JP3629561B2 - レール端頭部加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道線路におけるレール端頭部の焼き入れを行う際に使用するレール端頭部加熱装置に関し、特に、レール端頭部加熱装置に装着される火炎式加熱バーナーがレール表面上を往復直線運動する場合に、レール端頭部を均一に加熱することが可能なレール端頭部加熱装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道線路に使用されるレールにおいては、レール端部から約１５０ｍｍの範囲の端頭部を焼き入れすることにより、硬さを改善してレールの耐久性の向上（レール寿命の延命）を図る焼き入れ処理が従来から行われている。
この焼き入れ処理を行うための装置は、図１１に示すように、火炎焼き入れバーナーで加熱を行う定置式の加熱装置１００と、圧縮空気で強制空冷を行う空冷装置２００と、複数の横送りローラー３０１から成るレール搬送手段３００とから構成されている。
加熱装置１００は、火炎を噴射する火炎焼き入れバーナー１０１と、高圧ガスを供給するガス供給装置１０２とで構成されている。空冷装置２００は、圧縮空気噴射口２０１と、圧縮空気発生装置２０２とで構成されている。
また、火炎焼き入れバーナーに代えて高周波誘導加熱炉が、ガス供給装置に代えて高周波発生装置がそれぞれ使用される加熱装置を用いることもできる。
【０００３】
上記装置を利用して焼き入れ処理を行う場合、先ず、レール搬送手段３００のローラ３０１上にレール４００を載置し、ローラ３０１の回転駆動によりレール端頭部４０１が火炎バーナー１０１の下方位置になるように設定する。続いて、レール頭部のレール端面４０２から長さ約１５０ｍｍの範囲（加熱範囲）のレール頭部表面について、火炎バーナー１０１で加熱して約１０００度まで昇温させる。なお、レール端面４０２には、火炎バーナー１０１での加熱によるレール端部の頭部角部の過熱溶損防止のため、保護板５００を当接させて熱を逃すようにしている。
【０００４】
次に、ローラ３０１の駆動によりレール端頭部４０１が空冷装置の下方に位置するようにレール長手方向に送られる。そして、空冷装置２００の圧縮空気噴射口２０１からの空気がレール端頭部４０１の前記加熱範囲のレール頭部表面に噴射され、加熱範囲部分を強制空冷して焼き入れを行い、レールの端頭部４０１の硬度を改善することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置によるレール端頭部の焼き入れ処理によれば、レール４００を横方向（長手方向）に移動させて行われるので、大掛かりな装置となり定置式の装置とならざるを得なかった。
したがって、レール製造の最終段階のレール（敷設前のレール）に対してレール製造工場において焼き入れ処理を行い、端焼きレールとして出荷することが一般に行われていた。
【０００６】
一方、鉄道線路におけるレール敷設場所がカーブ区間であるような場合、レール継目部の位置を左右で揃えるため、敷設現場においてどちらかのレール端部を切断して敷設するような状況が生じ、端焼きレールの焼き入れ部分を除去しなければならないため、レール製造工場での焼き入れ処理が無駄となり、レール寿命が低下してしまうという問題点があった。
すなわち、従来のレール端頭部焼き入れ装置の加熱装置では、敷設されたレールまたは敷設現場でレール端頭部の焼き入れのための加熱処理を行うことができなかった。
【０００７】
また、上記レール端頭部焼き入れ装置の加熱装置では、レール端部４０１の頭部角部を均一に加熱するのは困難であり、上述したように、頭部角部の過熱溶損防止のためレール端面４０２に保護板５００を当接させて載置して加熱処理を行う必要があった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、敷設現場においてレール端頭部の均一な加熱処理が可能なレール端頭部加熱装置及びレール頭部表面の均一な加熱処理に適したレール端頭部加熱装置を提供することを目的としている。
【０００９】
上記目的を達成するため請求項１のレール端頭部加熱装置は、案内部に沿って往復直線運動が可能となるように装着された平行スライダーと、回転手段により回転運動を行う回転板と、前記回転運動を前記往復直線運動に変換する連動ロッドと、前記平行スライダーと連動ロッドを連結する連結部と、を具備する揺動機構を有し、前記連動ロッドの連結部に対する往復直線運動の前端側に第１スプリングを装着し、前記連動ロッドの連結部に対する往復直線運動の後端側に第２スプリングを装着するとともに、前記案内部に対し連動ロッドと反対の案内部外側に加熱バーナーの噴射口が位置するように、前記加熱バーナーを前記平行スライダーに装着して成ることを特徴としている。
