(57)【要約】      （修正有）【課題】門型の研ぎ装置であっても、鉄道車輌全体に渡って研ぎムラが生じず、また、研磨繊維が摩耗しても研ぎ過ぎの発生を事前に回避することができる鉄道車輌研ぎ装置を提供する【解決手段】被研ぎ車輌９０の天部９０ａ、肩部９０ｂおよび側部９０ｃの被研ぎ面に対する研ぎブラシを有する鉄道車輌研ぎ装置１であって、前記研ぎブラシは、回転軸の周囲に研磨繊維が前記回転軸に対して垂直方向に植毛され、側面が前記被研ぎ面の曲面に応じた剪定が施された略円柱状であり、前記研ぎブラシを前記被研ぎ面に所定の押し当て圧力で押し当てる押圧機構と、前記研ぎブラシを回転させるモータと、前記モータが消費する電流モニタと、少なくとも前記電流モニタと接続された制御部６０を有し、前記制御部６０は、前記電流モニタの測定値が所定の値を超えた場合に特定制御信号を生成することを特徴とする鉄道車輌研ぎ装置１。【選択図】図１
2018111168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研ぎ車輌の天部、肩部および側部の被研ぎ面に対する研ぎブラシを有する鉄道車輌研ぎ装置であって、
前記研ぎブラシは、回転軸の周囲に研磨繊維が前記回転軸に対して垂直方向に植毛され、側面が前記被研ぎ面の曲面に応じた剪定が施された略円柱状であり、
前記研ぎブラシを前記被研ぎ面に所定の押し当て圧力で押し当てる押圧機構と、
前記研ぎブラシを回転させるモータと、
前記モータが消費する電流モニタと、
少なくとも前記電流モニタと接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記電流モニタの測定値が所定の値を超えた場合に特定制御信号を生成することを特徴とする鉄道車輌研ぎ装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記特定制御信号によって前記研ぎブラシの押し当て圧力を低減させることを特徴とする請求項１に記載された鉄道車輌研ぎ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記特定制御信号によって、前記研ぎブラシが摩耗していることを表示することを特徴とする請求項１に記載された鉄道車輌研ぎ装置。
【請求項４】
前記天部に対する研ぎブラシは、センター、一端側、他端側の３つの研ぎブラシを有し、
前記側部の対する研ぎブラシは、上部、中部、下部の３つの研ぎブラシを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載された鉄道車輌研ぎ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車輌を再塗装する前処理として車輌表面を研磨する研ぎ工程を自動的に行う研ぎ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車輌においては、一定期間毎に車輌表面の再塗装を行う必要がある。洗浄しただけでは、取れない付着物があるからである。この再塗装の際には、表面のキズや付着物を剥離させ、さらに塗料の接着性を向上させるために「足付け（アラシ）」と呼ばれる研ぎ工程が行われている。
【０００３】
鉄道車輌の広い表面を手動で研ぐには大変な手間が必要となる。そこで、鉄道車輌の表面を研ぐ装置が求められた。特許文献１は、回転軸に垂直方向に研磨繊維を植毛した円柱形の研ぎブラシで鉄道車輌の表面を研磨する装置が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１で開示されているのは、ブラシが１つの研ぎ装置を鉄道車輌の表面に押し当てて研いでいくものであり、機械的であるとはいえ、手間はかかるものであった。
【０００５】
