JPS5927282B2 - 在姿車輪削正機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄道車両の車輪を在姿状態、即ち車輪を車両
から取外すことなく営業編成のままで制止する機械に関
するもので、その目的は構造簡単、安価、据付容易で、
しかも据付基礎の簡単な在姿車輪制正機を提供しようと
するものである。

この機械はピット内に設置され、その上面に車両の転入
・転出レールおよび引込レールが取付けられ、在姿状態
のまま機械上面に転入された車両の車輪の輪郭および真
円度を制止により修正するものである。この機械による
車輪制正の原理を図１に示す。図１において制止される
車輪１は２個の支持ローラ、即ち機械の固定フレームに
装着した駆動ローラ２および自由回転する支持ローラ３
で支持されるとともに駆動ローラ２で回転駆動され矢印
ａの方向にゆつくりと回転する。

支持ローラ３は車輪１が回転すればそれにつれて回転す
る。一方、総形フライスカッタ４は刃形が車輪１の輪郭
と同一の輪部形状を各刃部に付与したもので、車輪１と
はを来示の逆方向に回転し車輪を制止する。車輪１は周
速１００〜２５０驕／＄ｔｎ）総形フライスカッタは約
１２０にμｍで回転する。ここで問題になるのは車輪の
制止した部分は図２のａ図に示すごとく未制正の部分よ
り直径が小さくなり、車輪がａ来示方向に駆動されて制
止する場合初期制正部の段部が支持ローラ３の所にさし
かかつた場合、制止車輪はその軸重が下方向にかかつて
いるためその制正部は支持ローラ３に依然接触していな
ければ安定できず支持ローラと接触するよう移動する。

そして車輪１は制正部が支持ローラ３通過前後では図２
のを図の鎖線示のとおり車輪のセンタＰが斜め下方向の
Ｐ’に移動する。換言すれば車輪及び車軸中心は駆動ロ
ーラ２の軸心Ｑを中心とする半径Ｒの円弧上を左に移動
し、又前記段部がその駆動ローラ２を通過する際は支持
ローラ３の軸心を中心とする円弧上を右に移動する。し
たがつて、このままでは、車輪センタと総形フライスカ
ッタの相対位置が変化するため真円な車輪を制止するこ
とができない。この問題を解決する方法として従来は浮
動フレーム方式と呼ばれる機械機構的方法を採用してい
た。

すなわち、その一例として特公昭３２−１４７号「工作
機械の移動装置」及び特公昭３２−１１８７号「工作機
械の自在懸垂装置」が挙げられるが、その構造の概要は
つぎのとおりである。

車輪外周を切削する総形フライスカツタおよび左右車輪
を有する車軸両端のセンタ孔に嵌入しこれを把持するセ
ンタは浮動フレームに組込まれ、浮動フレーム全体が自
在懸垂装置の１本の懸垂ねじ軸によつてその回りを自由
に回転するごとく固定部より吊り下げられている。そし
て懸垂ねじ軸の頭部の懸垂点すなわち懸垂中心は、車軸
の前後方向に対し揺動および摺動自在にしてある。一方
、図３に示すように補助ローラ３′および，駆動ローラ
２は昇降ねじ９を切つた懸垂ねじ軸８で回転自由に懸垂
された浮動フレーム５とは別の固定フレーム６に装備さ
れている。したがつて、削正中もこれらのローラ２，３
′の中心位置は一定である。削正車輪１、総形フライス
カツタ４、補助ローラ３４、駆動ローラ２および浮動フ
レーム受１０上にコロ１１を介してアクチユエータ１２
によつて往復摺動自在に設けた懸垂ホーク１３に軸心方
向に摺動可能に緩挿したピンよりなる浮動フレーム懸垂
部７の各中心の位置関係は図示のとおりである。図４は
この方式の原理を示す。図かられかるように削正部通過
により削正車輪１の中心Ｐは斜め下方のＰ２（上下方向
にｙだけ）へ移動することに対応して浮動フレーム懸垂
中心はＸ１からＸ２（横方向にｘだけ）へ移動し浮動フ
レームは傾くが、カツタと削正車輪の各中心間の相対位
置関係は変らないので真円削正を行なうことができる。
しかし、この方式は浮動フレームおよびセンタは高い剛
性を必要とするため重量が重くなり、さらにそれを懸垂
する装置も大がかりになり、製作費が高くなつている、
また、工場内で製作した機械を現地へ据付ける際、分解
して運搬し、再度現地で組立てなければならないためそ
の費用を嵩む。本発明は従来のものの前記問題点を解決
したものであり、フライスヘツドに設置した車輪位置検
出装置よりの信号を受けてｌ輪当り２個の支持ローラの
一方または両方の位置を上下方向に制御することにより
、削正車輪と総形フライスカツタの中心間距離を削正中
常に一定に維持し真円削正を行なうことができるように
したものである。以下付図の実施例に基づき本発明を説
明する。図５、図６のａ図および図７は本発明の一実施
例の正面図、側面図および平面図を、図６のｂ図は制御
ローラ昇降装置の詳細図をそれぞれ示す。また、図８の
Ａ，ｂ，ｃおよびｄの各図は本発明による車輪削正にお
いて、削正部が従来の補助ローラに代わる制御ローラな
らびに駆動ローラを通過する際に制御ローラの上下方向
の移動によつて車輪中心と総形フライスカツタ中心の相
対位置を一定に保持し得ることを示す原理図である。図
９は制御ローラの制御方法を示すプロツク線図である。
この実施例において、前部の固定レール１５は車両をピ
ツト内の機械上に転入するためのレールで軌間Ｗを有し
車両引込線に接続してある。