【００１０】
請求項２は、請求項１に記載のレール端頭部加熱装置において、前記連動ロッドにロッド長調整部を設け、連動ロッドが連結部に対して軸方向に移動可能な構造であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３は、請求項１または請求項２に記載のレール端頭部加熱装置において、前記第１スプリングによる反発力は、第２スプリングによる反発力より大きいことを特徴としている。
【００１２】
請求項４は、請求項１または請求項２または請求項３に記載のレール端頭部加熱装置において、前記平行スライダーに対する前端側の往復直線運動端の位置に、緩衝手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５は、請求項３に記載のレール端頭部加熱装置において、前記平行スライダーに対する前端側の往復直線運動端の位置に、第２スプリングの弾性力と略等しい弾性力を有する第３スプリングを装着したことを特徴としている。
【００１５】
本発明のレール端頭部加熱装置が有する揺動機構によれば、回転板の回転運動を平行スライダーの往復直線運動に変換する連動ロッドと平行スライダーとの連結部に対して、その前端側及び後端側に、第１スプリング及び第２スプリングをそれぞれ装着しているので、第１スプリング及び第２スプリングによる反発力を調整することにより、平行スライダーの往復直線運動における移動速度及び往復端での移動ストロークを調整することができる。例えば、往復端の直線運動において、平行スライダーを停止させることなく移動速度を調整することができ、一方側（例えば往路端）での移動ストロークを変化させることができる。
【００１６】
特に、第１スプリングの弾性力を第２スプリングの弾性力より大きく設定すれば、平行スライダーに対して連動ロッドと反対側の往復直線運動端での平行スライダーの移動速度を遅くするとともに、平行スライダーの移動ストロークを短くすることができる。
【００１７】
また、平行スライダーに加熱バーナーを装着することにより、加熱バーナーの噴射口を平行スライダーの往復直線運動に追従させることができ、レール端頭部を加熱するのに適した移動速度及び移動ストロークが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るレール端頭部加熱装置の実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。図１は、レール端頭部加熱装置の主要な構成を説明するための簡略構成説明図である。図２（ａ）〜（ｃ）はレール端頭部加熱装置の揺動機構の動作を説明するための平面説明図である。
レール端頭部加熱装置は、揺動機構１０と、この揺動機構１０によりレール端頭部の表面に対して移動可能となる加熱バーナー３０とから構成されている。
【００１９】
加熱バーナー３０は、レール表面に火炎を噴射するよう下方に向けられた噴射口３１を有している。
揺動機構１０は、加熱バーナー３０が装着される方柱状の平行スライダー１１と、この平行スライダー１１の往復直線運動を案内するため本体１の底面に装着された案内部２０と、往復直線運動の駆動源となるモータ（回転手段）３と、モータ３の駆動により回転する方形状の回転板５と、回転板５の回転運動を前記往復直線運動に変換する連動ロッド７と、を有している。
【００２０】
案内部２０は、平板に対して両側に壁面２１ａが立設された支持板２１と、前記壁面間に互に平行に架設される２本の案内ロッド２２，２２とから構成されている。平行スライダー１１には、各案内ロッド２２が貫通する孔１２が設けられ、案内部２０の壁面間において往復直線運動が可能なように案内ロッド２２に装着されている。
平行スライダー１１に装着された加熱バーナー３０の噴射口３１は、案内部２０及び本体１の外部に位置するようにしている。また、平行スライダー１１の上面の加熱バーナー位置と反対側の端部に、支持片１３が立設されている。
【００２１】
