(57)【要約】  鉄道レールの破断に使われる解体機の顎部に用いられるブレードセットであって、前記ブレードセットは、下側顎部に取り付けられた下側ブレードと上側顎部に取り付けられた上側ブレードとを備え、下側顎部と上側顎部とは互いに枢結されている。下側ブレードは、溝部によって離間した２つの支持レールを備え、上側ブレードは、溝部の中央部に配置されて溝部に向かって枢動可能な１つの突出ナイフレールを備える。下側ブレードに取り付けられた突出支持レール及び上側ブレードに取り付けられた突出ナイフレールは、離間して配置された全幅にわたる凹部を有し、顎部セットによる加工品の把持能が強化されている。さらに、上側ブレードは外広がり形状に構成され、切断作業が完了すると同時に切断レールの断片を顎部に挟持し、運搬やさらなる加工を行うことができる。上側ブレードにはさらに、操縦者が切断作業中の上側ブレードを正しい方向に向けることを支援するためのマークを赤色などで施し、安全性を向上させることもできる。さらに凹部は、レールの頭部と底部との間に張力及び／又は曲げモーメントがかかるように、凹部の並びと寸法を変えてレールの頭部と底部が入り込むようにしても良い。
2013501862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解体機の顎部に用いられ、少なくとも一方の顎部が他方の顎部に対して回転面内で回転軸を中心に回転するブレードセットであって、
ａ）下側顎部に固定されるように構成された下側ブレードと、
ｂ）上側顎部に固定されるように構成された上側ブレードと、を備え、
前記下側ブレードは、
１）当該下側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第１放射軸と、
２）２つの対向する突出支持レールと、
３）２つの前記支持レールの間に隣接して延在する溝部と、を含み、
前記上側ブレードは、
１）当該上側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第２放射軸と、
２）突出ナイフレールと、を含み、
前記突出支持レールは、それぞれ
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第１放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に延在する複数の凹部と、を有し、
複数の前記凹部が、当該支持レールの幅にわたって延在するとともに、一方の支持レールに設けられた複数の前記凹部と他方の支持レールに設けられた対応する複数の前記凹部とが整列しており、
前記突出ナイフレールは、
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第２放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に当該ナイフレールの幅にわたって延在する複数の凹部と、を有し、
ｉｉｉ）前記平面部分における当該ナイフレールの幅が前記溝部の開口部の幅よりも短く、
ｃ）前記上側ブレードと前記下側ブレードとが、前記回転面について対称であるブレードセット。
【請求項２】
前記平面部分における前記ナイフレールの幅が、前記溝部の幅の１０％〜４０％である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項３】
前記平面部分における前記ナイフレールの幅が、前記溝部の幅の約２０％である請求項２に記載のブレードセット。
【請求項４】
前記ナイフレールの幅が、前記平面部分から離れるにつれて略一定に保たれた後に広がる請求項１に記載のブレードセット。
【請求項５】
前記幅が広がる領域において、前記幅は直線的に広がる請求項４に記載のブレードセット。
【請求項６】
前記幅は、前記溝部の幅と等しくなるまで広がる請求項５に記載のブレードセット。
【請求項７】
前記幅が直線的に広がる領域における前記ナイフレールは、前記回転面に垂直な線との間に３０°〜６０°の角度を形成する請求項５に記載のブレードセット。
【請求項８】
各凹部の深さが、前記ナイフレールの幅の約２０％〜７０％である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項９】
各凹部の長さが、前記ナイフレールの幅の約２０％〜７０％である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１０】
前記平面部分の長さが、前記凹部の長さよりも長い請求項９に記載のブレードセット。
【請求項１１】
前記支持レールの前記凹部が、放射軸に沿って前記ナイフレールの前記凹部とは異なる間隔で配置されている請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１２】
前記支持レールの前記凹部と前記ナイフレールの前記凹部とが、丸みを帯びた角部を有する請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１３】
前記支持レールの前記凹部と前記ナイフレールの前記凹部とが、略弓状の形状である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１４】
前記上側ブレードの前記突出ナイフレールが前記下側ブレードの前記溝部に入り込むのに十分な量、前記上側ブレードが前記下側ブレードに対して相対回転する請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１５】
前記溝部の深さが、前記平面部分における前記ナイフレールの幅の約５０％〜１５０％である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１６】
前記溝部の形状が略楕円形である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１７】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部から取り外し可能である請求項１に記載のブレードセット。
