(57)【要約】【課題】バーナの炎による溶接面及びレールボンド材料などへの悪影響を防止し、作業者の溶接技術に拘わらず、効率的に溶接作業を行うことができ、安定した溶接品質を得ることができるレールボンドの溶接工法を提供する。【解決手段】レールボンド１の端子部材１ａ，１ｂをレール１０の溶接面１０ａに配置し、前記レールにおける前記溶接面の裏面側にバーナ３０の炎を当て、前記レールの溶接面を加熱し、加熱された前記レールの溶接面上でロウ１１を溶解し、前記端子部材を前記溶接面に溶接する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの継ぎ目に跨いで取り付けられ、レール間を電気的に接続するレールボンドの溶接工法であって、
前記レールボンドの端子部材を前記レールの溶接面に配置し、
前記レールにおける前記溶接面の裏面側にバーナの炎を当て、前記レールの溶接面を加熱し、
加熱された前記レールの溶接面上でロウを溶解し、前記端子部材を前記溶接面に溶接することを特徴とするレールボンドの溶接工法。
【請求項２】
前記レールにおいて前記溶接面に配置された端子部材側に温度センサを配置し、前記温度センサにより前記溶接面の温度を測定しながら、前記レールの溶接面を加熱することを特徴とする請求項１に記載されたレールボンドの溶接工法。
【請求項３】
前記レールボンドの端子部材は、前記レールの両側面側を挟み込むクランプ治具により前記レールの頭側部、前記レールの腹部、前記レールの底部上面のいずれかに押さえ付けられ配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたレールボンドの溶接工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールの継ぎ目を電気的に接続するレールボンドの溶接工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道のレール間の電気的接続を良好にするために、図８に示すようにレール１０の継ぎ目１２を跨いで取り付けられるレールボンド１が知られている。レール１０は、列車を走行させる軌道としての役割のみならず、運行表示の切り替えやポイントの切り換えを行うための各種の信号電流あるいは帰線電流を伝達する役割も担っている。
しかしながら、直射日光に起因したレール１０の熱膨張を吸収するために、レール同士の継ぎ目１２には隙間が設けられており、この隙間によって両者が電気的に分離される。前記継ぎ目１２には、図示するように継ぎ目板２がボルト締めされているが電気抵抗が大きい。そこで、この継ぎ目１２の部分に導電性のレールボンド１を取り付けることで、レール同士の電気的な接続を確保している。
【０００３】
レール１０にレールボンド１を取り付ける方法としては、特許文献１に開示されているように、レールの側部に貫通孔を設けておき、この貫通孔に固着部材（ボルトおよびロックナット）を挿通することによってレールボンドを固定する方法や、レールの側部にレールボンドを溶接によって固定する方法が知られている。
【０００４】
レール側部にレールボンド１を溶接する場合、レールボンド１の両端に設けられた金属の端子部材１ａ、１ｂがレールに対し溶接される。この端子部材１ａ、１ｂは、図９に示すように（図９には一方の端子部材１ａのみを示す）、筒状内部に電線３を挿通し圧着する筒状部４と、この筒状部４の外周面に設けられ、レール１０に低温溶接にて固定される端子部５とを有している。端子部５には、陥没した内部空間が形成されており、この内部空間に低温ロウを貯留することにより溶接がなされる。
【０００５】
レールボンド１の端子部材１ａを例にして従来の溶接手順を簡単に説明する。
先ず、図１０に示すように端子部材１ａを保持具であるロウパック２０により保持し、溶接面となるレール側部に対し端子部５の下端とロウパック下部とを押し当て配置する。
次いで、図１１（ａ）に示すように端子部５の上方からレール１０に向けてバーナ３０の炎を当て加熱する。端子部５の陥没した内部空間には、予め、ロウ１１が設けられており、これが加熱されると、図１１（ｂ）に示すように端子部５の下部に溜まりはじめる。
レール１０が充分に加熱されると、溶融したロウ１１がレール１０になじみ、図１１（ｃ）に示すようにレール面に這い上がる状態となる。これにより端子部５の下端がレール面に溶接され仮固定される。
【０００６】
次いで、図１１（ｄ）に示すように棒状のロウ１５をレール面に押し付けながら、ロウ１５から新たに溶かしたロウ１１を端子部５の内部空間に流し込み、図１１（ｅ）に示すようにロウ１１が端子部５の上端よりも盛り上がった状態とする。
