(57)【要約】【課題】本願発明は、作業員に無理な姿勢を強いることなく、容易かつ確実にレールの顎下部を研磨・清掃し得るレール顎下部清掃装置の提供を目的とする。【解決手段】本願発明は、走行ローラを回転自在に支承し鉄道レール上を走行移動し得る装置本体と、装置本体に設けられ清掃ブラシを回転自在に支承するブラシ支持体と、ブラシ支持体に設けられ清掃ブラシを回転駆動するブラシ駆動源と、清掃ブラシを鉄道レールに対して上方へ付勢する第１のバネ手段と、清掃ブラシを鉄道レールに接近する方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、鉄道レールにセットした状態において、走行ローラを鉄道レールの頭頂部に圧接させ、清掃ブラシを鉄道レールの顎下部に圧接させ、装置本体を走行移動させることで、清掃ブラシにより顎下部を清掃するよう構成している。【選択図】図４
2015010949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道レールにおける頭部の顎下部に探触子を当接させて実施する超音波探傷検査に先んじて、上記顎下部の表面を研磨・清掃するためのレール顎下部清掃装置であって、
走行ローラを回転自在に支承し、前記走行ローラにより前記鉄道レール上を走行移動し得る装置本体と、
前記装置本体に設けられ、清掃ブラシを回転自在に支承するブラシ支持体と、
前記ブラシ支持体に設けられ、前記清掃ブラシを回転駆動するブラシ駆動源とを有し、
前記装置本体に対して上下動自在に支承された前記走行ローラを、前記装置本体に対して下方へ付勢することにより、前記清掃ブラシを前記鉄道レールに対して上方へ付勢する第１のバネ手段と、
前記清掃ブラシを前記鉄道レールの幅方向に移動させるよう前記装置本体に揺動支持された前記ブラシ支持体を、前記清掃ブラシが前記鉄道レールに接近する方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、
前記鉄道レールにセットした状態において、前記走行ローラを前記鉄道レールの頭頂部に圧接させるとともに、前記清掃ブラシを前記鉄道レールの顎下部に圧接させ、前記装置本体を走行移動させることによって、前記清掃ブラシにより前記顎下部を清掃するよう構成したことを特徴とするレール顎下部清掃装置。
【請求項２】
前記清掃ブラシは、前記鉄道レールの長手方向に沿って延在する形態を呈し、前後方向に延びる回転軸およびブラシ材を備え、
前記ブラシ支持体は、上下方向に延在する支持アームを備え、該支持アームの下部に前記清掃ブラシの前記回転軸を支承し、
前記ブラシ駆動源は、前記ブラシ支持体の上部に配設され、前記支持アームに沿って上下方向に延在する伝達軸を介して、前記清掃ブラシにおける前記回転軸を駆動する、
ことを特徴とする請求項１記載のレール顎下部清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鉄道レールの頭部に対して超音波探傷検査を実施する際に、探触子を接触させる鉄道レールの顎下部の表面(探傷面)を、検査に先んじて研磨・清掃するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道レールは、鉄道車輌の重量を支えるとともに、鉄道車輌を所望する進路へ誘導するための、棒鋼の一種に分類される鉄鋼鋼製品であり、その断面が特殊な形状を呈していることは良く知られている。
【０００３】
すなわち、図８に示す如く、鉄道レール(以下、単にレールと称する)Ｒは、頭部Ａ、腹部Ｂ、底部Ｃの３つの部位から構成され、上記頭部Ａは、上方を望む頭頂部Ａｔと、左右の側部Ａｓ，Ａｓとを有し、さらに頭部Ａと腹部Ｂとを繋ぐ左右の顎下部(上首部)Ａｊ，Ａｊを有している。
【０００４】
また、図９に示す如く、上記レールＲの頭部Ａにおける頭頂部Ａｔには、鉄道車輌における車輪Ｗの踏面Ｗｔが当接し、上記頭部Ａにおける一方(軌間の内方側)の側部Ａｓには、上記車輪ＷにおけるフランジＷｆが当接することとなる。
