(57)【要約】【課題】  鉄道車両の車輪の踏面を切削する車輪旋盤において、輪軸を強固に固定できて、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得るチャック装置を提供すること。【解決手段】  互いに近接移動しながら輪軸の車軸を長手方向に挟み持つようにして車軸の両端面のセンター穴を係止するセンター部材と、車輪のリム部内周面の曲率に対応した円弧状の外表面を有し車輪を摩擦固定する固定ブロックと、固定ブロックを前記車軸に沿って移動せしめる第１の移動手段と、少なくとも３つ以上の前記固定ブロックを前記車軸から放射状に等距離だけ移動せしめる第２の移動手段と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪の踏面を切削する車輪旋盤において台車枠から取り外した輪軸を固定するためのチャック装置であって、
互いに近接移動しながら前記輪軸の車軸を長手方向に挟み持つようにして前記車軸の両端面のセンター穴を係止するセンター部材と、
前記車輪のリム部内周面の曲率に対応した円弧状の外表面を有し前記車輪を摩擦固定するための固定ブロックと、
前記固定ブロックを前記車軸に沿って移動せしめる第１の移動手段と、
少なくとも３つ以上の前記固定ブロックを前記車軸から放射状に等距離だけ移動せしめる第２の移動手段と、を含むことを特徴とする鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置。
【請求項２】
前記固定ブロックの前記外表面は、前記リム部内周の少なくとも１／１２よりも大なる円弧部分に当接し得る形状を有することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置。
【請求項３】
前記固定ブロックの前記外表面は前記車軸と平行な回転軸周りで揺動可能であって、前記車輪の前記リム部内周面に揺動可能に対向することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置。
【請求項４】
前記固定ブロックの前記外表面は、粗面を与えられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置。
【請求項５】
前記第１の移動手段は、前記第２の移動手段により前記固定ブロックの前記外表面を前記車輪の前記リム部内周に当接せしめた後に、更に前記固定ブロックを前記車軸に沿って移動せしめることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車輪の踏面を切削する車輪旋盤において台車枠から取り外した輪軸を固定するためのチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の台車枠から取り外した輪軸をチャック装置で固定し、車軸を回転軸として回転させながら車輪の踏面にバイトを押し当てこれを切削する車輪旋盤が知られている。チャック装置は、「ジョー」と呼ばれる爪部材によって、車輪のリム（フランジ）部を内側から半径方向外方に放射状に押し拡げて圧接して輪軸を固定している。
【０００３】
例えば、特許文献１では、このような車輪旋盤のチャック装置を開示している。左右一対のセンター部材は、互いに近接移動しながら車軸を長手方向に挟み持つようにして車軸の両端面のセンター穴を係止する。左右のセンター部材における半径方向外方には、周方向に均等な角度間隔で配設された三組のジョーが設けられ、各ジョーは車輪のリム部を内側から半径方向外方に放射状に押し拡げて圧接し輪軸を固定する。この状態で主軸駆動モータを駆動させると、車軸を回転軸として回転し、車輪の踏面にバイトを押し当てることでこれを切削出来るのである。同様のチャック装置は特許文献２及び３などにも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３４６０２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９４０１号公報
【特許文献３】特開２００４−１７４６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車輪旋盤において、車輪の踏面に所望の円周精度を与えるためには、チャック装置と車輪との相対的な「ずれ」や「滑り」を防止する必要がある。すなわち、チャック装置により輪軸を強固に固定しなければならない。
【０００６】
一方で、特許文献１乃至３に開示された如きチャック装置を使用した車輪旋盤において、輪軸をより強固に固定しようとすれば、より強い力で３つのジョーをリム部に圧接することとなる。このときわずかにリム部に歪みなどが生じると、輪軸をチャック装置から外したときにこの歪みが開放され、車輪の踏面の円周精度を得ることが出来ない。
