー（１２）に固定されていることを特徴とする請求項
    ２記載の装置。
  4. 【請求項４】 センサ装置（７）が送信器としてのレー
    ザーダイオードと、受信器としての４−クォッドラント
    ダイオードを備えていることを特徴とする請求項２また
    は３記載の装置。
  5. 【請求項５】 センサ装置（７）において、車輪軸受ケ
    ーシング（１１）およびまたは軸受カバー（１２）上の
    見出し印の観察がＣＣＤ−カメラによって行われること
    を特徴とする請求項２または３記載の装置。
  6. 【請求項６】 センサ装置（７）において、車輪軸受ケ
    ーシング（１１）およびまたは軸受カバー（１２）の点
    からの距離の変化の測定が三角テスタによって行われる
    ことを特徴とする請求項２または３記載の装置。
  7. 【請求項７】 車輪軸受ケーシング（１１）およびまた
    は軸受カバー（１２）の点からの距離の変化を測定する
    ためのセンサ装置が、渦電流原理による非接触式変位計
    を備えていることを特徴とする請求項２または３記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 車輪軸受ケーシング（１１）およびまた
    は軸受カバー（１２）の点からの距離の変化を測定する
    ためのセンサ装置が、接触式の誘導形容量性変位計また
    は電位差式変位計を備えていることを特徴とする請求項
    ２または３記載の装置。
  9. 【請求項９】 案内ローラ（３）が機械ベッドに摺動可
    能に軸承されていることを特徴とする請求項２〜８のい
    ずれか一つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 案内ローラ（３）がそれぞれ、機械ベ
    ッドの軸承された軸（１３）の回りに揺動可能であるこ
    とを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 駆動されない案内ローラの少なくとも
    一つに、加工中の車輪（５）の外周測定のための少なく
    とも一つの装置（１４）が設けられていることを特徴と
    する請求項２〜１０のいずれか一つに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 各々の車輪（５）において、案内ロー
    ラ（３）の少なくとも一つが付設の車輪（５）のフラン
    ジの丸い先端部（１５）を支持し、かつ乗り上げつば
    （１６）によってフランジの丸い先端部（１５）の内面
    （１７）のところで車輪（５）を軸方向に案内している
    ことを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一つに記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】 乗り上げつば（１６）がフランジの丸
    い先端部（１５）の内面（１７）と同じプロフィルを有
    することを特徴とする請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 調節装置（８）としてＣＮＣ制御され
    るサーボモータが設けられていることを特徴とする請求
    項２〜１３のいずれか一つに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 調節装置（８）として流体シリンダが
    設けられていることを特徴とする請求項２〜１３のいず
    れか一つに記載の装置。
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