JP2623417B2 - レール溶接部自動仕上げ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道用レールの溶接部
（レールを長尺化するため溶接でつないだ部分）に対
し、溶接余肉を研削除去して自動的に仕上げを施す装置
である。

【０００２】

【従来の技術】車両の高速化や乗り心地の向上・騒音の
低減などを目的として、鉄道用レールは近年、長尺化
（ロングレール化）されることが多い。レールの長尺化
は、たとえば、長さ２５メートルの定尺レールを１キロ
メートル以上にまで溶接でつなぐことにより行われる。
長尺化のためのレールの溶接は、最長２００メートル程
度までは工場（レールの製造所）においても実施できる
が、それ以上になると、レールの敷設されている現場で
しか行うことができない。

【０００３】敷設現場でレールをつなぐ作業は、車両の
通行が少ない深夜に、天候を選ばず実施される厳しい作
業であるが、なかでも、溶接された部分を研削にて仕上
げることは、作業者への負担がとくに重い作業だとされ
ている。溶接については、ガス溶接やテルミット法・圧
接法など各種の方法で自動化（または半自動化）がすで
に実現されているが、溶接ののち（あるいはさらに押し
抜きと呼ばれる工程ののち）に、その溶接余肉を研削に
より取り除いてレールの頭部（最上部の水平な踏面から
その両側の鉛直面までの部分で、車輪とそのツバが接触
し得る部分）に凹凸や段差のないよう滑らかに仕上げる
には、現在のところ、相当な熟練を有する者の手作業
（肉体作業）が不可欠だからである。つまり研削作業
は、グラインダを持った作業者が、回転する砥石をレー
ルの溶接部表面に押し付け、そのグラインダを、特定の
部分を削りすぎて凹部にしないよう前後左右へ小刻みに
往復させながらレール頭部の全体へ移動していくことに
より行われる。

【０００４】なお、レールの研削装置について提案した
過去の文献として、特公昭６３−５２１６７号公報や特
公昭５１−４５８３５号公報などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】研削装置について上記
のようにいくつかの提案がなされているにも拘わらず、
これまで現実的にはレール溶接部を手作業によって仕上
げ研削している理由は、従来の装置のいずれもが、レー
ルの敷設現場における所要の性能を具備していなかった
からである。たとえば前記公報のうち前者に記載の自動
仕上げ装置は、研磨ベルトを備えた台車をレール上に載
せ、作業者がこれを前後に移動し、かつ傾けてやること
によりレール頭部を研磨するものであるが、イ)操作のた
めに作業者が装置から離れられない、ロ)レール頭部のう
ち両側の鉛直面まで研磨することは難しい、ハ)研磨ベル
トによる方式なので大きな余肉を削り取るには時間がか
かる−といった不都合がある。また後者の公報の装置
は、レールの周囲（下方部分を含む）で四組の砥石を移
動させて研削を行う装置であることから、ニ)敷設状態の
レールに適用することは極めて難しい、ホ)砥石の数が多
い点など構成が大掛かりなため、レールの敷設現場にお
いて使用場所を変える（別の溶接部へ装置を移す）こと
が容易でない、ヘ)溶接部一箇所に対し複数の砥石を順次
に切り替えて使用するため、複雑で高価な制御手段を設
けるか作業者が装置から離れずに操作してやる必要があ
る−などの点で好ましくない。

【０００６】一方、手作業によるやり方が、熟練や苛酷
な労働を強いるほか非効率的なものであることは、前記
したとおりである。

【０００７】本発明の目的は、レールの敷設現場等にお
いて以上の不都合をともなわずに溶接部を自動的に研削
仕上げすることのできる装置であって、能率面でもすぐ
れたものを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のレール溶接部の
自動仕上げ装置は、レール表面（頭部など）における溶
接余肉を研削除去することによりその溶接部を仕上げる
装置で、まず請求項１に記載の装置は、 1) レール頭部（前記）のプロフィル（断面の外形）に
応じた軌道上をフレームが移動するようにし、 2) そのフレームのうちに、a)回転砥石の外周面を溶接
部に接触させ、かつレール表面の法線（垂線）方向へピ
ッチ送り可能に保持されたグラインダと、b)その法線方
向へグラインダを変位自在かつ固定可能に支持する手段
と、c)法線方向へのグラインダの上記変位の量を検知す
る手段とを設けた−ものである。