ここで、上述したレールＲの頭部Ａには、走行する鉄道車輌の荷重が作用することによって、内部に横裂等の損傷が発生する虞れがあり、鉄道車輌の安全な運行には、上記損傷の早期発見とともに、上記損傷に対する適切な処置が不可欠である。
【０００５】
レールＲの頭部Ａに生じた損傷を発見する手段としては、従来より超音波探傷検査が採用されており、その一例として、図１０に示す如くレールＲの頭部Ａの一方(図中左側)の顎下部Ａｊに発信用の探触子Ｐｅを接触させ、他方(図中右側)の顎下部Ａｊに受信用の探触子Ｐｒを接触させ、探触子Ｐｅから頭部Ａの頭頂部Ａｔに向けて超音波を発信し、探触子Ｐｒが受診したエコーを解析することによって、特に頭頂部Ａｔ近傍に生じた損傷を発見するのに有効な、探傷方法および装置の提供が為されている(例えば、特許文献１および特許文献２参照)。
なお、上記超音波は、図１０中、右側から入射し、左側で受信する構成の場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３６８０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の如き超音波探傷検査を実施する際に、一対の探触子Ｐｅ，Ｐｒを接触させるレールＲの顎下部Ａｊ，Ａｊは、通常、メンテナンスの為されない部位であるため、表面に発生した錆や付着したオイル等によって著しく汚れている。
このように汚れている顎下部Ａｊ，Ａｊに探触子Ｐｅ，Ｐｒを接触させた場合、グリセリン等の接触媒質を介在させた状態であっても、探触子ＰｅからレールＲの内部への超音波の入射、およびレールＲの内部から探触子Ｐｒへの超音波の受信が阻害され、これによって超音波探傷検査の実施が困難となる不都合を招く。
【０００８】
そこで、超音波探傷検査を実施する場合には、検査に先んじてワイヤブラシや手持ちのディスクサンダ等を用い、レールＲにおける顎下部Ａｊ，Ａｊの表面(探傷面)から錆やオイル等の汚れを除去する清掃作業が必要となる。
【０００９】
しかし、敷設されたレールＲは低い位置に在ることから、ワイヤブラシ等を使用しての清掃作業は、中腰等の無理な姿勢を作業員に強いることとなり、また顎下部Ａｊ，Ａｊの表面は下方を向いているために、ワイヤブラシ等を適切に当てて清掃することも難しく、もって顎下部Ａｊ，Ａｊに対する清掃作業を効率良く実施するには困難を伴っていた。
【００１０】
上述の如き実状に鑑みて、本願発明の目的は、作業員に無理な姿勢を強いることなく、探傷面であるレールの顎下部の表面を、容易かつ確実に研磨・清掃することのできる、レール顎下部清掃装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するべく、請求項１の発明に係るレール顎下部清掃装置は、走行ローラを回転自在に支承し該走行ローラにより鉄道レール上を走行移動し得る装置本体と、該装置本体に設けられ清掃ブラシを回転自在に支承するブラシ支持体と、該ブラシ支持体に設けられ清掃ブラシを回転駆動するブラシ駆動源とを有し、さらに装置本体に対して上下動自在に支承された走行ローラを装置本体に対して下方へ付勢することにより、清掃ブラシを鉄道レールに対して上方へ付勢する第１のバネ手段と、清掃ブラシを鉄道レールの幅方向に移動させるよう装置本体に揺動支持されたブラシ支持体を、清掃ブラシが鉄道レールに接近する方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、鉄道レールにセットした状態において、走行ローラを鉄道レールの頭頂部に圧接させるとともに、清掃ブラシを鉄道レールの顎下部に圧接させ、装置本体を走行移動させることによって、清掃ブラシにより顎下部を清掃するよう構成したことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明に係るレール顎下部清掃装置は、請求項１の発明に係るレール顎下部清掃装置において、清掃ブラシは鉄道レールの長手方向に沿って延在する形態を呈し、前後方向に延びる回転軸およびブラシ材を備え、ブラシ支持体は上下方向に延在する支持アームを備え、該支持アームの下部に清掃ブラシの回転軸を支承し、ブラシ駆動源はブラシ支持体の上部に配設され、支持アームに沿って上下方向に延在する伝達軸を介して、清掃ブラシにおける回転軸を駆動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係るレール顎下部清掃装置では、鉄道レールにセットした状態において、装置本体を走行移動させることにより、清掃ブラシによって顎下部を清掃するよう構成したので、レール顎下部清掃装置を走行移動させることによって、作業員に中腰等の無理な姿勢を強いることなく、楽な姿勢で鉄道レールの顎下部に対する研磨・清掃作業を実施することが可能となる。
【００１４】
また、請求項１の発明に係るレール顎下部清掃装置では、第１の付勢手段と第２の付勢手段とによって清掃ブラシを付勢したことで、形状の相違する複数種類の鉄道レールに対しても、また鉄道レールの頭頂面が摩耗している状況においても、鉄道レールの顎下部に清掃ブラシが当接されることとなり、もって顎下部の表面を有効に研磨・清掃することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明に係るレール顎下部清掃装置によれば、清掃ブラシが鉄道レールの長手方向に沿って延在する形態を呈し、ブラシ支持体の支持アームが上下方向に延在するとともに、ブラシ駆動源は支持アームに沿って上下方向に延在する伝達軸を介して清掃ブラシを回転させているので、鉄道レールに対してレール顎下部清掃装置を着脱する際、および鉄道レールにセットした状態において研磨・清掃作業を実施する際に、鉄道レールに並行して敷設されている脱線防止ガードや踏切等との干渉を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願発明に係るレール顎下部清掃装置の一実施例であって、レールにセットされた状態のレール顎下部清掃装置を示す全体斜視図である。
【図２】実施例におけるレール顎下部清掃装置を示す外観側面図である。
【図３】実施例におけるレール顎下部清掃装置を示す外観正面図である。
【図４】実施例におけるレール顎下部清掃装置を示す全体斜視図である。
【図５ａ】実施例におけるレール顎下部清掃装置をレールにセットする際の動作を示す外観正面図である。
【図５ｂ】実施例におけるレール顎下部清掃装置をレールにセットする際の動作を示す外観正面図である。
【図６】清掃ブラシを６０kgレールの顎下部に当接させた状態を示す断面図である。
【図７】清掃ブラシを５０kgＮレールの顎下部に当接させた状態を示す断面図である。
【図８ａ】一般的なレールの外観斜視図および外観側面図である。
【図８ｂ】一般的なレールの外観斜視図および外観側面図である。
【図９】鉄道車輌における車輪と共に示すレールの断面図である。
【図１０】顎下部の表面(探傷面)に探触子を接触させた超音波探傷検査の一態様を示すレールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明に係るレール顎下部清掃装置の具体的な構成を、実施例を示す図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１〜図４は、本願発明に係るレール顎下部清掃装置の一実施例を示しており、該レール顎下部清掃装置１(以下、清掃装置１と称する)は、装置本体としての本体フレーム２を具備し、この本体フレーム２には前後の走行ローラ３，３が、夫々回転自在に支承されている。
【００１８】
上記本体フレーム２は、平面視において矩形状を呈する枠構造体から成り、左右の側板２ｓ，２ｓには、各走行ローラ３，３の支軸３ａ，３ａを支承する長孔２ｏ，２ｏが設けられ、これらの長孔２ｏ，２ｏが上下に延在していることにより、走行ローラ３，３は本体フレーム２に対して上下動自在に支承されている。
【００１９】
