JP3717864B2 - ねじ座加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、鉄道車両の構体などに内装材をボルトで取り付けるのに、構体の骨に穿孔されているボルト締結用のねじ孔に取り付けて使うねじ座を加工するねじ座加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鉄道車両の車両構体は、軟鋼やアルミニウム合金あるいはステンレスなどの材料が多く用いられている。
軟鋼あるいはステンレスなどの車両構体は、車体をできるだけ軽量化するために厚さ１．６ｍｍ〜２．３ｍｍの骨材が使用されている。また、アルミニウム車両の構体では、厚さ３．０ｍｍ〜４．５ｍｍの骨材が使われており、そして、これら車両構体の骨材には内装材がねじ止めされている。
ところが、軟鋼やステンレス車両などの車両構体の骨材は、上記のように厚さが非常に薄く、内装材をねじ止めするのにＭ４以上の止めねじでは必要な締結力を得ることができない。また、軟鋼やステンレス車両の骨材に比してアルミニウム車両の骨材の厚さが上述したように幾分厚くなったものであっても、それでもＭ６以上の止めねじでは必要な締結力を得ることができない。特に、アルミニウム合金は、材質が軟らかいことから内装材や内装部品及び電気品の取り付け部分には力が集中してかかるために強度が不足することや内装材等を取り替えるようなねじ孔箇所では摩耗によりねじ孔が馬鹿になり易く、止めねじによる締結力が失われるという問題がある。
そこで、従来は、上述の問題点を解消するために、車両構体の骨材に内装材を止めねじで取り付ける場合は、幅が３０ｍｍ以上で、厚さが３．２ｍｍ以上の軟鉄鋼板または厚さ３ｍｍ以上のステンレス板で作られたねじ座を使用し、このねじ座に止めねじを螺入させて締め付けるようにしている。そして、所定の長さに加工したフラットバーに多数のねじ孔の位置をけがいて表示しておき、その位置にボール盤のドリルを合わせて孔を開け、その後、タップ加工してねじ孔を形成し、その後、フラットバーを適宜の間隔で切断して上記のねじ座を製作する。
ところが、上述のようにしてねじ座を大量に作るには、相当な手間や時間を要するので、製造能率が悪い。
【０００３】
【解決しようとする課題】
この発明の課題は、上記問題点を解消するもので、板厚が薄い車両などの構体を構成する骨材に、内装材を止めねじで固定するためのねじ座を製作するについて、ねじ座製造の能率を向上させるために、ワークの供給からねじ孔加工までを、一貫して連続的に行えるねじ座加工装置を工夫することである。
【０００４】
【問題を解決するために講じた手段】
上記課題を解決するために講じた手段は、所定の幅および長さに加工したワーク（フラットバーに相当するもの）に複数のねじ孔を穿孔しねじ加工する、ねじ座製作のためのねじ座加工装置を前提に、次の（イ）によって構成されるものである。
（イ）上記ねじ座加工装置を、加工テーブル上にワークを供給するワーク供給装置と、加工テーブル上に供給されたワークを横移動させて所定の位置に位置決めするワーク位置決め装置と、ワークを加工テーブルの長手方向に移動させるワーク送り装置と、ワークを加工テーブル上に固定するクランプ装置と、加工テーブルを跨いでいる門型フレームにドリルとタップとを入れ替え自在に設けたねじ孔加工装置とで構成すること。
【０００５】
【作用】
所定の幅および長さに加工したワークをワーク供給装置から順次加工テーブル上に載せ、加工テーブル上に載せられたワークを位置決め装置によって押してストッパーとの間に挟み付けて位置決めを行う。このとき、ワークの幅に応じてストッパーに位置を予め調整して、ワークの長手方向中心線が所定位置に来るようにしてある。
加工テーブル上でのその横方向位置を位置決め装置によって決められたワークをストッパーに対してスライドさせながら、ワーク送り装置によって所定ストローク分だけ長手方向に間欠的に送り、その位置にクランプ装置で固定する。クランプ装置で固定されたワークの長手方向先端部分にドリルで孔加工する。その後、ワークを固定したままで、ドリルとタップとを入れ替えてドリルで穿孔された孔上にタップを移動させてねじ加工する。ねじ加工が終了してから、ワークを長手方向に所定ストローク分移動させ、ドリルとタップとを入れ替えて再びドリルで孔加工する。この動作を繰り返して一つのワークに多数のねじ孔を所定間隔で加工する。