【０００７】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、鉄道車両の車輪の踏面を切削する車輪旋盤において、輪軸を強固に固定できて、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得るチャック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による鉄道車両用の車輪旋盤のチャック装置は、鉄道車両の車輪の踏面を切削する車輪旋盤において台車枠から取り外した輪軸を固定するためのチャック装置であって、互いに近接移動しながら前記輪軸の車軸を長手方向に挟み持つようにして前記車軸の両端面のセンター穴を係止するセンター部材と、前記車輪のリム部内周面の曲率に対応した円弧状の外表面を有し前記車輪を摩擦固定するための固定ブロックと、前記固定ブロックを前記車軸に沿って移動せしめる第１の移動手段と、少なくとも３つ以上の前記固定ブロックを前記車軸から放射状に等距離だけ移動せしめる第２の移動手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
かかる発明によれば、固定ブロックにより車輪のリム部を内側から半径方向外方へ向けて押し拡げるように圧接する力は、リム部内側の円弧状部分に与えられる。つまり、リム部の広い範囲に圧接力を分散させつつ、車輪と固定ブロックとの間に強い摩擦力を発生させ得るのである。リム部を歪ませるのではなく、摩擦力により輪軸を強固に固定することができて、バイトを固定ブロックに向けて切削を行う回転旋盤において、車輪の踏面を所望の円周精度で正確に切削し得るのである。
【００１０】
上記した発明において、固定ブロックの前記外表面は、前記リム部内周の少なくとも１／１２よりも大なる円弧部分に当接し得る形状を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車輪と固定ブロックとの間により強い摩擦力を発生させ得るので、輪軸を強固に固定できて、回転旋盤による切削において、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得る。
【００１１】
上記した発明において、前記固定ブロックの前記外表面は前記車軸と平行な回転軸周りで揺動可能であって、前記車輪の前記リム部内周面に揺動可能に対向することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、固定ブロックを車輪表面の曲率に合わせて完全に密着させることが出来て、車輪と固定ブロックとの間により強い摩擦力を発生させられるのである。故に、輪軸を強固に固定できて、回転旋盤による切削において、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得る。
【００１２】
上記した発明において、前記固定ブロックの前記外表面は、粗面を与えられていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車輪と固定ブロックとの間により強い摩擦力を発生させられるのである。故に、輪軸を強固に固定できて、回転旋盤による切削において、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得る。
【００１３】
上記した発明において、前記第１の移動手段は、前記第２の移動手段により前記固定ブロックの前記外表面を前記車輪の前記リム部内周に当接せしめた後に、更に前記固定ブロックを前記車軸に沿って移動せしめることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車輪旋盤のバイトから与えられる力に対して固定ブロックがより強固に抗力を発生させ得るのである。故に、輪軸を強固に固定できて、回転旋盤による切削において、車輪の踏面に所望の円周精度を与え得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるチャック装置を含む車輪旋盤の正面図である。
【図２】本発明によるチャック装置の正面図である。
【図３】本発明によるチャック装置の要部の部分分解斜視図である。
【図４】本発明によるチャック装置の要部の斜視図である。
【図５】本発明によるチャック装置の要部の断面図である。
【図６】本発明によるチャック装置の要部の斜視図である。
【図７】本発明によるチャック装置の要部の断面図である。
【図８】本発明によるチャック装置の要部の断面図である。
【図９】本発明によるチャック装置の動作を示すフロー図である。
【図１０】本発明によるチャック装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１つの実施例であるチャック装置を含む鉄道車両用の車輪旋盤について図１乃至図８を用いて詳細を説明する。
【００１６】