【０００９】そしてこの装置は、たとえば請求項２に記
載したように、 3) 上記のフレームに、レール表面の法線に対するフレ
ームの角度を上記移動の際に一定に保つ手段と、その法
線方向に移動自在であり押出し手段によってレール寄り
に押されるサブフレームとを設け、 4) そのサブフレームのうちに、上記a)のグラインダ、
b)の支持手段、c)の検知手段、および、砥石との接触点
とはレールの長手方向位置のみを異にする（厳密には溶
接余肉の厚さ分のズレが含まれるが、レール頭部の周方
向には位置が一致する）その付近の非溶接部にてレール
表面に押し当てられる倣い具（ピンやロールまたはボー
ルなど）を取り付ける−ことによって構成するのがよ
い。

【００１０】本装置にはさらに、請求項３に記載の制御
手段、すなわち 5) 上記c)の検知手段による出力に基づいて溶接余肉が
最高（レール本来のプロフィルに対する余肉の突出量が
最も大きい）の部分を特定し、その特定した部分を含む
領域から始めて順次に研削範囲を広げるべく上記軌道に
沿ったフレームの移動域を定める制御手段、を備え付け
るとよい。

【００１１】また、請求項４に記載のように、レール底
部（底面）の溶接余肉をも研削できるよう、 ６）上記１）の軌道とは別の、レールの底部横断線（底
面上の、レールの長手方向と直角な線）と平行な軌道上
を、上記とは別のフレームが移動するようにし、当該別
のフレームに対しても上記と同等の構成―すなわち２）
と同様に、ｄ）回転砥石の外周面を溶接部に接触させ、
かつレール底面の法線方向へピッチ送り可能に保持され
たグラインダと、ｅ）その法線方向へグラインダを変位
自在かつ固定可能に支持する手段と、ｆ）法線方向への
グラインダの上記変位の量を検知する手段とを設ける―
を施すとよい。また、必要に応じてさらに３）以降の構
成を施すのも好ましい。

【００１２】なお、請求項５に記載したように、 7) レール頭部のプロフィルに応じた上記1)の軌道を、
レールに対して位置変更可能に固定されるガイド上に形
成するのもよい。

【００１３】

【作用】本発明の自動仕上げ装置において、グラインダ
は、回転砥石の外周面をレール頭部の溶接部に接触（前
記2)のa)参照）させた状態で、フレームとともに上記の
軌道上を移動する（前記1)・2)）。その軌道はレール頭
部のプロフィルに応じたものであるため、グラインダは
砥石を回転駆動しながら、フレーム上に固定状態に支持
（b)）されフレームとともに移動することによって、溶
接部を自動的に研削し、その表面形状を次第に本来のレ
ール頭部のプロフィルに近づけていく。ただし、軌道に
沿った一行程（一回の移動）によって研削仕上げを完了
することはまず不可能なので、グラインダは各行程ごと
に少しずつピッチ送り（a)）されて研削を進める。

【００１４】ピッチ送りは、砥石を次第にレール表面に
近づけていく（つまり、レール表面からの砥石の高さを
次第に小さくする）ものだが、そのピッチ送りのもとに
なる最初の行程（第一パス）では、砥石の高さは溶接余
肉の高さに合わせて決めるのが適当である。余肉の高さ
は溶接部ごとに異なるが、それに比べて最初の行程での
砥石の位置が高すぎる場合には、その行程において砥石
が余肉に接触しないため研削が行われないという時間的
ロスが生じ、逆に砥石が低い場合には、切込み（削り込
み）が深くなりすぎて砥石やグラインダに不具合の生じ
ることがあるからである。また、ピッチ送りを進めすぎ
て溶接部の高さが本来のレール表面を下回ることのない
よう、最終的な砥石高さの設定にも留意する必要があ
る。