また、本体フレーム２と走行ローラ３，３との間には、本体フレーム２に対して走行ローラ３を下方へ付勢する走行ローラ付勢バネ(第１の付勢手段)４が設けられ、詳しくは、本体フレーム２における側板２ｓのピン２ｐに係止された走行ローラ付勢バネ４が、走行ローラ３の支軸３ａを下方に向けて付勢するように構成されている。
【００２０】
一方、上述した本体フレーム２の左右側部には、ブラシ支持体としての支持フレーム５，５が設けられており、これらの支持フレーム５，５には、各々清掃ブラシ６，６が回転自在に支承されている。
【００２１】
ここで、上記清掃ブラシ６は、鉄道レール(以下、単にレールと称する)Ｒの長手方向に沿って延在する形態を呈しており、前後方向(レールＲの長手方向)に延在する中心の回転軸６ａと、この回転軸６ａの周囲に設けられて穂先が螺旋を描くスクリュー状のブラシ材６ｂとを具備している。
【００２２】
上記支持フレーム５は、レールＲの長手方向に沿って延在する上部ビーム５ｂと、上下方向に延在する３つの支持アーム５ａ，５ａ，５ａとを有し、これら支持アーム５ａの下部には、上述した清掃ブラシ６の回転軸６ａが回転自在に支承され、さらに清掃ブラシ６のブラシ材６ｂの外側方を覆うブラシカバー５ｃが設けられている。
【００２３】
また、本体フレーム２の左右に位置する支持フレーム５，５は、支持アーム５ａの下部に支承した清掃ブラシ６を、レールＲの幅方向(左右方向)に移動させる態様で、上記本体フレーム２に対して、前後一対の軸支ピン５Ａ，５Ａにより揺動支持されている。
【００２４】
さらに、上述した左右の支持フレーム５，５の間には、夫々の支持フレーム５，５に支承されている清掃ブラシ６，６を、レールＲに接近させる方向へ付勢する支持フレーム付勢バネ(第２の付勢手段)７，７が設けられている。
【００２５】
詳しくは、左右の支持フレーム５，５における、夫々の上部ビーム５ｂ，５ｂの間に、圧縮バネから構成された支持フレーム付勢バネ７，７を介装することで、各々の支持フレーム５，５に支承された清掃ブラシ６，６を、互いに接近する方向へ付勢するよう構成されている。
【００２６】
また、支持フレーム５における各支持アーム５ａの下端には、レールＲに清掃装置１をセットする際、後述する如く機能するカム面５ａｃが形成されており、さらに支持フレーム５における前方と後方の支持アーム５ａ，５ａには、清掃装置１をレールＲにセットした際、レールＲの側部Ａｓに当接する側方ガイドローラ５ｓと、レールＲの下顎部Ａｊに当接する下方ガイドローラ５ｌとが、夫々、回転自在に支承されている。
【００２７】
上記支持フレーム５における上部ビーム５ｂには、ブラシ駆動源としてのディスクサンダ１０が設置されており、該ディスクサンダ１０のスピンドル（回転軸）には、支持フレーム５の支持アーム５ａに沿って上下方向に延在する伝達軸１１が連結され、この伝達軸１１と清掃ブラシ６の回転軸６ａとの間には、ねじ歯車（ヘリカルギヤ）１２が介装されており、もって清掃ブラシ６は、ディスクサンダ１０から伝達軸１１、ねじ歯車１２を介して伝達される駆動力により回転されることとなる。
【００２８】
因みに、実施例における清掃装置１は、前後の全長が約４００mm、全高が約３００mm、左右の全幅が約２００mmの外観を呈し、さらに前後方向における中心の垂直軸を対称軸として１８０°回転する毎に一致する、いわゆる二回回転対称を成す外観を呈している。
【００２９】
上述のように構成された実施例の清掃装置１が、図１〜図３に示す如くレールＲに対してセットされた状態においては、図３に明示するように、本体フレーム２に支承された走行ローラ３が、レールＲにおける頭部Ａの頭頂部Ａｔに載置されているとともに、左右の支持フレーム５，５に支承された清掃ブラシ６，６が、レールＲにおける頭部Ａの顎下部Ａｊに当接している。
【００３０】
ここで、上記走行ローラ３は、先に詳述した如く、走行ローラ付勢バネ(第１の付勢手段)４によって、本体フレーム２に対して下方へ付勢されているので、走行ローラ３がレールＲの頭頂部Ａｔに載置している状態においては、走行ローラ３に対して本体フレーム２が上方へ付勢され、本体フレーム２に設けられた左右の支持フレーム５，５が上動することで、支持フレーム５，５の支持アーム５ａに支承されている下方ガイドローラ５ｌ，５ｌが、レールＲの顎下部Ａｊに当接することとなる。