特に図１に示すように、車輪旋盤１の土台であるベット２０の上には、一対の支持柱としてのコラム２１が立設されている。一対のコラム２１は、輪軸１０（車輪１１及び車軸１２）を車輪旋盤１の所定位置に運ぶためのレール１３を間に挟んで、左右それぞれに設けられている。なお、特に断りのない限り、以下において、図１のように車輪旋盤１を正面から見て左右、及び、上下（鉛直）を指称する。また、図面の手前側を前方、後ろ側を後方とも称する。
【００１７】
一対のコラム２１の上部には、この間を橋渡しするようにクロスレール基台２２が取り付けられている。すなわち、一対のコラム２１及びクロスレール基台２２は、レール１３の上を左右に跨いで門状になっている。
【００１８】
クロスレール基台２２の前面部には、クロスレール２４が水平方向に伸張するように固定されており、これに２つのサドル２５がクロスレール２４に沿ってそれぞれ左右方向に移動自在となるように組み合わせられている。クロスレール２４の左右両端部近傍には、それぞれサドル送り用サーボモータ２８が取り付けられており、図示しない駆動機構を介して、一対のサドル２５を独立して、例えば、中心軸に向けて互いに同距離だけ近接又は離間できるようになっている（図１の矢印Ｂ参照）。
【００１９】
さらに、一対のサドル２５の上には、それぞれクロススライド２６がクロスレール２４の長手方向と直角、すなわち、上下（鉛直）方向に伸張するように固定されており、このクロススライド２６のそれぞれには刃物取付ベース２９が組み合わせられている。それぞれのクロススライド２６の近傍には、図示しないクロススライド送り用サーボモータが設けられており、刃物取付ベース２９を上下方向にそれぞれ往復移動（図１の矢印Ｃ参照）させ得る。
【００２０】
一対の刃物取付ベース２９の内側面には、それぞれ刃物台３１が取付けられ、車輪１１を切削するためのバイト３２が脱着自在に取り付けられる。つまり、バイト３２は、図１の矢印Ｂに示すようにクロスレール２４によって水平方向に移動できるとともに、矢印Ｃに示すようにクロススライド２６によって鉛直方向にも移動できる。
【００２１】
更に、ベット２０の上において、一対のコラム２１のそれぞれ前方（図１の手前側）には、左右に移動自在（図１の矢印Ａ参照）となるように主軸台２３が設けられている。この一対の主軸台２３の間が輪軸１０の車輪１１を加工するためのワークスペースとなる。
【００２２】
一対の主軸台２３の間にはレール１３を上下方向に移動させるためのリフター１４が設けられている。リフター１４は、後述するチャック装置４０に輪軸１０を運び上げるための装置である。
【００２３】
チャック装置４０は、一対となって、主軸台２３のレール１３を向いた内側面にそれぞれ取り付けられている。チャック装置４０のベースメント４１は主軸台２３の側面のパネルにボルト４０ａ（図２参照）で固定される。
【００２４】
図２を併せて参照すると、ベースメント４１の中央には円盤状のセンターパネル４１ａが図示しない機構により回転可能であるとともに、ベースメント４１の手前に向けて出没自在に埋め込まれている。
【００２５】
更に図３を併せて参照すると、センターパネル４１ａは円盤の中心から３方向に等角度間隔（ここでは１２０度間隔）で放射状に延びる切り込み１０１を有している。切り込み１０１の側面にはそれぞれ盤面に沿って平行に溝１０２が切削加工されている。後述するように、切り込み１０１にはチャックアセンブリ４２がこれに沿って往復動し得るよう、組み合わせられる。
【００２６】
ここで図４を参照すると、チャックアセンブリ４２は、車輪１１のリム部、すなわち、周縁部突部の内側面１１ａ１（図１０参照）に押しつけられる押圧部材４２ａと、前述したセンターパネル４１ａの切り込み１０１に係合する取付部材４２ｂと、押圧部材４２ａ及び取付部材４２ｂをピン接続する円柱状のピン体４２ｃからなる。
【００２７】
押圧部材４２ａは、直方体の１面（図４の手前を向けた面）に曲面４２ａ１を与えたブロック体であって、底部にめくら穴を設け円柱状のピン体４２ｃを遊挿される。曲面４２ａ１は、車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１（図１０参照）に対応する曲率を有し、内側面１１ａ１の少なくとも１／１２周、つまり中心角で３０度以上の部分に接し得る。すなわち、３つの押圧部材４２ａによれば、車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１の１／４以上の面に当接し得るのである。なお、押圧部材４２ａの曲面４２ａ１及び頂面４２ａ２には、車輪１１との間により強い摩擦力を発生させるように粗面が与えられていることが好ましい。
【００２８】
取付部材４２ｂは、略直方体の１面に傾斜面４２ｂ１を与えたブロック体である。傾斜面４２ｂ１を挟む両側面には、頂面と平行に突部４２ｂ２がそれぞれ設けられている。また頂面には、めくら穴を設けピン体４２ｃを遊挿される。
【００２９】
