JP2018127829A - レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機、レール切断方法及びレール圧接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い平面度を有する切断面を得ることができるレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機及びレール切断方法、並びに溶接継手の品質を良好に保持することができるレール圧接方法を提供する。【解決手段】レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機は、鉄道用レールを長手方向と垂直の幅方向から切断する回転切断刃を有する切断機本体と、切断機本体を回動可能に支持するクランプ部とを備えている。クランプ部は、鉄道用レールの腹部を幅方向の一方から支える支承部と、鉄道用レールの腹部を幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフックとを備えており、鉄道用レールの腹部を支承部及びクランプフック間に挟んで押圧することにより鉄道用レールとの固定がなされるように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道用レールの圧接を行う場合のレール端面処理に使用されるレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機、このレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法、及びレール圧接方法に関する。

鉄道用レールの溶接方法として最も一般的に用いられているガス圧接法は、接合するレールを突合わせて軸方向に加圧しつつ突合わせ部周囲をガス炎で高温まで加熱することにより所定の変形量を得て接合する方法である。このようなガス圧接法を用いてレールを溶接する場合、レールの突合せ部に大きな隙間が存在すると、圧接界面に多量の酸化介在物が残存し、その酸化介在物が接合阻害因子となって溶接継手の品質が低下する可能性がある。

このような溶接継手品質の低下を回避するため、現在は、レールガス圧接作業の前に、専用の研削機を使用してレール端面の高精度研削を実施し、これによってレール突合せ部の隙間を極力小さくすることが行われている。しかしながら、専用の研削機を用いたレール端面研削作業にはかなりの熟練が必要となるため、未熟練者が研削するとレール端面の平面度が却って低下してしまう等の問題が生じている。

本願発明者等は、レール端面を研削するのではなく、レール切断機によってレールを高精度で切断することにより、専用研削機で端面研削を施したレール端面と同等以上の平面度を達成でき、端面の研削作業が不要となる可能性について考察した。

特許文献１には、現場での切断作業に適用されるレール切断機の一例として、キャッチフレーム３とクランプアーム４とからなる鉄道レールクランプ手段によりスライドレール２及び２を介して切断機本体１を支持し、この切断機本体１には鉄道レール５側に延びる切断アーム１７を回動自在に支承し、切断アーム１７の自由端に回転砥石３０を設けてこの回転砥石３０の回転により鉄道レール５を幅方向に切断するようにした鉄道レール切断機が開示されている。

鉄道レールクランプ手段は、鉄道レール５を上下方向に直角に強圧保持しかつ水平方向にも直角に強圧保持するキャッチフレーム３側に設けたレール支承部６ａ〜６ｃとクランプアーム４側に設けた下方鈎部４ａとを備えている。この鉄道レールクランプ手段は、鉄道レール５をその幅方向の両側からクランプするようにキャッチフレーム３に対しクランプアーム４を回動自在に軸支し、クランプアーム４の上端に設けた螺子筒４ｂを鉛直下方に螺合貫通した回動ハンドル８ａ付きクランプスクリュー８の下方先端部８ｃを予め鉄道レール５の上面に着脱自在に付設した切断位置指示用ゲージ９の上面皿穴９ａに締付けることによりクランプ位置を決めている。

このような構成の鉄道レールクランプ手段によれば、クランプスクリュー８を締めることにより、キャッチフレーム３側の２つのレール顎受け６ｂ及び６ｂと１つのレール頭当て６ｃ、並びにクランプアーム４の鈎部４ａの支承ポイントを鉄道レール５の所定箇所に均等に当てながら直角にクランプすることができる。

特許第２５１８７７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているごとき従来のレール切断機によると、鉄道レールを両側から挟むキャッチフレーム３及びクランプアーム４のうち、レール腹部に押し当たるクランプアーム４はその先端が１点のみでレール腹部を支持する構造となっており、クランプアーム先端と鉄道レールとの接触状態によっては、キャッチフレーム側の当接点（基準点）とレール腹部との密着が不充分となることがあった。密着が不充分となると、レール切断機を鉄道レールに直角に確実に固定することが難しくなり、切断面の平面度に大きなばらつきが生じてしまう。