多数のねじ孔が加工されたワークを適宜の切断装置で所定間隔で切断することによって、ねじ座が製作される。
ワークの加工テーブル上への供給、ワークの位置決め、孔加工はすべて自動的に制御することができ、また、ねじ座とねじ孔との多少の芯ずれはねじ座の使用目的からして問題ないので、ねじ孔加工後のワークの切断加工はラフであっても全く支障はない。したがって、上記切断加工を簡便な手段で迅速に行うことができる。
【０００６】
【実施態様１】
実施態様１は、上記ワーク供給装置を、加工テーブルに横方向に切り欠いて設けた少なくとも２本以上のスリットに貫通させたワーク支持用ハンガーを備え、かつ、ラックギヤーを備えたリニアレールとラックギヤーに噛み合わせてリニアレールを昇降させるラックピニオンとで構成することである。
【０００７】
【実施態様２】
実施態様２は、上記ワーク位置決め装置を、ハンガーから加工テーブル上に載せられたワークの片側側面に当接して移動させる駆動装置を備えたワーク送りブレードと、加工テーブル上に移動可能に設けられ、上記ワーク送りブレードとの間にワークを挟持してワークの位置決めをするストッパーとで構成することである。
【０００８】
【実施態様３】
実施態様３は、上記ワーク送り装置を、加工テーブルの長手方向に切り欠いたスリットの下部に設けたボールスクリューと、このボールスクリューの駆動により加工テーブルの長手方向に移動するワーク把持用の爪を取り付けたスクリューナットとで構成することである。
【０００９】
【実施態様４】
実施態様４は、上記クランプ装置を、ワーク固定板とこのワーク固定板の上下動をガイドするガイドバーと上記ワーク固定板を駆動する駆動装置とで構成することである。
【００１０】
【実施態様５】
実施態様５は、上記加工テーブルを跨ぐ門型フレームを、左右の支持柱と、ドリルとタップを取り付けた移動部材を移動自在に支持する横梁とで構成することである。
【００１１】
【実施態様６】
実施態様６は、上記ワーク送り装置でワークを間欠的に移動させ、クランプ装置で固定されたワークに対して移動部材を移動させて、ドリルによる孔加工とタップによるねじ加工とを交互に行うように、ワーク送り装置及び上記移動部材を制御することである。
【００１２】
【実施態様７】
実施態様７は、ドリルとタップを移動部材に設け、当該移動部材を上記門型フレームの横梁に沿って水平方向に移動自在に設け、当該移動部材の水平方向移動によって、ドリルとタップとの入れ替えを行うことである。
【００１３】
【実施態様８】
実施態様８は、ドリルとタップを旋回部材に設け、当該旋回部材を上記門型フレームの横梁に旋回自在に設け、当該旋回部材の旋回動作によって、ドリルとタップとの入れ替えを行うことである。
【００１４】
【実施の形態】
次に、この発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
この実施の形態は、長さ８５０〜１３００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍに加工した軟鋼のワークから多数のねじ座を加工するものである。このねじ座の加工装置は、図１に示すようにワーク１を加工する加工テーブル２、この加工テーブル２に設けたワーク供給装置３、加工テーブル２に供給されたワーク１を加工テーブル２の横（幅）方向にスライドさせて、ストッパー３０に押し当ててワーク位置決めを行うワーク位置決め装置１５（図２参照）、ワーク１を加工テーブル２の長手方向に移動させるワーク送り装置５（図２参照）、加工テーブル２の長手方向片側に加工テーブル２を跨いで配置した門型フレーム６にドリルとタップを備えたねじ加工装置（ドリル・タップ装置）をスライド自在に設け、上記各装置の動作を一元的にコントロールする制御装置（図示を省略）を備えている。
【００１５】
図１、図２に示すように加工テーブル２に、横方向に２つの平行なスリット７，７が設けられている。そして、ワークを載せて置くハンガー１４を有する左右一対のリニアレール１３が加工テーブルの下方から上記スリット７，７を貫通して、加工テーブル２の上方に突出している。
また、上記リニアレール１３の前方において加工テーブル２の長手方向に沿ってスリット７ａが設けられていて、ワーク送り装置５の爪２０の上端がスリット７ａの上方に突出している。さらに、加工テーブル２上において、上記スリット７ａの右端（図１において右側端）よりも右側に、ワーク１を固定するクランプ装置８が設けられている。