回転板５は、その中心がモータ３の回転軸４に固定され、回転板５の端部が円運動を行うようになっている。回転板５の端部は、その下側位置において連動ロッド７の一端側に軸着されている。すなわち、連動ロッド７の端部に設けた軸部７ａが回転板５の端部の孔部５ａに挿入されて軸着部分６を形成している。この連動ロッド７の他端側は、平行スライダー１１の支持片１３の中央に設けた水平方向（図１の表裏方向）に細長い長孔部１４を貫通し、支持片１３の長孔部１４に対して連動ロッド７の位置が水平方向で動作可能な状態で装着されている。したがって、モータ３による回転板５の回転運動が、連動ロッド７を介して平行スライダー１１の往復直線運動に変換されるようになっている（図２参照）。
【００２２】
支持片１３に対する連動ロッド７の往復直線運動の前端側（加熱バーナー装着側）と後端側（モータ設置側）には、支持片１３に対して間隔をおいてスプリング受けナット１５，１６がそれぞれ固定されている。
連動ロッド７の前端側のスプリング受けナット１５と支持片１３の間には、第１スプリング１７が装着されている。また、連動ロッド７の後端側のスプリング受けナット１６と支持片１３の間には、第２スプリング１８が装着されている。この第１スプリング１７による反発力は、第２スプリング１８による反発力より大きく設定するとともに、第１及び第２スプリングとも後述する平行スライダー１１の往復直線運動では伸縮しないような各スプリングの弾性力の値に設定している。
【００２３】
具体的には、第１スプリング１７自体の弾性力が第２スプリング１８の弾性力より大きくなるようにスプリングを選択したり、第１及び第２スプリングについて同じスプリングを使用し（スプリング自体の弾性力は同じ）、支持片１３とスプリング受けナット１５，１６の間隔をナットの取り付け位置により調整することにより行われる。
第１スプリング１７による反発力を、第２スプリング１８による反発力より大きく設定することにより、平行スライダー１１の前端側での直線運動終端において、平行スライダー１１の移動速度を遅くするとともに、平行スライダー１１の移動ストロークを短くすることができる。動作の詳細については後述する。
【００２４】
各案内ロッド２２の前端側の端部（往復直線運動端）には、平行スライダー１１の移動終端での緩衝作用を行うための第３スプリング（緩衝手段）１９がそれぞれ装着されている。第３スプリング１９は、第２スプリング１８と同じ弾性力を有している。
【００２５】
次に、上記構造の揺動機構１０の動作について、図２（ａ）ないし（ｃ）を参照して説明する。
モータ３の回転軸４が回転すると、回転軸４を中心に回転板５が回転する。回転板５の連動ロッド７との軸着部分６が後端側に位置している場合（図２（ａ））と、軸着部分６が前端側に位置している場合（図２（ｃ））とでは、距離Ｌ０だけ離れている。すなわち、軸着部分６は、回転軸４を中心として距離Ｌ０を直径とする円運動を行うことになる。
【００２６】
したがって、連動ロッド７と支持片１３とが直接連結しているような場合（本機構では第１及び第２スプリングを介して連結している）、回転板５の軸着部分６の円運動に応じて平行スライダー１１はストロークＬ０分だけ移動する（単純揺動運動）ことになる。本揺動機構１０による場合は、第１スプリング１７及び第２スプリング１８による反発力を調整することにより揺動速度及び移動ストロークを調整することができる。
例えば、支持片１３の前端側及び後端側にそれぞれ装着されている第１スプリング１７及び第２スプリング１８について、第１スプリング１７による反発力が、第２スプリング１８による反発力より大きく設定することにより、前端側の最端での平行スライダー１１の移動ストロークを第２スプリング１８で吸収させることができる。その結果、平行スライダー１１の往復直線運動となるストロークＬ１は、Ｌ０より短くなっている。
【００２７】
すなわち、回転板５が時計回りに回転し図２（ａ）の状態に近づこうとする場合（平行スライダー１１の後端側への移動）、連動ロッド７は、第１スプリング１７を介して回転板５の円運動を直線運動に変換して支持片１３及び平行スライダー１１へ伝える。この時、第１スプリング１７による移動ストロークの吸収は生じない（第１スプリング１７及び第２スプリング１８は通常状態の長さを維持している）。
【００２８】
次に、回転板５の軸着部分６が案内部２０より最も離れた後端側の位置になると（図２（ａ））、平行スライダー１１の側面１１ａが案内部２０の支持板２１ａに当接し、平行スライダー１１が後端側におけるストローク終端位置となる。この時、支持片１３には第１スプリング１７及び第２スプリング１８の力が作用し第１スプリング１７の反発力が大きいため、全体として図の右方向への力を受けているが、平行スライダー１１の移動方向と同じであり平行スライダー１１は支持板１１ａに当接しているので、スプリング力により平行スライダー１１が動かされることはない。
