JPH07112308A - Ｎｃ旋盤のジョー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ジョーをサーボモータで駆動し、特に、バリア
ー作成の座標データを容易に得ることにより、能率的な
加工を行うことができる。 【構成】主軸台４，５に取り付けられた面板６の半径方
向に移動自在に面板６に設けられたジョー３０と、面板
６に設けられ面板６の半径方向にジョー３０を駆動する
ためのジョー駆動機構と、ジョー駆動機構に結合する出
力軸３８の回転角度信号を出力できるサーボモータ３
６，４５とからなる。サーボモータ３６，４５の回転角
度信号を受けてバリアーの座標をＮＣ装置が演算処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ旋盤のジョーを適
正な半径方向の位置に容易に移動させるためのＮＣ旋盤
のジョー駆動装置に関する。特に、電車、機関車の車両
の使用途中の車輪などの修正加工を車輪旋盤で行う際
に、適正な半径方向の把持位置に移動させられたジョー
と刃物の干渉を回避するために設定されるバリアーの座
標データを容易に得ることができるＮＣ旋盤のジョー駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主軸台の面板には、半径方向に移動しワ
ークを適切に把持するためのジョー（爪）が複数体取り
付けられている。ワークとして、例えば、走行軌道との
摩擦により摩滅する電車、貨車、機関車などの車輪があ
る。車輪のフランジ、踏面は摩滅により車輪ごとに異な
った形状に摩耗する。摩耗を受ける車輪は走行距離が長
くなればなるほど、正規のプロフィールに比べ片寄った
複雑な形状に変化し、その踏面の直径も車輪ごとに異な
る。そこで、車両が一定の走行距離に達すると、各車輪
の踏面が均一の直径の真円形状になるように旋削し直し
ている。このような削正を行うとき、ワークである車輪
を把持するジョーは車輪の径に応じて半径方向の適切な
把持位置に位置決めさせられる。

【０００３】従来の旋盤のジョーの駆動は、車輪ごとに
ジョーを手動操作で動かしていたので、削正加工の能率
が悪かった。特に、ジョーを手動操作で車輪の把持位置
を動かす度に、ジョーの移動により、ジョーと刃物の干
渉を回避するため安全を目視で確認していたので、特
に、削正加工の能率が悪かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述のよう
な技術的背景のもとになされたものであり、下記目的を
達成する。

【０００５】この発明の目的は、刃物台とジョーの衝突
を防止しジョーをサーボモータの駆動で位置決めするこ
とにより、能率的な加工を行うことができるＮＣ旋盤の
ジョー駆動装置を提供することにある。

【０００６】この発明の他の目的は、ジョーをサーボモ
ータの駆動で位置決めしバリアー作成の座標データを容
易に得ることにより、さらに能率的な加工を行うことが
できるＮＣ旋盤のジョー駆動装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】次に、本発明の課題を解
決するための手段を記載するが、１つまたはいくつかの
実施例に対応させて本発明の構成要素に括弧つきで参照
番号をつけたのは、本発明と実施例の構成要素間の対応
関係を分かりやすく参照するためであり、本発明を実施
例に限定するためではない。

【０００８】この発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装置は、
主軸台（４，５）に回転可能に取り付けられた面板
（６）と、前記面板（６）の半径方向に移動自在に前記
面板（６）に設けられたジョー（３０）と、前記面板
（６）に設けられ前記面板（６）の半径方向に前記ジョ
ー（３０）を駆動するためのジョー駆動機構（３１，３
３，３９，４２，４３，４４）と、前記ジョー駆動機構
（３１，３３，３９，４２，４３，４４）に結合する出
力軸（３８）の回転角度信号を出力できるサーボモータ
（３６，４５）とからなることを特徴としている。

