(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
千鳥に配置した複数のローラー中に鉄道用レールを通して該レールの反りを矯正し、後段から数えて少なくとも３つの前記ローラーの偏心に起因する変位の方向が同一時刻で、同一方向になるよう前記ローラーの位相を調整するレールのローラー矯正装置において、
ａ．前記レールの矯正時に２つ以上の上側及び下側のいずれか一方の前記ローラーを同期して回転させる同期回転手段と、
ｂ．前記一方のローラーとは別駆動であって、前記レールの矯正前に上側及び下側のいずれか他方の前記ローラーを回転する回転手段と
ｃ．前記他方のローラーを単独で回転又はフリーで回転できる第１のクラッチと、
ｄ．前記一方のローラーの２つ以上を一体的に同時に、又はそのうち１のみを駆動することができる第２のクラッチとを設けたことを特徴とするレールのローラー矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、千鳥に配置された複数のローラー中を通して鉄道用レールを高精度に矯正するレールのローラー矯正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間成形されたレールは形状に起因して均等に冷却されないため、上下方向の反りを発生する。このレールの反りを千鳥に配置された複数のローラー中を通して矯正する装置として、特開２００１−１５００２８公報に記載のものが知られている。このレールのローラー矯正装置においては、最近の鉄道の高速化に対応して、レール頭部のうねり（波状変形の波高）を小さくすることが考慮されており、通常の偏心量を有するローラーを用いても、偏心量を極力小さく抑えたローラーを用いた場合と同様の波状変形の波高の小さい真っ直ぐなレールを製造するように構成されている。
このために、後段から数えて少なくとも３つ以上のローラーの偏心量及び位相角を測定して、ローラーの偏心による変位の方向を合わせる（ローラーの位相を調整する）ことによって矯正する方法であり、この目的で、後段の少なくとも３つのローラーをベルト又はギアを介して連動することが望ましいと記載されている。なお、ローラーの偏心量とは、ローラーの形状中心のローラーの回転中心からの距離で表される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のレールのローラー矯正装置においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
後段の３つのローラーをベルト又はギアを介して連動する場合には、３つのローラー間で、上下非対称なレールによる周速の違いや配設位置の相違等により、ローラーの損耗量が経時的に各々相違、即ちローラーに径の差が生じ、この状態のローラーを使用すると、ローラーとレールとの間でレールの搬送に伴ってすべりが発生し、このすべりによってローラー及びレールに傷が発生した。また、この現象が大きくなると、一般的な矯正法で言う、いわゆるトルク循環の状態となり、ローラーを駆動する駆動手段を破損する恐れもあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レールの矯正において発生する波状変形を抑制すると共に、ローラー及びレールの傷の発生を抑え、装置の損傷を防止するレールのローラー矯正装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係るレールのローラー矯正装置は、千鳥に配置した複数のローラー中に鉄道用レールを通してレールの反りを矯正し、後段から数えて少なくとも３つのローラーの偏心に起因する変位の方向が同一時刻で、同一方向になるようローラーの位相を調整するレールのローラー矯正装置において、
ａ．レールの矯正時に２つ以上の上側及び下側のいずれか一方のローラーを同期して回転させる同期回転手段と、
ｂ．一方のローラーとは別駆動であって、レールの矯正前に上側及び下側のいずれか他方のローラーを回転する回転手段と
ｃ．他方のローラーを単独で回転又はフリーで回転できる第１のクラッチと、
ｄ．一方のローラーの２つ以上を一体的に同時に、又はそのうち１のみを駆動することができる第２のクラッチとを設けている。これによって、上側のローラーと下側ローラーとを連動していないので、従来のようにローラー間で、上下非対称なレールによる周速の違いや配設位置の相違等により、ローラーの損耗量が経時的に各々相違、即ちローラーに径の差が生じることがない。また、たとえ、通常の偏心量を有するローラーを使用しても、ローラーの位相の調整によって、２つ以上の上側及び下側のいずれか一方のローラーと上側及び下側のいずれか他方のローラーとの偏心量の差が最小となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るレールのローラー矯正装置のローラーの配置図、図２は同レールのローラー矯正装置の側面図、図３は同レールのローラー矯正装置の模式的な配置を示す平面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同レールのローラー矯正装置のローラーの位相の調整方法を模式的に示す説明図である。