【請求項１８】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部の合わせ面に適合して重なるように、Ｕ字型の形状を有する請求項１７に記載のブレードセット。
【請求項１９】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部の合わせ面に適合して重なるように、前記Ｕ字型の下部から突出する突起を更に含む請求項１８に記載のブレードセット。
【請求項２０】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部と一体化されている請求項１に記載のブレードセット。
【請求項２１】
ａ）上側顎部に枢結された下側顎部と、
ｂ）前記下側顎部に固定されるように構成された下側ブレードと、
ｃ）前記上側顎部に固定されるように構成された上側ブレードと、を備えた解体機用顎部セットであって、
前記下側ブレードは、
１）当該下側ブレードを通り且つ回転面内にある第１放射軸と、
２）２つの対向する突出支持レールと、
３）２つの前記支持レールの間に隣接して延在する溝部と、を含み、
前記上側ブレードは、
１）当該上側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第２放射軸と、
２）突出ナイフレールと、を含み、
前記突出支持レールは、それぞれ
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第１放射軸に平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に延在する複数の凹部と、を有し、
複数の前記凹部が、当該支持レールの幅にわたって延在するとともに、一方の支持レールに設けられた複数の前記凹部と他方の支持レールに設けられた対応する複数の前記凹部が整列しており、
前記突出ナイフレールは、
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第２放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に前記ナイフレールの幅にわたって延在する複数の凹部と、を有し、
ｉｉｉ）前記平面部分における当該ナイフレールの幅が前記溝部の開口部の幅よりも短く、
ｄ）前記上側ブレードと前記下側ブレードとが、前記回転面について対称である顎部セット。
【請求項２２】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードが前記顎部の３面によって支持されるように、前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部の合わせ面に適合して重なるように、Ｕ字型の形状を有する請求項２１に記載の顎部セット。
【請求項２３】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部の合わせ面に適合して重なるように、前記Ｕ字型の下部から突出する安定板を更に含む請求項２１に記載の顎部セット。
【請求項２４】
操作中に操縦者に当該顎部セットを正しい方向に向けることを支援するように、前記ナイフレールとは反対側の前記上側顎部の外表面にマークが施されている請求項２１に記載の顎部セット。
【請求項２５】
前記マークが非常に目立つ塗装である請求項２４に記載の顎部セット。
【請求項２６】
前記非常に目立つ塗装が赤色塗装である請求項２５に記載の顎部セット。
【請求項２７】
下側ブレードを有する下側顎部と上側ブレードを有する上側顎部とを備えた顎部セットを有するレール破断解体機を用いる鉄道レールの加工方法であって、
前記両ブレードは、複数の平面部分と複数の凹部とを有し、
前記下側ブレードは、平面部分を有し且つ溝部によって離間した複数の支持レールを備え、
前記上側ブレードは、平面部分を有するナイフレールを備え、
前記ナイフレールの幅は、前記平面部分から離れるにつれて直線的に広がっており、
ａ）前記下側ブレードが、前記レールに対する離間支持を提供するように前記顎部間に前記レールを保持するステップと、
ｂ）前記上側顎部及び前記下側顎部の一方又は両方を共に前進させ、前記下側ブレードの離間支持の中間で前記上側顎部が前記レールに負荷をかけて、前記レールを破断して切断部分を前記顎部から取り出すステップと、
ｃ）前記顎部を更に共に前進させ、切断された残りの部分を前記ナイフレールの幅広部で前記溝部の壁に押し付けて、閉じた前記顎部セットの中に前記残りの部分を把持するステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
前記上側顎部及び前記側顎部を共に前進させるステップは、前記上側ブレードの前記ナイフレールが前記下側ブレードの前記溝部の中に入り込むまで、前記上側顎部及び前記側顎部の一方又は両方を前進させるステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記上側顎部の外面にマークが施されており、
前記レールを保持するステップの後に、全ての取り出され得る切断部分が操縦者から遠ざかる方向に飛び出すよう、前記上側顎部の前記マークが操縦者から最も離れた位置となるように前記顎部セットの向きを合わせるステップを更に含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記上側ブレードの前記凹部及び前記下側ブレードの前記凹部が、側面視で、凹部中心線を囲むように延び、隣接する前記平面部分から離れる方向に延びる２つの辺を有し、前記２つの辺はその間にある曲線部分でつながり交差する請求項１に記載のブレードセット。
【請求項３１】
前記凹部のそれぞれの形状が、側面視で、前記凹部中心線について対称である請求項３０に記載のブレードセット。
【請求項３２】
前記凹部の２つの辺が、前記中心軸に対して少なくとも２０°の角度Ａを形成する請求項３０に記載のブレードセット。
【請求項３３】
前記角度Ａが、２０°〜６０°を取り得る請求項３２に記載のブレードセット。
【請求項３４】
前記角度Ａが３５°である請求項３３に記載のブレードセット。
【請求項３５】
前記凹部の２つの辺が直線であり、曲線部分で交差する請求項３２に記載のブレードセット。
【請求項３６】