【０００９】前記サーボモータ（３６，４５）の前記回
転角度信号を受けてバリアーの座標を演算処理するため
の演算処理装置とからなると良い。

【００１０】

【作用】この発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装置は、その
ジョーがサーボモータにより駆動され半径方向に移動す
る。また、そのジョーの駆動量がＮＣ装置に入力され
る。ＮＣ装置により工具干渉しないようにバリアーの座
標位置が演算される。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）次に本発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装置の
実施例１を説明する。図１は、車輪削正用のＮＣ旋盤に
ついて実施例１を示す正面図である。ベッド１の上面に
案内面が形成され、この案内面上に案内され相対向して
進退動する一対の左右のベース２，３が設けられてい
る。ベース２，３は、油圧シリダ装置またはサーボモー
タで回転駆動されるスクリューにより相対向して進退駆
動される。各ベース２，３の上面に主軸台４，５が固定
され、主軸台４，５はベッド１上で相対向して進退動さ
れる。各主軸台４，５の相対向する各先端には面板６が
取り付けられている。

【００１２】各面板６，６はワークを把持するための複
数の半径方向に移動するジョー（後述）をそれぞれに有
している。前記ベース２，３上には、縦方向すなわちＸ
方向に移動可能にサドル７，８が設けられ、各サドル
７，８上にはＺ軸線方向に移動可能に刃物台９，１０が
取り付けられている。この刃物台９，１０の工具により
後述の車輪のフランジ、踏面の切削が行われる。ベース
２，３の対向する各前端位置には、レール１１，１２が
Ｘ軸線方向に取り付けられている。レール１１，１２に
接続するように搬入用レール１１ａ，１２ａがベッド１
の前面に配置されている。更に、レール１１，１２を中
央にして搬入用レール１１ａ，１２ａと反対側には搬出
用レール（図示せず）が配置されている。車輪は、搬入
用レール１１ａ，１２ａ、レール１１，１２を転動して
ＮＣ旋盤に転入される。

【００１３】これらのレール１１，１２はベース２，３
と一体に移動する。ベース２，３の後退距離を調整する
ことによりレール幅を調整することができる。レール１
１，１２には車輪Ｗを定位置に停止させるための機構
（図示せず）がベース２，３上に設けられている。この
ような機構は公知であり、例えば特公昭５９−９７６４
号に詳しく説明されているので、その説明はここでは繰
り返さない。

【００１４】ベッド１上に一対２個のリミットスイッチ
１４，１５が固定柱１６を介して取り付けられている。
前記定位置停止用レールを構成する左右のレール間にリ
フター２０が昇降自在に設けられている。リフター２０
は、図示しない油圧装置により昇降駆動される。前記リ
ミットスイッチ１４，１５は、リフター２０により持ち
上げられる輪軸の左右の車輪の高さ位置を検出し、輪軸
のセンターを機械センターに一致させるために用いるも
のである。なお、リフター２０は左右部にリフターの本
体に対して個別に昇降する補助昇降装置（図示せず）を
有している。リフター２０が昇降するとき、この補助昇
降装置で左右の車輪が支持されながら昇降する。

【００１５】図２は、ジョー３０を駆動するためのジョ
ー駆動装置を示している。片側のジョー３０は片側の前
記面板６に半径方向に移動自在に取り付けられている。
面板６内に面板を駆動するための駆動手段としてボール
ねじ３１が、回転自在に設けられている。ボールねじ３
１の回転により、面板６に設けた案内溝（図示せず）に
案内されて半径方向に移動するボールナット３２にジョ
ー３０が固定されている。

【００１６】面板６内に一対の傘歯車３３が回転自在に
設けられている。傘歯車３３の１体３３ａはボールねじ
３１の一端に結合されている。傘歯車３３の他体３３ｂ
は、面板６と１体に回転しながら自転する一方のクラッ
チ板３４にジョー駆動機構側出力軸３８に結合されてい
る。クラッチ板３４に対向して他方のクラッチ板３５が
軸方向に進退自在に設けられている。他方のクラッチ板
３５は、ベース２に設けられたサーボモータ３６の出力
軸３７に固定されている。サーボモータ３６は、主軸台
４に固定されており、その出力軸３７の回転角度信号を
出力することができるものであり、公知のサーボモータ
が用いられている。