【００１５】こうした点について本発明の装置では、前
記b)・c)の手段等に基づき、レールに向けての送りピッ
チに関連する砥石の高さを、研削を始める前にたとえば
つぎの手順にしたがって定めることができる。すなわ
ち、まず非溶接部のレール表面に砥石を接触させて未駆
動の状態のグラインダを、b)の支持手段で変位自在とし
てフレーム・サブフレームとともに軌道に沿って移動す
る。この間にc)の手段で検知されるグラインダの変位量
は、本来のレール表面の形状を表わすデータに相当す
る。つづいて溶接部の表面に砥石を当て、やはりグライ
ンダを回転駆動せずに同様に移動する。このとき、やは
りc)の手段で検知されるグラインダの変位量は、溶接部
の余肉高さの分布を表わす。こうした非溶接部・溶接部
についてそれぞれ知り得たグラインダの変位量を比較す
ることにより、余肉の高さ（本来のレール表面との差）
を知ることができ、それをもとに、フレーム等の最初の
移動行程で砥石をどの高さにするか、また最終的にどの
高さまで砥石をピッチ送りするかを決める。なお、この
装置では砥石そのものを非溶接部・溶接部に対する接触
子として使用するので、事前に砥石が摩耗していた場合
にもその摩耗量等の実測やそれに基づく補正は必要な
い。

【００１６】請求項２の装置の場合、レール溶接部の研
削仕上げは下記のようにして行うことができる。すなわ
ち、イ ) レール溶接部に対し、上述の手順で砥石高さやピッ
チ送りの量を定めたうえ装置を起動すると、請求項１の
場合と同様に、フレームが軌道上を移動し、回転駆動さ
れるグラインダが溶接部を研削する。ただし請求項２の
装置の場合は、3)のようにレール表面の法線に対してフ
レームの角度が一定に保たれ、そのフレームのなかでサ
ブフレームが一定方向に移動するゆえに上記法線方向に
移動自在であるようにし、そのサブフレームのうちに、
4)のとおりグラインダ等が取り付けられている。そして
この装置は、その溶接部に近い非溶接部におけるレール
頭部の外形に倣いながら余肉の研削を行う。上記サブフ
レームは、4)に記した倣い具を上記の非溶接部（砥石と
レールとの接触点とはレールの長手方向位置が異なり、
周方向における位置が対応する点）に押し当てながら、
軌道に沿ってフレームとともに移動するため、サブフレ
ームや砥石の動きが、倣い具が倣うレールの非溶接部の
外形に従うからである。したがって本装置は、前記の軌
道が実際のレールのプロフィルと正確には対応していな
い場合にも、溶接部に対し適正な研削が行える。サブフ
レームには前記ピッチ送り手段も設けられ、グラインダ
を適当な量ずつ送ることができるので、その非溶接部の
外形に一致するまで複数の行程によって溶接部の研削を
仕上げることが可能である。

【００１７】ロ) 一箇所の溶接部について仕上げが終了
すると、運転を停止し、装置またはレールを移動し、別
の溶接部に対して上記の運転を繰り返す。なお、研削中
に多少でも砥石が摩耗することに対しては、フレームに
おけるグラインダの位置をレール寄りに徐々にずらして
補正したりするとよいが、その摩耗による研削不足の分
を過剰研削防止の意味で残すようにしても、わずかな手
仕上げしろが残るだけで作業者の負担が甚だしくなるこ
とはない。もちろん、砥石は適宜に交換する。

【００１８】請求項３の装置では、請求項１または２の
装置よりもさらに砥石の空転時間を減らして、効率的に
レール溶接部を仕上げることができる。第一の行程にお
ける砥石の高さは、請求項１・２の装置によって前述の
ように適切に設定できるが、その高さにてレール頭部の
全域へグラインダを移動したのでは、余肉の最高点以外
の部分で砥石の空転する部分が多くなることが多い。し
かしながら、この請求項３の装置の場合、前記5)の制御
手段に基づいて最初はその最高点の付近のみを研削対象
とし、順次に研削範囲を広げるため、余肉の低い部分で
砥石が空転する時間が少ない。そしてそのために、同じ
溶接部でも短時間のうちに研削仕上げを行うことができ
る。

【００１９】請求項４の装置は、レール頭部の研削とと
もに、レールの底部における溶接余肉の研削をも並行し
て行うことができる。レール頭部に沿った前記１）の軌
道のほかに、６）のとおりレールの底部横断線と平行な
軌道を備えていて、後者の軌道上を１）のものとは別の
フレームが移動し、当該別のフレームのうちに配備され
たグラインダ等も請求項１の装置におけるグラインダ等
と同等の作用をなすからである。