また、従来のレール切断機によって鉄道レールを切断すると、切断部位によって回転砥石（切断刃）の直進性が低下してしまい、切断面として充分な平面度を得られないことがあった。充分な端面平面度が得られないと、前述したように、ガス圧接の接合面圧に残存する酸化介在物によって溶接継手の品質が低下する可能性があった。

従って本発明の目的は、高い平面度を有する切断面を得ることができるレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機及びレール切断方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、専用研削機で端面研削を行うことなく、溶接継手の品質を良好に保持することができるレール圧接方法を提供することにある。

本発明によれば、レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機は、鉄道用レールを長手方向と垂直の幅方向から切断する回転切断刃を有する切断機本体と、切断機本体を回動可能に支持するクランプ部とを備えている。クランプ部は、鉄道用レールの腹部を幅方向の一方から支える支承部と、鉄道用レールの腹部を幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフックとを備えており、鉄道用レールの腹部を支承部及びクランプフック間に挟んで押圧することにより鉄道用レールとの固定がなされるように構成されている。

クランプフックが２点押圧式であるため、鉄道用レールの腹部を支承部に確実に密着させることができ、高い平面度を有する切断面を得ることが可能となる。

支承部は、鉄道用レールの長手方向に沿って配置され鉄道用レールの腹部に当接して支える複数の当接部を備えており、クランプフックは、鉄道用レールの長手方向に沿って配置され鉄道用レールの腹部を押圧する２つの先端を備えていることが好ましい。

クランプ部は、クランプフックに螺合し先端が鉄道用レールの上面に当接可能なクランプボルトをさらに備えており、クランプフックは支承部に回動自在に軸支されていると共にクランプボルトによって押圧固定した状態が保持されるように構成されていることも好ましい。

この場合、クランプフックの先端とは反対側の端部にクランプフックを回動させて先端を鉄道用レールの腹部に押圧するためのクランプフック用持ち手が設けられていることがより好ましい。このようなクランプフック用持ち手を設けることにより、クランプフックの押し付け力を強化させることができる。

切断機本体は、回転切断刃を鉄道用レールに押し付けて切断するための切断刃用持ち手と、回転切断刃の回転速度を検出して表示する回転速度計とをさらに備えていることも好ましい。

本発明によれば、さらに、レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法は、鉄道用レールを長手方向と垂直の幅方向から切断する回転切断刃を有する切断機本体と、切断機本体を回動可能に支持するクランプ部とを備えており、クランプ部が、鉄道用レールの腹部を幅方向の一方から支える支承部と、鉄道用レールの腹部を幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフックとを備えているレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機の支承部及びクランプフック間に鉄道用レールの腹部を挟んで押圧することによりクランク部を鉄道用レールに固定する工程と、回転切断刃を鉄道用レールに押し付けて切断する工程とを備えている。

このようなレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いることにより、クランプフックが２点押圧式であるため、鉄道用レールの腹部を支承部に確実に密着させることができ、高い平面度を有する切断面を得ることが可能となる。

固定する工程が、支承部及びクランプフック間に鉄道用レールの腹部を挟んで押圧した後、クランプフックに螺合し先端が鉄道用レールの上面に当接可能なクランプボルトによって押圧固定した状態を保持することが好ましい。

固定する工程が、クランプフックの先端とは反対側の端部にクランプフックを回動させて先端を鉄道用レールの腹部に押圧するためのクランプフック用持ち手を操作することにより、支承部及びクランプフック間に鉄道用レールの腹部を挟んで押圧することが好ましい。

切断する工程が、回転切断刃の回転速度を検出し、検出した回転速度が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように、回転切断刃を鉄道用レールに押し付けて切断するための切断刃用持ち手の押しつけ力を制御して切断を行うことも好ましい。回転切断刃の回転速度とその負荷との間には相関関係があるため、回転速度が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように回転切断刃の押し付け力を制御すれば、その負荷もそれに応じて制御される。回転切断刃の負荷を適宜制御すれば、切断面の直進性が良好に維持され、その平面度が非常に良好となる。