【００１６】
上記ワーク供給装置３は、ワーク１を載せるハンガー１４を有するリニアレール１３と当該リニアレール１３を昇降させる昇降機構とからなるものであり、リニアレール１３の背面に設けたラックギヤー１０とラックピニオン１２とによって上記昇降機構が構成されており、上記ラックピニオン１２はサーボモータ１１によってチェーンを介して駆動される。
そしてニアレール１３は間欠的に所定ストローク分だけ下降し、この一回の所定ストロークの度に、加工テーブル２の下方に沈むハンガー１４に載せられたワーク１が加工テーブル２上に残されることになる。
【００１７】
また、上記位置決め装置１５は、図２に示すように、上記スリット７ａと平行なワーク送りブレード４と、当該ワーク送りブレード４のエアーアクチュエータ１６とからなり、ワーク送りブレード４は加工テーブル２の一対のスリット７ｂ，７ｂによって摺動自在に案内されていて、エアーアクチュエータ１６によって加工テーブル２の横方向に往復動される。
加工テーブル２上にスリット７ａと平行なストッパー３０が設けられており、当該ストッパー３０はパルスモータ３１、３１ａによって位置調整がなされる。なお、このストッパー３０はスリット７ｃ，７ｃによって加工テーブルの横方向に摺動自在に案内されている。
ワーク供給装置３によって加工テーブル２上に載せられたワーク１は、上記位置決め装置１５のワーク送りブレード４によって加工テーブル２の横（幅）方向に押されて上記ストッパー３０に押し当てられ、ストッパー３０と上記ワーク送りブレード４によって挟圧されて位置決めされる。その位置の微調整はストッパー３０をパルスモータ３１によって移動させることによって行われる。
上記ワーク送り装置５は、図３に示すように、加工テーブル２の上記スリット７ａに沿って移動する上記爪２０と当該爪２０の送り機構とからなるものであり、爪２０の送り機構は、スリット７ａと平行なボールスクリュー１８とこのボールスクリュー１８に螺合したスクリューナット１９とからなり、上記ボールスクリュー１８はサーボモータ１７によって回転駆動される。ボールスクリュー１８の回転によって上記爪２０がスリット７ａに沿って右側（図２における右側）に移動するにつれて、上記ワーク１が上記爪２０によって押されて、上記位置決め装置１５によって位置決めされた状態で右側に間欠的に移動される。
【００１８】
上記クランプ装置８は、図４に示すようにワーク固定板２１と、そのワーク固定板２１を上下方向に案内する一対のガイドバー２２と、ワーク固定板２１を上下方向に移動させるエアーアクチュエータ２３とで構成されるものである。ワーク１はワーク固定板２１の下方にあって、ワーク固定板２１で押さえられてクランプされる。
さらに、上記ドリル装置とタップ装置を装備した門型フレーム６は、図１に示すように支持柱６ａ，６ｂと横梁６ｃとで構成されるもので、この門型フレーム６の横梁６ｃの上面と側面にレール２４，２４ａが設けられている。
【００１９】
そして、このレール２４，２４ａによって、移動部材２５が加工テーブル２の横方向に移動自在に支持されている。また、この移動部材２５の一方の側面にドリル２６とタップ２７が取付けられており、図２に示すように移動部材２５の他方の側面にドリル２６、タップ２７の駆動モータ２９，２９ａが取り付けられており、ドリル２６、タップ２７は駆動モータ２９，２９ａによって伝動ベルトを介して駆動される。
この移動部材２５の移動動作は、横梁６ｃに設けたアクチュエータ２８を駆動することで行なわれる。
さらに、この横梁６ｃには、移動部材２５の移動距離（位置）を決めるためのストッパー３２，３２ａが設置されていて、このストッパー３２，３２ａを調整することにより移動部材２５の停止位置が調整される。
アクチュエータ２８を最大限に引っ込めて移動部材２５をアクチュエータ２８側に移動させたとき、ドリル２６がワークの所定の孔あけ位置に一致し、ストッパー３２，３２ａに当接するまで移動部材２５を押し出したとき、タップ２７がドリルで穿孔した孔に一致する。したがって、アクチュエータ２８を最大限に引っ込めた位置と、ストッパー３２，３２ａに当たる位置の間で往復させることによってワーク１に対してドリル２６とタップ２７とが入れ替わり、これが繰り返されることになる。
【００２０】