【０００８】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るレールのローラー矯正装置１０は、千鳥に配置した複数（本実施の形態では、７個）のローラー１１〜１７（上側のローラー１１〜１４、下側のローラー１５〜１７）中に鉄道用レール１８を通して、レール１８の反りを矯正するために使用するものである。以下、これらについて詳しく説明する。
【０００９】
図２に示すように、ローラー１１〜１７は、床面１９に配置された複数のウォームジャッキ２０の駆動により昇降する昇降フレーム２１上に設けられている。さらに、ローラー１１〜１７のうち、下側のローラー１５〜１７はそれぞれ、昇降フレーム２１上に配置された複数のウォームジャッキ２２の駆動により昇降する下側ロールチョック２３に設けられており、一方、上側のローラー１１〜１４はそれぞれ、昇降フレーム２１上に固定された上側ロールチョック２４に設けられている。なお、ローラー１１〜１７のレール１８に当接する外径Ｄは実質的に同一であり、同一の回転数となるようにしている。
【００１０】
図２に示すように、昇降フレーム２１用の複数のウォームジャッキ２０は電動モータ２５、減速機２６及びカップリング２７を介して接続されており、ウォームジャッキ２０間にはカップリング２８を介して同期軸２９が設けられている。また、下側のローラー１５〜１７用の複数のウォームジャッキ２２は電動モータ３０、減速機３１及びカップリング（図示せず）を介して接続されており、ウォームジャッキ２２間にはカップリング（図示せず）を介して同期軸３２が設けられている。
【００１１】
図３に示すように、前段の上側のローラー１１、１２は第１の分配減速機構３３を介して機械的に同期して駆動されている。第１の分配減速機構３３は主駆動モータ３４にカップリング３５を介して連結されており、カップリング３５の延長上に設けられた小ギア３６と、小ギア３６に噛合する大ギア３７と、大ギア３７が設けられた回転軸３８に取付けられた小ギア３９と、小ギア３９の両側に噛合し、同じ歯数を有する大ギア４０、４１とを備えている。大ギア４０、４１が取付けられた回転軸４２、４３はそれぞれ、カップリング４４、４５及び同期軸４６を介してローラー１１、１２に連結されている。
【００１２】
図３に示すように、後段の上側のローラー１３、１４もローラー１１、１２と同様、第２の分配減速機構４７を介して機械的に同期して駆動されている。第２の分配減速機構４７は主駆動モータ４８にカップリング４９を介して連結されており、カップリング４９の延長上に設けられた小ギア５０と、小ギア５０に噛合する大ギア５１と、大ギア５１が設けられた回転軸５２に取付けられた小ギア５３と、小ギア５３に噛合する大ギア５４と、大ギア５４の小ギア５３と反対側に噛合する小ギア５５と、小ギア５５の大ギア５４と反対側に噛合し、大ギア５４と同じ歯数を有する大ギア５６とを備えている。大ギア５４、５６が設けられた回転軸５７、５８はそれぞれ、カップリング５９、６０及び同期軸６１を介してローラー１３、１４に連結されている。なお、第１の分配減速機構３３と第２の分配減速機構４７とを有して分配減速機６２が構成されている。
【００１３】
図３に示すように、下側のローラー１５、１６は下側ロールチョック２３に回転自在に支持されており、回転駆動源を持たず、被駆動（従動）式となっている。後段の下側のローラー１７は第１のクラッチ６７を介して、減速機付きサーボモータ６８に連結されており、第１のクラッチ６７の入り切りにより、ローラー１７を減速機付きサーボモータ６８により単独で回転したり、ローラー１７をフリー（被駆動）で回転できるようになっている。従って、ローラー１７の回転手段は、減速機付きサーボモータ６８及び第１のクラッチ６７を備えている。この回転手段によってレール１８の矯正前にローラー１７の位相を調整することができる。なお、必要に応じて、矯正中にローラー１７を回転することもできる。
【００１４】
図３に示すように、第２の分配減速機構４７において、回転軸５８のカップリング５９と反対側には、回転軸５８と大ギア５６との脱着の入り切りを行う第２のクラッチ７０が設けられており、ローラー１３、１４を一体的に同時に駆動したり、又はローラー１３のみ駆動することができるようになっている。従って、レール１８の矯正時に２つのローラー１３、１４を同期して回転させる同期回転手段は、主駆動モータ４８、第２の分配減速機構４７及び第２のクラッチ７０を有している。