【００２０】請求項５の装置では、レール上の適当な位
置に前記7)のガイドを固定し、また取り外すことが可能
である。したがってレールの敷設現場においては、ある
溶接部の仕上げが終わると、別の溶接部についての適切
な位置にガイドを固定し、上述の要領で装置の運転を行
うことができる。この装置は、そうしたガイドやフレー
ム・グラインダなどからなる簡単かつ軽量なものである
ため、装置の全体をガイドと一体的に構成すると溶接部
間の移動や固定・運転準備等も容易に行うことができ
る。

【００２１】

【実施例】図１〜図４に、本発明の第一実施例を示す。
図１は、レールＡの長手方向と直角な面（横断面）で切
って見た自動仕上げ装置１の正面図、図２は装置１の平
面図、図３は装置１の側面図であるが、いずれも一部は
破断して表わしてある。また図４は、仕上げの対象とす
るレールＡの頭部Ａｂの断面図である。装置１は、図１
のとおりレールＡ上に預けるようにして固定され、レー
ルＡをつないだ溶接部Ａａ（図２）のうち頭部Ａｂ（図
１に示す最上部の踏面やその両側面）に対して、移動式
の砥石３１により研削を施すものである。

【００２２】概要的には、装置１はつぎのように構成し
ている。すなわち、 a) まず、装置１の全体を一体化するベース２の両端部
に、図１および図２のとおりレールＡ上にこの装置１を
固定するためのコの字形のブラケット３を設けている。
装置１とレールＡとの相対的な位置関係をつねに一定に
するために、ブラケット３には、図１のようにレールＡ
の上面に当たるプレート３ａと、固定ボルト３ｂとを取
り付けた。またボルト４は、その位置でブラケット３が
動かぬようにレールＡをはさみつけておくものである。

【００２３】b) 上記のブラケット３やベース２と一体
に、図１のとおりレールＡの頭部Ａｂを囲むような軌道
１１を有するガイド１０を設けている。この軌道１１
は、レールＡの長手方向と直角な面内にあって後述のフ
レーム２０の移動を案内するもので、直接その案内をな
す部分としてラック部１２・１３を図のように内外に形
成している。軌道１１としてのラック部１２・１３は、
ともに同じ大きさ（モジュール）の歯形を形成したもの
で、その輪郭は、レールＡの頭部Ａｂのプロフィルに対
応させている。すなわち、レールＡの横断面における最
上部および両側鉛直部の直線部分に対してはラック１２
・１３とも輪郭を直線にし、両側角部の曲線（円弧）部
分に対しては、その曲率中心をセンターとする同心の円
弧としてラック部１２・１３を形成した。なお、この円
弧部分におけるラック部１２・１３のピッチ円の半径比
は２：１としている。

【００２４】c) 中のあいた矩形枠状に形成したフレー
ム２０を、上記のガイド１０に対しガイド１０の一部を
囲むように取り付ける（図２参照）とともに、そのフレ
ーム２０に、自走のためのサーボモータ２３・２４や歯
車（ピニオン）２１・２２を設けている。すなわち、図
１のとおり、ガイド１０上の軌道１１であるラック部１
２・１３に歯車２１・２２をそれぞれ噛み合わせ、これ
らをモータ２３・２４にて駆動することにより、そのラ
ック部１２・１３の輪郭に従って歯車２１・２２ととも
にフレーム２０が移動するように構成した。なお、図２
および図３における符号２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５
ｄ・２５ｅは、フレーム２０が傾いたりすることのない
ようガイド１０や軌道１１に接触させてフレーム２０に
配備したローラである。

【００２５】d) エア式のグラインダ３０をフレーム２
０上に取り付け（取り付け関係の詳細は後述する）、グ
ラインダ３０がフレーム２０とともに軌道１１に沿って
移動する間にレールＡの頭部Ａｂを研削するようにし
た。グラインダ３０が有する回転砥石３１は円柱状のも
ので、図１のように軸心および外周面上の母線をレール
Ａの長手方向に向けており、軌道１１に沿って移動する
間も、頭部Ａｂとは常にレールＡの長手方向と平行に接
触する。また、その姿勢で図のように頭部Ａｂの最下部
分の研削も可能なように、砥石３１の半径は、地上面か
ら頭部Ａｂの最下部分までの高さよりも小さくしてい
る。

【００２６】この自動仕上げ装置１は、削り込み深さの
方向へグラインダ３０（砥石３１）を少しずつピッチ送
りして上記の移動（行程）を繰り返すことにより研削を
進めることが可能で、また、レールＡの溶接部Ａａ付近
の非溶接部を基準とした倣い研削も行える。これらが可
能なのは、上記のフレーム２０に相当の構成を施したか
らにほかならないが、以下に、そのフレーム２０などに
ついて詳述する。

