(57)【要約】【課題】緊張溶接の評価試験を簡便に行うことができるレール緊張溶接試験機を実現する。【解決手段】レール緊張溶接試験機１００は、加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）を作動させて他方のレールＲｂを一方のレールＲａに向けて圧接するとともに、伸縮機構部３０（軸力負荷スプリング３４）で他方のレールＲｂを一方のレールＲａから引き離すような負荷をかけた状態で、レールガス圧接機１でレールＲａ，Ｒｂを溶接して繋ぐことができる。この伸縮機構部３０（軸力負荷スプリング３４）による他方のレールＲｂを一方のレールＲａから引き離す負荷は、実際の軌道工事現場で緊張機によって伸ばしたレールが収縮する軸力に相当するので、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００を用いることで、実際の軌道工事現場でレールを緊張機で伸ばして溶接することと同様の溶接を行うことを可能にした。【選択図】図１
2016199933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールを緊張して溶接する緊張溶接の評価を行うためのレール緊張溶接試験機であって、
互いの一端部を突き合せて前記レールガス圧接機にセットした２本レールのうち、一方のレールの他端部を当該レール緊張溶接試験機の一端側に固定する第１の固定機構部と、
前記レールの長手方向に伸縮する伸縮部材を備えている伸縮機構部を介して他方のレールの他端部を当該レール緊張溶接試験機の他端側に固定する第２の固定機構部と、
前記他方のレールを前記一方のレールに向けて圧接する加圧機構部と、
を備え、
前記加圧機構部が前記他方のレールを前記一方のレールに向けて圧接する際に、前記伸縮部材が前記レールの長手方向に収縮あるいは伸長したことによる反発力によって、前記他方のレールを前記一方のレールから引き離す方向に負荷をかけることを特徴とするレール緊張溶接試験機。
【請求項２】
前記伸縮部材の反発力による負荷が、実際の軌道工事現場にてレールを溶接する際に所定の手順で伸ばされたレールが収縮する軸力に対応するように、前記伸縮部材が設計されていることを特徴とする請求項１に記載のレール緊張溶接試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールに緊張力を加えた状態で溶接することを再現できるレール緊張溶接試験機に係り、実際の軌道工事と同様に緊張力を加えた状態で溶接したレールの性能評価を行うためのレール緊張溶接試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軌道工事の作業現場でレールの溶接の評価試験を行う場合、その作業現場にレールガス圧接機や発電機をクレーン車にて搬入していたが、クレーン車による搬入作業が困難な作業現場に対応するために、近年、レールガス圧接機や発電機を搭載して作業現場まで軌道上を走行する軌陸車が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、作業現場で溶接の評価試験を実施する場合、溶接部を中心に１．５ｍのテストピースを製作し、曲げ試験等を実施することが考えられるが、レールに高い緊張力を与えるにはロングスパンの延長レールが必要になることから、現実として、緊張力をかけて溶接したテストピースでの溶接評価試験は実施されていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、工場や試験場においてレールに緊張力をかけて溶接した条件での溶接評価試験を実施することができるレール緊張溶接試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明は、
レールを緊張して溶接する緊張溶接の評価を行うためのレール緊張溶接試験機であって、
互いの一端部を突き合せて前記レールガス圧接機にセットした２本レールのうち、一方のレールの他端部を当該レール緊張溶接試験機の一端側に固定する第１の固定機構部と、
前記レールの長手方向に伸縮する伸縮部材を備えている伸縮機構部を介して他方のレールの他端部を当該レール緊張溶接試験機の他端側に固定する第２の固定機構部と、
前記他方のレールを前記一方のレールに向けて圧接する加圧機構部と、
を備え、
前記加圧機構部が前記他方のレールを前記一方のレールに向けて圧接する際に、前記伸縮部材が前記レールの長手方向に収縮あるいは伸長したことによる反発力によって、前記他方のレールの他端に前記一方のレールから引き離す方向に負荷をかけるようにした。
【０００７】
かかる構成のレール緊張溶接試験機であれば、加圧機構部によって他方のレールを一方のレールに向けて圧接するとともに、伸縮機構部の伸縮部材が収縮あるいは伸長したことによる反発力によって他方のレールを一方のレールから引き離す方向に負荷をかけた状態で、レール緊張溶接によりレールを溶接して繋ぐことができる。