図５を併せて参照すると、ピン体４２ｃにより、押圧部材４２ａは取付部材４２ｂの頂面上でピン体４２ｃを中心に回転自在である。後述するように、チャックアセンブリ４２の曲面４２ａ１を車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１に対向させ互いに接近せしめると、ピン４２ｃを回転軸として曲面４２ａ１を回転させ、内側面１１ａ１に曲面４２ａ１を沿わせるのである。
【００３０】
再び、図２乃至図５を参照すると、チャックアセンブリ４２は、押圧部材４２ａの曲面４２ａ１をセンターパネル４１ａの半径方向外側に向けるとともに、取付部材４２ｂの傾斜面４２ｂ１を半径方向内側に向けて、センターパネル４１ａの切り込み１０１に挿入され、取付部材４２ｂの突部４２ｂ２を切り込み１０１の溝１０２内に滑り込ませる。これにより３つのチャックアセンブリ４２は、センターパネル４１ａの３方向に放射状に延びる切り込み１０１にそれぞれ沿って往復動自在且つ着脱自在に取り付けられる。
【００３１】
図６を参照すると、押圧部材４５は、外側に向けた傾斜面４４ａを有する略傘状の押圧ブロック４４を押圧ロッド４３の先端に取り付けた部材である。傾斜面４４ａは、センターパネル４１ａの切り込み１０１に挿入された３つのチャックアセンブリ４２の傾斜面４２ｂ１に対応して、放射状に３面与えられている。押圧部材４５は、押圧ブロック４４の傾斜面４４ａをチャックアセンブリ４２の取付部材４２ｂの傾斜面４２ｂ１にそれぞれ対応させるようにして、チャック装置４０の内部、すなわちセンターパネル４１ａの背面に図示しない駆動機構と連結して取り付けられる。これにより、押圧部材４５は、センターパネル４１ａの主面に垂直な方向に移動自在である。
【００３２】
後述するように、押圧ロッド４３が移動すると、押圧ブロック４４がチャックアセンブリ４２へ向けて移動し、チャックアセンブリ４２の取付部材４２ｂの傾斜面４２ｂ１が傾斜面４４ａに対して相対的に移動するのである。これにより、チャックアセンブリ４２が押圧ロッド４３から離間するように移動する。３つのチャックアセンブリ４２にそれぞれかかる機構が設けられることにより、３つの押圧部材４２ａを放射状に等距離だけ移動せしめ得るのである。
【００３３】
再び、図１及び図２を参照すると、ベースメント４１及びセンターパネル４１ａの中心部には、車軸１２の両端面のセンター穴１２ａ（図１０参照）を係止するためのセンター部材４７（図１参照）が取り付けられている。一対のチャック装置４０のそれぞれのセンター部材４７は、図示しない駆動機構によりレール１３の方向に向けて互いに接近して、輪軸１０の車軸１２の両端部のセンター穴１２ａ（図１０参照）を係止するのである。
【００３４】
なお、図２では、センター部材４７を取り外したところを図示しているが、点線で図示したように、センターパネル４１ａの切り込み１０１の近傍に設けられた３つの貫通孔４８からはセンターパネル４１ａの主面と垂直方向に相対的に往復動する図示しないロッドが取り付けられる。このロッドの突出端部には、取付板４９ａが固定され、更にこの取付板４９ａの上に輪軸１０の車軸１２の両端部のセンター穴１２ａ（図１０参照）を係止するための係止部材４９ｂが取り付けられる。つまり、対向する一対のセンター部材４７を互いに近接移動させながら、車軸１２を長手方向に挟み持つようにして車軸１２の両端面のセンター穴１２ａを係止するのである。
【００３５】
次に上記した本発明の１つの実施例であるチャック装置を含む鉄道車両用の車輪旋盤の動作について、図９に沿って、図１乃至図８を参照しつつ、詳細を説明する。
【００３６】
特に図１に示すように、車輪１１の踏面１１ｂ（図１０参照）を切削するため、輪軸１０がレール１３の上を転がされてリフター１４の上まで運ばれる。リフター１４をベット２０から上昇させて所定高さ位置で停止させる。この状態で一対の主軸台２３をレール１３の方向へ互いに近接するように移動せしめ、センター部材４７をベースメント４１から車軸１２へ向けて移動させる。車軸１２の両端部のセンター穴１２ａをセンター部材４７の係止部材４７ｂにより係止させる（図９、Ｐ１）。なお、かかる動作は図示しないセンサーなどで移動量が調整されるなどするが、公知である故、詳細は省略する。
【００３７】
図７を参照して、矢印Ｓ１に示すように、センターパネル４１ａを車輪１１の外側面に向けて移動させて、押圧部材４２ａの頂面４２ａ２が車輪１１の外側面に軽く当接する位置まで移動させ、停止させる（図９、Ｐ２）。
【００３８】
次に、図７の矢印Ｓ２に示すように、押圧ロッド４３を車輪１１の外側面の方向に向けて移動せしめると、押圧ブロック４４の傾斜面４４ａがチャックアセンブリ４２の取付部材４２ｂの傾斜面４２ｂ１に当接する。ここで傾斜面４４ａと傾斜面４２ｂ１は互いに鉛直方向からの傾きを同じにしている。
【００３９】