【００２７】e) 上記のピッチ送りと倣い研削とをレー
ルＡの頭部Ａｂに対し正確かつ均一に行うには、グライ
ンダ３０の取り付けられているフレーム２０が、頭部Ａ
ｂの研削面（研削中の部分）に対し一定の姿勢を保つこ
とが望ましいので、まず、そのための手段をフレーム２
０に設けている。すなわち、ラック部１２・１３と噛み
合う前記歯車２１・２２の回転速度をサーボモータ２３
・２４にてそれぞれコントロールすることにより、フレ
ーム２０の姿勢を制御する。この例では、図１のように
横断面で見たフレーム２０の中心線ｃを研削面と直角
（つまり研削面の法線上）に保つものとし、そのため
に、外側の歯車２１の径（したがって歯数も）を内側の
歯車２２のそれの二倍とし、両者間の回転速度比を、ラ
ック部１２・１３の直線部分では１：２、また円弧部分
（前述のピッチ円径比を有する）では１：１になるよう
コントロールしている。たとえば、モータ２３・２４の
それぞれに回転量検出器（エンコーダ）を取り付け、軌
道１１の端部にあるときからモータ２３・２４が一定回
転した時点でその回転速度を上記のとおり切り換えるよ
うにすれば、上記の姿勢制御が可能である。

【００２８】f) 倣い研削ができるよう、フレーム２０
には、図２に示すサブフレーム４０を介してグラインダ
３０などを取り付けている。すなわちサブフレーム４０
は、まずフレーム２０上のガイドレール２６に対し直線
案内４１を介して移動自在に取り付け、これをレールＡ
寄りに押出す手段としてフレーム２０上にエアシリンダ
４２を配備した。ガイドレール２６は前記したフレーム
２０の中心線ｃと平行（したがって前記の法線と平行）
であるため、サブフレーム４０の移動方向はレールＡ上
の研削面と直角である。そしてこのサブフレーム４０の
先に、倣いローラ６０を設けている。倣いローラ６０は
エアシリンダ４２の弾性的な力でレールＡに押し当てら
れるが、ローラ６０とレールＡとの接触点は、図２のと
おりレールＡの長手方向には溶接部Ａａとやや位置の異
なる非溶接部で、図１の方角から見れば砥石３１とレー
ルＡとの接触点と周方向位置の一致する点である。サブ
フレーム４０が、レールＡの非溶接部をなぞっていく倣
いローラ６０と一体に前記中心線ｃの方向に移動し、グ
ラインダ３０が、そのサブフレーム４０とともに同方向
に移動しながら（また軌道１１に従っても移動しなが
ら）研削を行うので、非溶接部と同じプロフィルに溶接
部Ａａを研削することができる。

【００２９】g) グラインダ３０のピッチ送りによる研
削を可能にするため、上記のサブフレーム４０上に、ピ
ッチ送り手段５０を介してグラインダ支持用ブラケット
５５を配備した。すなわちブラケット５５は、上述のサ
ブフレーム４０に対し、その側面上のガイドレール４３
に直線案内５１を介して取り付け、送りモータ５２と送
りネジ５３の作用で、送りナット５４とともに前記と同
じ中心線ｃの方向へ送られるようにした。こうしたブラ
ケット５５の先にホルダー５６等を取り付け、グライン
ダ３０はこのホルダー５６に保持させている。ガイド１
０（軌道１１）の端から他方の端部までフレーム２０と
ともにグラインダ３０が移動して一行程の研削をするた
びに、モータ５２を所定量だけ回転させてブラケット５
５などとともにグラインダ３０をレールＡの中心寄りに
少し送り出すようにすれば、何行程かの繰り返しによっ
て溶接部Ａａの余肉を取り除くことができる。モータ５
２の停止状態では、ブラケット５５は、サブフレーム４
０における位置がホールドされて倣いローラ６０の動き
に従うことになるため、前記の倣い研削も各行程におい
て実施される。

