JP2017222292A

JP2017222292A - 転てつ機

Info

Publication number: JP2017222292A
Application number: JP2016119996A
Authority: JP
Inventors: 育雄櫻井; Ikuo Sakurai
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: JP6611184B2

Abstract

【課題】鎖錠開始後の鎖錠体の超過回転を抑制して、当該超過回転に起因する転換動作の開始遅れを抑制する。【解決手段】部分ピニオン１４４及び鎖錠体１４６と一体に回転するカム板１６０と、そのカムフォロワー１７０とを設ける。カム板１６０の外周面には定位ノッチ部１６１と反位ノッチ部１６２とが設けられている。モータの回転慣性で鎖錠体１４６が鎖錠を開始して更に所定角度まで回転すると、カムフォロワー１７０が定位ノッチ部１６１又は反位ノッチ部１６２の何れかに突入して係合し超過回転を抑制する。また、超過回転を抑制することで生じる反動も抑制する。【選択図】図７

Description

本発明は、鉄道の分岐器を転換・鎖錠する転てつ機に関する。

鉄道の分岐器を転換・鎖錠する転てつ機であって、電動モータで駆動されるピニオンを動作桿のラックと噛み合わせることで動作桿を移動させ、動作桿と一体に移動する被鎖錠体に、ピニオンとともに回転する鎖錠体を当接させることで動作桿の移動を規制する転てつ機の技術が公知である（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−８８４５４号公報

特許文献１に開示された転てつ機では、分岐器の転換が終わり、動作桿が移動を停止して被鎖錠体に鎖錠体が当接を開始した時点で鎖錠状態となる。しかし、鎖錠体は、動力源側（電動モータ側）の慣性力によって、被鎖錠体に当接を開始した後もピニオンとともに更に回転を続け得る。換言すると、超過回転し得る。

超過回転の角度は、電動モータへの電力供給を断つタイミングと、転てつ機の作動負荷の大きさによって変わる。一般的には、電力供給を断つタイミングが遅いほど超過回転の角度が大きくなり、作動負荷が大きいほど小さくなる。そして、超過回転が大きくなると、逆転換をしようとするときに、鎖錠が解除されるまでに時間を要して動作桿の移動開始が遅くなり、決められた転換時間内で転換を完了させる時間的な余裕が少なくなる。

こうした「超過回転に起因する転換動作の開始遅れ」は、転てつ機を単体で使用する場合にも問題となり得るが、複数台の転てつ機を同時使用する場合に問題が顕在化し易い。例えば、２台の転てつ機を使って大きな番数の分岐器を転換させる場合、２台がほぼ同時に転換動作を開始し、ほぼ同時に転換動作を終了させるのが望ましい。しかし、２台の転てつ機で作動負荷の大きさに差があると、「超過回転に起因する転換動作の開始遅れ」により一方の転てつ機は既に転換動作を始めているにも拘わらず、他方はまだ転換動作を開始できていない状態が生まれる。結果、動作桿を移動開始させる時間が遅くなり、決められた転換時間内で転換を完了させる時間的な余裕が少なくなってしまう。加えて、２台の転てつ機で転換する分岐器を１台で転換する状態が生じ、転換不能に至る場合が起こり得る。

本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであり、鎖錠開始後の鎖錠体の超過回転を抑制して、当該超過回転に起因する転換動作の開始遅れを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、鉄道用分岐器の可動レールを転換するために移動するラックを備えた動作桿と、前記動作桿の前記ラックと噛み合うことで前記動作桿を移動させるピニオンと、前記動作桿と一体に移動する被鎖錠体と、前記ピニオンと一体に回転する鎖錠体とを有し、前記可動レールの転換終了の際に慣性による前記ピニオンの回転によって前記被鎖錠体と前記鎖錠体とが当接することで前記動作桿の移動を規制する鎖錠機構部と、前記当接が成立した後の前記慣性による前記ピニオンの回転が所定角度よりも超過回転することを抑制する回転抑制部と、前記回転抑制部の抑制に伴う反動で前記ピニオンが逆回転することを抑制する反動抑制部と、を備えた転てつ機である。

第２の発明は、前記回転抑制部が、前記ピニオンと一体に回転するカムと、前記カムのカム面に当接するカムフォロワーとを有し、前記カムフォロワーが前記カムのノッチ部に突入することで前記超過回転を抑制する、第１の発明の転てつ機である。