【００１５】
図３に示すように、回転軸４３、５７、５８の中間位置にはそれぞれ、チェーンスプロケット６３が設けられており、ローラー１２、１３、１４の回転角度（位相角）を検出するための角度検出センサーの一例であるパルスジェネレーター（ＰＬＧ）６４、６４ａ、６４ｂの出力軸に設けられたチェーンスプロケット６５とチェーンスプロケット６３とに無端チェーン６６が巻回されている。また、減速機付きサーボモータ６８の入力軸にも、ローラー１７の回転角度（位相角）を検出するための角度検出センサーの一例であるパルスジェネレーター（ＰＬＧ）６９が設けられている。図２及び図３に示すように、ローラー１３、１４、１７のローラー表面の近傍には、ローラー１３、１４、１７の変位量を検出するための変位検出センサーの一例であるギャップセンサー７１、７１ａ、７１ｂが設けられている。なお、図１中の符号７２、７３はそれぞれ、入側ピンチロール、出側ピンチロールを表している。
【００１６】
次いで、本発明の一実施の形態に係るレールのローラー矯正装置１０を用いたレールのローラー矯正方法について、主として図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照しながら説明する。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）中の「×」はローラーの形状中心位置を、「●」はローラーの回転中心位置を示しており、ローラー１３、１４、１７の偏心量ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、ローラーの形状中心のローラーの回転中心からの距離で表される。
また、レールのローラー矯正方法は、レールの矯正前に実施するローラーの位相調整と、レールの矯正時のローラーの駆動調整との両方を考慮する必要がある。
【００１７】
（レールの矯正前のローラーの位相調整）
（１）位相調整を必要とする上側のローラー１３、１４の組替えを行う。
（２）第２のクラッチ７０を「入り」の状態で、主駆動モータ４８を駆動してローラー１３、１４を回転する。
（３）ギャップセンサー７１ａとＰＬＧ６４ｂの検出値に基づいて、ローラー１４の位相を、図４（Ａ）に示すように、即ち、ローラー１４の偏心量ｂ（変位）の方向が鉛直（垂直）上方向に向くように調整する。
（４）第２のクラッチ７０を「切り」の状態にし、主駆動モータ４８を駆動してローラー１３のみを回転する。
【００１８】
（５）ギャップセンサー７１とＰＬＧ６４ａの検出値に基づいて、ローラー１３の位相を、図４（Ｂ）に示すように、即ち、ローラー１３の偏心量ａ（変位）の方向が、ローラー１４の偏心量ｂと同様、鉛直上方向に向くように調整する。
（６）第２のクラッチ７０を「入り」の状態とする。この状態では、ローラー１３、１４は第２のクラッチ７０を介して一体的に連結されているため、ローラー１３、１４の位相はずれることがない。
（７）位相調整を必要とする下側のローラー１７の組替えを行う。
【００１９】
（８）減速機付きサーボモータ６８を駆動してローラー１７を回転する。
（９）ギャップセンサー７１ｂとＰＬＧ６９の検出値に基づいて、ローラー１７の位相を、図４（Ｃ）に示すように、即ち、ローラー１７の偏心量ｃ（変位）の方向が、偏心量ａ及び偏心量ｂと同様、鉛直上方向に向くように調整する。以上の操作、調整によりローラー１３、１４、１７の位相を同一に合わせることができる。なお、ローラー１３、１４、１７の位相調整は、ロールの交換時又は次のレール１８の矯正までの間のアイドル時間に行うことができる。
【００２０】
（レールの矯正時のローラーの駆動調整）
（１０）レール１８のローラー１３、１７への噛み込み開始にあたって、第１のクラッチ６７を「切り」の状態にして、ローラー１７を減速機付きサーボモータ６８により駆動させないよう、即ち、噛み込むレール１８に働く力によりローラー１７を従動回転させ、ローラー１３、１４、１７の位相を同一に保持してレールの矯正を行う。
図４（Ｃ）に示す状態で、ローラー１３、１４、１７が回転すると、ローラー１３、１７間の偏心量の差は±（ａ−ｃ）であり、一方、ローラー１４、１７間の偏心量の差は±（ｂ−ｃ）であるため、現実的な通常の偏心量ａ、ｂ、ｃであっても、上下方向の移動量を小さく抑えることができ、これによって、波状変形の波高の小さい真っ直ぐなレール１８を製造することができる。
【００２１】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のレールのローラー矯正装置を構成する場合にも本発明は適用される。