【００３０】h) ブラケット５５上には、レールＡの長
手方向（つまり図２の左右方向）へグラインダ３０をホ
ルダー５６ごと往復させるための往復動作手段７０を設
けている。溶接部Ａａに対し、その幅方向に砥石３１を
動かしながら（つまり、いわゆるウィービングを行いな
がら）研削を行うためである。往復動作手段７０は、モ
ータ７１や減速機７２・クランク７３・連結棒７４とい
った駆動源としての部分と、それらで駆動されるホルダ
ー５６上の部品である連結片７５および移動枠７６、さ
らに、その移動枠７６を介してホルダー５６をレールＡ
の長手方向に移動可能に支える案内枠７７などにより構
成している。これにより、装置１では、移動枠７６やホ
ルダー５６とともにグラインダ３０が何十ｍｍかのスト
ロークでレールの長手方向へ毎分何十往復かすることが
できる。

【００３１】i) 研削に先だって未駆動の砥石で溶接部
Ａａの表面をなぞらせて溶接部Ａａの余肉の高さを検出
し、それによって能率的に研削が行えるように、上記移
動枠７６には、下記のような余肉高さ検出機構８０を介
してグラインダ３０を取り付けている。すなわち、グラ
インダ３０を前記法線（中心線ｃ）の方向へ変位しかつ
固定できるように、ホルダー５６と一体の枠８１をリニ
アガイド８２・８３を介して移動枠７６に取り付けたう
え同方向へ伸縮するスプリング８５を介装し、さらに、
枠８１の固定のためのエアシリンダ８６と、同方向への
グラインダ３０の変位量を検知する手段であるリニアセ
ンサ８８とを設置した。グラインダ３０は、空気圧によ
ってシリンダ８６を伸ばしたときは同方向へ変位せぬよ
う移動枠７６上に支持されるが、圧力をかけずにシリン
ダ８６が伸縮自在のときは、スプリング８５に抗して前
記法線の方向へ変位自在であり、その変位がリニアセン
サ８８にて検知される。なおこのリニアセンサ８８に
は、その出力信号を記憶し、それをもとに研削範囲を徐
々に広げるための制御手段（図示せず。機能は後述）を
接続している。

【００３２】この自動仕上げ装置１では、上記i)の構成
に基づき、下記の要領でレールＡの頭部Ａｂ（図４参
照）を効率的に研削することができる。すなわち、 まず、非溶接部のレール表面に砥石３１を接触させ
た未駆動の状態のグラインダ３０を、前記法線の方向に
変位自在としてフレーム・サブフレームとともに軌道に
沿って移動し、そのときのリニアセンサ８８の出力を上
記の制御手段に記憶させる。

【００３３】 つづいて砥石３１を溶接部の表面に当
て、やはりグラインダ３０を駆動せずに同様に移動し、
リニアセンサ８８の出力を制御手段に入力する。

【００３４】 上記・のそれぞれの場合のリニア
センサ８８の出力を比較することによって、制御手段が
余肉の高さｈの分布を知る。

【００３５】 制御手段が、余肉高さｈのうちの最高
値をもとに最初の移動行程で砥石をどの高さにするかを
決め、また非溶接部についてのデータをもとに、どの高
さまで砥石を送る（ピッチ送りする）かを決める。

【００３６】 さらにその制御手段において、上記余
肉の高さｈに関するデータを、頭部Ａｂの周囲に沿った
図４のような五つの区分ｐ〜ｔ（これに限らず他の区分
でも差し支えない）に分割し、各区分内での余肉の最高
値を求める。

【００３７】 同時に制御手段は、五区分のうちどの
区分から研削を始め、どういう順に研削範囲を広げるか
を決定する。たとえば、各区分における余肉の最高値
が、 区分ｐ：３．３０ｍｍ、 区分ｑ：３．９２ｍｍ、 区
分ｒ：５．５９ｍｍ 区分ｓ：４．５７ｍｍ、 区分ｔ：４．００ｍｍ であるとき、研削は、余肉の最高点を含む区分ｒから始
め、そこでの余肉高さｈが４．５７ｍｍになったとき区
分ｒと区分ｓとに広げ、さらにそれらでの高さｈが４．
００ｍｍになったのち区分ｒ・区分ｓ・区分ｔに及ぼす
−といった要領で、最終的には頭部Ａｂの全周（五つ
の全区分）に広げるものとする。

【００３８】 前記法線方向へのグラインダ３０の変
位をエアシリンダ８６によって固定し、砥石３１を回転
駆動して頭部Ａｂの実際の研削を行う。上記で決定し
た要領で研削を進めるので、砥石３１は、駆動されてい
るほとんど全ての時間に頭部Ａｂ（余肉）に接触してい
ることになり、効率的に研削仕上げを行う。