【００３１】
また、左右の支持フレーム５，５は、先に詳述した如く、支持フレーム付勢バネ(第２の付勢手段)７によって、清掃ブラシ６がレールＲに接近する方向へ付勢されているので、支持フレーム５，５の支持アームａに支承されている側方ガイドローラ５ｓ，５ｓがレールＲの側部Ａｓに圧接することとなる。
【００３２】
このように、下方ガイドローラ５ｌ，５ｌがレールＲの顎下部Ａｊに圧接し、かつ側方ガイドローラ５ｓ，５ｓがレールＲの側部Ａｓに圧接することで、左右の支持フレーム５，５に支承されている清掃ブラシ６，６は、レールＲの顎下部Ａｊに対する最適な相対位置に占位することとなる。
【００３３】
したがって、清掃装置１をレールＲにセットした状態では、レールＲの頭頂部Ａｔに走行ローラ３が圧接するとともに、レールＲの顎下部Ａｊに対する最適な位置に清掃ブラシ６が位置することとなり、この状況において左右の清掃ブラシ６，６を駆動回転させつつ、作業員によって清掃装置１を走行移動させることによって、レールＲにおける左右の顎下部Ａｊが連続して研磨・清掃されることとなる。
【００３４】
上述した如く、実施例の清掃装置１においては、レールＲにセットした状態で走行移動させることにより、清掃ブラシ６，６によって顎下部Ａｊ，Ａｊを清掃するよう構成したので、上記清掃装置１を走行移動させることによって、作業員に中腰等の無理な姿勢を強いることなく、楽な姿勢でレールＲの顎下部Ａｊに対する研磨・清掃作業を実施することが可能となる。
また、清掃装置１に引綱や長柄(図示せず)を取り付けることで、作業時における作業員の姿勢の自由度が格段に向上し、例えば通常に歩行するような楽な姿勢で清掃装置１を走行させ、レールＲに対する研磨・清掃作業を実施することも可能である。
【００３５】
なお、清掃装置１によるレールＲの研磨・清掃作業時、清掃ブラシ６によってレールＲから除去された錆の粉塵等は、ブラシカバー５ｃに案内されてレールＲの近傍に落下するので、周囲へ不用意に飛散することが未然に防止されることとなる。
【００３６】
また、実施例の清掃装置１においては、上述した如く、走行ローラ付勢バネ(第１の付勢手段)４により、走行ローラ３が本体フレーム２に対して下方へ付勢されているので、レールＲの頭部Ａの頭頂面Ａｔにおける摩耗量の如何んに関わらず、本体フレーム２に設けられた左右の支持フレーム５，５が上動し、清掃ブラシ６，６をレールＲの顎下部Ａｊに対する最適な相対位置に占位させるため、清掃装置１を走行させることでレールＲに対する研磨・清掃作業を実施できる。
【００３７】
同じく、実施例の清掃装置１においては、走行ローラ付勢バネ(第１の付勢手段)４により、走行ローラ３が本体フレーム２に対して下方へ付勢されているので、図６に示したレール(６０kgレール)Ｒと、図７に示したレール(５０kgＮレール)Ｒとのように、頭部Ａにおける寸法が相違している場合であっても、本体フレーム２に設けられた左右の支持フレーム５，５が上動し、清掃ブラシ６，６をレールＲの顎下部Ａｊに対する最適な相対位置に占位させるため、形状の相違する複数種類のレールＲに対しても、何等の部品交換を必要とすることなく、清掃装置１を走行させることで研磨・清掃作業を実施できる。
【００３８】
また、図６に示したレール(６０kgレール)Ｒと、図７に示したレール(５０kgＮレール)Ｒとでは、夫々の顎下部Ａｊにおける形状が互いに相違しているものの、清掃装置１における清掃ブラシ６のブラシ材６ｂは、通常、金属や樹脂の細線から成るため変形し得るので、異なる形状の顎下部Ａｊに対しても有効に当接することとなり、形状が互いに相違する異種類のレールＲに対しても、何等の部品交換を必要とすることなく、顎下部Ａｊの研磨・清掃作業を実施できる。
【００３９】