【００２９】
その後、回転板５が時計回りに回転し、図２（ａ）の状態から離れて図２（ｂ）の状態となる場合、連動ロッド７は、第２スプリング１８を介して回転板５の円運動を直線運動に変換して支持片１３及び平行スライダー１１へ伝える。この時、第２スプリング１８による移動ストロークの吸収は生じない（第１スプリング１７及び第２スプリング１８は通常状態の長さを維持している）。
【００３０】
次に、回転板５の軸着部分６が案内部２０に近づく場合（平行スライダー１１の前端側への移動）、平行スライダー１１の側面１１ｂが第３スプリング１９に当接して第３スプリング１９が縮むとともに、第１スプリング１７の反発力により第２スプリング１８が縮み始めて平行スライダー１１の移動量が少なくなり、移動ストロークを吸収する。
回転板５の軸着部分６が案内部２０にも最も近づいた前端側の位置（図２（ｃ））で、第２スプリング１８及び第３スプリング１９が最も縮んだ状態となる。
【００３１】
その後、回転板５が時計回りに回転し、図２（ｃ）の状態から離れようとする場合、第２スプリング１８及び第３スプリング１９が通常状態（通常状態の長さ）に戻るまで、平行スライダー１１の移動量が少ない状態が続き、平行スライダー１１が第３スプリング１９から離れると、平行スライダー１１は、連動ロッド７から第２スプリング１８を介して回転板５の動きに追従して移動する。
【００３２】
したがって、上記構造の揺動機構１０を有するレール端頭部加熱装置を、図３のように、加熱バーナー３０の噴射口３１の揺動最前端位置がほぼレール端に位置するようにレール端頭部に配置すると、平行スライダー１１の前端位置は、下方に時間軸をとった場合、図３に示すようになり、移動ストロークの前端側において第２スプリング１８がストロークＬ２（Ｌ０−Ｌ１）分だけストローク吸収を行う。加熱バーナー３０は平行スライダー１１の動きに同期して移動するので、その噴射口３１はレール面に対して往復直線運動を行うが、レール端側において前記ストローク吸収にともない噴射口３１がゆっくりと移動して折り返す折返動作を行う。
【００３３】
また、第１スプリング１７及び第２スプリング１８の双方の反発力を弱く設定すれば、加熱バーナー３０の噴射口３１を両側の往復端（揺動端）で適当な休止を含むゆっくりとした揺動を行わせることができる。逆に、第１スプリング１７及び第２スプリング１８の双方の反発力を強く設定すれば、加熱バーナー３０の噴射口３１を両側の揺動端で連結ロッド７の動きに応じた休止を含まない単純揺動を行わせることができる。
【００３４】
次に、レール端頭部加熱装置の更に具体的な実施形態について、図４ないし図１０を参照しながら説明する。図中、図１ないし図３で示したレール端頭部加熱装置と同一の構成をとる部分については、同一符号を付している。
１２本の枠体４０を組み付けることにより、内部に各機構を配置可能とする空間が形成された長方形状の本体１を構成し、その下方に底面１ａを装着している。枠体４０は、例えば鋼等、加熱バーナー３０の火炎による輻射熱に充分耐え得る強度を有する材料で形成されている。
【００３５】
前端側の枠体４０ａにはアルミニウム製の遮熱板４１が装着されている。この遮熱板４１は、加熱バーナー３０の噴射口３１から噴射される火炎の跳ね返りから揺動機構１０を保護できる強度を有している。
遮熱板４１の下面は、図６に示すように、中央にレール頭部が挿入可能な凹部４２が形成され、両端側には切欠部４３がそれぞれ形成されている。これらの切欠部４３は、図に示すように複数のレール４００を密接させて置いた場合においても、隣接レールの頭部が切欠部４３内に配置させることにより加熱装置をレール上に配置可能とするためである。
また、遮熱板４１の上面には、加熱バーナー３０のノズル部３２が移動可能な凹部４４が形成されている。
【００３６】
また、下側枠体４０ｂの後端側下面には、ローラ部４５が装着されている。このローラ部４５は、その下面がレール頭頂部と同一形状の滑らかな面で構成され、レール頭部を跨ぐようになっている。
【００３７】
後端側の枠体４０ｃには側面板４６が装着されている。この側面板４６には、鉛直方向に一対の貫通孔を有するガイド部４７が固定され、このガイド部４７に固定具４８の先端側のＹ字部分が挿入するようになっている。そして、固定具４８のＹ字部分は、レール頭部を挟む程度の間隔に設定されており、前記遮熱板４１の凹部４２とあいまってレール４００上での焼き入れ装置の載置位置がずれることを防止するものである。
【００３８】
本体１の右端側には、図４及び図８に示すように、回転軸４が下向きに位置するようにモータ３が固定されている。モータ３の回転軸４には、方形状の回転板５の中央が固定され、回転軸４の回転により回転板５の端部が円運動するようになっている。回転板５の端部には連結ロッド７の一端側が軸着されている（連動ロッド７の端部に設けた軸部７ａが回転板５の端部の孔部５ａに挿入されて軸着部分６を形成している）。
【００３９】
本体１の底面１ａの左側位置には、平行スライダー１１が往復直線運動を行うための案内部２０が装着されている。この案内部２０には、図で示した揺動機構１０と同様に、壁面２１ａ間に架設される案内ロッド２２が設けられており、平行スライダー１１を固定する方形体１１′が案内ロッド２２に沿って移動するようになっている。
【００４０】
平行スライダー１１の左端側には、加熱バーナー３０が固定されている。加熱バーナー３０は鋼製で構成され、枠体４０と同様に火炎による輻射熱に充分耐え得る強度を有する材料で形成されている。加熱バーナー３０には、枠体外部に延びるノズル部３２が装着され、このノズル部３２の先端側は下方に曲げられ、先端部に噴出口３１が形成されて、噴射口３１からの火炎によりレール頭部を急速加熱可能としている。
【００４１】
加熱バーナー３０へは、ステンレス製のガス案内管３３及び酸素案内管３４がそれぞれ接続され、これら案内管は真鍮製の開閉弁３５を介してホース３６に接続されている。したがって、各開閉弁３５のレバー３７を切り換えることにより、加熱バーナー３０へ円滑にホース３６からのガスや高圧酸素が供給される。
各ホース３６は、後端側の枠体４０ｃに設けられた案内ローラ３８上に置かれ、平行スライダー１１の往復直線運動に追従して加熱バーナー３０が移動する場合においても、案内ローラ３８上をホースが円滑に移動できる構造となっている。
また、加熱バーナー３０の噴射口３１は、レール頭部の頭頂面だけを加熱する構造としているが、頭頂面と頭両側面を同時に加熱するノズル（噴射口がレール頭部を囲む三面に形成されているノズル）に取り替えることができる。
【００４２】
平行スライダー１１の右端側には、前記した連動ロッド７との連結部５０が形成されている。この連結部５０は、図８及び図９に示すように、連動ロッド７の前端側にロッド７を貫通するように装着された方形状の連結体５１と、この連結体５１に対して前端側及び後端側の連動ロッド７にそれぞれ固定されるナット１５，１６と、前端側のナット１５と連結体５１との間に装着される第１スプリング１７と、後端側のナット１６と連結体５１との間に装着される第２スプリング１８と、平行スライダー１１上に連結体５１が装着される空間部を形成する連結片５２と、から構成されている。
【００４３】
連結体５１にはその上面及び下面に円柱状突起５３が形成され、各突起５３が平行スライダー１１に形成された孔部５４及び連結片５２に形成された孔部５５に挿貫されることにより、連動ロッド７の動きに応じて連結体５１が空間部内で図９（ｂ）の矢印の範囲において回動可能なように装着されている。
【００４４】
上記構造により、モータ３の駆動により回転板５が回転し、連動ロッド７を介して平行スライダー１１の往復直線運動に変換される。また、モータ３の回転速度は、側面板４６に装着された速度調整器６１により制御されるようになっており、回転板５の回転による平行スライダー１１の往復直線運動の周期が調整できるようになっている。また、モータ３の回転は、側面板４６に設けた揺動開始スイッチ６２により始動し、揺動終了スイッチ６３により停止する（図７）。
【００４５】
そして、連結ロッド７と平行スライダー１１に装着された連結体５１とは、第１スプリング１７及び第２スプリング１８を介して接続されているので、第１スプリング１７及び第２スプリング１８の反発力の強弱を前端側のナット１５及び後端側のナット１６で調整すれば、平行スライダー１１が直線運動（揺動）を行うに際して、その揺動の前後端付近に限って連結ロッド７の動きをスプリングが吸収することにより、平行スライダー１１の揺動が適当な休止を含んで連結ロッド７の前後揺動より遅い揺動運動としたり、連動ロッド７の動きに応じた単純揺動運動としたりすることができる。
【００４６】