前記凹部の２つの辺が湾曲しており、谷の曲線部分で交わり、前記凹部の辺の角度が前記曲線部分と各辺との交点における接線で規定される請求項３２に記載のブレードセット。
【請求項３７】
各平面部分の幅Ｐが、少なくとも２インチである請求項１に記載のブレードセット。
【請求項３８】
前記平面部分の幅Ｐに対する各凹部の幅Ｒの割合が、１．０〜３．０である請求項３５に記載のブレードセット。
【請求項３９】
前記割合は、約１．７である請求項３８に記載のブレードセット。
【請求項４０】
前記凹部の深さＤが、前記凹部の幅Ｒよりも小さい請求項１に記載のブレードセット。
【請求項４１】
前記凹部の幅Ｒに対する前記凹部の深さＤの割合が、０．２５〜０．７５である請求項４０に記載のブレードセット。
【請求項４２】
前記凹部の幅Ｒに対する前記凹部の深さＤの割合が、約０．５である請求項４１に記載のブレードセット。
【請求項４３】
前記顎部が閉位置にあるとき、前記上側ブレードの凹部と前記下側ブレードの凹部とが互いに整列している請求項２１に記載の顎部セット。
【請求項４４】
頭部と、底部と、レール軸に沿ったそれらの間の腹部と、を有する鉄道レールを更に含み、
前記顎部が閉じているとき、前記レール軸について前記腹部の一方側又は両方側に沿って前記レールに張力がかかるように、少なくとも１つの凹部が、その側面に沿って、前記頭部又は前記底部の反対側の前記レールの腹部に当接する請求項２１に記載の顎部セット。
【請求項４５】
複数の凹部が、前記頭部及び前記底部の両側に隣接する前記腹部の両側で当接する請求項４４に記載の顎部セット。
【請求項４６】
前記レールが、９０ポンド〜１３２ポンドである請求項４４に記載のブレードセット。
【請求項４７】
下側ブレードを有する下側顎部と上側ブレードを有する上側顎部とを備えた顎部セットを有するレール破断解体機を用いる鉄道レールの加工方法であって、
前記両ブレードは複数の平面部分と複数の凹部とを有し、
前記下側ブレードは、平面部分を有し且つ溝部によって離間した複数の支持レールを備え、
前記上側ブレードは、平面部分を有するナイフレールを備え、
前記ナイフレールの幅は、前記平面部分から離れるにつれて直線的に広がっており、
前記ブレードが閉位置にあるとき、前記上側ブレードの凹部と前記下側ブレードの凹部とが互いに略整列し、
前記凹部は、各凹部内の底部から外側に向かって傾斜する側面を有し、
前記鉄道レールが、頭部と、底部と、それらの間の腹部と、を有し、
ａ）前記下側ブレードが、前記レールに対する離間支持を提供し、且つ前記頭部又は前記底部の反対側の前記腹部が前記凹部の側面のうちの１つに当接するように、前記顎部間に前記レールを保持するステップと、
ｂ）前記上側顎部及び前記下側顎部の一方又は両方を共に前進させ、前記下側ブレードの離間支持の中間で前記上側顎部が前記レールに負荷をかけて、レールの長手方向軸に対して垂直な軸に沿って曲げ力を与えるように、且つ、前記顎部が、前記腹部の片側又は両側で前記頭部と前記底部との間に張力をかけて前記底部を前記頭部から引き離すようにして、前記レールを破断して断片部分の１つを前記顎部から取り出すステップと、
を含む方法。
【請求項４８】
前記頭部と前記底部との間に張力をかけるように、複数の前記凹部が、前記頭部及び前記底部の一方又は両方に隣接する腹部に当接する請求項４７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解体や鉄道レール破断、鉄道レールリサイクル機器に用いられる顎部用ブレードセットに関する。特に本発明は、切断後のレール部分を把持するように、横断して延在する凹部を備えた平面レールと、アンビルブレードと併用する先細のナイフブレードとを含む対向するブレードセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は解体・リサイクル機器に関するものであるが、この機器は、建設機器、スクラップ処理・加工機器とも称される。本明細書において解体機、リサイクル機器、スクラップ処理機器、建設機器などの表現は、本発明の対象とする機器を限定することを企図していない。強力な金属剪断機、グラプネル、コンクリート圧砕機、レール破断機などといった解体・リサイクル機器は、油圧シリンダー式のバックホーに搭載されて、解体・リサイクル産業における様々な作業に用いられている。
【０００３】
工業用地を更地にする場合、一般に鉄道レールは回収されるが、その後の処理や運搬の効率を上げるために、レールの長さを短くする必要がある。このため、レール破断方法を用いてレールが望ましい所定長さに切断されている。鉄道レールは焼入れされて非常に強固なため、その加工は難題である。焼き入れされたレールは剪断機を用いての加工が難しいため、レールを屈曲させて破断できるレール破断機は、これらのレールを切断するのに最も効率的なツールである。
【０００４】
図１は、米国特許第７３５４０１０号から抜粋した先行技術を示し、その内容はここに参照することで本明細書に含まれるものとする。図１は、下側ブレード２０を有する下側顎部１５と、上側ブレード３０を有する上側顎部２５とを有し、ブレードセット３５を形成する顎部セット１０を示す。下側ブレード２０（図２）は２つの突出（raised）支持レール４０，４５を備え、その間には溝部５０が設けられている。上側顎部２５は、溝部５０の上側中央に配置された突出ナイフレール５５を有する上側ブレード３０を含む。突出支持レール４５，５０とナイフレール５５とは、それぞれの長さにわたって略平面部分を有し、このため、鉄道レールが切断される前に顎部１５，２５の間から滑り落ちることがある。更に、ブレード２０，３０で鉄道レールを切断すると、切断された２つのレールがレール破断機からから落下するため、作業を続行するには、破断前にレール破断機の方向を変えてレールを掴み直す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７３５４０１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対向する顎部でより確実に鉄道レールを把持して、破断処理を効率的に行うための構造が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による１つの実施形態は、少なくとも一方の顎部が他方の顎部に対して回転面内にある回転軸を中心に回転する、解体機器の顎部に用いられるブレードセットに関する。