【００１７】クラッチ３４と傘歯車３３ｂとを結合し、
出力軸３７に１体に結合されるジョー駆動機構側出力軸
３８には、ピニオン３９が同軸に固定されている。この
ピニオン３９に噛み合う歯車４０が面板６と同軸に面板
６と１体に設けられている。ピニオン３９は歯車４０に
噛み合って、外周等角度位置に３体が設けられている。
ピニオン３９と傘歯車３３とボールねじ３１と各ジョー
３０に結合している移動体３２とを含むジョー駆動機構
は３組が設けられている。ジョー３０の先端には車輪Ｗ
の側面を支持するための支持爪３０を備えている。

【００１８】（実施例１の動作）次に、前記実施例１の
動作を説明する。レール１１，１２のレール幅がベース
２，３の移動により調整される。搬入用レール１１ａ，
１２ａにより２体の左右車輪を持つ１体の輪軸が誘導さ
れて、レール１１，１２に誘導され定位置停止用レール
上に搬入され定位置に定置される。予め車輪のフランジ
の直径は測定されている。車輪のフランジの直径の測定
値に基づきリミットスイッチ１４，１５が降下する。

【００１９】輪軸がリフター２０により上昇させられ、
輪軸がリミットスイッチ１４，１５の接触子に接触し輪
軸の上昇が止まった位置で、輪軸のセンターと機械セン
ターとが一致する。この一致状態で、説明していない前
端部がテーパである支持手段（センター）により、輪軸
はその両端面が挟まれ固定される。この固定状態で説明
されていない測定装置により車輪Ｗの踏面直径、形状が
測定される。

【００２０】このような固定状態で、面板６を回転さ
せ、クラッチ板３４とクラッチ板３５を対向させる。ク
ラッチ板３４とクラッチ板３５を結合し、サーボモータ
３６を動作させると、クラッチ３４，３５と１体に傘歯
車３３が回転し、ボールねじ３１が回転する。ボールね
じ３１の回転により移動するボールナット３２と１体に
ジョー３０が半径方向に移動する。車輪Ｗのフランジ、
踏面の前記測定値に基づいて、ジョー３０の支持爪３０
ａが把持すべき車輪Ｗの側面上の最適位置（車輪Ｗのな
るべく外側寄りが一般的に最適）が判断される。最適の
把持位置までのジョー３０の送りは目視によっても行う
ことができる。この送りは、前記測定値に基づいた自動
送りとしてある。

【００２１】サーボモータ３６が回転すると、ジョー駆
動機構側出力軸３８と１体に回転するピニオン３９に噛
み合う歯車４０が回転する。歯車４０の回転により３体
のピニオン３９が同時に回転し、他の２組のジョー駆動
機構（３１，３３，３９）が動作し、３体のジョー３０
が同時に半径方向に移動する。主軸台４，５と１体に面
板６，６を互いに対向する方向に前進させる。前記のよ
うに左右で合計６体のジョー３０は、輪軸の左右の車輪
Ｗの前記最適把持位置に両側から挟み込む。このよう
に、車輪Ｗは左右６体のジョー３０により６点で把持さ
れる。

【００２２】サーボモータ３６の回転数は、ジョー３０
の機械原点から計数されているので、その計数値から各
ジョー３０の位置は、同様に機械原点から位置づけられ
ている刃物台の切削刃５０に対して相対的に知られてい
る。また、各ジョー３０の形状は定められているので、
切削刃５０が接近してはならない侵入禁止領域（図示せ
ず）すなわちバリアーが定められる。この侵入禁止領域
は、サーボモータ３６から出力される回転角度信号を受
けたＮＣ装置がバリアーの座標位置を演算処理する。こ
のようにバリアーの座標が切削刃５０の移動を禁止する
禁止情報として切削刃５０を駆動するサーボモータの移
動が制御されるので、切削刃５０とジョー３０の干渉が
回避される。修正加工を施された車輪Ｗの踏面は、リフ
ター２０により下降させられ、搬出用レールに案内され
搬出される。