次に、上記ねじ座加工装置によるワークへのねじ孔加工手順について説明する。
ねじ座の製作加工は、ワークをワーク供給装置３のハンガー１４に載せることから開始される。ワークが載せられたハンガー１４は、門型フレーム６に設けられた制御盤９によってワーク供給装置３のサーボモータ１１が制御されてラックピニオン１２による昇降機構によってリニアレール１３が１ストローク分だけ下降し、これによってリニアレール１３の最下段のハンガー１４に載せられているワークが当該ハンガー１４から離れて加工テーブル２上に載せられる。
【００２１】
次にエアーアクチュエータ１６が動作してワーク送りブレード４によって、加工テーブル２に載せられたワークがストッパー３０に当接するまで押され、ワーク送りブレード４とストッパー３０とによって挟持されて、ストッパー３０によって規定される所定位置に位置決めされる。
【００２２】
次に、サーボモータ１７によってボールスクリュー１８を駆動して、爪２０によって上記ワークの左端を押して所定ストロークだけ右側に移動させ、その右端をクランプ装置８のワーク固定板２１でクランプする。
そして、このワークを固定した後に、アクチュエータ２８を最大限に収縮させて移動部材２５を移動させた位置で、ドリル２６によってワークに孔あけ加工がなされる。
【００２３】
その後、アクチュエータ２８を伸張させて、移動部材２５をストッパー３２、３２ａに当接するまで移動させた位置で、タップ２７によって上記孔にねじ立てがなされる。
このねじ立て後にワークに対するクランプ装置８によるクランプを解除して、ボールスクリュー１８の動作によりワークを所定ストロークだけ右側に移動させて、再びクランプし、上記の手順で孔開け、ねじ立ての加工がなされる。
【００２４】
そして、すべてのねじ孔加工が完了したワークが加工テーブル２から降ろされる。このとき、ボールスクリュー１８によって爪２０は元の位置まで戻されて、待機している。
再び、ワーク供給装置３を駆動することにより次のハンガー１４に載せられたワークが、加工テーブル２上に載せられ、上記手順による作業が繰り返される。以上のようにして、ワーク供給装置３に載せられた全てのワークに対するねじ孔加工が終了する。
【００２５】
そして、加工テーブル２の下方に降下したリニアレール１３は再び加工テーブル２の上方に上昇され、リニアレール１３のハンガー１４が所定の位置に戻され、当該ハンガー１４に再びワークが載せられる。
ねじ孔加工されたワークを、ねじ孔を一個乃至複数個有するように切断してねじ座を製作する。
【００２６】
ワークを幅の異なるものに変更する場合は、ドリルによる孔開け位置がワークの幅方向中央になるように、移動部材２５の移動動作位置を初期調整しなければならない。そのためには、移動部材２５とアクチュエータ２８との間隔を調整するとともに、ストッパー３２，３２ａによる位置を調整すればよい。
上記実施例においては上記間隔調整機構として、移動部材２５とアクチュエータ２８のピストンロッドとの連結部にターンバックル３３を介在させている。
また、移動部材２５とアクチュエータ２８のピストンロッドとの結合部にスペーサを介在させて上記間隔を調整することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明のねじ座加工装置は、加工テーブルにワークを載せるワーク供給装置、載せられたワークをテーブル上の任意の位置に位置決めするワーク位置決め装置、位置決めされたワークを加工テーブルの長手方向に送るワークの送り装置、送られたワークをクランプするクランプ装置を設け、加工テーブルを跨ぐように門型フレームを設け、この門型フレームに入れ替え自在にドリル、タップを取り付けたことにより、ワークの加工テーブル上への供給、加工テーブル上のワークの位置決め、加工テーブルへの固定、ワークのドリルによる孔開け及びタップによるねじ加工を自動的に行うことができ、そのためにねじ孔加工の作業者による手間が大幅に削減され、その結果、ねじ座を能率的に製作することができ、その加工コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、この発明のねじ座加工装置の実施例の斜視図である。
【図２】は、図１の平面図である。
【図３】は、図１の正面図である。
【図４】（ａ）は、図１の側面図であり、（ｂ）は図（ａ）におけるＡ部拡大図である。