一方、上述した如き実施例の清掃装置１をレールＲにセットする場合には、先ず、図５(ａ)に示す如く、左右の支持フレーム５，５における支持アーム５ａ，５ａの下端に形成されたカム面５ａｃ，５ａｃを、レールＲの頭部Ａに当接させた状態から、清掃装置１を矢印Ｄで示す如く押下することにより、上記カム面５ａｃ，５ａｃがレールＲの頭部Ａの側部と摺接することで、左右の支持フレーム５，５における支持アーム５ａ，５ａが、支持フレーム付勢バネ７の付勢力に抗して、矢印Ｏ，Ｏで示す如く開くこととなり、さらに清掃装置１を押下することによって、上記カム面５ａｃ，５ａｃがレールＲの頭部Ａを乗り越えると、左右の支持フレーム５，５における支持アーム５ａ，５ａが、支持フレーム付勢バネ７の付勢力によって閉じることにより、清掃装置１は図５(ｂ)に示す如くレールＲに対する所定の位置(図３参照)にセットされることとなる。
【００４０】
ここで、実施例の清掃装置１によれば、清掃ブラシ６がレールＲの長手方向に沿って延在する形態を呈し、支持フレーム５の支持アーム５ａが上下方向に延在するとともに、清掃ブラシ６は支持アーム５ａに沿って上下方向に延在する伝達軸１１を介して駆動回転されるので、図５に示す如くレールＲに並行して脱線防止ガードＧが敷設されている現場や図示しない踏切においても、レールＲに対して清掃装置１を着脱する際、および清掃装置１をレールＲにセットして研磨・清掃作業を実施する際に、上記脱線防止ガードＧとの干渉を未然に防止することができる。
【００４１】
なお、上述した如き実施例の清掃装置１においては、本体フレーム２の左右両側に清掃ブラシ６，６を備えているために、レールＲの頭部Ａにおける左右の顎下部Ａｊ，Ａｊを、１回の走行によって同時に研磨・清掃することができ、もってレールＲに対する清掃作業の効率が極めて良好である。因みに、レールＲにおける一方の顎下部Ａｊのみを清掃する場合においても、清掃装置１から一方の清掃ブラシ６を取外すことによって容易に対応することが可能である。
【００４２】
また、実施例の清掃装置１においては、電動工具のディスクサンダ１０をブラシ駆動源としたことで、特殊な電源装置を必要とすることなく、現場で使用する小型発電機からのＡＣ１００Ｖ電源で動作させることができ、もって超音波探傷検査の実施に関わるコストの低減に極めて効果的である。
【００４３】
さらに、実施例の清掃装置１によれば、清掃ブラシ６をレールＲの長手方向に延在する形状としたことで、上記装置１の走行に伴って移動する清掃ブラシ６が、レールＲにおける特定の点に対して連続して接触するため、レールＲに対する研磨・清掃作業が確実かつ効果的に実施されることとなる。
【符号の説明】
【００４４】
１        レール顎下部清掃装置
２        本体フレーム(装置本体)
３        走行ローラ
４        走行ローラ付勢バネ(第１の付勢手段)
５        支持フレーム(ブラシ支持体)
５ａ      支持アーム
６        清掃ブラシ
６ａ      回転軸
６ｂ      ブラシ材
７        支持フレーム付勢バネ(第２の付勢手段)
１０      ディスクサンダ(ブラシ駆動源)
１１      伝達軸
１２      ねじ歯車
Ｒ        レール(鉄道レール)
Ａ        頭部
Ａｔ      頭頂部
Ａｓ      側部
Ａｊ      顎下部
Ｂ        腹部
Ｃ        底部
Ｇ        脱線防止ガード
【図１】
2015010949.tif 000003
【図２】
2015010949.tif 000004
【図３】
2015010949.tif 000005
【図４】
2015010949.tif 000006
【図５ａ】
2015010949.tif 000007
【図５ｂ】
2015010949.tif 000008
【図６】
2015010949.tif 000009
【図７】
2015010949.tif 000010
【図８ａ】
2015010949.tif 000011
【図８ｂ】
2015010949.tif 000012
【図９】
2015010949.tif 000013
【図１０】
2015010949.tif 000014