前記実施の形態においては、レールのローラー矯正装置１０の後段から数えて３つのローラー１３、１４、１７について、位相を調整するようにしたが、これに限定されず、必要に応じて、４個以上のローラーの位相を調整することもできる。例えば、４個のローラーの場合には、ローラー１３、１４、１６、１７を調整する。
【００２２】
３つのローラー１３、１４、１７の偏心に起因するローラーの変位（偏心量）の方向を図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、垂直上方向としたが、これに限定されず、同一の位相角であれば、任意の位相角に調整しても構わない。
下側のローラー１７を挟んだ状態で水平方向に配置された上側のローラー１３、１４を同期駆動したが、これに限定されず、必要に応じて、上側のローラーを挟んだ状態で水平方向に配置された下側の２つのローラーを同期駆動し、上側のローラーを減速機付きサーボモータ６８により駆動することもできる。即ち、上述の上側のローラーと下側のローラーとの関係を上下逆にしても構わない。
【００２３】
レールの矯正時に、レール１８に働く力により下側のローラー１７を別駆動（従動回転）させたが、これに限定されず、ローラー１７を減速機付きサーボモータ６８により別駆動させることもできる。
ローラー１３、１４、１７は同一の外径Ｄを有しているとして説明したが、長期間の矯正に使用してローラー１３、１４、１７が損傷して、外径Ｄに差が生じても、上述の方法によりローラー１３、１４、１７の位相を調整することにより、波状変形の波高のより小さい真っ直ぐなレールを製造することができる。
ギャップセンサー７１、７１ａ、７１ｂとしては、非接触式距離計のものが好ましく、例えば、レーザー式や渦流式等を用いるとよい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載のレールのローラー矯正装置においては、たとえ、通常の偏心量を有するローラーを使用しても、ローラーの位相の調整によって、２つ以上の上側及び下側のいずれか一方のローラーと上側及び下側のいずれか他方のローラーとの偏心量の差が最小となるので、レールの矯正において発生する波状変形を抑制することができ、これにより真っ直ぐなレールを製造することができる。
そして、上側のローラーと下側のローラーとを連動していないので、従来のようにローラー間で、上下非対称なレールによる周速の違いや配設位置の相違等により、ローラーの損耗量が経時的に各々相違、即ちローラーの径の差が生じることがない。従って、ローラーの径の差に基づくローラーとレールとの間のすべりが抑制され、これにより、ローラー及びレールの損傷の恐れやローラーを駆動する駆動手段を破損する恐れが解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレールのローラー矯正装置のローラーの配置図である。
【図２】同レールのローラー矯正装置の側面図である。
【図３】同レールのローラー矯正装置の模式的な配置を示す平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同レールのローラー矯正装置のローラーの位相の調整方法を模式的に示す説明図である。である。
【符号の説明】
１０：レールのローラー矯正装置、１１〜１７：ローラー、１８：レール、１９：床面、２０：ウォームジャッキ、２１：昇降フレーム、２２：ウォームジャッキ、２３：下側ロールチョック、２４：上側ロールチョック、２５：電動モータ、２６：減速機、２７：カップリング、２８：カップリング、２９：同期軸、３０：電動モータ、３１：減速機、３２：同期軸、３３：第１の分配減速機構、３４：主駆動モータ、３５：カップリング、３６：小ギア、３７：大ギア、３８：回転軸、３９：小ギア、４０、４１：大ギア、４２、４３：回転軸、４４、４５：カップリング、４６：同期軸、４７：第２の分配減速機構、４８：主駆動モータ、４９：カップリング、５０：小ギア、５１：大ギア、５２：回転軸、５３：小ギア、５４：大ギア、５５：小ギア、５６：大ギア、５７、５８：回転軸、５９、６０：カップリング、６１：同期軸、６２：分配減速機、６３：チェーンスプロケット、６４、６４ａ、６４ｂ：パルスジェネレーター（角度検出センサー）、６５：チェーンスプロケット、６６：無端チェーン、６７：第１のクラッチ、６８：減速機付きサーボモータ、６９：パルスジェネレーター（角度検出センサー）、７０：第２のクラッチ、７１、７１ａ、７１ｂ：ギャップセンサー（変位検出センサー）、７２：入側ピンチロール、７３：出側ピンチロール
【図１】
0003999547.tif 000002
【図２】
0003999547.tif 000003
【図３】
0003999547.tif 000004
【図４】
0003999547.tif 000005