この場合、切断する工程が、回転切断刃の回転速度と無負荷回転速度との比が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように、切断刃用持ち手の押しつけ力を制御して切断を行うことがより好ましい。

本発明によれば、またさらに、レール圧接方法は、上述したレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法によって鉄道用レールを切断する工程と、切断した切断面を接合面としてガス圧接する工程とを備えている。

上述した切断方法を用いて鉄道用レールの端面処理を行えば、鉄道用レールをガス圧接する場合に、専用研削機で端面研削を行わないので特別な技量を必要とせず、かつ短時間でレールガス圧接に供し得る端面を得ることができる。従って、溶接継手の品質を良好に保持することができる。

本発明によれば、クランプフックが２点押圧式であるため、鉄道用レールの腹部を支承部に確実に密着させることができ、高い平面度を有する切断面を得ることが可能となり、従って、専用研削機で端面研削を行うことなく、溶接継手の品質を良好に保持することができる。

本発明のレール圧接方法の一実施形態の工程を概略的に説明するフロー図である。 図１の実施形態において用いられるレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機の一例の全体構成を概略的に表す斜視図である。 図２のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機の全体構成を概略的に表す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図である。 図２のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機におけるクランプフックの構成を表す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）側面図である。 図２のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機におけるクランプ部の構成及び動作を表す正面図である。 図２のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機による切断動作時に鉄道用レールに与える負荷を説明する図である。 図２のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いて鉄道用レールを切断する場合のその切断部位を説明する図である。 図１の実施形態において用いられるレール圧接機の一例の全体構成を概略的に表す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図である。 本発明の実施例及び比較例においてレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機によって切断を行った際の切断面の平面度を説明する図である。

図１は本発明のレール圧接方法の一実施形態の工程を概略的に表している。

同図に示すように、本実施形態のレール圧接方法においては、まず、圧接すべき鉄道用レールの端部にレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を装着し（ステップＳ１）、この鉄道用レールの端部を切断した（ステップＳ２）後、レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を取り外す（ステップＳ３）。必要であれば、圧接すべき他の鉄道用レールの端部を同様に切断する。次いで、このように端部を切断した接合すべき鉄道用レールの切断面を突き合わせた状態で可搬型ガス圧接機を装着し（ステップＳ４）、ガス圧接した（ステップＳ５）後、ガス圧接機を取り外す（ステップ６）。このように、本実施形態のレール圧接方法では、レール端面を研削するのではなく、レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機によってレールを高精度で切断している。専用研削機で端面研削を行わないので特別な技量を必要とせず、かつ短時間でレールガス圧接に供し得る高い平面度のレール端面を得ることができ、溶接継手の品質を良好に保持することができる。

図２及び図３は本実施形態において用いられるレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機の一例の全体構成を概略的に表している。

これらの図に示すように、本実施形態のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機１００は、可搬型のレール切断機であり、チップソー式回転切断刃を有する切断機本体１０と、この切断機本体１０に連結され切断機本体１０を回動可能に支持するクランプ部２０とを備えている。

切断機本体１０は、内燃式のエンジン１１と、このエンジン１１によって回転駆動される回転切断刃１２と、エンジン１１の出力軸の回転を回転切断刃１２へ伝達するプーリ及びベルトを含む回転伝達機構１３と、回転切断刃１２を切断すべき鉄道用レール３０に押し付けて切断するための切断刃用持ち手１４と、エンジン１１の回転速度、従って回転切断刃１２の回転速度を検出して表示する回転速度計１５とを備えている。