後部の固定レール１６は車両を機械より転出させるため
のレールである。引込レール１７は車両転入・転出時に
前方の固定レール１５と後方の固定レール１６との橋渡
しをするレールで、この引込レール１７はピツト上にあ
つて油圧シリンダー１８によつて車両転入転出時はその
先端部が固定レール１５と接するまで移動する。この状
態で車両が転入されるが、車輪２１の１駆動ローラ２２
は予めシリンダーによつて図６のａ及びｂ図のように持
上げられている。車両が機械のほぼ中心に転入されると
制御ローラ２３を組付けた制御ローラヘツド２５がロー
ラヘツドガイド２６を摺動しながら上昇する。ローラヘ
ツドガイド２６は制御ローラスタンド２７に取付けられ
た制御ローラ昇降電動機２８により詳細構造を図６のｂ
図に示した制御ローラ昇降装置２９を介して駆動される
。制御ローラ昇降装置２９は後述する平歯車装置６５、
ウオーム歯車装置６６とボールネジ６７により構成され
ている。ウオーム歯車装置６６はセルフロツクになつて
おり、制御ローラ２３の支持荷重によつて下降すること
はない。制御ローラ２３が上昇して車輪２１と接し、さ
らに駆動しつづけると車輪２１は１駆動ローラ２２と制
御ローラ２３によつて持上げられる。車輪が持上げられ
て引込レール１７より離れると、引込レール１７は図７
のような状態に移動する。しかる後にフライスヘツド３
０がピツトの底部にレベリングプロツク３４を配してこ
れに固定した共通台盤３５上に前記制御ローラ昇降装置
と共に定置されたコラム３２の側壁に設けたフライスヘ
ツドガイド３１に案内されてフライスヘツド昇降装置３
３により上昇する。フライスヘツド３０には総形フライ
スカツタ２４およびそのフライスカツタ駆動装置３６を
装備している。フライスヘツド３０は車輪を削正するの
に適した位置が定められており左右の両フライスヘツド
はストツパにより厳密にその位置に停止する。つぎに制
御ローラ２３を下降し車輪を総形フライスカツタ２４に
接近させる。車輪２１が総形フライスカツタに接触する
手前でいつたん下降を停止し、車輪のバツクゲージを測
定し総形フライスカツタ２４がそのバツクゲージに対応
した位置になるようカツタ移動用ハンドル３７で総形フ
ライスカツタの左右方向の位置合わせを行なう。もちろ
んカツタ軸はクイル構造になつており、容易に左右方向
に移動できる。左右位置合わせ終了後に総形フライスカ
ツタが移動しないようカツタ移動クランプレバ一３８を
操作して総形フライスカツタをクランプする。ここで削
正車輪２１および総形フライスカツタ２４は互いに反対
方向に回転するようそれぞれの駆動装置３９および３６
により駆動される。削正車輪と総形フライスカツタが回
転していることを確認して制御ローラ２３をゆつくりと
下降し切込を開始する。手動運転で目視により適正量の
切込を行なつた後、自動運転に入る。もちろん、センタ
検出装置４０はフライスヘツド３０がストツパで定位置
に停止した時点でフライスヘツド上面から車軸２０中心
の距離を測定し得るようセツトずみである。車輪を駆動
する駆動ローラ２２はその軸４１を駆動装置３９で歯車
列４２を介して回転させ、アクチユエータ４３により軸
受４４を移動自由に保持することにより、駆動ローラを
車輪に圧接できるようにしてある。

自動運転に入ると図８のａ図のごとく総形フライスカツ
タ２４によつて削正された車輪２１の初期削正部の段部
が制御ローラ２３の所にさしかかる。

次いで同図のｂ図のごとくその段部が制御ローラ２３を
通過すると制御ローラが初期位置より４ｈ１だけ上昇し
、この上昇位置が維持され削正車輪２１の回転につれて
段部が図８のｃ図のように，駆動ローラ２２上に達しこ
れを通過してゆくとｄ図の状態となり、再び制御ローラ
２３が４ｈ２だけ上昇して初期位置よりも４ｈ，＋４ｈ
２の高さだけ高位置に維持されるように制御し、削正中
は削正車輪と総形フライスカツタの中心間距離が常に一
定になるように計つている。図９はこの装置の車輪直径
測定装置および制御ローラ制御装置のプロツク線図であ
る。