第３の発明は、前記ノッチ部のカム面が、前記カムフォロワーが出入りする出入側よりも、当該出入側の逆側のほうが急斜面に設定されている、第２の発明の転てつ機である。

第４の発明は、前記カムフォロワーが、前記カム面に当接するように付勢されており、前記慣性による前記ピニオンの回転によって、前記カムフォロワーの当接位置が前記ノッチ部の前記出入側に達した場合に、前記付勢によってノッチ最深部への前記カムフォロワーの進入を促進させて、当該ノッチ最深部で前記ピニオンの回転を停止させる構成をなす、第３の発明の転てつ機である。

第５の発明は、前記ノッチ部には、前記可動レールを定位に転換する場合の前記超過回転を抑制する定位用ノッチ部と、反位に転換する場合の前記超過回転を抑制する反位用ノッチ部とが有り、１つの前記カムフォロワーが、転換動作方向に応じて前記定位用ノッチ部又は前記反位用ノッチ部に突入して前記超過回転を抑制する、第２〜第４の何れかの発明の転てつ機である。

第１〜第５の何れかの発明によれば、動作桿と一体に移動する被鎖錠体と、ピニオンとともに回転する鎖錠体とを当接させることで動作桿の移動を規制する転てつ機において、鎖錠開始後の鎖錠体の超過回転の抑制とその反動の抑制とを実現し、当該超過回転に起因する転換動作の開始遅れを抑制することができる。

電気転てつ機の構成例と使用形態例とを説明するための鉄道線路用ポイントの周辺を示す平面図。転換機構部を選択的に示す部分拡大図。図２におけるＡ−Ａ断面図。転換機構部の動作説明図（その１）。転換機構部の動作説明図（その２）。転換機構部の動作説明図（その３）。転換機構部の動作説明図（その４）。転換機構部の動作説明図（その５）。転換機構部の変形例を示す図（その１）。転換機構部の変形例を示す図（その２）。

図１は、本実施形態における電気転てつ機の構成例と使用形態例とを説明するための鉄道線路用ポイントの周辺を示す平面図である。尚、電気転てつ機のケースの上蓋を一部カットして、ケース内部が見えるように表している。また、以降では、電気転てつ機を単体で使用する場合を例示するが、複数台を使用する場合も同様である。

本実施形態における電気転てつ機１００は、鉄道用線路のポイント２の分岐器４に対して所定位置に固定され、分岐器４に接続して使用される。
分岐器４は、連結板８により一体に連結された可動レール１０を、基本レール６の間で、枕木１２に固定した床板１４の上で枕木長手方向にスライド自在に支持している。可動レール１０の先端部付近の枕木は、通常の枕木１２よりも長尺な転てつ機用枕木１２Ｂとされ、基本レール６の外側に延びた部分には床板１４に連結された鉄製の敷板１８が設置されている。電気転てつ機１００は、この敷板１８に固定される。そして、動作桿１０２には、転てつ棒１６を介して連結板８が連結され、鎖錠桿１０４には接続桿２０を介して可動レール１０の先端部が連結される。

電気転てつ機１００は、開閉式のケース１０１内に、回路制御器１１０と、制御リレー１１２と、外部端子板１１４と、減速機構部１２０と、転換機構部１４０と、を内蔵する。そして、ケース１０１の外側部にはモータ２５０を備える。

電源や外部装置（例えば連動装置等）との信号に必要なケーブル類は外部端子板１１４に集約されたのちケーブル束１０９としてケース１０１から纏めて引き出される。
連動装置から転換指令信号を受信すると、制御リレー１１２が作動してモータ２５０に電力が供給される。モータ２５０の回転力は、減速機構部１２０へ伝わり、更に減速機構部１２０から転換機構部１４０へと伝わり、転換機構部１４０によって電気転てつ機１００の解錠・転換・鎖錠の一連の動作が行われる。そして、転換終了時に回路制御器１１０がモータ電源を遮断すると共に鎖錠機構部の鎖錠状態を確認し、転換完了信号を連動装置に送信する。

減速機構部１２０は、モータ側からの駆動力を受ける受動歯車部として、例えばモータ２５０の駆動軸に取り付けられたピニオンギア１２２と、これに噛み合うベベルギア１２４と、当該ベベルギア１２４の回転軸に設けられた第１減速ギア１２６と噛み合う中間ギア１２８と、当該中間ギア１２８の回転軸に設けられた第２減速ギア１３０と噛み合う最終歯車である転換ギア１３２とを含んで構成される。