【図５】は、図１におけるワーク供給装置の拡大側面図である。
【符号の説明】
１：ワーク
２：加工テーブル
３：ワーク供給装置
４：ワーク送りブレード
５：ワーク送り装置
６：門型フレーム
６ａ，６ｂ：支持柱
６ｃ：横梁
７，７ａ，７ｂ，７ｃ：スリット
８：クランプ装置
９：制御盤
１０：ラックギヤー
１１：サーボモータ
１２：ラックピニオン
１３：リニアレール
１４：ハンガー
１５：ワーク位置決め装置
１６：エアーアクチュエータ
１７：サーボモータ
１８：ボールスクリュー
１９：スクリューナット
２０：爪
２１：ワーク固定板
２２：ガイドバー
２３：エアーアクチュエータ
２４，２４ａ：レール
２５：移動部材
２６：ドリル
２７：タップ
２８：アクチュエータ
２９，２９ａ：駆動モータ
３０：ストッパー
３１：パルスモータ
３２，３２ａ：ストッパー
３３：ターンバックル

Claims (10)

1. 所定の幅および長さに加工した細板状ワーク（フラットバーに相当するもの）に複数のねじ孔を一列に穿孔し、ねじ加工し、細板状ワークを切断してねじ座を製作するための、上記細板状ワークに対するねじ座加工装置であって、
   順次降下する上下多段のハンガーを有し、各ハンガー上に細板状ワークを保持し、細板状ワークの細板状ワークを加工テーブル上に順次供給するワーク供給装置と、加工テーブル上に供給されたワークを横移動させて所定の位置に位置決めするワーク位置決め装置と、上記細板状ワークを加工テーブルの長手方向に間欠的に移動させるワーク送り装置と、上記細板状ワークを加工テーブル上で押さえて一時的に固定するクランプ装置と、加工テーブルを跨いでいる固定式の門型フレームに一対のドリルとタップとを加工テーブルの横方向に移動自在に設けてあって、ドリルとタップとを加工テーブルの横方向に移動させて細板状ワークに対してドリルとタップを入れ替えるようにしたねじ孔加工装置とを備えているねじ座加工装置。
2. 上記ワーク供給装置が、加工テーブルに横方向に切り欠いて設けた少なくとも２本以上のスリットに貫通させたワーク支持用ハンガーを備え、かつ、ラックギヤーを備えたリニアレールと、ラックギヤーに噛み合わせてリニアレールを昇降させるラックピニオンとで構成されている請求項１のねじ座加工装置。
3. 上記ワーク位置決め装置が、ハンガーから加工テーブル上に載せられたワークの片側側面に当接して移動させる駆動装置を備えたワーク送りブレードと、加工テーブル上に移動可能に設けられ、上記ワーク送りブレードとの間にワークを挟持してワークの位置決めをするストッパーとで構成されている請求項１のねじ座加工装置。
4. 上記ワーク送り装置が、加工テーブルの長手方向に切り欠いたスリットの下部に設けたボールスクリューと、このボールスクリューの駆動により加工テーブルの長手方向に移動するワーク把持用の爪を取り付けたスクリューナットとで構成されている請求項１のねじ座加工装置。
5. 上記クランプ装置が、ワーク固定板と、このワーク固定板の上下動をガイドするガイドバーと、上記ワーク固定板を駆動する駆動装置とで構成されている請求項１のねじ座加工装置。
6. 上記加工テーブルを跨ぐ門型フレームが、左右の支持柱とドリルとタップを取り付けた移動部材を移動自在に支持する横梁とで構成されている請求項１のねじ座加工装置。
7. 上記ワーク送り装置でワークを間欠的に移動させ、クランプ装置で固定されたワークに対して移動部材を移動させて、ドリルによる孔加工とタップによるねじ加工とを交互に行うように、ワーク送り装置及び上記移動部材を制御する請求項１のねじ座加工装置。
8. ドリルとタップを移動部材に設け、当該移動部材を上記門型フレームの横梁に沿って水平方向に移動自在に設け、当該移動部材の水平方向移動によって、ドリルとタップとの入れ替えを行う請求項１のねじ座加工装置。
9. ドリルとタップを旋回部材に設け、当該旋回部材を上記門型フレームの横梁に旋回自在に設け、当該旋回部材の旋回動作によって、ドリルとタップとの入れ替えを行う請求項１のねじ座加工装置。
10. ワークをその長手方向に間欠的に送り、ドリルとタップとを入れ替えてドリル加工とタップ加工とを交互に行うことによって、多数のねじ孔を所定間隔で形成し、当該ねじ孔間の中間を切断してねじ座を製作するねじ座製作方法。

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