前記ブレードセットは、下側顎部に固定されるように構成された下側ブレードを備える。前記下側ブレードは、当該下側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第１放射軸と、２つの突出支持レールであって、それぞれが、前記回転面に略垂直であり前記第１放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、前記平面部分の間に延在する複数の凹部とを有し、複数の前記凹部が、当該支持レールの幅にわたって延在するとともに、一方の支持レールに設けられた複数の前記凹部と他方の支持レールに設けられた対応する複数の前記凹部が整列している支持レールと、２つの前記支持レールの間に隣接して延在する溝部と、を含む。上側顎部に固定されるように構成された上側ブレードは、当該上側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第２放射軸と、突出ナイフレールであって、前記回転面に略垂直であり前記第２放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、前記平面部分の間に当該ナイフレールの幅にわたって延在する複数の凹部とを有し、前記平面部分における当該ナイフレールの幅が前記溝部の開口部の幅よりも短いナイフレールと、を含む。前記上側ブレードと前記下側ブレードとが、前記回転面について対称である。凹部は、レールの頭部と底部との間に張力及び／又は曲げモーメントがかかるように、凹部の並びと寸法を変えてレールの頭部と底部が入り込むようにしても良い。
【０００８】
本発明による別の実施形態は、上述のブレードセットを備えた顎部セットに関する。
【０００９】
本発明による更に別の実施形態は、下側ブレードを有する下側顎部と上側ブレードを有する上側顎部とを備えた顎部セットを有するレール破断解体機を用いる鉄道レールの加工方法に関する。前記両ブレードは複数の平面部分と複数の凹部とを有する。前記下側ブレードは、平面部分を有し且つ溝部によって離間した複数の支持レールを備える。前記上側ブレードは、平面部分を有するナイフレールを備え、前記ナイフレールの幅は、前記平面部分から離れるにつれて直線的に広がっている。本方法は、ａ）前記下側ブレードが、前記レールに対する離間支持を提供するように前記顎部に前記レールを保持するステップと、ｂ）前記上側顎部及び前記下側顎部を共に前進させ、前記下側ブレードの離間支持の中間で前記上側顎部が前記レールに負荷をかけて、前記レールを破断して切断部分を前記顎部から取り出すステップと、ｃ）前記顎部を更に共に前進させ、切断された残りの部分を前記ナイフレールの幅広部で前記溝部の壁に押し付けて、閉じた前記顎部セットの中に前記残りの部分を把持するステップと、を含む。前記方法はまた、レールの頭部と底部との間に張力及び／又は曲げモーメントがかかるように、レールの頭部と底部とに当接する並び方やサイズの凹部を利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術による顎部セットの側面図
【図２】先行技術による図１の顎部セットの線２−２に沿った断面図
【図３】本発明による顎部セットの斜視図
【図３Ａ】突出ナイフレールの特徴を示すように回転させた図３の上側ブレードの斜視図
【図４】図３の顎部セットの側面図
【図５】図３の顎部セットの端面図
【図６】鉄道レールを破断図で表し、ブレードと顎部との接続を示す、図５の顎部セットの端面図
【図７Ａ】レール解体機が鉄道レールを切断する一連の様子を示す図
【図７Ｂ】レール解体機が鉄道レールを切断する一連の様子を示す図
【図７Ｃ】レール解体機が鉄道レールを切断する一連の様子を示す図
【図７Ｄ】レール解体機が鉄道レールを切断する一連の様子を示す図
【図８】顎部の間での凹部の相対的な位置を示す、閉じた状態の顎部セットの側面図
【図９】下側ブレードが保持される様子を示す、下側顎部の斜視図
【図１０】顎部で把持した硬化丸棒を示す、図４と同様の側面図
【図１１】本発明の第２実施形態による顎部セットの斜視図
【図１１Ａ】突出ナイフレールの特徴を示すように回転させた図１１の上側ブレードの斜視図
【図１２】図１１に示す上側ブレード及び下側ブレードの側面図
【図１３】本発明の第２実施形態によるブレードセットを使用した、図４と同様の側面図
【図１４】図１３に示す典型的な鉄道レールの断面図
【図１５】本発明の第２実施形態による上側ブレード及び下側ブレードを使用した、図８と同様の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図３は、上側顎部１２５に枢結された下側顎部１１５を備える解体機用顎部セット１１０の斜視図である。下側ブレード１２０は、下側顎部１１５に固定されている。下側ブレード１２０は、当該下側ブレード１２０を通る第１放射軸Ｒ１を有し、この第１放射軸Ｒ１は、顎部１１５，１２５の回転面ＲＰ内にある。下側ブレード１２０は、２つの突出支持レール１４０，１４５を備えている。各突出支持レール１４０，１４５は、支持レール１４０を例に説明すると、複数の平面部分１６０（図４参照）を含み、これら複数の平面部分１６０は、回転面ＲＰに略垂直であり、かつ下側ブレード１２０に沿って第１放射軸Ｒ１（図３）と平行に延在する。各支持レール１４０，１４５は、支持レール１４０を例に説明すると、複数の平面部分１６０の間に複数の凹部１６５を有する。凹部１６５は、突出支持レール１４０の幅Ｗ１にわたって延在している。一方の支持レール１４０に設けられた凹部１６５は、他方の突出支持レール１４５に設けられた対応する凹部１７０と一直線上に配置されている。突出支持レール１４０，１４５の間に隣接して、溝部１７５が延在している。
【００１２】
両方の顎部１１５，１２５が回転すると、或いは、一方の顎部が固定されてこの固定された顎部に対して他方の顎部が回転すると、下側顎部１１５と上側顎部１２５との間で相対的な枢動が得られる。例えば、下側顎部１１５を固定し、上側顎部１２５を回転させても良い。
【００１３】
