(57)【要約】【課題】  人為的に搬送可能で、現場の状況に応じた局所的で最適な削正作業を実現できるレール削正器を提供する。【解決手段】  レール長手方向の両端部でレールに固定される保持フレーム１と、保持フレーム１に保持されて往復運動する装置本体部４と、装置本体部４の動作を制御する制御部５とを備える。装置本体部４には、レール踏面を削正する砥石を回転させる砥石モータＭ３と、装置本体部４の往復運動を実現する移動用モータＭ２と、砥石モータＭ３をレール踏面に向けて昇降させる切込み用モータＭ１とが設けられる。制御部５には、移動用モータＭ２及び切込み用モータＭ１によって実現される砥石の切込みパターンが登録されており、この切込みパターンに基づいて、砥石を回転させつつ所定の削正区間を往復することで削正作業を完了させる。【選択図】  図１
2006233602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール長手方向の両端部でレールに固定される保持フレーム（１）と、前記保持フレーム（１）に保持されて往復運動する装置本体部（４）と、前記装置本体部の動作を制御する制御部（５）とを備え、
前記装置本体部（４）には、レール踏面を削正する砥石を回転させる砥石モータ（Ｍ３）と、前記装置本体部（４）の往復運動を実現する移動用モータ（Ｍ２）と、前記砥石モータをレール踏面に向けて昇降させる切込み用モータ（Ｍ１）とが設けられ、
前記制御部（５）には、前記移動用モータ及び前記切込み用モータによって実現される砥石の切込みパターンが登録されており、前記切込みパターンに基づいて、砥石を回転させつつ所定の削正区間を往復することで削正作業を完了させることを特徴とするレール削正器。
【請求項２】
削正作業に先立った初期動作として、削正開始点の深さ位置と、削正終了点の深さ位置と、最深部の深さ位置とを計測して記憶する計測手段と、
前記記憶した計測結果と、指定された前記切込みパターンとに基づいて、削正作業を自動的に実行する実行手段と、
を備える請求項１に記載のレール削正器。
【請求項３】
一回の切込み量の最大値が規定されており、一回の長手方向の走査によって砥石の切り込み量を連続的に増加させて、最深部に達した段階で前記最大値に達するよう削正作業を決定する自動計算手段を有し、前記実行手段は、前記自動計算手段の決定にしたがって動作する請求項２に記載のレール削正器。
【請求項４】
前記切込みパターンは、地面に平行な水平削正区間と、斜めに降下する第１傾斜削正区間と、斜めに上昇する第２傾斜削正区間とを有して規定されている請求項１〜３の何れかに記載のレール削正器。
【請求項５】
前記切込み用モータ（Ｍ１）の回転に基づいて昇降する可動板（１３）と、前記砥石モータを保持する保持板（１４）とを備え、前記可動板と前記保持板とは、軸受を介して相対回転可能に接続されている請求項１〜４の何れかに記載のレール削正器。
【請求項６】
前記装置本体部（４）は、前記保持フレーム（１）から分離可能に構成されている請求項１〜５の何れかに記載のレール削正器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道レールの踏面を精密に削正するレール削正器に関し、特に、削正作業を自動化することができ、現場の状況に応じた局所的で最適な削正作業を実現するレール削正器に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道レールの継目箇所（普通継目、溶接継目、接着絶縁継目）では、列車からの衝撃によって局部的な落ち込みが発生し、列車動揺などの原因となる軌道の弱点箇所であると共に、騒音振動を引き起こす原因ともなっている。
【０００３】
とりわけ、接着絶縁継目は、乾式の接着絶縁継目が導入されてからは、絶縁継目本体の損傷ではなく、継目部にアークが発生することでフローが助長されたり、レールに落ち込みが生じて騒音振動の原因になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる場合、レール削正車によって対応することもできるが、問題となる箇所の変状が限定された局部的なものであるため、大掛かりなレール削正車を用いるのは余り効果的ではない。むしろ、可搬式の小型の装置であってスポット的な削正を実現する削正器の方が効率的かつ経済的である。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の提案もあるが、このレール研削装置は、研削作業が全自動化されたものではないので作業効率が悪い。