端子部５内のロウ１１を完全に溶かし、攪拌棒（図示せず）で攪拌すると、ロウ内の気泡などが除去され、図１１（ｆ）に示すように端子部５の上端の高さまでロウ１１が貯留された状態となる。
そして、溶解されたロウ１１に直接的に冷却水がかからないように、ロウ１１の周囲に冷却水をかけて冷却を行い、その後、ロウパック２０を取り外すことによって端子部材１ａの溶接作業が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記溶接工法にあっては、図１１（ａ）に示したように端子部５の近傍のレール表面（溶接面）に向けてバーナ３０の炎を当てるため、溶接面に煤や焦げ痕が付着するという課題があった。
また、端子部材１ａ、１ｂ、電線３などのレールボンド材料にバーナ３０の炎が直接当たり、それらが焼けたり、レールボンド材料に熱が奪われ、レール１０を所定温度に加熱する障害になるため、加熱効率が低下するという課題があった。
【０００９】
また、従来は前記課題を解決するため、バーナ３０の炎が一点に集中しないようにバーナ３０を常に動かす必要があり、熟練の技術が必要になるだけでなく、作業者によって技術にばらつきがあるため、品質が安定しないという課題があった。
更には、溶接時において、レール溶接面の温度管理を行うために温度センサをレール溶接面に配置した場合に、バーナ３０の炎が温度センサに影響して正確な測定ができないだけでなく、センサが焼ける虞があるという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、レールの継ぎ目を電気的に接続するレールボンドの溶接工法において、バーナの炎による溶接面及びレールボンド材料などへの悪影響を防止し、作業者の溶接技術に拘わらず、効率的に溶接作業を行うことができ、安定した溶接品質を得ることができるレールボンドの溶接工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するために、本発明に係るレールボンドの溶接工法は、レールの継ぎ目に跨いで取り付けられ、レール間を電気的に接続するレールボンドの溶接工法であって、前記レールボンドの端子部材を前記レールの溶接面に配置し、前記レールにおける前記溶接面の裏面側にバーナの炎を当て、前記レールの溶接面を加熱し、加熱された前記レールの溶接面上でロウを溶解し、前記端子部材を前記溶接面に溶接することに特徴を有する。
このように構成することにより、レールの溶接面の加熱は、溶接面の裏面側のレール面に対し行うため、溶接面にバーナの炎が当たることがなく、溶接面における煤や焦げ痕の付着を防止することができる。また、レールボンド側にバーナの炎が届かないため、端子部材や電線などのレールボンド材料やロウパックなどが焼けず、また、それらが熱を奪うことがないため、効率的にレールを所定温度まで加熱することができる。
また、バーナにより溶接面の裏面側の一点を集中して加熱しても、溶接面を略均一に昇温させることができるため、熟練の技術が不要であり、作業者によって技術にばらつきがあっても、品質を安定させることができる。
【００１２】
また、前記レールにおいて溶接面に配置された端子部材側に温度センサを配置し、前記温度センサにより前記溶接面の温度を測定しながら、前記レールの溶接面を加熱することが望ましい。
このように端子部材側に温度センサを配置しても、バーナの炎によって温度センサが焼ける虞がなく、また、バーナの炎が温度センサに影響しないため、正確に温度測定を行うことができる。
【００１３】
また、前記レールボンドの端子部材は、前記レールの両側面側を挟み込むクランプ治具により前記レールの頭側部、前記レールの腹部、前記レールの底部上面のいずれかに押さえ付けられ配置されることが望ましい。
このようにクランプ治具を用いて端子部材を溶接面に配置することにより、溶接時に端子部材の位置がずれることなく、容易かつ安全に溶接作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レールの継ぎ目を電気的に接続するレールボンドの溶接工法において、バーナの炎による溶接面及びレールボンド材料などへの悪影響を防止し、作業者の溶接技術に拘わらず、効率的に溶接作業を行うことができ、安定した溶接品質を得ることができるレールボンドの溶接工法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明のレールボンドの溶接工法の一連の流れを示すフロー図である。
【図２】図２は、図１のフローの工程に対応した作業（溶接面の研磨）の状態を説明するための断面図である。
【図３】図３は、図１のフローの工程に対応した作業（溶接面の事前メッキ処理）の状態を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図１のフローの工程に対応した作業（ロウパックへの端子部材のセット、クランプ）の状態を説明するための平面図である。