上側ブレード１３０は、上側顎部１２５に固定されている。上側ブレード１３０は、当該上側ブレード１３０を通り、かつ回転面ＲＰ内にある第２放射軸Ｒ２を有する。上側ブレード１３０は更に、回転面ＲＰ（図３）に略垂直であり、かつ第２放射軸Ｒ２と平行に延在する複数の平面部分１８０（図３ａ）を有する突出ナイフレール１５５を含む。突出ナイフレール１５５は更に、複数の平面部分１８０の間に複数の凹部１８５を含み、これら複数の凹部１８５は、ナイフレール１５５の幅Ｗ２にわたって延在している。図５を参照すると、平面部分１６０におけるナイフレールの幅Ｗ２は、溝部１７５の全体幅Ｗ３よりも短い。
【００１４】
上側ブレード１３０と下側ブレード１２０とは、回転面ＲＰ（図５）について対称である。
【００１５】
図３及び図５に示すように、下側ブレード１２０及び上側ブレード１３０はＵ字型であり、下側顎部１１５及び上側顎部１２５のそれぞれの合わせ面と重なって、顎部１１５及び顎部１２５が下側ブレード１２０及び上側ブレード１３０のそれぞれを三面で支持するようになっている。例えば図５を参照すると、下側ブレード１２０は、３つの支持面１２２ａ、１２２ｂ、及び１２２ｃに沿って下側顎部１１５に支持されている。更に、上側ブレード１３０は、３つの支持面１３２ａ、１３２ｂ、及び１３２ｃに沿って上側顎部１２５に支持されている。
【００１６】
図６を参照すると、平面１８０におけるナイフレール１５５の幅Ｗ２は、溝部１７５の幅Ｗ３の１０〜４０％である。より好適には、平面１８０におけるナイフレール１５５の幅Ｗ２は、溝部１７５の幅Ｗ３の約２０％である。
【００１７】
本願の顎部セット１１０は、鉄道レールを効果的に破断するだけでなく、鉄道レールを切断した後に、断片の一方を保持するために使われても良い。特に図７Ａ〜７Ｄは、鉄道レール１１２を２つの部分１１２ａ，１１２ｂに切断する工程を示す。図７Ａにおいて、レール１１２は、下側顎部１１５と上側顎部１２５との間に配置されている。図７Ｂに示すように、下側顎部１１５及び上側顎部１２５が互いに向かって押されると、レール１１２が屈曲し始める。前述の通り、レールに使用される材料には比較的脆性があるため、図７Ｃに示すように、レール１１２は僅かに屈曲させるだけで破断される。
【００１８】
図５及び図６を参照すると、レール１１２は、突出支持レール１４０及び突出支持レール１４５に支持され、溝部１７５の幅Ｗ３にわたって何にも支持されていない。上側顎部１２５が溝部１７５の幅Ｗ３の略中間でレール１１２に負荷をかけることで、レール１１２に最大限の応力が生じる。なお、下側ブレード１２０の幅を、それを支持する下側顎部１１５よりも広くすることで、溝部１７５の幅Ｗ３を得ている。この構成は、下側ブレード１２０と下側顎部１１５とをＵ字接続することで実現されている。
【００１９】
再び図７Ｃを参照すると、上側顎部１２５によってレール１１２に十分な力がかかることで、図７Ｄに示すようにレールは１１２ａ，１１２ｂの２つの部分に破断される。しかし、レール１１２が比較的長い場合には、レール１１２の切断後、長い方の断片１１２ａを上側ブレード１３０と下側ブレード１２０との間に挟持して、残留しているレール１１２ａを更に切断するように再配置するか又は別の場所に移動させるように、上側ブレード１３０と溝部１７５とを構成しても良い。特に図６に示すように、ナイフレール１５５の幅Ｗ２は、平面１８０から離れるにつれて、領域１８７では略一定に保たれるが、その後、領域１８７に隣接する領域１８９では、図に示すように広がる。更に、領域１８９の幅は、直線的に広がっても良く、溝部１７５の幅Ｗ３に等しいＷ４まで広がっても良い。
【００２０】
幅が直線的に広がる領域１８９のナイフレール１５５は、回転面ＲＰに垂直な線との間に３０°〜６０°、好ましくは４５°の角度Ａを形成する。更に、溝部１７５の深さＤ１は、平面部分１８０におけるナイフレール１５５の幅Ｗ２の約５０％〜１５０％であっても良い。溝部１７５は略楕円形であっても良いが、形状にかかわらず、溝部１７５の表面は連続的であり、高い応力集中を生じさせる稜角がないものとすることが重要である。
【００２１】
図４を参照すると、下側ブレード１２０に設けられた凹部１６５は、それぞれ、支持レール１４０，１４５の幅Ｗ１（図５）の約２０％〜７０％に相当する深さＤ２を有する。更に、凹部１６５の長さＬ２は、支持レール１４０，１４５の幅Ｗ１の約２０％〜７０％である。平面部分１６０の長さＬ４は、凹部１６５の長さＬ２より大きくても良い。この目的は下側ブレード１２０の磨耗耐久性を最大化することにある。
【００２２】
同様に、上側ブレード１３０について、各凹部１８５は深さＤ３を有し、この深さＤ３は、ナイフレール１５５の平面部分１８０の幅Ｗ２（図５）の約２０％〜７０％に相当する。更に、各凹部の長さＬ３は、ナイフレール１５５の平面部分１６０の幅Ｗ２の約２０％〜７０％に相当する。最後に、上側ブレード１３０の平面部分１８０の長さＬ５は、上側ブレード１３０の凹部１８５の長さＬ３より大きくても良い。この目的もまた、磨耗面の寿命を延ばすことにある。
【００２３】
再び図４を参照すると、下側ブレード１２０と上側ブレード１３０に設けられた各凹部１６５，１８５は、半円形（radiused）となっているが、別の形状とされても良い。ただし、２面が交差する箇所は角を丸くして、応力集中係数を最小限に抑える必要がある。図４に示すように、下側ブレード及び上側ブレードのどちらも、略弓状の凹部１６５，１８５を備えている。
【００２４】
図８は、下側顎部１１５と上側顎部１２５とを備えた顎部セット１１０が閉じて、下側ブレード１２０の溝部１７５に放射状の（radial）ナイフレール１５５が入り込んだ状態を示している。なお、下側ブレード１２０の複数の凹部１６５は、ほとんどの箇所において、上側ブレード１３０の複数の凹部１８５の放射軸Ｒ２に関する位置に対して、放射軸Ｒ１に沿ってずれた位置にある。ある特定の状況下では、このオフセットの特徴によって、下側ブレード１２０と上側ブレード１３０とが鉄道レールを把持する力が向上する。
【００２５】