例えば、実際の軌道工事現場でレールの溶接を行う場合、所定の手順により緊張機でレールを伸ばした状態で溶接して繋いでいる。この緊張機で伸ばされたレールには収縮する方向に軸力が発生しているので、その軸力が発生している状態を再現するようにしてレール緊張溶接試験機でレールの溶接を行うために伸縮機構部が設けられている。
そして、伸縮機構部の伸縮部材の反発力による負荷を、緊張機によって伸ばしたレールが収縮する軸力と見なすようにすれば、実際の軌道工事現場でロングスパンの延長レールを緊張機で伸ばして溶接することと同様の溶接を行うことができる。
こうして溶接したレールの溶接箇所の強度や性状を、所定の検査項目に則してチェックすることによって、レール緊張溶接の評価を行うことができる。
つまり、このレール緊張溶接試験機であれば、工場や試験場において実際の軌道工事現場でレールを緊張機で伸ばして溶接するのに相当する溶接を行うことができるので、レール緊張溶接の評価試験を簡便に行うことができる。
また、この伸縮機構部により、緊張時の緊張力の評価試験にも利用することができる。
【０００８】
また、望ましくは、
前記伸縮部材の反発力による負荷が、実際の軌道工事現場にてレールを溶接する際に所定の手順で伸ばされたレールが収縮する軸力に対応するように、前記伸縮部材が設計されているようにした。
こうすることで、伸縮部材の反発力による負荷を、実際の軌道工事現場で緊張機によって伸ばしたレールが収縮する軸力と見なすことができるので、このレール緊張溶接試験機を用いることで、実際の軌道工事現場でレールを緊張機で伸ばして溶接することと同様の溶接を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レールに緊張力をかけた溶接の評価試験を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のレール緊張溶接試験機を示す上面図である。
【図２】本実施形態のレール緊張溶接試験機を示す側面図である。
【図３】レール緊張溶接試験機の伸縮機構部を示す上面図（ａ）と、そのIII−III線における矢視図（ｂ）である。
【図４】レール緊張溶接試験機の伸縮機構部を示す側面図（ａ）と、そのIV−IV線における矢視図（ｂ）である。
【図５】軸力負荷スプリングが収縮した状態の伸縮機構部を示す側面図である。
【図６】レール伸び量に対する荷重の相関の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係るレール緊張溶接試験機の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
図１はレール緊張溶接試験機１００を示す上面図である。図２はレール緊張溶接試験機１００を一部省略して示す側面図である。
レール緊張溶接試験機１００は、レールに緊張力を加えた状態で溶接することを再現するための試験機である。
レール緊張溶接試験機１００は、例えば図１、図２に示すように、互いの一端部Ｒａ１，Ｒｂ１を突き合せてレールガス圧接機１にセットした２本レールＲａ，Ｒｂのうち、一方のレールＲａの他端部Ｒａ２を当該レール緊張溶接試験機１００の一端側の壁面に固定する第１の固定機構部１０と、レールＲａ，Ｒｂの長手方向に伸縮する伸縮部材（軸力負荷スプリング３４）を備えている伸縮機構部３０を介して他方のレールＲｂの他端部Ｒｂ２を当該レール緊張溶接試験機１００の他端側の壁面に固定する第２の固定機構部２０と、他方のレールＲｂを一方のレールＲａに向けて圧接する加圧機構部４０等を備えている。
また、第１の固定機構部１０と第２の固定機構部２０の間の構成（レールガス圧接機１、レールＲａ，Ｒｂ、伸縮機構部３０、加圧機構部４０）を支えるため、複数（図２中、５つ）の支持台５０が設けられている。この支持台５０の頂部には、レールＲａ，Ｒｂの長手方向（及び鉛直方向）と直交する軸を中心に回転する支持ローラ５０ａが配設されており、支持台５０上の構成（特にレールＲｂ）は、レールの長手方向に沿って移動可能に支持されている。
【００１３】
レールガス圧接機１は、レールＲａの一端部Ｒａ１とレールＲｂの一端部Ｒｂ１とを溶接して繋ぐ溶接機である。
レールガス圧接機１の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００１４】
第１の固定機構部１０は、一方のレールＲａの他端部Ｒａ２をレール緊張溶接試験機１００の一端側の壁面に固定するためのアンカー１１を有している。
第２の固定機構部２０は、他方のレールＲｂの他端部Ｒｂ２をレール緊張溶接試験機１００の他端側の壁面側に支持するためのアンカー２１と、そのアンカー２１に連結されている支持レール２２を有している。この支持レール２２に伸縮機構部３０が取り付けられている。
【００１５】