特許文献２は、門型の骨格構造に円柱形の研ぎブラシを複数個配置した研ぎ装置が開示されている。形状としては、洗浄装置に類似した形状をしているこの研ぎ装置に、鉄道車輌を通過させると、円柱形の研ぎブラシで鉄道車輌の表面を研ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭４９−０８９２９５号公報
【特許文献２】特開平１１−００５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「足付け（アラシ）」は、再塗装を行う前の表面処理であるので、均一に行わなければならない。下地に研ぎムラがあると、再塗装した場合にも仕上がりに塗装ムラが生じるからである。
【０００８】
特許文献２で開示された研ぎ装置は、機械的にしかも短時間で鉄道車輌の表面の研ぎができるが、研ぎブラシが円柱形であるので、鉄道車輌の表面の曲面にフィットせず、鉄道車輌全体としては研ぎムラが発生していた。
【０００９】
また、研ぎブラシは研磨粉を含有させた樹脂製の研磨繊維で構成される。研磨繊維は、摩耗するため、被研ぎ面に対して研ぎブラシを一定圧力で押し当てていると、研磨繊維の腰が強くなり、研ぎ過ぎるになるという課題も発生していた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するために想到されたものであり、門型の研ぎ装置であっても、鉄道車輌全体に渡って研ぎムラが生じず、また、研磨繊維が摩耗しても研ぎ過ぎの発生を事前に回避することができる鉄道車輌研ぎ装置を提供するものである。
【００１１】
より具体的に本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置は、
被研ぎ車輌の天部、肩部および側部の被研ぎ面に対する研ぎブラシを有する鉄道車輌研ぎ装置であって、
前記研ぎブラシは、回転軸の周囲に研磨繊維が前記回転軸に対して垂直方向に植毛され、側面が前記被研ぎ面の曲面に応じた剪定が施された略円柱状であり、
前記研ぎブラシを前記被研ぎ面に所定の押し当て圧力で押し当てる押圧機構と、
前記研ぎブラシを回転させるモータと、
前記モータが消費する電流モニタと、
少なくとも前記電流モニタと接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記電流モニタの測定値が所定の値を超えた場合に特定制御信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置は、被研ぎ面に応じた曲面形状に研ぎブラシの側面を剪定し、一定圧力で被研ぎ面に押圧するので、鉄道車輌全体に渡って研ぎムラが発生しない。また、電流モニタで、研ぎブラシを回転させるモータの使用電流を検知し、所定の値を超えた場合は、特定制御信号を生成するので、この特定制御信号に基づいて、研ぎ過ぎを回避するような手段を講じる事ができると言う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置の斜視図である。
【図２】研ぎ部を示す図である。
【図３】複動型シリンダーの構成を示す図である。
【図４】研ぎ部の動きを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置について図面を用いながら説明を行う。以下の説明は本発明の一実施形態を説明するのであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。つまり、以下の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて、改変することができる。
【００１５】