クランプ部２０は、鉄道用レール３０の腹部３１を幅方向の一方から支える支承部２１と、支承部２１に回動自在に軸支されており、鉄道用レール３０の腹部３１を幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフック２２と、クランプフック２２の先端とは反対側の基端部に設けられこのクランプフック２２を回動させるためのクランプフック用持ち手２３と、クランプフック２２に螺合してその先端が鉄道用レール３０の上面３２に当接可能なクランプボルト２４とを備えている。

エンジン１１は、単なる一例であるが、例えば空冷４サイクルのガソリンエンジンであり、排気量は１６０ｃｃ程度である。ガソリンエンジンに代えて、ディーゼルエンジン又はその他の燃料のエンジンを用いても良い。また、エンジンに代えて電動モータを用いても良い。

回転切断刃１２は、刃先部分に超硬チップをロー付けしたチップソー式の回転刃であり、本実施形態では、単なる一例であるが、直径１６５φのチップソーを用いている。

切断刃用持ち手１４は、切断機操作者が回転切断刃１２の鉄道用レール３０への押し付け力を制御して切断するための持ち手である。

回転速度計１５は、エンジン１１の点火パルスを計数してその回転速度を表示するタコメータである。

図４は本実施形態におけるクランプフック２２の構成を表しており、図５はこのクランプフック２２を含むクランプ部２０の構成及び動作を表している。

これらの図に示すようにクランプフック２２は、クランプボルト２４が上方から螺合可能なねじ穴２２ａを備えた本体部２２ｂと、この本体部２２ｂの一方の端から互いに平行に延びる一対のフック部２２ｃ及び２２ｄと、一対のフック部２２ｃ及び２２ｄの途中に設けられ、これらフック部２２ｃ及び２２ｄとは垂直方向に伸長する回転軸受け２２ｅと、本体部２２ｂの他方の端から延びるパイプ挿入用バー２２ｆと、一対のフック部２２ｃ及び２２ｄをそれらの先端部で連結する連結バー２２ｇとを備えている。

一対のフック部２２ｃ及び２２ｄは、基端が本体部２２ｂと一体化されており、先端が鉄道用レール３０の長手方向に沿って配置されこの鉄道用レール３０の腹部３１をその幅方向から押圧する２点押圧式の当接部を構成している。また、一対のフック部２２ｃ及び２２ｄの各々の基端と先端との間はフック形状（略Ｕ字形状）に湾曲した湾曲部を構成している。これら湾曲部には回転軸受け２２ｅが設けられており、この回転軸受け２２ｅに挿通される支承部２１の軸２１ａによってクランプフック２２は支承部２１に回動自在に軸支されている。図５に示すように、本体部２２ｂの他方の端に一体化されたパイプ挿入用バー２２ｆには、パイプ形状のクランプフック用持ち手２３が嵌め込まれ、パイプ挿入用バー２２ｆを延長している。このようにクランプフック用持ち手２３を設けてパイプ挿入用バー２２ｆを延長することにより、クランプフック２２の押し付け力を強化させることができる。

支承部２１には、鉄道用レール３０の長手方向に沿って配置されこの鉄道用レール３０の腹部３１にその幅方向から当接する２つの当接部（基準点）２１ｂが設けられている。支承部２１のこれら２つの当接部２１ｂは鉄道用レール３０の腹部３１に一方の幅方向から当接して支え、一方、クランプフック２２の一対のフック部２２ｃ及び２２ｄの先端である２つの当接部は鉄道用レール３０の腹部３１を他方の幅方向から押圧するように構成されている。

図５に示すように、クランプフック用持ち手２３を矢印Ａ方向に持ち上げることにより、一対のフック部２２ｃ及び２２ｄは支承部２１の軸２１ａの回りを回動し、それらの先端である２つの当接部が鉄道用レール３０の腹部３１を他方の幅方向から押圧する。この鉄道用レール３０の腹部３１の幅方向の他方には、支承部２１の２つの当接部２１ｂが当接して支えている。従って、鉄道用レール３０は支承部２１の２つの当接部２１ｂとクランプフック２２の一対のフック部２２ｃ及び２２ｄの２つの当接部との間に挟まれて押圧されて一時的な固定がなされる。この状態で、クランプボルト２４を回してその先端を鉄道用レール３０の上面３２に当接及び押圧させることにより、クランプフック２２を鉄道用レール３０に押圧固定した状態が保持される。クランプフック２２の当接部が２点押圧式であるため、鉄道用レール３０の腹部３１を支承部２１の２つの当接部（基準点）２１ｂに確実に密着させることができ、この状態で切断を行えば高い平面度を有する切断面を得ることができる。