さらに押圧ロッド４３を矢印Ｓ２に示すように、移動せしめる。ここでチャックアセンブリ４２は、その取付部材４２ｂの突部４２ｂ２の移動をセンターパネル４１ａの切り込み１０１内に拘束されているため、センターパネル４１ａの主面と垂直方向、すなわち、押圧ロッド４３の移動方向へは動くことは出来ない。故に、チャックアセンブリ４２は、センターパネル４１ａの切り込み１０１に沿って、取付部材４２ｂの突部４２ｂ２を摺動させながら移動する。なお、３つのチャックアセンブリ４２は同じ形状、寸法であって、またこれに接する押圧ブロック４４の３つの傾斜面４４ａも同じ形状（傾斜角度）であるから、３つのチャックアセンブリ４２は切り込み１０１に沿って放射状に等距離だけ移動せしめられる。これにより押圧部材４２ａの曲面４２ａ１が車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１に押しつけられる（図９、Ｐ３）。
【００４０】
ここで押圧部材４２ａは、ピン体４２ｃを回転軸として、取付部材４２ｂの頂面上で回転可能だから、押圧部材４２ａの曲面４２ａ１が車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１と角度が対応していなくとも、完全に沿って押しつけ可能である。これにより車輪１１はチャックアセンブリ４２を介してセンターパネル４１ａに強固に取り付けられるのである。
【００４１】
更に、図８の矢印Ｓ２に示すように、ベースメント４１からセンターパネル４１ａを車輪１１の外側面に向けてわずかに移動させてもよい（図９、Ｐ４）。これによれば、押圧部材４２ａの頂面４２ａ２も車輪１１の外側面に押しつけることが出来て、車輪１１はセンターパネル４１ａにより強固に取り付けられるのである。かかる移動は、上述した押圧部材４２ａの曲面４２ａ１を車輪１１の周縁部突部の内側面１１ａ１に押しつける工程とともに行っても良い。
【００４２】
以上述べてきたように、図１０を参照すると、車輪１１は、押圧部材４２ａの曲面４２ａ１及び頂面４２ａ２の広い面積でチャックアセンブリ４２に接し車軸方向の回転に対して大なる摩擦力を発生させるので、チャックアセンブリ４２を介してセンターパネル４１ａに、より強固に取り付けられるのである。
【００４３】
これに続き、ベースメント４１に対してセンターパネル４１ａを回転せしめると、輪軸１０が回転する。バイト３２を車輪１１の踏面１１ｂに押しつけることで切削が可能である。バイト３２の車軸方向への押しつけに対してもチャックアセンブリ４２の曲面４２ａ１が広い面積で抗力を与えるので、切削加工後に歪みを残すこともない。
【００４４】
上記したチャック装置４０の実施例によれば、固定ブロックとしての押圧部材４２ａにより車輪１１の周縁部突部（リム部）１１ａ１を内側から半径方向外方へ向けて押し拡げるように圧接する力が周縁部突部（リム部）１１ａ１内側の円弧状部分に与えられる。つまり、周縁部突部（リム部）１１ａ１に歪みを与えることなく、車輪１１と押圧部材４２ａとの間に強い摩擦力を発生させられるのである。故に、輪軸１０を強固に固定できて、回転旋盤１による切削において、車輪１０の踏面１１ｂに所望の円周精度を与え得る。
【００４５】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれら実施例及び変形例に限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００４６】
１                車輪旋盤
１０              輪軸
１１              車輪
１２              車軸    
１２ａ            センター穴
１３              レール
１４              リフター
２３              主軸台
２５              サドル
３２              バイト
４０              チャック装置
４１              ベースメント
４１ａ            センターパネル
４２              チャックアセンブリ
４２ａ            押圧部材
４２ｂ            取付部材
４２ｃ            ピン体
４５              押圧部材
４７              センター部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011067896.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011067896.tif 000007
【図６】
2011067896.tif 000008
【図７】
2011067896.tif 000009
【図８】
2011067896.tif 000010
【図９】
2011067896.tif 000011
【図１０】
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