【図５】図５は、レールボンドの取り付け位置を説明するための断面図である。
【図６】図６は、図１のフローの工程に対応した作業（端子部材の仮溶接）の状態を説明するための断面図である。
【図７】図７は、図１のフローの工程に対応した作業（端子部材の本溶接）の状態を説明するための断面図である。
【図８】図８は、レール間にレールボンドを溶接した状態を示す側面図である。
【図９】図９は、レールボンドの端子部材の平面図である。
【図１０】図１０は、端子部材を保持するロウパックをレール側面に配置した状態を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｆ）は、従来のレールボンドの溶接工法を説明するための端子部材及びそれを保持するロウパックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るレールボンドの溶接工法の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、本実施形態においては、図８に示したようにレール１０の継ぎ目１２にレールボンド１を取り付ける場合について、より具体的にはレールボンド１の一方の端子部材１ａをレール腹部に溶接する場合について説明する。他方の端子部材１ｂの溶接は端子部材１ａの溶接と同様であるため、説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明のレールボンドの溶接工法の一連の流れを示すフロー図である。また、図２乃至図７は、図１のフローの各工程に対応した作業の状態を説明するための断面図（図２、３、５，６，７）、または平面図（図４）である。尚、図２乃至図７において、先に図８乃至図１１に示した部材と同一、若しくは相当する部材については同じ符号で示す。
【００１８】
レールボンド１の端子部材１ａ、１ｂをレール１０に溶接する場合、先ず図２に示すように、レール１０の溶接面１０ａ及びその周辺を砥石で研磨し、レール地肌を露出させる（図１のステップＳ１）。これは、レール１０とロウとの密着性を向上させるために行う。
次いで、図３に示すようにレール１０において溶接面１０ａの裏面側からバーナ３０の炎を当てる。そして、溶接面１０ａの温度を非接触温度センサ１６で測定し、温度表示をモニタ１７で確認しながら、溶接面１０ａが所定温度（例えば２００℃）以上となるまで加熱する。
溶接面１０ａの温度が所定温度になると、棒状のロウ１５を溶接面１０ａに当て、溶解したロウ１１を薄く塗ってメッキ処理を行う（図１のステップＳ２）。この事前メッキ処理により、溶接面１０ａの下地が形成される。
【００１９】
溶接面１０ａの下地が形成されると、図４に示すようにロウパック２０に端子部材１ａをセットし（図１のステップＳ３）、ロウパック２０をクランプ治具４０によりレール１０の溶接面１０ａに配置する（図１のステップＳ４）。
尚、クランプ治具４０としては、図示する構成のものを好適に用いることができる。このクランプ治具４０は、２本のアーム４１、４２を有し、これらアーム４１，４２は、そのほぼ中間部において回動自在に支持される。即ち、アーム４１、４２の中間部には、内方に延びる回動支持片４１ａ、４２ａが形成され、それらの先端部が支持軸４３により回動自在に支持されている。
【００２０】
また、一方のアーム４１の先端には、螺子部材４４が設けられ、この螺子部材４４は内方に延びる棒状の螺子４４ａを有している。そして、前記螺子４４ａがロウパック２０に設けられた螺子孔２０ａに螺合されることにより、ロウパック２０がアーム４１に保持されている。また、他方のアーム４２の先端には、クランプ時にレール側面に当接する押さえ部材４５が設けられている。また、２本のアーム４１，４２の間において、前記支持軸４３よりも基端部側には、両アーム４１，４２の先端側が互いに近接する方向に付勢力を与えるためのスプリング４６が設けられている。
【００２１】
このようなクランプ治具４０によりレールボンド１の端子部材１ａをレール側面に固定する場合、図１０のように端子部５の下端とロウパック２０の下部側面とを溶接面１０ａに当接させる。
次いで、一対のアーム４１，４２の基端側を手に持ち、アーム４１、４２の先端部の間隔を広げ、アーム４２の先端側の押さえ部材をレール１０の溶接面と反対側の側面に当接させる。そして、アーム４１の先端側の螺子部材４４の螺子４４ａをロウパック２０の螺子孔２０ａに螺合させると共に、アーム４１，４２の基端側を手から開放し、スプリング４６の付勢力によりアーム４１，４２の先端側でレール両側面を挟み込む。これにより、ロウパック２０はアーム４１によってレール側面に押し付けられ、所定の位置に配置される。