図１に被研ぎ車輌９０となる鉄道車輌と、鉄道車輌研ぎ装置１の斜視図を示す。鉄道車輌研ぎ装置１は、開口部２ａを有する門型の骨格構造２を有する。骨格構造２は、複数の縦柱２ｂと梁２ｃで構成されている。縦柱２ｂおよび梁２ｃの間に補強パイプやワイヤーが設けられていてもよい。開口部２ａは、被研ぎ車輌９０が通過する大きさを有する。
【００１６】
骨格構造２の内部には、被研ぎ車輌９０の天部９０ａ、肩部９０ｂ、側部９０ｃを被研ぎ面として研ぐための研ぎ部１０が配置されている。図１では、被研ぎ車輌９０と研ぎブラシ１２（図２参照）の関係がわかるように、研ぎ部１０は研ぎブラシ１２だけを示している。研ぎ部１０は、骨格構造２と図示しない補助構造によって固定されている。
【００１７】
また、鉄道車輌研ぎ装置１には、制御部６０も備えられている。また、洗浄水や研磨液のタンク（図示せず）および水供給ノズル９ａと研磨液供給ノズル９ｂが骨格構造２の開口部２ａの入口上部に設けられていてもよい。
【００１８】
天部９０ａに対する研ぎ部１０ａは、被研ぎ車輌９０の屋根部分を研ぐための研ぎ装置である。天部９０ａの研ぎ部１０ａには、センター１０ａａ、一端側１０ａｂ、他端側１０ａｃの３つの研ぎ部１０を含む。肩部９０ｂに対する研ぎ部１０ｂは、被研ぎ車輌９０の両肩に相当する部分を研ぐための研ぎ装置である。一端側および他端側に配置されており、それぞれ研ぎ部１０ｂａ、研ぎ部１０ｂｂと呼ぶ。
【００１９】
側部９０ｃに対する研ぎ部１０ｃは、被研ぎ車輌９０の両側部について、上部１０ｃｕ、中部１０ｃｈ、下部１０ｃｄの３カ所を研磨する装置が配置されている。したがって、両側部９０ｃに対する研ぎ部１０は、合計６カ所の研ぎ部１０が配置されている。
【００２０】
図２には、側部上部１０ｃｕに対する研ぎ部１０ｃｕを例示する。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は斜視図である。他の研ぎ部１０も研ぎブラシ１２および骨格構造２内での配置が異なるだけで、基本的な構造は、図２に示した側部上部１０ｃｕの研ぎ部１０ｃｕと同じである。研ぎ部１０は、研ぎブラシ１２と、押圧機構２０と、モータ１４と、モータの電流モニタ１６を含む。そのほか伝達部３０が設けてある。
【００２１】
研ぎブラシ１２は、回転軸１２ａと、回転軸１２ａに対して垂直方向に植毛された研磨繊維１２ｂで構成される。研磨繊維１２ｂの植毛パターンは特に限定されない。しかし、研ぎブラシ１２は回転軸１２ａを中心に回転して使用するので、回転軸１２ａに対して垂直な全ての方向に植毛されているのが好ましい。
【００２２】
例えば、回転軸１２ａの長さ方向には均等な位置に、回転軸１２ａを中心に１０度ずつ植毛する等である。また、回転軸１２ａの端から、５度ずつ角度を変えながら、回転軸１２ａの長さ方向に螺旋状に植毛してもよい。回転軸１２ａの長さ方向に螺旋状に植毛すると、研ぎブラシ１２に研磨液を１カ所から吹き付けた場合に、研ぎブラシ１２全体に行き渡りやすいという効果がある。
【００２３】
研磨繊維１２ｂは、研磨粒子を樹脂等に混合して形成される。研磨繊維１２ｂとしての腰は回転軸１２ａに植毛された状態でも、重力方向に垂れ下がることはない程度の剛性を有している。したがって、植毛される研磨繊維１２ｂの長さがほぼ同じであれば、研ぎブラシ１２は、回転軸１２ａを回転対称軸とする円柱形状を有する。
【００２４】
この円柱形状の側面に相当する部分を、研ぎブラシ１２の側面１２ｓと呼ぶ。本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置１では、研ぎブラシ１２の側面１２ｓは、被研ぎ面の形状に応じた形状に剪定される。図２に示した側部上部の研ぎ部１０ｃｕの研ぎブラシ１２は、上方の直径φ１が下方の直径φ２より大きい。その他の研ぎ部１０の研ぎブラシ１２も被研ぎ面の形状に応じて側面１２ｓが剪定されている。
【００２５】