次に、本実施形態のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機１００を用いて鉄道用レール３０を切断する場合の操作方法及びチップソー式可搬型レール切断機１００の動作を説明する。図６はこのレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機１００による切断動作時に鉄道用レール３０に与える負荷を説明しており、図７はこのレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機１００を用いて鉄道用レール３０を切断する場合のその切断部位を説明している。

上述したようにクランプ部２０を鉄道用レール３０に固定した状態でエンジン１１を回転させ、作業者が切断刃用持ち手１４を図３（Ｂ）及び図６の矢印Ｂ方向に引くことにより、切断機本体１０が回転軸６０を支点として回動し、回転切断刃１２が鉄道用レール３０に当たってその切断が行われる。この場合、矢印Ｃに沿って移動する切断刃用持ち手１４の力点６１には、切断機本体１０の自重Ｆ_Ｗと、作業者が付与する力Ｆ_Ｆとの和（Ｆ_Ｗ＋Ｆ_Ｆ）が印加される。一方、矢印Ｄに沿って移動する回転切断刃１２の作用点６２においては、負荷Ｆ_Ｌが回転切断刃１２から鉄道用レール３０に印加される。

本願発明者らは、回転切断刃１２から鉄道用レール３０に与えられるこの負荷Ｆ_Ｌを切断部位に応じて制御することにより、回転切断刃１２の直進性を維持して切断面の曲がりを抑え、これにより、レールガス圧接に適応する充分な平面度が得られることを見いだした。切断部位によって切断機本体１０の重心が移動しその自重成分が変化してしまうこと、及び切断部位により回転切断刃１２と鉄道用レール３０との接触長が変わることから、この切断部位に応じて回転切断刃１２が鉄道用レール３０に与える負荷を調整制御するのである。回転切断刃１２の回転速度とこの回転切断刃１２から鉄道用レール３０に与えられる負荷Ｆ_Ｌとの間には相関関係があるため、回転切断刃１２の回転速度（従ってエンジン１１の回転速度）を制御して負荷を調整制御する。即ち、回転切断刃１２の回転速度が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように回転切断刃１２の押し付け力を可変制御すれば、切断面の直進性が良好に維持され、その平面度が非常に良好となる。

具体的には、操作者は、図７に示す鉄道用レール３０の切断部位ａ（レール頭部の上面及び側面近傍）に回転切断刃１２の刃先があるときは、回転速度計１５に表示されるエンジン１１の回転速度が無負荷回転速度の９７％となるように切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを制御する。鉄道用レール３０の切断部位ｂ（レール頭部の内部）に回転切断刃１２の刃先があるときは、回転速度計１５に表示されるエンジン１１の回転速度が無負荷回転速度の９５％となるように切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを制御する。鉄道用レール３０の切断部位ｃ（レール腹部）に回転切断刃１２の刃先があるときは、回転速度計１５に表示されるエンジン１１の回転速度が無負荷回転速度の９７％となるように、切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを制御する。鉄道用レール３０の切断部位ｄ（レール底部内）に回転切断刃１２の刃先があるときは、回転速度計１５に表示されるエンジン１１の回転速度が無負荷回転速度の９５％となるように切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを制御する。鉄道用レール３０の切断部位ｅ（レール底部の下面及び側面近傍）に回転切断刃１２の刃先があるときは、回転速度計１５に表示されるエンジン１１の回転速度が無負荷回転速度の９７％となるように切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを制御する。