図２は、本実施形態における転換機構部１４０を選択的に示す部分拡大図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
転換機構部１４０は、減速機構部１２０で減速された回転動力を、動作桿１０２の直動運動に変換する。例えば、転換機構部１４０は、転換ギア１３２と同軸の回転軸１４２に固定された、部分ピニオン１４４と、鎖錠体１４６と、カム板１６０と、カムフォロワー１７０と、を含んで構成される。また、転換機構部１４０は、動作桿１０２に設けられた歯列で成るラック１５０と、当該ラックの横に固定された被鎖錠体１５２と、を含んで構成される。

図３に示すように、転換ギア１３２側（図３で言うところの左側）から順に、部分ピニオン１４４、鎖錠体１４６、カム板１６０の順番で隣接して同軸で固定されている。ラック１５０を有する動作桿１０２は、部分ピニオン１４４と同じ高さで定位／反位方向にスライド可能にケース１０１に支持されている。また、鎖錠体１４６と被鎖錠体１５２とは同じ高さに設けられており、カム板１６０とカムフォロワー１７０とが同じ高さに設けられている。

図２に戻って、部分ピニオン１４４は、間欠ピニオンギアである。すなわち、一般的なピニオンギアが全周に歯を有するのに対して、部分ピニオン１４４は約半周分の歯を欠いて作られている。歯の欠いた部分は、歯底円よりも小径とされる。そして、部分ピニオン１４４は、動作桿１０２のラック１５０と噛み合い可能に構成されている。

鎖錠体１４６は、円板を部分的に小径にした部分異径板であって、部分ピニオン１４４の歯先円よりも大径な略半月状の大径部１４６ａと、部分ピニオン１４４の歯底円よりも小径な小径部１４６ｂとを有する。大径部１４６ａは、部分ピニオン１４４の歯欠け部分に跨り、その両端は部分ピニオン１４４の両端の歯（始端の歯１４４ａ〜終端の歯１４４ｂ）にかかる。

被鎖錠体１５２は、鎖錠体１４６と同じか、やや薄い板厚の板部材であって、左右の隅に、鎖錠体１４６の大径部１４６ａの径と同じ曲率の第１凹曲面部１５２ａ及び第２凹曲面部１５２ｂを備える。そして、第１凹曲面部１５２ａ及び第２凹曲面部１５２ｂが、ラック１５０の歯列に沿うようにして、動作桿１０２の上側（図２の向かって手前側）に固定されている。

カム板１６０は、部分ピニオン１４４の歯先円よりも小径の円板をベースに、その外周側面にカム面を形成した円板カムである。すなわち、カム板１６０の径の変化がカムの動径（いわゆるカムプロフィール）を形成する。そして、本実施形態のカム板１６０は、ノッチ状のマイナス曲面部となる定位ノッチ部１６１と反位ノッチ部１６２とを備える。

定位ノッチ部１６１は、当該マイナス曲面部の最深部（底部）を境に、時計回り方向（動作桿１０２をＸ２方向に移動させるための回転軸１４２の回転方向）の突き当たり斜面と、反時計回り方向（動作桿１０２をＸ１方向に移動させるための回転軸１４２の回転方向）の出入り側斜面と、ではプロフィールが異なるように作られている。具体的には、時計回り方向の突き当たり側斜面の角度と反時計回り方向の出入り側斜面の角度とを比べると、前者の方が急に作られており後者の方が緩く作られている。

対して、反位ノッチ部１６２のカムプロフィールは、定位ノッチ部１６１のそれを回転方向に反転させた形状を有しており、時計回り方向の出入り側斜面の角度と反時計回り方向の突き当たり側斜面の角度を比べると、後者の方が急に作られており前者の方が緩く作られている。

カムフォロワー１７０は、ローラ１７１をカム板１６０へ向けて付勢しつつ、カム板１６０の外周面の接線に対して直交又は略直交させる方向にローラ１７１を従動可能に支持する。具体的には、ローラ１７１は、ケース１０１に固定されたシリンダ１７２を貫通するピストン棒１７３の先端に固定されている。ピストン棒１７３のシリンダ内部分にはフランジ状のバネ受け部１７４が設けられており、このバネ受け部１７４がシリンダ内に封入されたコイルバネ１７５の一端に当接して、ローラ１７１をカム板１６０へ向けて付勢するようにピストン棒１７３が付勢力を受けている。