【特許文献１】特開２００１−４９６０４  本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、人為的な削正作業を排除できると共に、現場の状況に応じた局所的で最適な削正作業を実現できるレール削正器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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るレール削正器は、レール長手方向の両端部でレールに固定される保持フレーム（１）と、前記保持フレーム（１）に保持されて往復運動する装置本体部（４）と、前記装置本体部の動作を制御する制御部（５）とを備え、前記装置本体部（４）には、レール踏面を削正する砥石を回転させる砥石モータ（Ｍ３）と、前記装置本体部（４）の往復運動を実現する移動用モータ（Ｍ２）と、前記砥石モータをレール踏面に向けて昇降させる切込み用モータ（Ｍ１）とが設けられ、前記制御部（５）には、前記移動用モータ及び前記切込み用モータによって実現される砥石の切込みパターンが登録されており、前記切込みパターンに基づいて、砥石を回転させつつ所定の削正区間を往復することで削正作業を完了させるようにしている。
【０００７】
本発明では、砥石モータと、移動用モータと、切込み用モータとを備えるので、削正作業を全自動化することができる。すなわち、削正用の砥石を回転させつつ任意に昇降させることができ、しかも、レール長手方向に往復動作させることができるので、レール踏面を適切な形状に自動的に整えることができる。
【０００８】
また、本発明の装置本体部は、保持フレームから分離可能に構成でき、言い換えると、本装置では、砥石の回転と昇降をつかさどる機構部分を、保持フレームから脱着可能に構成できるので、保持フレームをレールの最適箇所に取り付けることによって、削正したいレール箇所を局所的に削正できる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明した本発明によれば、人為的な削正作業を排除できると共に、現場の状況に応じた局所的で最適な削正作業を実現できる。すなわち、本発明の削正器は、砥石モータと移動用モータと切込み用モータとを備えるので、砥石の送り速度と切込み量を精密に自動制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、実施例に係る可搬型レール削正器に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、可搬型レール削正器ＧＲＮの原理的構成図を図示したものである。図示の通り、このレール削正器ＧＲＮは、矩形枠状に形成された保持フレーム１と、保持フレーム１のガイドレールＧＵ１，ＧＵ１に誘導されて往復運動する搬送台２と、基台３に装着される装置本体部４と、装置本体部４の各モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を駆動する制御部５とを中心に構成されている。
【００１１】
本実施例の装置本体部４は、搬送台２から分離できるようになっている。したがって、このレール削正器ＧＲＮを作業現場に搬送する際には、保持フレーム１及び搬送台２と、装置本体部４と、残りの制御部５とに三分されることになる。
【００１２】
保持フレーム１は、削正対象の鉄道レールＲＬを跨いで配置される略コ字型の前後固定板６，６と、前後固定板６，６の幅方向の両端部を接続する左右ガイド部７Ｌ，７Ｒと、左右ガイド部７Ｌ，７Ｒの頂面に固定されるガイドレールＧＵ１，ＧＵ１とを備えている。ここで、前後固定板６，６の端面から、鉄道レールＲＬをクランプする固定具８，９が突出しており、これら固定具８，９が、削正対象のレールＲＬを、各々三箇所で保持することで、レール削正器ＧＲＮ全体がレールＲＬに確実に固定される。
【００１３】