図４及び図８はまた、下側ブレード１２０と上側ブレード１３０との、部分的に開いた状態（図４）及び完全に閉じた状態（図８）における相対的な位置を示している。切断の対象となるレールには脆性があるが、ブレード１２０，１３０が互いに向かう移動範囲は、レール１１２のサイズに応じて長短がある。レール１１２を破断するためには、破壊・破断に必要な応力を生じさせるようにレール１１２を十分に屈曲させなければならない。ある場合には、レール１１２が小さく、レールを最初にブレード１２０，１３０に把持したときにブレード１２０，１３０がほぼ閉じていることがある。この場合、ブレード１２０，１３０は、図８に示すように、互いにオーバーラップするように移動する。特に、ブレード１２０，１３０が閉状態にあるとき、突出ナイフレール１５５が下側ブレード１２０の溝部１７５に入り込む移動は非常に大きくなる。この構成により、突出ナイフレール１５５は、レール１１２を溝部１７５の中に押し込むことができる。
【００２６】
図３及び図９を参照すると、下側ブレード１２０は、下側顎部１１５に取り外し可能に固定され、上側ブレード１３０は、上側顎部１２５に取り外し可能に固定されている。これらのブレードを対応する顎部に取り付ける構造は同様であるため、下側ブレード１２０の下側顎部１１５への取り付けについてのみ、図６及び図９を参照して説明する。
【００２７】
下側ブレード１２０は、当該下側ブレード１２０から突出する保持突起１９０と安定部材１９５とを含む。保持突起１９０には、ボルト２３０を受けるための穴部１９２が貫通している。下側顎部１１５は、保持突起１９０を受けるための受容部２００と安定部材１９５を受けるための受け台２０５とを有する。保持突起１９０は、下側顎部１１５に沿って延在する補剛バー２１０の両端に伸張する。補剛バーもまた、穴部１９２と一直線に並んでボルト２３０を受容する穴部２１２を有する。更に、図６に示すように、保持突起１９０の下には、下側顎部の表面２２５（図９）に当接する面２２０を有する安定板（stabilizer wings）２１５が備えられている。この安定板２１５によって剛性が増し、下側ブレード１２０に力がかかった際の下側ブレード１２０と下側顎部１１５との間でのねじれに対する抵抗が与えられる。図６に示すように、ボルト２３０は保持突起１９０と補剛バー２１０とを貫通し、下側ブレード１２０を下側顎部１１５に固定する。更に強度を増すために、ボルト２３０の周囲にスリーブを取り付けることもできる。
【００２８】
下側ブレード１２０を下側顎部１１５に固定する前記構成は、上側ブレード１３０を上側顎部１２５に固定する場合にも適用可能であることが理解されよう。
【００２９】
図７Ｃ及び図７Ｄに示すように、鉄道レール１１２に十分な応力がかかると、レールの脆性によって、僅かに屈曲しただけで破断に至る。レール１１２の破断時に放出されるエネルギーは、通常、切断部分に伝達されたエネルギーとして現れる。図７Ｄに示すように、断片１１２ａが顎部１１５，１２５に保持されるのに対し、断片１１２ｂは下側顎部１１５から遠ざかる方向に落下する。このため、切断工程の間は、安全のために顎部セット１１０の下側顎部１１５は操縦者にできるだけ近く、また上側顎部１２５は操縦者からできるだけ遠くに位置する必要がある。これを確実にするために、上側顎部１２５の外面２３５には、操縦者が操作中に顎部セット１１０を正しい方向に向けるように支援するためのマーク２４０が施されている。１つの実施形態では、マーク２４０は、上側顎部１２５の大部分を占める非常に目立つ塗装であっても良く、従ってこの塗装と上側顎部１２５とは、切断操作の間、操縦者から見える位置にあってはならない。好ましくは、この非常に目立つ塗装は赤色の塗装である。その結果、切断操作の間に操縦者から見えない位置に上側顎部１２５のマークがある限り、断片１１２ｂが飛び出しても、確実に操縦者から離れた方向に向かうことになる。
【００３０】
下側ブレード１２０を備えた下側顎部１１５と、上側ブレード１３０を備えた上側顎部１２５と、を有する顎部セット１１０を備えたレール破断解体機を使った鉄道レールの処理方法は、図７Ａ〜図７Ｄに示す工程を含む。この工程では、下側顎部１１５の下側ブレード１２０が、突出支持レール１４０と突出支持レール１４５とによる離間支持を提供するように、レール１１２を下側顎部１１５と上側顎部１２５との間に保持する。図７Ｂに示すように、上側顎部１２５と下側顎部１１５とを共に前進させて、レール１１２が破断するまで（図７Ｃ）、下側ブレード１２０の離間支持の中間で上側顎部１２５がレール１１２に負荷をかけ、切断部分１１２ｂ（図７Ｄ）が顎部１１５，１２５から取り出される。上側ブレード１３０の幅広部１８９が残りのレール部分１１２ａを溝部１７５の壁に押し付けるまで、顎部１１５，１２５は更に共に前進し、閉じた顎部セット１１０の中に残りの部分１１２ａを保持する。更に、上側顎部１２５の外面２３５にマーク２４０が施されている場合、切断部分１１２ｂが操縦者から遠ざかる方向に飛び出すよう、上側顎部１２５のマーク２４０が操縦者から最も離れた位置となるように、顎部セット１１０の向きを合わせる工程を処理方法に含めても良い。
【００３１】
ここまで、顎部セット１１０を鉄道レール破断に用いる場合について説明した。これは、本願の顎部セット１１０の主要な用途であるが、この他にも前記顎部セット１１０は、例えば剪断機による切断前又は切断後に中空パイプを圧縮して体積を最小化し、パーツを積み重ねて、保管時や運搬時の効率を上げることに使用されても良いことが理解されよう。
【００３２】
更に、上記の構成では、下側ブレード１２０は下側顎部１１５に取り外し可能に固定され、上側ブレード１３０は上側顎部１２５に取り外し可能に固定されているが、各ブレードと対応する顎部とが互いに一体化された１つの部品として構成されても良い。
【００３３】
図３〜図５は、顎部セット１１０を用いて鉄道レール１１２を保持する場合を示しているが、図１０に示すように、前記顎部は硬化丸棒１１４を保持し破断するために使用しても良い。
【００３４】
ここまで、顎部セットが下側ブレード１２０と上側ブレード１３０とを有し（図３）、複数の平面部分１６０と複数の凹部１６５とが交互に配置されている下側ブレード１２０と、複数の平面部分１８０と複数の凹部１８５とが交互に配置されている上側ブレード１３０（図４の側面図）と、を備える場合について説明した。更に、図８に示すように、下側ブレード１２０の複数の凹部１６５と上側ブレード１３０の複数の凹部１８５（図４）とは、整列しておらず、比較的浅く作られている。
【００３５】