【００３９】つづいて図５・図６に、本発明の第二実施
例である自動仕上げ装置１’について示す。図５に示し
たのは、砥石３１がレールＡの頂部を研削している状態
の装置１’をレールＡの側方より見た側面図で、図６
は、その図５におけるVI−VI矢視図である。この装置
１’は、レールＡの頭部Ａｂと底部（底面）Ａｃとを同
時に研削できるよう、底部Ａｃのための構成を前記第一
実施例の装置１にいわば付加したものである。したがっ
て、レールＡの頭部Ａｂを研削対象とする部分について
は、基本的に前記の装置１と共通するので、同一の符号
を付して説明を省略する。

【００４０】レールＡの底部Ａｃは、たとえば溶接部Ａ
ａを枕木（図示せず）上に設置することがある場合には
研削仕上げしておく必要が生じるが、装置１’のうち底
部Ａｃを研削するための構成は、図５・図６に示すとお
りである。すなわち、まず、底部Ａｃ用のガイド１１０
をベース２（図１参照）やガイド１０に対して一体的に
形成し、そのガイド１１０上に、レールＡの底面と平行
でレールＡの長手方向と直角な方向を向く直線軌道１１
１を設ける。その軌道１１１に沿い、モータ１２４や歯
付き伝動ベルト１２１・ボールねじ１２２を駆動源とし
てフレーム１２０が移動するようにし、そのフレーム１
２０上に、グラインダ１３０やサブフレーム１４０・ピ
ッチ送り手段１５０・倣いローラ１６０・往復動作手段
１７０および余肉高さ検出機構１８０などを配置する
（符号１３０〜１８０の各部は、第一実施例の装置１に
おける符号３０〜８０の各部と基本的な構成・機能が同
じである）。

【００４１】グラインダ１３０を駆動して砥石１３１を
底部Ａｃの溶接余肉に当て、そのグラインダ１３０を軌
道１１１に沿ってフレーム１２０ごと移動することによ
り、レールＡの底部Ａｃを研削仕上げすることができ
る。頭部Ａｂを対象とする部分とは独立に底部Ａｃ用の
構成を有するので、この装置１’は、頭部Ａｂと底部Ａ
ｃとの双方を同時に研削することも可能である。しかも
底部Ａｃの研削についても、上記の構成に基づいて砥石
１３１のピッチ送りや倣い研削・ウィービング、さらに
は余肉高さに応じた砥石高さの自動設定を行うことがで
きる。

【００４２】以上、実施例を紹介したが、本発明につい
てはこのほかにも各種の実施態様が考えられる。たとえ
ば、グラインダ３０の種類（エア駆動式）を電気式等に
変更することや、サブフレーム４０に対する押出し手段
であるエアシリンダ４２をスプリングに変えること、あ
るいはエアシリンダ８６を油圧シリンダや電動シリンダ
その他の固定手段に変更すること−などは、極めて容
易に行える。レールＡに対するガイド１０の固定手段に
ついても、上の例に示したベース２やブラケット３など
によるものに限らず、固定ボルト３ｂおよびボルト４を
流体圧シリンダに変えて固定・位置変更可能にしたり、
位置を調節しながらガイド１０を地上に設置する方式に
したりすることもできる。レールプロフィルに応じて、
何種類かのうちからガイドを選択・交換できるようにし
ておけば便利なことも多い。リニアセンサ８８に代え
て、他の方式の検知手段を設けるのもよい。また、言う
までもないが、同じ構成の装置を、レールの敷設現場だ
けでなく工場（レールの製造所）においてレールの溶接
部に適用することも可能である（請求項４の発明に該当
する第二実施例の装置１’は、とくにこれに適してい
る）。そのほか、同じ箇所の研削中にも砥石が摩耗する
ことを考慮し、摩耗による直径の縮小を補正する制御手
段を設けるのもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明の自動仕上げ装置にはつぎの効果
がある。

【００４４】1) レールの溶接部を研削するのに、熟練
作業者による非効率的な重労働が不必要となり、一台の
グラインダを用いてレール頭部の全周を研削仕上げする
ことができる。

【００４５】2) 一行程ずつ正確なピッチで削り込みを
進め得るうえ、最初の行程および最終行程での砥石高さ
の設定を容易にかつ正確に行うことができ、能率的な仕
上げが可能である。