搬送台２の下面には、循環式ボールを内蔵したリニアガイド１０が固定されて、摩擦の少ない円滑な搬送を可能にしている。なお、図１では、保持フレーム１の頂面に固定されたガイドレールＧＵ１，ＧＵ１に対応して、搬送台２の左右両端の下面にリニアガイド１０を設けているが、これに代えて、保持フレーム１の頂面に接触するリニアガイドと、保持フレーム１の内側面に接触するリニアガイドとによって装置本体部４を往復運動させても良い（図１０）。
【００１４】
装置本体部４には、基台３に直交して立設される固定板１１と、固定板１１に装着された垂直ガイドＧＵ２，ＧＵ２に沿って昇降動作する可動板１３と、軸受２２（図２（ｃ））を介して可動板１３に連結され、軸受２２を回転中心として回転可能な回転板１４とが設けられている。回転板１４には削正用の砥石を回転させる砥石モータＭ３が固定されている。
【００１５】
また、基台３には、昇降動作の駆動源であるサーボモータ（切込み用モータ）Ｍ１と、ベルト１５の掛け渡されたタイミングプーリ１６，１７と、可動板１３を適宜に昇降させる循環ボールスクリュー式の位置決め機構ＰＯとが設けられている。なお、図２（ａ）に略記するように、位置決め機構ＰＯは、タイミングプーリ１７の回転軸であるスクリュー１８と、循環ボールを介してスクリュー１８と螺合するナット部材１９とで構成されている。そして、このナット部材１９に可動板１３が固定されるので、サーボモータＭ１の回転角度に応じた位置に、可動板１３が位置決めされることになる。
【００１６】
図１には現れない基台３の最奥部（左端部）には、削正器ＧＲＮの水平往復動作の駆動源となるステッピングモータ（移動用モータ）Ｍ２が取り付けられている（図２（ｂ）参照）。そして、図示例では、左側ガイド部７Ｌの外側面に固定されたラック２０に歯合するピニオン２１が、ステッピングモータＭ２の回転軸に設けられている。そのため、ステッピングモータＭ２に供給されたパルス数に応じた距離だけ、本実施例の削正器ＧＲＮがガイドレールＧＵ１，ＧＵ１の上を移動することになる。
【００１７】
可動板１３と回転板１４とは、軸受２２を介して相対回転可能に接続されている。より具体的には、図２（ｃ）に示すように、可動板１３に軸受外輪２３が固定され、回転板１４に軸受内輪２４が固定されている。また、回転板１４から挿入されたボルト部材２５が、円管状のスペーサ２６を貫通して可動板１３から突出している。また、可動板１３には、ボルト部材２５の突出位置に対応して、軸受２２を円弧中心とする円弧溝２７が開口している（図２（ｄ））。
【００１８】
そして、ボルト先端側にはロックレバー２８が延設されたナット部材２９が螺合しているので、このロックレバー２８を適宜に操作することで、回転板１４の回転を規制することも（ロック状態）、逆に回転板１４の回転を許容することもできる。したがって、回転板１４の回転が許容される状態で、手動操作などによって回転板１４を適当量回転させれば、砥石モータＭ３の取付姿勢を鉛直状態から変更することができる。そして、この傾斜状態でロックレバー２８を操作してロック状態にすれば、砥石モータＭ３の取付姿勢の傾斜状態となるので、レール踏面（頂面）が傾斜した曲線区間の鉄道レールＲＬについても、正しく削正することができる。
【００１９】
続いて、上記実施例に係るレール削正器ＧＲＮについて、その具体的構成を更に詳細に説明する。図４と図５は、レール削正器ＧＲＮの後端部と先端部を図示したものであり、垂直方向の固定具８と略水平方向の固定具９Ａ，９Ｂが鉄道レールＲＬに強く当接されている状態を示している。略水平方向の固定具９Ａ，９Ｂは、図６に略記するように、何れも、保持フレーム１に固着される取付板４０と、取付板４０に直交して固着されるガイド部４１と、ガイド部４１に案内されて取付板４０を貫通する進退軸４２と、進退軸４２の先端側に固着された当接部４３と、進退軸４２の基端に取付けられた連結ピン４４によって軸支されるＬ字状の操作部４５と、ガイド部４１と操作部４５から各々立設される突出ピン４６，４７の間を接続する一対の連結板４８，４８とで構成されている。なお、連結ピン４４は、操作部４５の先端、及び進退軸４２の基端を貫通することで、操作部４５を軸支している。
【００２０】
このような構成の固定具９によれば、操作部４５を回動操作するだけで、保持フレーム１を鉄道レールＲＬに固定したり、逆に、その固定状態を解除することができる。例えば、図６の状態から操作部４５を時計方向に９０度回転させると、進退軸４２が左方向に進出して、当接部４３がレールＲＬのアゴ部にやや上向きに強く当接され、保持フレーム１が鉄道レールＲＬに確実に固定される。