このように切断刃用持ち手１４に付与する力Ｆ_Ｆを調整制御し、回転切断刃１２が鉄道用レール３０に与える負荷を調整制御することによって、切断面の曲がりが抑止され、後述する実施例及び比較例から明らかのように、切断面の平面度が非常に良好となる。

次に、本実施形態のレール圧接工程について説明する。

互いに圧接すべき鉄道用レールの端部を以上述べたレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機１００によって切断した後、鉄道用レールの切断面を突き合わせた状態で可搬型ガス圧接機によりガス圧接する。

使用されるガス圧接機は、その構成が公知であることから詳細には説明しないが、例えば、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一対の加圧用シリンダ８０ａ及び８０ｂが取り付けられた支持フレーム８１と、接合すべき一方の鉄道用レール８２ａをクランプして加圧を受ける固定フレーム８３とを有しており、これら支持フレーム８１及び固定フレーム８３は、互いに接合すべき鉄道用レール８２ａ及び８２ｂの長手方向に間隔をおいて対向配置されている。支持フレーム８１の側内方には加圧用シリンダ８０ａ及び８０ｂによって駆動される移動フレーム８４が設置されており、これら支持フレーム８１、固定フレーム８３及び移動フレーム８４は、ガイドシャフト８５ａ、８５ｂ及び８５ｃによって組付けられている。

固定フレーム８３と移動フレーム８４との間には、接合部位の加熱源であるガスバーナーを指示するバーナーケース８６が設けられている。固定フレーム８３及び移動フレーム８４には、鉄道用レール８２ａ及び８２ｂをそれぞれクランプするためのクランプ用シリンダ８７及び８８が取り付けられており、移動フレーム８４の前面には、接合後の余盛りを押し抜く押抜バイト部材８９が設けられている。また、移動フレーム８４は加圧用シリンダ８０ａ及び８０ｂのロッド９０ａ及び９０ｂに連結されている。

接合すべき一方の鉄道用レール８２ａを固定フレーム８３にクランプし、接合すべき他方の鉄道用レール８２ａを両レールの切断端面を突き合わせた状態で移動フレーム８４にクランプする。加圧用シリンダ８０ａ及び８０ｂで移動フレーム８４を駆動して鉄道用レール８２ａ及び８２ｂの突合せ部を加圧した状態で、ガスバーナーによる酸素−アセチレン炎によりその全周を加熱することで圧接を行う。

次いで、押抜バイト部材８９によって余盛りを押し抜いた後、ガス圧接機を鉄道用レールから取り外し、その後、必要に応じて、再加熱、冷却等の後熱処理を行う。

なお、ガス圧接機としては、上述した構成のものに限定されず、他の種々の構造のガス圧接機を適用できることは明らかである。

レール切断に関して
上述した実施形態のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用い、ＪＩＳ−６０ｋｇ普通レールをその切断部位ａ〜ｅに応じて鉄道用レールに与えられる負荷を調整して切断した。この負荷の調整は、切断刃用持ち手１４に付与する力を変えて回転切断刃１２の押し付け力を調整して行った。実施例及び比較例１〜４において、切断部位ａ〜ｅの切断中に付与された負荷を表１に示す。ただし同表において、負荷は、回転切断刃の回転速度（無負荷時の回転速度に対する比）で表している。

このような条件で切断して得られた切断面における平面度を、距離測定用ダイヤルゲージを用いた端面平面度測定治具により測定した。その結果を図９に示す。平面度の測定は、切断面の図９に示す種々の測定位置１〜１１において行った。

同図から分かるように、比較例１（□）のごとく、切断部位ａについて比較的大きな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９５％）を印加して切断を行ったところ、水平方向の測定位置９、１０、１１に関する、及び垂直方向の測定位置２、８、１０に関する平面度のばらつきが大きくなった。また、水平方向の測定位置１、２、３に関する平面度のばらつきは小さいが全体的に負の傾向となっている。これは、切断部位ａが切断の入り口であることから回転切断刃１２の振動の影響を受けやすく、強く押し付けることにより回転切断刃１２の振動が大きくなり、レールが多く削られて負の傾向となったものと推測される。