この例においては、前端側において平行スライダー１１の揺動速度が遅く且つ移動ストロークが第２スプリング１８により吸収されるように、前端側のナット１５を締めて第１スプリング１７の反発力を強くし、後端側のナット１６を緩めて第２スプリング１８の反発力を弱くすることにより、第１スプリング１７による反発力が第２スプリング１８による反発力より大きくなるように設定している。
【００４７】
また、連結ロッド７には、図１０に示すように、その中央部分においてロッドを分断し、ターンバックル７１及び固定ナット７２で構成されるロッド長調整部７０を装着し、ターンバックル７１を回転させることにより分断されたロッド同士を離したり近づけたりすることができ、連結ロッド７の全体の長さを調整できるように構成してもよい。
このロッド長調整部７０による連結ロッド７の全体長の調整により、連結部５０に対するナット１５，１６の位置を調整でき、第１スプリング及び第２スプリングによる反発力の力関係を調整することができる。すなわち、ナット１５及びナット１６の締め（緩め）及び緩め（締め）をターンバックル７１の回転だけで同時に行うことができるようになる。
【００４８】
次に、このレール端頭部加熱装置の使用方法について説明する。
レールの敷設現場で焼き入れ処理を行うレールは、新品レールだけでなく、使用された再使用レールであってもよい。
先ず、レール端頭部付近に加熱装置をレールの長手方向に沿って載置し、加熱バーナー装着側の枠体４０ａを持ち上げレール上面と接するローラ部４５をスライドさせ、遮熱板４１がレール上面の所望の位置となるようにセットし、後端側の固定具４８を降ろしてレール側面を挟んで、装置本体をレール端頭部に固定する（図４）。
【００４９】
レール端頭部４０１における加熱バーナー３０の噴射口３１に対して、後端側の揺動端より装置側にレール頭部を覆う断熱鋼ブロック８１を載置し、その下方のレール頭部を火炎から防護する。したがって、この部分のレールについては、加熱されることなく温度上昇が防げる。
【００５０】
次に、速度調整器６１で揺動速度を設定し、加熱バーナー３０の噴射口３１に点火した後、揺動開始スイッチ６２を押してモータ３を駆動し、レール端部から距離ｔだけ離れた一定の位置から１００〜２００ｍｍの長さ範囲（揺動範囲）での揺動（往復直線運動）を開始する。
【００５１】
レール加熱に際しては、敷設中のレール頭部端角部の損壊防止並びに焼き入れをした長さ範囲の偏磨耗を防止するために、レール端頭部を含む加熱揺動範囲全体が均一な表面硬さ並びに焼き入れした長さ範囲の加熱深さを同様にする必要がある。
このためには、レール端部から揺動をする１００〜２００ｍｍの長さ範囲（揺動範囲）の端までのレール頭部表面を約１０００℃の温度まで均一に加熱しておく必要がある。
【００５２】
焼き入れ処理を行うレールが再使用レールである場合、その一部にはレール頭頂部面から約２０ｍｍ下における頭部から腹部の範囲において、マンガン等の合金元素濃度が高い偏析帯を有するトップレールがあり、この偏析帯にレール端焼きの時の熱影響が及ぶとマンガン等の合金元素濃度が高いために異常硬化部が生成される場合がある。したがって、現地レール端焼きの加熱に際しては、その加熱深さがレール頭頂面から２０ｍｍ以内であることが必要である。
【００５３】
しかしながら、レール端頭部の加熱バーナーの揺動においては、揺動範囲だけ前後する単純揺動運動では、レール端面４０２から熱が空気中に発散してしまってレール端部で温度低下が発生する。
また、レール端面４０２の揺動において加熱バーナーを止めて加熱すると、レール頭部端角部に熱が集中して過熱溶融が発生する。
その一方、レール端面の手前で加熱バーナーの揺動を休止する間欠揺動運動を行うと、レール頭部端角部の過熱溶損は防げるが、止めた箇所だけが過熱されて加熱深さが深くなってしまう。
このように、レール端頭部を加熱バーナーで加熱する場合は、揺動範囲だけ前後する単純揺動運動や、揺動端前後に限って休止を伴う間欠揺動運動では均一な表面温度や加熱深さが得られないという問題があった。
【００５４】
上記構造の加熱装置によれば、加熱バーナー３０の噴射口３１の揺動端をレール端面より一定距離ｔ離れた位置とし、前端側のナット１５を締め後端側のナット１６を緩めることにより第１スプリング１７による反発力を第２スプリング１８による反発力より強く設定している。