【００２１】
一方、垂直方向の固定具８は、図４及び図５に示すように、保持フレーム１に固着されるＬ字板５０と、Ｌ字板５０を垂直方向に螺進可能なボルト部材５１と、ボルト部材５１をＬ字板５０に固定するナット部材５２とで構成されている。そして、ボルト部材５１の頭部５１ａがレール踏面に当接されるよう、ボルト部材５１は、Ｌ字板５０に螺合している。
【００２２】
また、図４及び図５の現れるように、前後固定板６，６には、それぞれ把持部６０が装着されており、作業員による人為的な運搬を可能にしている。把持部６０は、具体的には、一対の連結腕６１，６１によって保持フレーム１に固着される中央パイプ６２と、中央パイプ６２の中に両側から内挿されるＬ字状の取手パイプ６３Ａ，６３Ｂと、中央パイプ６２と取手パイプ６３とを固定するボルト６４及び蝶ナット６５とで構成されている。
【００２３】
この把持部６０は、蝶ナット６５を締め付けて中央パイプ６２と取手パイプ６３を固定しているので、蝶ナット６５を緩めて、ボルト６４を外せば、左右の取手パイプ６３Ａ，６３Ｂを入れ換えることができる。そのため、図示のように、中央パイプ６２から上向きに取手パイプ６３を延設できるだけでなく、取扱い上の必要に応じて、取手パイプ６３を下向きに延設させることもできる。
【００２４】
図７〜図９は、回転板１４の付近を拡大して図示したものである。この実施例では、図２（ｂ）の実施例とは異なり、ラック２０を保持フレーム１の頂面に設ける一方、保持フレーム１の左側内側面にガイドレールＧＵ１を設けている（図１０）。また、搬送台２から垂直下方に延長部２Ａを設け、この延長部２ＡにガイドレールＧＵ１に当接するリニアガイド１０を設けている。
【００２５】
保持フレーム１の外側には、ケーブルを収容したケーブルチェーン７０がＵ字状に屈曲されて配置されている。そして、ケーブルチェーン７０内部の配線ケーブルは、制御部５と装置本体部４との間を電気的に接続しており、ケーブルチェーン７０先端部は、移動用モータＭ１の回転によって、本体部と一体的に保持フレームの側面を往復運動する。なお、装置本体部４を搬送するための本体把持部７２も設けられている。
【００２６】
続いて、上記のように構成されたレール削正器ＧＲＮの使用方法について説明する。先ず、現場に持ち込んだ分離状態の削正器ＧＲＮのうち、搬送台２と一体化した保持フレーム１を、鉄道レールＲＬの上に配置する。具体的には、鉄道レールＲＬの削正中心位置と、削正器ＧＲＮの作業中心位置とを一致させるよう保持フレーム１を配置する。図３（ａ）は、この関係を説明する図面であり、鉄道レールの削正中心位置（最も深く削正すべき位置）が、レール継目位置ＣＴであるとしている。
【００２７】
何れにしても、本装置ＧＲＮでは、削正開始位置ＳＴから削正終了位置ＥＮまで自動的に連続して削正動作が実行されるので、その中心位置と削正中心位置ＣＴとが一致するように保持フレーム１を配置する。なお、この状態では、鉄道レールＲＬを跨ぐよう固定板６，６を配置して、砥石モータＭ３がレール踏面の真上に位置するのは当然である。また、この状態では、固定具８から鉛直下向きに突出するボルト部材５１がレール踏面に当接している。
【００２８】
このような状態において、ボルト部材５１の左右両側に位置する固定具９Ａ，９Ｂから、それぞれ進退軸４２を突出させて、鉄道レールＲＬのアゴ部に強く押し当てる。この固定作業は、前後固定板６，６のそれぞれの箇所で実行されるので、固定具８，９は、長手方向の前後各三箇所において鉄道レールＲＬに当接されることになり、削正器ＧＲＮは鉄道レールＲＬに確実に保持される。そして、この状態の保持フレーム１及び搬送台２の上に装置本体部４を取り付け、また、制御部５と装置本体部４とをケーブルで接続する。
【００２９】
次に、削正対象のレールＲＬの踏面角度に合わせて、回転板１４を回転させ、砥石モータＭ３の軸方向がレールＲＬの踏面と直交する状態でロックレバー２８をロックする。通常は、レール踏面は水平状態であるが、曲線区間に敷設された鉄道レールのように、レール踏面が傾斜している場合には、その傾斜角に合わせて、回転板及び砥石モータＭ３の姿勢を変更する。
【００３０】