マグネスケール５０とヘツド５１は総形フライスカツタ
２４と削正車輪２１の中心間距離を検出するものでヘツ
ド５１は車軸のセンタ穴に嵌合しばね力で押しつけられ
て結合し車軸センタの動きに応じて左右、前後、上下の
いずれの方向へも動き得る構造になつている。ただし出
力パルスは上下方向の変位置にのみ比例するようになつ
ている。なお出力方式は測定範囲が広くなつても精度の
低下をきたさないインクリメンタル方式としている。イ
ンクリメンタル方式では測定の基準となる原点を定めて
おく必要がある。この原点は機械で削正できる最小直径
値以下にしておくべきであることは言うまでもない。本
実施例でも車輪の最小直径値に相当する点に高精度のマ
グネスイツチ５２を設けてこの点を原点と定めデテクタ
一５３の出力をりセツトしている。したがつてこのまま
では車輪直径表示器５４は零を表示する。そこで基準直
径設定器５５を設け直径表示器５４にこのりセツト時に
おいて最小直径値を読込ませるようにしている。なお倍
数カウント回路５６はデテクタ一５３からの出力パルス
が半径に対応するものであるから２倍して直径値に換算
している。カウンター部および表示器５７はデテクタ一
５３の出力パルスをじかにカウントするものでりセツト
信号により任意の時点で零にりセツトできる。実際には
自動削正開始と同時に零にりセツトし、その後削正中に
総形フライスカツタと車輪センタが自動削正開始時より
変化すれば、その大きさに比例した出力を発生し、その
出力はＤ／Ａ変換器５８でアナログ量に換算された後、
サーボアンプ５９で増幅されて制御ローラ昇降電動機２
８（可逆サーボモータ）に印加され、このサーボモータ
を回転させて出力が零、すなわち、車輪センタと総形フ
ライスカツタの位置が自動削正開始時と同一に復元する
まで自動補正をする。要するに削正中常に車輪直径が一
定になるよう制御ローラ２３の高さが制御される。手動
運転発信器６１は制御ローラ２３を手動運転により操作
するためのものである。

手動運転は左右単独、左右連動および左右連動同期運転
の３種に大別される。左右単独は左と右の制御ローラヘ
ツド２５を別々に単独で昇降させるもので主に試運転時
に機械部分の昇降調整を行なう場合に使用する。左右連
動は左右を同時に昇降するもので実際には削正車輪２１
力稍１正機上に転入された時点で、まだフライスヘツド
３０が下降端にあるためマグネスケール５０とヘツド５
１が車軸のセンタ穴へセツトできないが左右車輪は傾か
ないよう同時持上げを行なう場合に使用する。左右連動
同期はフライスヘツド３０が上昇端定位置まで上昇し左
右のマグネスケール５０とヘツド５１が車輪のセンタ穴
へセツトされた後、左右車輪を同期して下降させ切込を
行なうためのものである。

同期の方法は手動運転発信器６１により左車輪を運転し
右車輪はステツプ送り発信器６３の左右同期運転信号で
りセツトされる左右それぞれのＤ／Ａ変換器５８よりの
出力を差動アンプ６２に入れ出力差が零になるよう右制
御ローラヘツド２５を自動運転するものである。つぎに
制御系の入出力関係を定量的に述べるとつぎのとおりで
ある。

デテクタ一５３はヘツド５１よりの信号を受けて０．０
１７１１Ｒごとに１パルスを発生し、増減の方向性も弁
別しカウンター部及び表示器５７へパルスを送信する。
カウンター部はこれをカウントし、表示器で１０進数で
表示する。表示器の桁数は３桁で９．９９Ｗ１まで表示
するようになつている。またこの表示は任意のところで
りセツトできるようになつている。ここでは、車輪を手
動連動同期で切込み自動削正運転に切換る時点でりセツ
トする。したがつて自動削正中、表示器は自動運転開始
からの偏差分のみを表示する。