［動作の説明］
次に、本実施形態における電気転てつ機１００の転換機構部１４０周りの動作について詳細に説明する。図４〜図７は、転換機構部１４０の動作説明図であって、時系列順に図番が付けられている。何れの図においても、図の下側が転換機構部１４０の全体概略図、図の上側がカム板１６０及びカムフォロワー１７０周りの部分詳細図に相当する。

さて、図４は、動作桿１０２のＸ１方向（定位方向）への移動が完了し、鎖錠態勢に入る直前の転換機構部１４０の状態を示している。この時、モータ２５０への電力供給は終了しているが、モータ２５０及び減速機構部１２０は、それら自身の回転慣性により惰性的に回転し続けている。図４の例では、回転軸１４２及び鎖錠体１４６は、反時計回りに回転を続けており、鎖錠体１４６の大径部１４６ａの角部が被鎖錠体１５２の左端に当接してこれをＸ１方向へ少しばかり押す。

この結果、図５の鎖錠状態となる。すなわち、被鎖錠体１５２は回転軸１４２から遠ざけられ、鎖錠体１４６の大径部１４６ａが、第１凹曲面部１５２ａの外側に沿って入り込む。これにより、鎖錠体１４６と被鎖錠体１５２とが当接して動作桿１０２の移動を規制する鎖錠機構部１９０として機能するようになる。

また、図５の状態においては、カムフォロワー１７０のローラ１７１は、定位ノッチ部１６１の出入り側斜面に差し掛かっている。ここから、モータ２５０と減速機構部１２０とが、それらに残された回転慣性により更に回転を続けると、ローラ１７１は定位ノッチ部１６１の出入り側斜面に入る。この定位ノッチ部１６１の出入り側斜面は、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１の最深部へ進入するのを促進させる。

そして終には、図６に示すように、カムフォロワー１７０のローラ１７１が定位ノッチ部１６１の最深部まで突入するに至る。そして、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１に突入することで、これらの凹凸係合が、部分ピニオン１４４及び鎖錠体１４６の回転が所定角度（ローラ１７１が定位ノッチ部１６１に突入している状態の角度）よりも超過回転することを抑制する回転抑制部１９２として機能し、部分ピニオン１４４及び鎖錠体１４６の超過回転を抑制するように作用する。

すなわち、前述のように、定位ノッチ部１６１の突き当たり側斜面１６１ａは急斜面を為している。その斜度及び定位ノッチ部１６１の深さは、モータ２５０及び減速機構部１２０に残されている惰性の回転エネルギーでは、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１の突き当たり側斜面１６１ａを乗り上げできないように設定されている。そのため、カムフォロワー１７０のローラ１７１が定位ノッチ部１６１に突入してから、更にモータ２５０及び鎖錠体１４６を含む減速機構部１２０が回転を続けようとしても、ローラ１７１は突き当たり側斜面１６１ａを乗り上げできない。つまり、カムフォロワー１７０と定位ノッチ部１６１の突き当たり側斜面１６１ａとの凹凸係合が、回転抑制部１９２として機能する。

また、もしもこの反動として、モータ２５０及び鎖錠体１４６を含む減速機構部１２０が逆回転しようとしても、図７に示すように、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１の出入り側斜面１６１ｂを登らなければならない。そして、出入り側斜面１６１ｂ及び定位ノッチ部１６１の深さは、反動したモータ２５０及び鎖錠体１４６を含む減速機構部１２０の慣性では、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１の出入り側斜面１６１ｂを登り切れないように設定されている。つまり、ローラ１７１と定位ノッチ部１６１の出入り側斜面１６１ｂとの凹凸係合が、超過回転の抑制に伴う反動で部分ピニオン１４４及び鎖錠体１４６とが逆回転することを抑制する反動抑制部１９４としての働きをする。

よって、本実施形態の電気転てつ機１００では、鎖錠開始後の鎖錠体１４６の超過回転の抑制とその反動とを抑制し、当該超過回転に起因する転換動作の開始遅れを抑制することができる。また、鎖錠後は所定位置での回転停止を促進させる構造となっているため、定位／反位の方向への転換動作の開始タイミングを一定に保つ作用効果を奏する。