しかる準備作業の後、削正開始位置ＳＴにおいて、砥石モータＭ３を回転させつつ、切込み用モータ（サーボモータ）Ｍ１をゆっくり回転させて、砥石モータＭ３を降下させる。すると、砥石モータＭ３に装着された砥石の先端面が、やがてレール踏面に接触するので、接触火花を確認した作業員のボタン操作に応答して、制御部５では、砥石モータＭ３の降下距離ｄ１（具体的には切込みモータＭ１の回転角度）を記憶する。
【００３１】
次に、同様の作業を、削正中心位置ＣＴと削正終了位置ＥＮにおいても実行して、制御部５は、砥石モータＭ３の降下距離ｄ２及び降下距離ｄ３を記憶する。なお、削正開始位置ＳＴと削正終了位置ＥＮとの全長（＝２×Ｌ１＋Ｌ０）は、典型的には１ｍ〜１．８ｍ程度に設定される。
【００３２】
続いて、制御部５では、所定の削正パターンにしたがって、鉄道レールＲＬの踏面を自動的に削正する。削正パターンは、現場の状況に応じて適宜に選択されるが、図３では、台形状の削正パターンを示している。この削正パターンは、距離Ｌ１の傾斜削正区間と、距離Ｌ０の水平削正区間とで構成され、削正中心付近を深さＤで地面と平行に削正する一方、この水平削正区間の前後は傾斜状に削正する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、開始位置ＳＴから距離Ｌ１の区間は、直線的に降下しつつ削正し、その後の距離Ｌ０の区間を水平に削正し、更にその後の距離Ｌ１の区間は、傾斜状に上昇しつつ削正して終了位置ＥＮに至る。
【００３３】
ここで、削正作業は、全長２×Ｌ１＋Ｌ０の作業区間について、削正器を何回も往復させつつ行われるが、１パス（往路又は復路）の最大削正深さδを２０μｍ程度に設定することで、レールの焼付けやその他の弊害のない高品質の削正作業が実現される。
【００３４】
削正区間の全長を１ｍに設定した場合には、例えば、３５０ｍｍの傾斜削正区間と、３００ｍｍの水平削正区間とに区分されるので、切込み量は２０μｍ／３５０ｍｍ（深さ／レール方向）であり、言い換えると、レールの長さ方向に対して、２０μｍ／３５０ｍｍの角度で傾斜して直線的に削正作業が実行される。図３（ｂ）は、削正前のラインＬＮ０と目標ラインＬＮｅと、その途中の削正ラインＬＮｉとを図示しており、１パスの最大削正深さδを２０μｍに設定して、削正作業を往復して繰り返し、最深部の削正深さＤの状態まで削正する。
【００３５】
以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、上記の記載内容は一例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱することなく適宜に変更可能である。例えば、台形状の削正パターンを説明したが、正確な台形である必要はなく、傾斜面と水平面とを円弧状に繋いだ略台形であっても良いのは勿論である。本発明では、切込みモータと移動用モータとが、砥石モータと連動して動作するので、その他、円弧状の削正パターンを含む任意の削正パターンでの作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例に係るレール削正器の原理的構成図を示す斜視図である。
【図２】図１の一部を示す部分概略図である。
【図３】削正作業を説明する図面である。
【図４】レール削正器の後端側を詳細に図示したものである。
【図５】レール削正器の先端側を詳細に図示したものである。
【図６】保持具の構成を示す概略図である。
【図７】レール削正器の砥石モータの付近を詳細に図示したものである。
【図８】レール削正器の砥石モータの付近を詳細に図示したものである。
【図９】レール削正器の砥石モータの付近を詳細に図示したものである。
【図１０】ガイトレールとリニアガイドの位置関係を例示したものである。
【符号の説明】
【００３７】
１    保持フレーム
２    搬送部（搬送台）
４    装置本体部
５    制御部
Ｍ３    砥石モータ
Ｍ２    移動用モータ
Ｍ１    切込み用モータ
ＲＬ    鉄道レール
【図２】
2006233602.tif 000003
【図６】
2006233602.tif 000004
【図１０】
2006233602.tif 000005
【図１】
2006233602.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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