【００２３】（実施例２）図３はジョー駆動機構の実施
例２を示す正面図である。一対の傘歯車３３、ボールね
じ３１、ボールナット３２、傘歯車３３に結合するピニ
オン３９が実施例１のそれらと同様に設けられている。
この実施例２では、面板６内に同軸に面板６に取り付け
られ外周に前記ピニオン３９と噛合する歯車が設けられ
た円板４６に摺動回転自在にリングギア４２が外周には
め込まれている。リングギア４２の内周面に１周する歯
４３が刻まれている。この歯４３に第２ピニオン４４が
噛み合い、第２ピニオン４４は主軸台４に固定されたサ
ーボモータ４５の出力軸に固定されている。

【００２４】この実施例２のジョー駆動機構は、サーボ
モータ４５が回転すると、第２ピニオン４４が回転し、
リングギア４２が回転し、更にリングギア４２にその周
囲で噛み合う３体のピニオン３９が回転し、実施例１と
同様に、３体のジョー３０が半径方向に移動する。この
実施例２によると、クラッチが必要でなく、したがっ
て、面板６の任意の停止位置でジョー３０を駆動するこ
とができる。

【００２５】（その他の実施例）本発明は、上記実施例
に限られることはなく、本発明の趣旨の範囲内で、設計
変更が行われる。たとえば、対象車輪の直径の測定は、
機械中央への搬入前でも搬入後でもよい。ジョーの車輪
軸方向への進退は、主軸台と１体的に行わず、面板に対
して行わせることができる。

【００２６】サーボモータの出力軸は、実施例２では常
時に、実施例１ではクラッチの結合時にジョー駆動機構
に結合されているが、実施例１において、サーボモータ
を面板に取り付ければ、クラッチを省略してジョー駆動
機構とサーボモータを常時結合することができる。ま
た、実施例はすべて車輪の修正加工について説明した
が、本発明は一般の汎用ＮＣ旋盤に適用することができ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装置によ
ると、次の効果が奏される。ジョー駆動の自動化を行う
ことができる。また、本発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装
置によると、バリアー作成の自動化を行うことができ、
刃物台とジョーとの衝突を未然に防ぐことができる。こ
のように、本発明は、形状、寸法が異なったワークの加
工を能率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＮＣ旋盤のジョー駆動装置ジ
ョー駆動装置の実施例１を示す正面図である。

【図２】図２は、ジョー駆動機構の実施例１を示す正面
図である。

【図３】図３は、ジョー駆動機構の実施例２を示す正面
図である。

【符号の説明】

４，５…主軸台 ６…面板 ３０…ジョー ３１…ボールねじ（駆動機構） ３３…傘歯車（駆動機構） ３４，３５…クラッチ（駆動機構） ３６，４５…ＡＣサーボモータ ３８…出力軸 ３９…ピニオン（駆動機構） ４２…リングギア（駆動機構） ４３…歯（駆動機構） ４４…第２ピニオン（駆動機構）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸台（４，５）に回転可能に取り付けら
   れた面板（６）と、 前記面板（６）の半径方向に移動自在に前記面板（６）
   に設けられたジョー（３０）と、 前記面板（６）に設けられ前記面板（６）の半径方向に
   前記ジョー（３０）を駆動するためのジョー駆動機構
   （３１，３３，３９，４２，４３，４４）と、 前記ジョー駆動機構（３１，３３，３９，４２，４３，
   ４４）に結合する出力軸（３８）の回転角度信号を出力
   できるサーボモータ（３６，４５）とからなることを特
   徴とするＮＣ旋盤のジョー駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１のＮＣ旋盤のジョー駆動装置にお
   いて、 前記サーボモータ（３６，４５）の前記回転角度信号を
   受けてバリアーの座標を演算処理するための演算処理装
   置とからなることを特徴とするＮＣ旋盤のジョー駆動装
   置。