もちろん偏差の方向性も表示する。Ｄ／Ａ変換器５８は
この表示のデイジタル量をアナログ量（ここでは電圧値
）に変換するもので実際には１．００論で１０Ｖの電圧
に変換される。その特性は図１０のとおりである。図１
０によれば偏差が０．０１？生ずれば０．１Ｖの電圧に
変換されることになる。一方、サーボアンプ５９は３Ｖ
の入力に対し制御ローラ昇降電動機２８の定格電圧即ち
１４５に増幅される。すなわちこのアンプのゲインは４
８．３倍（３３．７ｄＢ）である。制御ローラ昇降電動
機２８は定格電圧１４５のとき１７５０ｒｐｍで回転す
る。この出力は平歯車装置６５、ウオーム歯車装置６６
、ボールネジ６７および制御ローラヘツド２５を介して
制御ローラ２３を昇降させるが、サーボモータ１回転当
たりの車輪センタの昇降量は０．１３３？である。自動
削正中、偏差が０．０５？以上になれば自動補正するよ
う設定されてあり、その場合サーボアンプ５９の入力は
０．５Ｖ１出力は２４．１５Ｖとなり、これが制御ロー
ラ昇降用のサーボモータに印加されるとサーボモータは
偏差がなくなるまで回転し停止する。

以上の実施例についての説明から明らかであるように、
本発明によれば、車輪を総形フライスカツタで削正する
在姿車輪削正機におけるフライスヘツドに設置した車輪
位置検出装置よりの信号を受けて、削正車輪と総形フラ
イスカツタの中心間距離が削正中、常に一定になるよう
１輪当り２個の支持ローラの一方または両方の位置を上
下方向に制御するようにしたから、機械の大きさ及び重
量を小さくして軽くできるので、従来のものに比べその
占めるスペースを縮少し、その据付ビツトを小さくして
基礎工事費、輸送費などを低減できる。

又、仮組、解体、再組立の手間が全く不要となり、オペ
レータが１人のみでよく、保守点検もきわめて容易で省
力化による費用の大巾な節減が可能である。

更に、削正車輪の回転を反時計方向にしてあるので、オ
ペレータ側より切込部分の目視が可能であるなど多くの
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図１は車輪削正の原理図、図２は車輪の削正部が支持ロ
ーラを通過する前後の状態を示す説明図、図３は従来の
浮動フレーム方式の説明図、図４は第３図の原理図、図
５、図６のａ図及び図７は本発明の一実施例を示す正面
図、側面図及び平面図、で第６図のｂ図は制御ローラ昇
降装置の一部断面詳細図、図８は図５〜図７の制御ロー
ラと５駆動ローラとを削正車輪の初期削正部の段部が通
過する状態を示す説明図、図９は制御ローラの制御方法
を示すプロツク線図、図１０は図９のＤ／Ａ変換器の特
性図である。 １５・・・・・・前部の固定レール、１６・・・・・・
後部の固定レール、１７・・・・・・引込レール、１８
・・・・・・油圧シリンダ、２０・・・・・・車軸、２
１・・・・・・車輪、２２・・・・・・駆動ローラ、２
３・・・・・・制御ローラ、２４・・・・・・総形フラ
イスカツタ、２５・・・・・・制御ローラヘツド、２６
・・・・・・ローラヘツドガイド、２７・・・・・・制
御ローラスタンド、２８・・・・・・制御ローラ昇降電
動機、２９・・・・・・制御ローラ昇降装置、３０・・
・・・・フライスヘツド、３１・・・・・・フライスヘ
ツドガイド、３２・・・・・・コラム、３３・・・・・
・フライスヘツド昇降装置、３４・・・・・・レベリン
グプロツク、３５・・・・・・共通台盤、３６・・・・
・・フライスカツタ駆動装置、３７・・・・・・ハンド
ル、３８・・・・・・カツタ移動クランプレバー、３９
・・・・・・削正車輪の駆動装置、４０・・・・・・セ
ンタ検出装置、４１・・・・・・軸、４２・・・・・・
歯車列、４３・・・・・・アクチユエータ、４４・・・
・・・軸受、５０・・・・・・マグネスケール、５１・
・・・・・ヘツド、５２・・・・・・マグネスイツチ５
３・・・・・・デテクタ一、５４・・・・・・車輪直径
表示器、５５・・・・・・基準直径設定器、５６・・・
・・・倍数カウント回路、５７・・・・・・カウンター
部および表示器、５８・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、５９
・・・・・・サーボアンブ、６１・・・・・・手動運転
発信器、６２・・・・・・差動アンプ、６３・・・・・
・ステツプ送り発信器、６５・・・・・・平歯車装置、
６６・・・・・・ウオーム歯車装置、６７・・・・・・
ボールネジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １輪当たり２個の支持ローラで支持され、かつ、回
   転駆動される車輪を総形フライスカッタで削正する形式
   の在姿車輪削正機において、フライスヘッドに設置した
   車輪位置検出装置と、その車輪位置検出装置よりの信号
   を受けて削正車輪と総形フライスカッタの中心間距離が
   削正中常に一定になるよう支持ローラの一方または両方
   の位置を上下方向に移動させる支持ローラ昇降制御装置
   とを備えていることを特徴とする在姿車輪削正機。