比較例１（□）及び比較例３（×）のごとく、切断部位ｃ及びｅについて比較的大きな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９５％及び９６％）を印加して切断を行ったところ、水平方向の測定位置９、１０、１１に関する、及び垂直方向の測定位置２、８、１０に関する平面度のばらつきが大きくなった。同様に、比較例２（△）のごとく、切断部位ｂ及びｄについて大きな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９４％及び９３％）を印加して切断を行ったところ、水平方向の測定位置９、１０、１１に関する、及び垂直方向の測定位置２、８、１０に関する平面度のばらつきが大きくなった。さらに、比較例４（◇）のごとく、切断部位ｄについて大きな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９４％）を印加して切断を行ったところ、水平方向の測定位置９、１０、１１に関する、及び垂直方向の測定位置２、８、１０に関する平面度のばらつきが大きくなった。これは、押し付け力を強くすることにより、回転切断刃１２に印加される負荷が大きくなり、回転切断刃１２自体の振動及び変形が原因となってばらつきが生じていると推測される。

これに対して、実施例（●）のごとく、切断部位ａ、ｃ及びｄについて比較的小さな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９７％）を印加して切断を行い、切断部位ｂ及びｄについて比較的大きな負荷（無負荷回転速度に対する回転速度比が９５％）を印加して切断を行ったところ、水平方向の測定位置１、２、３に関しても、水平方向の測定位置９、１０、１１に関しても、及び垂直方向の測定位置２、８、１０に関しても全て平面度のばらつきが小さく、安定して充分な平面度が得られた。

なお、切断時にレールに与える負荷をより小さくすることや回転切断刃の回転速度を高速化することによっても、顕著な曲がり発生を抑止可能であるが、切断時間が長くなる、レール切断面に焼けが発生する、回転切断刃の寿命が低下する等の大きな問題が発生するため、この方法は採用することができない。

レール切断及び圧接に関して
前述した実施形態のガス圧接機を用い、ＪＩＳ−６０ｋｇ普通レールを上述した実施例のごとく切断した切断面を接合面として４体のガス圧接継ぎ手を作製した。ガス圧接条件は、表２に示すＪＩＳ−６０ｋｇ普通レールガス圧接時の標準条件である。

作製したレールガス圧接継手を対象に静的曲げ試験を実施した。静的曲げ試験は、支点間距離１ｍ、中央集中荷重で実施し、破断姿勢は頭部上向（ＨＵ）姿勢、頭部下向（ＨＤ）姿勢それぞれ２サンプルずつ、計４サンプルとした。表３に静的曲げ試験の結果を示す。なお、ＪＩＳ−６０ｋｇ普通レールガス圧接部曲げ試験基準値は、ＨＵ：１，３７０ｋＮ−２５ｍｍ、ＨＤ：１，２３０ｋＮ−２０ｍｍである。

この表３に示すように、いずれの継手の破断荷重及びたわみも、ＪＩＳ−６０ｋｇ普通レールガス圧接部曲げ試験基準値を大幅に上回っている。従って、非常に良好な品質の溶接継手が得られたこととなる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ 切断機本体
１１ エンジン
１２ 回転切断刃
１３ 回転伝達機構
１４ 切断刃用持ち手
１５ 回転速度計
２０ クランプ部
２１ 支承部
２１ａ 軸
２１ｂ 当接部（基準点）
２２ クランプフック
２２ａ ねじ穴
２２ｂ 本体部
２２ｃ、２２ｄ フック部
２２ｅ 回転軸受け
２２ｆ パイプ挿入用バー
２２ｇ 連結バー
２３ クランプフック用持ち手
２４ クランプボルト
３０、８２ａ、８２ｂ 鉄道用レール
３１ 腹部
３２ 上面
６０ 回転軸
６１ 力点
６２ 作用点
８０ａ、８０ｂ 加圧用シリンダ
８１ 支持フレーム
８３ 固定フレーム
８４ 移動フレーム
８５ａ、８５ｂ、８５ｃ ガイドシャフト
８６ バーナーケース
８７、８８ クランプ用シリンダ
８９ 押抜バイト部材
９０ａ、９０ｂ ロッド
１００ レールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機