本発明の第２実施形態は、下側顎部１１５に接続された下側ブレード３２０と上側顎部１２５に接続された上側ブレード３３０とを有する同様の顎部セット１１０に関し、下側顎部１１５及び上側顎部１２５は、上述の実施形態と同一である。しかし、下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０は、例えば図３について説明した下側ブレード１２０及び上側ブレード１３０とは異なる。特に、下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０は、突出支持レール３４０，３４５に支持された鉄道レール１１２に上側ブレード３３０が力を加える動作によって鉄道レール１１２を切断することだけではなく、図１３に示すように、下側ブレード３２０の凹部３６５と上側ブレード３３０の凹部３７０とを利用して、レール頭部１１３ａとレール底部１１３ｂとの間に張力を発生させることをも企図している。
【００３６】
下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０の複数の凹部及び複数の平面部分は、側面視で同一形状であるため、上側ブレード３３０の側面図は上下を逆にすれば図１２に示す下側ブレード３２０と同様であるという理解の下、図１２に示す下側ブレード３２０のみを以下に説明する。
【００３７】
図１２を参照すると、下側ブレード３２０は側面視で複数の凹部３６５を含み、各凹部３６５は、凹部中心線Ｃを囲むように延び、隣接する平面部分３６０から離れる方向に広がる２つの辺３６６，３６７を有する。２つの辺３６６，３６７は、曲線部分３６８で交わっている。図１２に示すように、各凹部３６５の形状は、凹部中心線Ｃについて対称である。更に各凹部３６５の辺３６６，３６７は、凹部中心線Ｃとの間に、少なくとも２０°の角度Ａを形成する。角度Ａは２０°〜６０°であっても良く、好ましくは３５°である。
【００３８】
図１２に示すように、凹部３６５の２つの辺３６６，３６７は直線で、曲線部分３６８で交差する。
【００３９】
或いは、点線３６９で示すように、凹部の辺３６６，３６７は、湾曲して曲線部分３６８と交差するようにしても良い。この場合、凹部の辺の角度Ａ’は、曲線部分３６８と各辺３６６，３６７との交点における接線３６９Ａで規定する。
【００４０】
引き続き図１２を参照すると、各平面部分３６０は幅Ｐを有し、この幅Ｐは少なくとも２インチ（約５．０８ｃｍ）である。更に、各平面部分３６０の幅Ｐに対する各凹部３６５の幅Ｒの割合は、１〜３である。好ましい態様において、前記割合は約１．７である。
【００４１】
更に、各凹部３６５の深さＤは、各凹部３６５の幅Ｒよりも小さい。特に、各凹部の深さＤと幅Ｒの割合は０．２５〜０．７５である。好ましい態様において、前記割合は約０．５である。
【００４２】
図１５を参照すると、顎部１１５，１２５が閉位置にあるとき、下側ブレード３２０の凹部３６５と上側ブレード３３０の凹部３７０とは、互いに整列していることが分かる。
【００４３】
本レール破断機は、図３〜図８の実施形態に示すように、基本的には簡単な構造で支えられたレールに中心力を加えることで、図２に示されるレール１１２を破断する。これにより、レール１１２に曲げモーメントが加わると、脆性のあるレールは屈曲し、この屈曲によりレールが破断される。しかし、本出願人は、破断作業中に頭部、底部、及び腹部（web）を残したままのレールはかなり強固であり、破断作業の前又は最中にレールの頭部と底部とを分離できれば、図３に示す方法でのレールの破断における抵抗力がかなり低くなることに気付いた。そのため、図１０〜図１３及び図１５に示す実施形態は、図２に示すように曲げモーメントを加えて破断するだけではなく、頭部及び／又は底部を腹部から分離することによってレールの構造的完全性を低下させることを企図する。図１４は、頭部１１３ａ、底部１１３ｂ、及びそれらの間の腹部１１３ｃを備えるレール１１２を示す。図１４に示す構成では、レールは中心線１１３ｄについて対称である。図１３及び図１４を参照すると、１つの凹部３６５の辺３６６に底部１１３ｂが当接（engage）し、別の凹部３６５の辺３６７にレール１１２の頭部１１３ａが当接する。２つの辺は傾斜しており、また下側顎部１１５と上側顎部１２５とは一緒に閉じるため、傾斜面３６６，３６７は、頭部１１３ａを底部１１３ｂから引き離すように作用し、腹部１１３ｃに張力がかかる。下側ブレード３２０の面のみが上記のようにレール１１２と当接する場合には、頭部１１３ａと底部１１３ｂとは互いに回転し合って、腹部１１３ｃを屈曲させる。一方、下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０の両方の辺３６７が頭部１１３ａに当接し、下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０の両方の辺３６６が底部１１３ｂに当接する場合には、腹部１１３ｃには主として張力がかかる。いずれの場合も、図２に示すように、レールの中心線に対して垂直な軸に曲げ力がかかると、レール１１２の頭部１１３ａと底部１１３ｂとの間には別々の力が加えられ、レール１１２の破壊が促進される。図１４は、頭部１１３ａと底部１１３ｂとを分離し得る構造を簡略図で示している。また、鎖線は下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０の輪郭であり、これらの下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０は、互いに近づくように移動する。辺３６６，３６７は、互いに近づくように移動し、頭部１１３ａと底部１１３ｂとに「Ｆ」で示す力を加えることで、上述のように腹部１１３ｃに張力をかける。下側ブレード３２０と上側ブレード３３０との間にレール１１２が挟持される形態に応じて、下側ブレード３２０及び上側ブレード３３０の２つの辺３６６，３６７が同じ力で頭部１１３ａと底部１１３ｂとに当接して、腹部１１３ｃに張力を及ぼす場合もあり、又は、いずれか一方が他方よりも強く接触して、頭部１１３ａと底部１１３ｂとの間で屈曲させる場合もある。本発明による顎部を用いて加工されるレールは、９０ポンド（約４０．８２ｋｇ）〜１３２ポンド（約５９．８７ｋｇ）であっても良いが、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４４】