尚、本実施形態ではレールボンド１は、図５に示すレール１０の腹部Ｂに取り付けられるものとしたが、それに限らず、頭側部Ａ、底部上面Ｃのいずれにも取り付けることができる。
【００２２】
クランプ治具４０によりロウパック２０を溶接面１０ａ（レール１０の腹部）に配置すると、図６に示すようにレール１０に対し溶接面１０ａの裏面側からバーナ３０の炎を当て、溶接面１０ａが所定温度となるまで加熱する。より具体的には、ロウパック２０の上方に配置した非接触温度センサ１６により溶接面１０ａの温度を測定し、溶接面１０ａの全体が例えば２００℃以上となるまで加熱する。
溶接面１０ａの温度が所定温度（２００℃）以上になると、端子部材１ａの端子部５内のロウ１１が溶融して図１１（ｃ）に示した状態となり、端子部５の下端が仮溶接される（図１のステップＳ５）。
【００２３】
続けて図７に示すようにレール１０の溶接面１０ａの裏面側をバーナ３０により加熱し、溶接面１０ａの温度を所定温度（例えば２００℃）以上に維持した状態で、棒状のロウ１５の先端を溶接面１０ａに押し当てて溶解する。そして、図示するように溶解したロウ１１を端子部５の内部空間に流し込み、本溶接を行う。図１１（ｅ）に示したようにロウ１１を端子部５の上端よりも盛り上がった状態とし、端子部５内のロウ１１を攪拌棒（図示せず）で攪拌すると、ロウ内の気泡などが除去され、図１１（ｆ）に示したように端子部５の上端の高さまでロウ１１が貯留された状態となる（図１のステップＳ６）。
そして、溶解されたロウ１１に直接的に冷却水がかからないように、ロウ１１の周囲に冷却水をかけて冷却した後、ロウパック２０を取り外すことによって端子部材１ａの溶接作業が完了する（図１のステップＳ７）。
【００２４】
このように本発明に係る実施の形態によれば、レール１０の溶接面１０ａの加熱は、溶接面１０ａの裏面側のレール面に対し行うため、溶接面１０ａにバーナ３０の炎が当たることがなく、溶接面１０ａにおける煤や焦げ痕の付着を防止することができる。また、レールボンド１側にバーナ３０の炎が届かないため、端子部材１ａ、１ｂや電線３０などのレールボンド材料やロウパック２０などが焼けず、また、それらが熱を奪うことがないため、効率的にレール１０を所定温度まで加熱することができる。
また、バーナ３０により溶接面１０ａの裏面側の一点を集中して加熱しても、溶接面１０ａを略均一に昇温させることができるため、熟練の技術が不要であり、作業者によって技術にばらつきがあっても、品質を安定させることができる。
更には、溶接時において、レール溶接面の温度管理を行う場合に、バーナ３０の炎によって温度センサが焼ける（破損する）虞がなく、また、バーナ３０の炎が温度センサに影響しないため、正確に測定することができる。
【００２５】
尚、前記実施の形態にあっては、温度センサ１６は、ロウパック２０の上方に配置されるものとしたが、レール１０においてロウパック２０（端子部材１ａ）側であれば、ロウパック２０の側方あるいは下方などに配置してもよい。
また、温度センサ１６は被測定部位に対し非接触に温度測定するものとしたが、それに限らず、温度センサ１６を被測定部位に接触させて温度測定する構成としてもよい。
或いは、温度センサ１６に代えて、被測定部位に塗布した塗布材が所定温度に達すると変色する、所謂温度チョークを用い、被測定部位が所定温度（例えば２００℃）以上に達したか否かを簡易的に判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１          レールボンド
１ａ        端子部材
１ｂ        端子部材
２          継ぎ目板
３          電線
４          筒状部
５          端子部
１０          レール
１０ａ        溶接面
１１          ロウ
１２          継ぎ目
１５          ロウ
１６          非接触温度センサ（温度センサ）
１７          モニタ
２０          ロウパック
３０          バーナ
４０          クランプ治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014073511.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014073511.tif 000011
【図１０】
2014073511.tif 000012
【図１１】
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