Claims (11)

1. 鉄道用レールを長手方向と垂直の幅方向から切断する回転切断刃を有する切断機本体と、前記切断機本体を回動可能に支持するクランプ部とを備えており、
   前記クランプ部は、前記鉄道用レールの腹部を前記幅方向の一方から支える支承部と、前記鉄道用レールの前記腹部を前記幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフックとを備えており、前記鉄道用レールの前記腹部を前記支承部及び前記クランプフック間に挟んで押圧することにより前記鉄道用レールとの固定がなされるように構成されていることを特徴とするレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機。
2. 前記支承部は、前記鉄道用レールの長手方向に沿って配置され前記鉄道用レールの前記腹部に当接して支える複数の当接部を備えており、前記クランプフックは、前記鉄道用レールの長手方向に沿って配置され前記鉄道用レールの前記腹部を押圧する２つの前記先端を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機。
3. 前記クランプ部は、前記クランプフックに螺合し先端が前記鉄道用レールの上面に当接可能なクランプボルトをさらに備えており、前記クランプフックは前記支承部に回動自在に軸支されていると共に前記クランプボルトによって前記押圧固定した状態が保持されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機。
4. 前記クランプフックの前記先端とは反対側の端部に該クランプフックを回動させて前記先端を前記鉄道用レールの前記腹部に押圧するためのクランプフック用持ち手が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機。
5. 前記切断機本体は、前記回転切断刃を前記鉄道用レールに押し付けて切断するための切断刃用持ち手と、前記回転切断刃の回転速度を検出して表示する回転速度計とをさらに備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機。
6. 鉄道用レールを長手方向と垂直の幅方向から切断する回転切断刃を有する切断機本体と、前記切断機本体を回動可能に支持するクランプ部とを備えており、前記クランプ部が、前記鉄道用レールの腹部を前記幅方向の一方から支える支承部と、前記鉄道用レールの前記腹部を前記幅方向の他方から２点で押圧する先端を有するクランプフックとを備えているレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機の前記支承部及び前記クランプフック間に前記鉄道用レールの前記腹部を挟んで押圧することにより前記クランク部を前記鉄道用レールに固定する工程と、前記回転切断刃を前記鉄道用レールに押し付けて切断する工程とを備えていることを特徴とするレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法。
7. 前記固定する工程が、前記支承部及び前記クランプフック間に前記鉄道用レールの前記腹部を挟んで押圧した後、前記クランプフックに螺合し先端が前記鉄道用レールの上面に当接可能なクランプボルトによって前記押圧固定した状態を保持することを特徴とする請求項６に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法。
8. 前記固定する工程が、前記クランプフックの前記先端とは反対側の端部に該クランプフックを回動させて前記先端を前記鉄道用レールの前記腹部に押圧するためのクランプフック用持ち手を操作することにより、前記支承部及び前記クランプフック間に前記鉄道用レールの前記腹部を挟んで押圧することを特徴とする請求項６又は７に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法。
9. 前記切断する工程が、前記回転切断刃の回転速度を検出し、該検出した回転速度が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように、前記回転切断刃を前記鉄道用レールに押し付けて切断するための切断刃用持ち手の押しつけ力を制御して切断を行うことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法。
10. 前記切断する工程が、前記回転切断刃の回転速度と無負荷回転速度との比が切断部位に応じてあらかじめ定めた値となるように、前記切断刃用持ち手の押しつけ力を制御して切断を行うことを特徴とする請求項９に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法。
11. 請求項６から１０のいずれか１項に記載のレールガス圧接用チップソー式可搬型レール切断機を用いたレール切断方法によって鉄道用レールを切断する工程と、切断した切断面を接合面としてガス圧接する工程とを備えていることを特徴とするレール圧接方法。

Images