動作桿１０２をＸ２方向（反位方向）へ移動させた後は、図８に示すように、ローラ１７１が反位ノッチ部１６２に突入することで、ローラ１７１が定位ノッチ部１６１に突入した場合と比較して回転方向の関係こそ反転しているが全く同様の作用効果を発揮する。つまり、ローラ１７１と反位ノッチ部１６２との凹凸係合が、回転抑制部１９２及び反動抑制部１９４として機能し、鎖錠開始後の鎖錠体１４６の超過回転とその反動とを抑制して、超過回転に起因する転換動作の開始遅れを抑制することとなる。

なお、モータ２５０に電力が供給されて駆動した場合、カムフォロワー１７０のローラ１７１が定位ノッチ部１６１或いは反位ノッチ部１６２に突入していたとしても、出入り側斜面は緩斜面（鎖錠体１４６の外周に達した位置に求められる接線に対して４５°以下の緩斜面）であるため、駆動トルクにより容易に脱出することができる。

〔変形例〕
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明を適用可能な形態は上記に限られず、適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

［その１］
例えば、図９に示すように、定位ノッチ部１６１の突き当たり側斜面と、反位ノッチ部１６２の突き当たり側斜面とが、単に急な斜面と言うよりも「壁」として機能するように、定位ノッチ部１６１及び反位ノッチ部１６２のプロフィールを構成してもよい。

［その２］
また、定位ノッチ部１６１及び反位ノッチ部１６２のプロフィールは、曲線により構成されるとは限らず、図１０に示すように、複数の直線で構成するとしてもよい。

４…分岐器
１０…可動レール
１００…電気転てつ機
１０２…動作桿
１２０…減速機構部
１４０…転換機構部
１４２…回転軸
１４４…部分ピニオン
１４６…鎖錠体
１４６ａ…大径部
１５０…ラック
１５２…被鎖錠体
１５２ａ…第１凹曲面部
１５２ｂ…第２凹曲面部
１６０…カム板
１６１…定位ノッチ部
１６２…反位ノッチ部
１７０…カムフォロワー
１７１…ローラ
１９０…鎖錠機構部
１９２…回転抑制部
１９４…反動抑制部
２５０…モータ

Claims

鉄道用分岐器の可動レールを転換するために移動するラックを備えた動作桿と、
前記動作桿の前記ラックと噛み合うことで前記動作桿を移動させるピニオンと、
前記動作桿と一体に移動する被鎖錠体と、前記ピニオンと一体に回転する鎖錠体とを有し、前記可動レールの転換終了の際に慣性による前記ピニオンの回転によって前記被鎖錠体と前記鎖錠体とが当接することで前記動作桿の移動を規制する鎖錠機構部と、
前記当接が成立した後の前記慣性による前記ピニオンの回転が所定角度よりも超過回転することを抑制する回転抑制部と、
前記回転抑制部の抑制に伴う反動で前記ピニオンが逆回転することを抑制する反動抑制部と、
を備えた転てつ機。
前記回転抑制部は、前記ピニオンと一体に回転するカムと、前記カムのカム面に当接するカムフォロワーとを有し、前記カムフォロワーが前記カムのノッチ部に突入することで前記超過回転を抑制する、
請求項１に記載の転てつ機。
前記ノッチ部のカム面は、前記カムフォロワーが出入りする出入側よりも、当該出入側の逆側のほうが急斜面に設定されている、
請求項２に記載の転てつ機。
前記カムフォロワーは、前記カム面に当接するように付勢されており、
前記慣性による前記ピニオンの回転によって、前記カムフォロワーの当接位置が前記ノッチ部の前記出入側に達した場合に、前記付勢によってノッチ最深部への前記カムフォロワーの進入を促進させて、当該ノッチ最深部で前記ピニオンの回転を停止させる構成をなす、
請求項３に記載の転てつ機。
前記ノッチ部には、前記可動レールを定位に転換する場合の前記超過回転を抑制する定位用ノッチ部と、反位に転換する場合の前記超過回転を抑制する反位用ノッチ部とが有り、
１つの前記カムフォロワーが、転換動作方向に応じて前記定位用ノッチ部又は前記反位用ノッチ部に突入して前記超過回転を抑制する、
請求項２〜４の何れか一項に記載の転てつ機。