【００４６】3) 請求項２の装置ではさらに、設定した
軌道が実際のレールのプロフィルと正確には対応してい
ない場合にも、溶接部に対し適正な研削が行える。

【００４７】4) 請求項３の装置では、請求項１・２の
装置よりもさらに砥石の空転時間を減らして、一層効率
的にレール溶接部を仕上げることができる。

【００４８】5) 請求項４の装置は、レール頭部の研削
とともにレールの底部における溶接余肉の研削をも並行
して行うことができるので、底部をも仕上げる必要があ
る場合には極めて効率的である。

【００４９】6) 請求項５の装置なら、レールの敷設現
場における溶接部間の装置の移動・固定が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例としての自動仕上げ装置１
を、レールＡの長手方向と直角な面（横断面）で見た正
面図である。

【図２】図１の装置１についての平面図（一部は断面
示）である。

【図３】図１の装置１についての側面図（一部は断面
示）で、図２におけるIII−III矢視図である。

【図４】図１の装置１が研削仕上げの対象とするレール
の頭部断面図である。

【図５】本発明の第二実施例である自動仕上げ装置１’
の側面図である。

【図６】図５におけるVI−VI矢視図である。

【符号の説明】

１・１’ 自動仕上げ装置 １０・１１０ ガイド １１・１１１ 軌道 ２０・１２０ フレーム ３０・１３０ グラインダ ３１・１３１ 砥石 ４０・１４０ サブフレーム ５０・１５０ ピッチ送り手段 ６０・１６０ 倣いローラ ７０・１７０ 往復動作手段 ８０・１８０ 余肉高さ検出機構 ８８・１８８ リニアセンサ Ａ レール Ａｂ 頭部 Ａｃ 底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宍戸 謙一 宮城県亘理郡亘理町荒浜字隈潟127 (72)発明者 野崎 茂 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 上田 正和 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 岡田 政弘 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レール表面の溶接余肉を研削除去するこ
   とによりその溶接部を仕上げる装置であって、 レール頭部のプロフィルに応じた軌道上をフレームが移
   動するようにし、 そのフレームのうちに、a)回転砥石の外周面を溶接部に
   接触させ、かつレール表面の法線方向へピッチ送り可能
   に保持されたグラインダと、b)その法線方向へグライン
   ダを変位自在かつ固定可能に支持する手段と、c)法線方
   向へのグラインダの上記変位の量を検知する手段とを設
   けたことを特徴とするレール溶接部自動仕上げ装置。
2. 【請求項２】 上記のフレームに、レール表面の法線に
   対するフレームの角度を上記移動の際に一定に保つ手段
   と、その法線方向に移動自在であり押出し手段によって
   レール寄りに押されるサブフレームとを設け、 そのサブフレームのうちに、上記a)のグラインダ、b)の
   支持手段、c)の検知手段、および、砥石との接触点とは
   レールの長手方向位置のみを異にするその付近の非溶接
   部にてレール表面に押し当てられる倣い具、を取り付け
   た請求項１に記載のレール溶接部自動仕上げ装置。
3. 【請求項３】 上記c)の検知手段による出力に基づいて
   溶接余肉が最高の部分を特定し、その特定した部分を含
   む領域から始めて順次に研削範囲を広げるべく上記軌道
   に沿ったフレームの移動域を定める制御手段を備えた請
   求項１または２に記載のレール溶接部自動仕上げ装置。
4. 【請求項４】 レール底部の溶接余肉をも研削できるよ
   う、レールの底部横断線と平行な軌道上を上記とは別の
   フレームが移動するようにし、当該別のフレームのうち
   に、ｄ）回転砥石の外周面を溶接部に接触させ、かつレ
   ール底面の法線方向へピッチ送り可能に保持されたグラ
   インダと、ｅ）その法線方向へグラインダを変位自在か
   つ固定可能に支持する手段と、ｆ）法線方向へのグライ
   ンダの上記変位の量を検知する手段とを設けた請求項１
   〜３のいずれかに記載のレール溶接部自動仕上げ装置。
5. 【請求項５】 レール頭部のプロフィルに応じた上記の
   軌道を、レールに対して位置変更可能に固定されるガイ
   ド上に形成した請求項１〜４のいずれかに記載のレール
   溶接部自動仕上げ装置。