例えば、図１では、天部センターの研ぎ部１０ａａと側部中部の研ぎ部１０ｃｈは、単なる円柱状として記載しているが、被研ぎ車輌９０の天部９０ａや側部９０ｃの形状に沿ってわずかに中央部分が凹む剪定が施されている。
【００２６】
押圧機構２０は、一対のアーム２２と、揺動軸２４と、エアシリンダー２６で構成される。一対のアーム２２はアームの一端で研ぎブラシ１２の回転軸１２ａの両端を枢支する。また、アームの他端は、揺動軸２４に揺動可能に枢支されている。さらに、一対のアーム２２は互いに固定ロッド２２ｆで連結されている。
【００２７】
なお、図２では固定ロッド２２ｆは、揺動軸２４と同軸になっている。つまり、固定ロッド２２ｆは、揺動軸２４に貫設されている。また、固定ロッド２２ｆの略中央には、揺動アーム２２ａが固定されている。すなわち、揺動アーム２２ａに力を加えると、揺動軸２４に対して一対のアーム２２は、同時に揺動する。
【００２８】
エアシリンダー２６は、複動型シリンダーが好適に用いられる。往動方向と復動方向のどちらの動きも細かく制御できるからである。図３には複動型シリンダーの構成を示す。シリンダ２６ｓからピストン２６ｐが出ていく方向を往動方向（図３（ａ））といい、シリンダ２６ｓにピストン２６ｐが収納される方向を復動方向（図３（ｂ））という。また、ピストン２６ｐを往動方向に動かす際に空気が入る側の部屋（シリンダ２６ｓとピストン２６ｐで囲まれた空間）を往動用空気室２６ｏといい、ピストン２６ｐがシリンダ２６ｓに収納される際に空気が入る側の部屋を復動用空気室２６ｉとする。
【００２９】
往動用空気室２６ｏと復動用空気室２６ｉには、それぞれ排気制御弁２７ｉと排気制御弁２７ｏが設けてある。少なくとも制御部６０は排気制御弁２７ｏを制御する。なお、これらの排気制御弁２７ｉ、２７ｏには、圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。ピストン２６ｐの運動を制御するためである。
【００３０】
また、エアシリンダー２６には、図示しない往動用と復動用の圧縮空気供給部と電磁弁が接続されており、往動用空気室２６ｏ若しくは復動用空気室２６ｉへ空気を供給できる。これらのセンサおよび電磁弁も制御部６０に接続され、制御部６０はセンサからの信号を受信し、電磁弁の動作を制御することができる。
【００３１】
再び図２を参照して、エアシリンダー２６のピストン２６ｐは、揺動アーム２２ａに回転可能に連結されている。揺動アーム２２ａは、固定ロッド２２ｆで、一対のアーム２２に固定されている。したがって、ピストン２６ｐの往復運動は、揺動軸２４に対して一対のアーム２２を一定角度の範囲で、揺動させることができる。結果、エアシリンダー２６のピストン２６ｐの往復運動は、研ぎブラシ１２の揺動運動を実現する。
【００３２】
図４に研ぎブラシ１２の揺動の様子を示す。図４を参照して、揺動軸２４とエアシリンダー２６は、連続したフレーム１０ｆに固定されている。一対のアーム２２は揺動軸２４に枢支されている。一対のアーム２２を固定する固定ロッド２２ｆ（図２（ａ）参照）に固定された揺動アーム２２ａには、エアシリンダー２６のピストン２６ｐが揺動軸２４と平行な方向の軸に対して回転可能に枢支されている。したがって、エアシリンダー２６のピストン２６ｐが伸長すると、揺動アーム２２ａを押し、揺動軸２４を回転軸として研ぎブラシ１２が揺動する。その結果被研ぎ面９１に当接する（図４参照）。
【００３３】
また、図４（ａ）を参照して、エアシリンダー２６のピストン２６ｐが収縮すると、揺動アーム２２ａはフレーム１０ｆ側に引かれ、研ぎブラシ１２は、被研ぎ面９１から離れる。ピストン２６ｐを収縮させた結果、研ぎブラシ１２が収納されたと言ってよい。
【００３４】