伸縮機構部３０は、例えば図１〜図４に示すように、他方のレールＲｂの他端部Ｒｂ２を挟持する第１クランプ部３１と、第２の固定機構部２０の支持レール２２を挟持する第２クランプ部３２と、第１クランプ部３１との間に第２クランプ部３２を挟む配置にある可動板３３と、一端が第２クランプ部３２に固設され他端が可動板３３に固設されている伸縮部材としての軸力負荷スプリング３４…と、第２クランプ部３２の貫通口にスライド可能に挿通されて、一端が第１クランプ部３１に固定され他端が可動板３３に固定されている複数（本実施形態では４本）のスライド軸３５…等を備えている。
【００１６】
第２クランプ部３２は、例えば油圧式クランプを備えており、例えば図３（ｂ）に示すように、油圧駆動によって進退するアーム部３２ａを支持レール２２の腹部側面に突き当てて、支持レール２２を挟持するようになっている。
第１クランプ部３１も同様に油圧式クランプを備えており、油圧駆動によって進退するアーム部を他方のレールＲｂの腹部側面に突き当てて、他方のレールＲｂを挟持するようになっている。
【００１７】
可動板３３は、例えば図４（ｂ）に示すように、支持レール２２と接触しないように、支持レール２２を跨ぐ形状に形成された板状部材である。
【００１８】
軸力負荷スプリング３４は、例えば図４（ｂ）に示すように、支持レール２２を挟む配置に４つずつの２組、計８つ配設されている。
この軸力負荷スプリング３４としては、例えばガススプリングを用いることができる。
なお、軸力負荷スプリング３４は、伸縮機構部３０に交換可能に取り付けられている。
【００１９】
この伸縮機構部３０の第２クランプ部３２は、第２の固定機構部２０の支持レール２２を挟持した位置に定着しており、その位置から移動しない。
一方、第１クランプ部３１が、例えば図中右側へ移動すると、スライド軸３５とともに可動板３３が図中右側へ移動し、可動板３３と第２クランプ部３２の間で軸力負荷スプリング３４が収縮するようになっている。
【００２０】
加圧機構部４０は、例えば、一方のレールＲａに固定されている第１基部４１と、他方のレールＲｂに固定されている第２基部４２と、第１基部４１にシリンダチューブ４３ａが固設されている油圧シリンダー４３と、油圧シリンダー４３のピストンロッド４３ｂと第２基部４２とを連結している連結部材４４等を備えている。連結部材４４は、第１基部４１側の連結板４４ａと、第２基部４２側の連結バー４４ｂとで構成されている。（図２中では連結板４４ａの図示を省略している。）
【００２１】
この加圧機構部４０の油圧シリンダー４３がピストンロッド４３ｂをシリンダチューブ４３ａに引き込むように作動することで、第２基部４２に固定されている他方のレールＲｂを、第１基部４１に固定されている一方のレールＲａに向けて圧接させるようになっている。
【００２２】
そして、レール緊張溶接試験機１００において、加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）が他方のレールＲｂを一方のレールＲａに向けて圧接して、レールＲｂとレールＲａをレールガス圧接機１によって溶接する際、他方のレールＲｂはレールガス圧接機１側（図１，図２中、右側）に移動するので、図５に示すように、他方のレールＲｂを挟持している伸縮機構部３０の第１クランプ部３１が図中右側へ移動し、その第１クランプ部３１の移動に伴い可動板３３が図中右側へ移動して、可動板３３と第２クランプ部３２の間で軸力負荷スプリング３４が収縮するようになる。
【００２３】
次に、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００のレールガス圧接機１でレールＲａ，Ｒｂを溶接する際に、加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）が他方のレールＲｂを一方のレールＲａに向けて圧接させることに伴い、伸縮機構部３０の軸力負荷スプリング３４が収縮するようになっていることについて説明する。
【００２４】
鋼鉄製のレールは温度変化により伸縮するので、レールの敷設に際しては伸び量管理を行っている。例えば、２５℃を設定温度とした場合、軌道工事現場で設定温度から現在のレールの温度の差を求め、そのレールが２５℃になるときには緊張力が何ｋＮ必要で、かつ何ｍｍ伸びるか理論値を求め、その理論値分、予めレールを緊張機で伸ばした状態で溶接して繋ぐようにしている。
そのため、軌道工事現場でレールの溶接を行う際に緊張機で伸ばされたレールには収縮する方向に軸力が発生しているので、その軸力が発生している状態を再現するようにして、レール緊張溶接試験機１００でレールの溶接を行う必要がある。
その軸力に相当する負荷をレール緊張溶接試験機１００で再現するために、軸力負荷スプリング３４を備えた伸縮機構部３０が設けられている。つまり、可動板３３と第２クランプ部３２の間で収縮した軸力負荷スプリング３４の反発力によって、伸縮機構部３０の第１クランプ部３１に挟持されている他方のレールＲｂが一方のレールＲａから引き離される負荷が、緊張機で伸ばされたレールが収縮する軸力に相当している。
【００２５】
ここで、例えば、２５℃を設定温度とした場合、レール長が４２２ｍでレール温度が８．５℃のレールの溶接試験を行うための伸縮機構部３０（軸力負荷スプリング３４）を例に説明する。