作業時に、レール１１２の頭部１１３ａが１つの凹部３６５の組に、底部１１３ｂが別の凹部３６５の組に把持されて、隣り合った凹部の辺３６６，３６７に頭部１１３ａと底部１１３ｂとが当接するように、レール１１２を下側顎部１１５と上側顎部１２５の間に挟持しても良い。上側顎部１２５が図２と同様にしてレールに負荷をかけるように、またそれとは別に下側顎部１１５と上側顎部１２５とが、下側ブレード３２０と上側ブレード３３０とを介して、頭部１１３ａと底部１１３ｂとの間に張力を加え、レール１１２が破断するまで腹部１１３ｃの片側または両側で底部１１３ｂを頭部１１３ａから引き離すように、下側顎部１１５と上側顎部１２５が前進する。
【００４５】
本発明の具体的な実施形態を詳細に説明したが、当業者には本明細書による教示の全体に照らしてその細部について多種の変更を加え代替物を用い得ることが理解されよう。従って、本明細書に開示される好適な実施形態は、説明のみを目的とし、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に対して与えられることを意図する。
【図１】
2013501862.tif 000003
【図２】
2013501862.tif 000004
【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月6日(2012.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解体機に用いられる顎部セットであって、
ａ）上側顎部に枢結された下側顎部と、
ｂ）前記下側顎部に固定されるように構成された下側ブレードと、
ｃ）前記上側顎部に固定されるように構成された上側ブレードと、を備え、
前記下側ブレードは、
１）当該下側ブレードを通り且つ回転面内にある第１放射軸と、
２）２つの対向する突出支持レールと、
３）２つの前記支持レールの間に隣接して延在する溝部と、を含み、
前記上側ブレードは、
１）当該上側ブレードを通り且つ前記回転面内にある第２放射軸と、
２）突出ナイフレールと、を含み、
前記突出支持レールは、それぞれ
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第１放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に延在する複数の凹部と、を有し、
複数の前記凹部が、当該支持レールの幅にわたって延在するとともに、一方の支持レールに設けられた複数の前記凹部と他方の支持レールに設けられた対応する複数の前記凹部とが整列しており、
前記突出ナイフレールは、
ｉ）前記回転面に略垂直であり前記第２放射軸と平行に延びる複数の平面部分と、
ｉｉ）前記平面部分の間に当該ナイフレールの幅にわたって延在する複数の凹部と、を有し、
ｉｉｉ）前記平面部分における当該ナイフレールの幅が前記溝部の開口部の幅よりも短く、
ｄ）前記上側ブレードと前記下側ブレードとが、前記回転面について対称である顎部セット。
【請求項２】
前記平面部分における前記ナイフレールの幅が、前記溝部の幅の約２０％である請求項１に記載の顎部セット。
【請求項３】
各凹部の深さが、前記ナイフレールの幅の約２０％〜７０％であり、各凹部の長さが、前記ナイフレールの幅の約２０％〜７０％である請求項１に記載の顎部セット。
【請求項４】
前記支持レールの前記凹部が、放射軸に沿って前記ナイフレールの前記凹部とは異なる間隔で配置されている請求項１に記載の顎部セット。
【請求項５】
前記上側ブレードの前記突出ナイフレールが前記下側ブレードの前記溝部に入り込むのに十分な量、前記上側ブレードが前記下側ブレードに対して相対回転する請求項１に記載の顎部セット。
【請求項６】
前記下側ブレード及び前記上側ブレードが前記顎部の３面によって支持されるように、前記下側ブレード及び前記上側ブレードは、それぞれ対応する前記下側顎部及び前記上側顎部の合わせ面に適合して重なるように、Ｕ字型の形状を有する請求項１に記載の顎部セット。
【請求項７】
前記上側ブレードの前記凹部及び前記下側ブレードの前記凹部が、側面視で、凹部中心線を囲むように延び、隣接する前記平面部分から離れる方向に延びる２つの辺を有し、前記２つの辺はその間にある曲線部分でつながり交差する請求項１に記載の顎部セット。
【請求項８】
前記凹部のそれぞれの形状が、側面視で、前記凹部中心線について対称である請求項７に記載の顎部セット。
【請求項９】
前記凹部の２つの辺が湾曲しており、谷の曲線部分で交わり、前記凹部の辺の角度が前記曲線部分と各辺との交点における接線で規定される請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１０】
各平面部分の幅Ｐが、少なくとも２インチである請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１１】
前記平面部分の幅Ｐに対する各凹部の幅Ｒの割合が、１．０〜３．０である請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１２】
前記凹部の深さＤが、前記凹部の幅Ｒよりも小さい請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１３】
前記上側顎部及び前記下側顎部が閉位置にあるとき、前記上側ブレードの凹部と前記下側ブレードの凹部とが互いに整列している請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１４】
頭部と、底部と、レール軸に沿ったそれらの間の腹部と、を有する鉄道レールを更に含み、
前記上側顎部及び前記下側顎部が閉じているとき、前記レール軸について前記腹部の一方側又は両方側に沿って前記鉄道レールに張力がかかるように、少なくとも１つの凹部の側面が、前記鉄道レールの腹部の反対側の前記頭部又は前記底部に当接する請求項１に記載の顎部セット。
【請求項１５】
複数の凹部が、前記頭部及び前記底部の両側に隣接する前記腹部の両側で当接する請求項１４に記載の顎部セット。
【国際調査報告】
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