再び図２を参照する。研ぎ部１０ｃｕには、研ぎブラシ１２を回転させるモータ１４が配置されている。モータ１４と研ぎブラシ１２の回転軸１２ａの間には、プーリーと駆動ベルトを組み合わせた伝達部３０が配置されている。
【００３５】
図１を再び参照する。研ぎ部１０は制御部６０を有する。制御部６０は、エアシリンダー２６の往動用空気室２６ｏおよび復動用空気室２６ｉ（図３参照）に設けられた排気制御弁２７（および内蔵された圧力センサ）と、モータ１４と、電流モニタ１６（図２参照）に接続されており、これらの信号を受信し、これらの機器の動作の制御を行う。
【００３６】
制御部６０は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）とメモリ等で構成されるコンピュータが好適に利用できる。制御部６０は、鉄道車輌研ぎ装置１内に配置される１１台の研ぎ部１０を一括して制御してもよい。また、鉄道車輌研ぎ装置１が被研ぎ車輌９０に対して供給する水や研磨液の量およびタイミングを制御してもよい。
【００３７】
以上の構成を有する鉄道車輌研ぎ装置１の動作について説明する。被研ぎ車輌９０は、図示しない搬送装置によって、鉄道車輌研ぎ装置１の開口部２ａに搬入される。被研ぎ車輌９０は、一定の速度で、鉄道車輌研ぎ装置１内を搬送される。なお、図１では、被研ぎ車輌９０は、矢印の方向に向かって進んでいる。搬送装置上の被研ぎ車輌９０の位置は、制御部６０に逐次通知される。したがって、制御部６０は、被研ぎ車輌９０の位置に応じて、順次研ぎ部１０を動作させていく。
【００３８】
鉄道車輌研ぎ装置１内に被研ぎ車輌９０が搬入されたら、まず水供給ノズル９ａから水が被研ぎ車輌９０に散布される。次に研磨液が研磨液供給ノズル９ｂから被研ぎ車輌９０に散布される。その後、被研ぎ車輌９０は、天部センター１０ａａと側部上部１０ｃｕ、肩部と側部中部１０ｃｈ、天部両端１０ａｂ、１０ａｃと側部下部１０ｃｄの順で各研ぎ部１０の研ぎブラシ１２が被研ぎ車輌９０の被研ぎ面９１に押し当てられる。なお、研ぎブラシ１２を被研ぎ面９１に押し当てる押圧力は、予め設定される。
【００３９】
被研ぎ車輌９０は搬送装置によって、鉄道車輌研ぎ装置１の中を進み、各研ぎ部１０からの研ぎを受ける。被研ぎ車輌９０が通過し終わると、各研ぎ部１０の研ぎブラシ１２は、収納される。
【００４０】
次に各研ぎ部１０の動作をより詳細に説明する。図２を再度参照する。被研ぎ車輌９０が所定の位置まで進んだら、制御部６０からの指示により、モータ１４が駆動する。モータ１４の回転力は伝達部３０を経て研ぎブラシ１２を回転させる。次に、エアシリンダー２６のピストン２６ｐが押し出される（図２（ｂ）、および図４参照）。エアシリンダー２６のピストン２６ｐの動きによって、研ぎブラシ１２が押し出され、被研ぎ車輌９０の被研ぎ面９１に押し当てられる。また、押し当てられる際には、研ぎ部１０から研磨液が研ぎブラシ１２に供給されてもよい。この研磨液は、研磨液供給ノズル９ｂから供給される研磨液とは別経路による研磨液である。
【００４１】
研ぎブラシ１２の被研ぎ面９１への押圧は、エアシリンダー２６の復動用空気室２６ｉ内の圧力によって制御される（図３参照）。被研ぎ面９１と研ぎブラシ１２間の圧力が所定の値を超えたら、復動用空気室２６ｉ内の空気を抜く。また、逆に被研ぎ面９１と研ぎブラシ１２間の圧力が所定の値を下回ったら、往動用空気室２６ｏに空気を入れ復動用空気室２６ｉ内の圧力を高める。
【００４２】
以上の動作によって、研ぎブラシ１２は被研ぎ面９１に対して所定の範囲の圧力で押し当てることができる。これらの制御は制御部６０が行うことができる。
【００４３】