まず、レール長が４２２ｍでレール温度が８．５℃のレールを、実際にレール敷設するのと同様に緊張機で伸ばした際に、各「伸び量」毎にレールに発生した“軸力”と、各伸び量毎に“緊張機が出力した荷重”を測定し、「伸び量」に対する“軸力”と“緊張機が出力した荷重”のデータを取得する。
その取得したデータを基にして、開発中のレール緊張溶接試験機１００において、実際に“緊張機が出力した荷重”と同じ「荷重」を加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）に出力させて、伸縮機構部３０の軸力負荷スプリング３４を収縮させた際に、その収縮した軸力負荷スプリング３４の＜反発力＞が各「伸び量」毎の“軸力”となる軸力負荷スプリング３４を設計して、レール緊張溶接試験機１００の伸縮機構部３０に組み付けた。
この「伸び量」に対する加圧機構部４０が出力する「荷重」の相関に関するグラフを図６に示す。
【００２６】
そして、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００で、レールの伸び量が８０ｍｍの場合に相当する溶接を行う際には、図６に示したグラフから荷重３００ｋＮを導くことができるので、加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）を３００ｋＮの出力で作動させて他方のレールＲｂと一方のレールＲａを圧接させ、レールガス圧接機１でレールＲａ，Ｒｂを溶接する。
こうして溶接したレールＲａ，Ｒｂの溶接箇所の強度や性状を、所定の検査項目に則してチェックすることによって、緊張力を加えた状態で溶接したレールの性能評価を行うことができる。
つまり、このレール緊張溶接試験機１００であれば、実際の軌道工事現場でレールを緊張機で伸ばして溶接するのに相当する溶接を行うことができるので、レール緊張溶接の評価試験を簡便に行うことができる。
【００２７】
なお、図６に示したグラフにおける「伸び量」に対する「荷重」の相関は、レール長が４４２ｍのものであり、レール温度の条件により緊張力が高まるが、その緊張力に対応したレールの伸び量を再現するためのデータである。軸力負荷スプリング３４はこの条件の溶接試験を行うための弾性力を有しており、様々なレール長やレール温度の条件ごとに「伸び量」に対する「荷重」の相関を求め、その条件ごとに異なる弾性力を有する軸力負荷スプリング３４を用意しておき、その条件ごとにレール緊張溶接試験機１００の軸力負荷スプリング３４を付け替えて溶接試験を行うようになっている。
【００２８】
このように、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００は、加圧機構部４０（油圧シリンダー４３）を作動させて他方のレールＲｂを一方のレールＲａに向けて圧接するとともに、伸縮機構部３０（軸力負荷スプリング３４）で他方のレールＲｂを一方のレールＲａから引き離すような負荷をかけた状態で、レールガス圧接機１でレールＲａ，Ｒｂを溶接して繋ぐことができる。
この伸縮機構部３０（軸力負荷スプリング３４）による他方のレールＲｂを一方のレールＲａから引き離す負荷は、実際の軌道工事現場で緊張機によって伸ばしたレールが収縮する軸力に相当するので、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００を用いることで、実際の軌道工事現場でレールを緊張機で伸ばして溶接することと同様の溶接を行うことができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態のレール緊張溶接試験機１００であれば、実際の軌道工事現場や基地線でレールを緊張機で伸ばして溶接するのに相当する溶接を行うことができるので、緊張溶接の評価試験を簡便に行うことができる。
【００３０】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１      レールガス圧接機
１０    第１の固定機構部
１１    アンカー
２０    第２の固定機構部
２１    アンカー
２２    支持レール
３０    伸縮機構部
３１    第１クランプ部
３２    第２クランプ部
３３    可動板
３４    軸力負荷スプリング（伸縮部材）
３５    スライド軸
４０    加圧機構部
４１    第１基部
４２    第２基部
４３    油圧シリンダー
４３ａ  シリンダチューブ
４３ｂ  ピストンロッド
４４    連結部材
４４ａ  連結板
４４ｂ  連結バー
１００  レール緊張溶接試験機
Ｒａ    レール（一方のレール）
Ｒｂ    レール（他方のレール）
Ｒａ１，Ｒｂ１  一端部
Ｒａ２，Ｒｂ２  他端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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