また、研ぎブラシ１２の側面形状は、被研ぎ面９１の曲面形状に沿った形状に剪定されているので、被研ぎ面９１に対する押圧のムラは回避することができる。特に、本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置１では、被研ぎ車輌９０の天部９０ａは３分割、片側側部９０ｃに対して３分割、そして肩部９０ｂにも研ぎブラシ１２を配置させている。したがって、被研ぎ車輌９０が新幹線（登録商標）のように、多くの曲面で構成されている場合であっても、被研ぎ面９１全面にわたって、均一な押圧で研ぎブラシ１２を押圧させることができる。その結果、研ぎムラのない処理が可能になる。
【００４４】
ところで、研ぎブラシ１２の研磨繊維１２ｂは、研磨粉を混入させた樹脂で形成されているので、使用によって摩耗する。摩耗した研磨繊維１２ｂは、長さが短くなり、腰が強くなる。研ぎブラシ１２の研磨繊維１２ｂが摩耗した状態で、摩耗前と同じ押圧で被研ぎ面９１に押し当てると、研磨量が変わる。結果、被研ぎ車輌９０の表面には、研ぎムラが生じる。
【００４５】
本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置１の制御部６０は、このような研ぎムラが発生しないように、研ぎブラシ１２の消費電流を電流モニタ１６で検知する。研ぎブラシ１２の研磨繊維１２ｂが摩耗すると、研磨繊維１２ｂの腰が強くなる。腰の強くなった研ぎブラシ１２を、摩耗していない時の押圧で被研ぎ面９１に押し当てると、回転トルクが上昇し、消費電流が高くなる。そこで、制御部６０はモータ１４の消費電流が上昇した場合は、特別制御信号を生成する。
【００４６】
特別制御信号は、研ぎムラが発生するおそれがあることを通知する信号である。制御部６０は、この信号に基づいて、エアシリンダー２６の押圧力を減らしてもよい。
【００４７】
また、利用者に研ぎムラが発生するおそれがあることを通知してもよい。利用者への通知は、消費電流の値の記録、表示装置への警告表示といった方法が考えられる。
【００４８】
以上のように本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置１は研ぎブラシ１２の側面形状を被研ぎ車輌９０の側面形状に合わせ、また、研ぎブラシ１２の消費電流を電流モニタ１６でモニタしているので、研ぎムラが生じることを回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る鉄道車輌研ぎ装置は、通常の鉄道車輌はもとより、新幹線（登録商標）といった、多くの曲面で車体が構成されている場合であっても、研ぎムラのない再塗装前処理を行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  鉄道車輌研ぎ装置
２  骨格構造
２ａ  開口部
２ｂ  縦柱
２ｃ  梁
９ａ  水供給ノズル
９ｂ  研磨液供給ノズル
１０  研ぎ部
１０ａ  研ぎ部
１０ｂ  研ぎ部
１０ｂａ  研ぎ部
１０ｂｂ  研ぎ部
１０ａａ  センター
１０ａｂ  一端側
１０ａｃ  他端側
１０ｃ  研ぎ部
１０ｃｕ  上部
１０ｃｈ  中部
１０ｃｄ  下部
１０ｆ  フレーム
１２  研ぎブラシ
１２ａ  回転軸
１２ｂ  研磨繊維
１２ｓ  側面
１４  モータ
１６  電流モニタ
２０  押圧機構
２２  一対のアーム
２２ａ  揺動アーム
２４  揺動軸
２２ｆ  固定ロッド
２６  エアシリンダー
２６ｓ  シリンダ
２６ｐ  ピストン
２６ｏ  往動用空気室
２６ｉ  復動用空気室
２７  排気制御弁
２７ｉ  排気制御弁
２７ｏ  排気制御弁
３０  伝達部
６０  制御部
９０  被研ぎ車輌
９０ａ  天部
９０ｂ  肩部
９０ｃ  側部
９１  被研ぎ面
【図１】
2018111168.tif 000003
【図２】
2018111168.tif 000004
【図３】
2018111168.tif 000005
【図４】
2018111168.tif 000006