そのため、平行スライダー１１による往復直線運動において、噴射口３１がレール端面４０２から一定距離ｔ離れた付近（前端側の移動ストローク端）で、その揺動速度は、第２スプリング１８の反発力が第１スプリング１７の反発力より弱いので、図３で説明したように、平行スライダー１１を揺動させる連結ロッド７の動きを徐々に吸収して遅くなり、揺動の折り返し端においてゆっくりとした連続運動をさせることができる。
【００５５】
その結果、加熱バーナーによるレール端頭部の加熱について、レール頭部端角部を過熱することなく、レール端部を含めた加熱部全体が均一の加熱温度並びに均一の加熱深さを得ることができる。
【００５６】
また、平行スライダー１１による往復直線運動による後端側の移動ストローク端においては、第１スプリング１７の反発力が強いため平行スライダー１１を揺動させる連結ロッド７の動きを吸収することなく、連結ロッド７の動きに応じた休止を含まない単純揺動運動になる。
【００５７】
上記構造の加熱装置を使用することにより、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、持ち運び可能なコンパクトな加熱装置を使用して焼き入れ処理を行うことにより、敷設現場の線路脇での焼き入れ処理や、従来不可能であった敷設したままのレールについての焼き入れ処理を小人数で短時間で且つ確実に施工でき、これらのレールについてレール寿命の延伸を図ることができる。その結果、鉄道線路の保守費の軽減を図ることができる。
【００５８】
また、従来、新幹線や在来線の１，２級線区で使用して偏磨耗して廃棄処分されていた使用済みレールについても、敷設現場においてレール端頭部の焼き入れを施工し、磨耗していない側のレール頭部を車輪接触側として地方線の３，４級線区においてそのまま再使用することができる。その結果、鉄道線路における資源のリサイクルに大きく貢献することができる。
【００５９】
また、カーブ区間では継目部の位置を左右で揃えるため、どちらかのレール端部を切断して敷設することが行われていたため、工場で端頭部の焼き入れを行ったレールでも焼き入れ部分を除去しなければならず、レール寿命が低下してしまう場合があったが、上記構造の加熱装置を使用することにより敷設現場で焼き入れ処理が可能となるので、このような場合においてもレール切断後にレール寿命を延伸させる焼き入れ処理を行うことができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のレール端頭部加熱装置が有する揺動機構によれば、連動ロッドは、第１スプリング及び第２スプリングを介して平行スライダーとの連結部に連結されているので、第１スプリング及び第２スプリングによる反発力を調整することにより、平行スライダーの往復直線運動における移動速度及び往復端での移動ストロークを調整することができ、種々の往復直線運動を得ることがきる。例えば、往復端の直線運動において、平行スライダーを停止させることなく移動速度を調整することができ、一方側（例えば往路側）での移動ストロークを変化させることができる。
【００６１】
特に、第１スプリングの弾性力を第２スプリングの弾性力より大きく設定すれば、平行スライダーに対して連動ロッドと反対側の直線運動端での平行スライダーの移動速度を遅くするとともに、平行スライダーの移動ストロークを短くすることができ、レール端頭部の焼き入れにおける加熱処理に適した往復直線運動を得ることができる。
【００６２】
したがって、平行スライダーに加熱バーナーを装着すれば、加熱バーナーの噴射口を平行スライダーの往復直線運動に追従させることができ、レール端頭部での均一な加熱温度及び均一な加熱深さによる加熱処理を行うことが可能であり、且つレール敷設現場で施工が可能なコンパクトな加熱装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る揺動機構の実施形態の一例を示す簡略構成説明図である。
【図２】（ａ）ないし（ｃ）は、揺動機構の往復直線運動（揺動運動）を説明するための平面説明図である。
【図３】揺動機構における回転板の動きと平行スライダー（加熱バーナーの噴射口）の移動ストロークとの関係を説明するための移動ストローク説明図である。
【図４】本発明に係るレール端頭部加熱装置の実施形態の一例を示す正面説明図である。
【図５】同上の加熱装置の平面説明図である。
【図６】同上の加熱装置の左側面図である。
【図７】同上の加熱装置の右側面図である。
【図８】揺動機構における回転板と連動ロッドとの連結構造を示す正面説明図である。
【図９】（ａ）ないし（ｃ）は揺動機構における連動ロッドと平行スライダーとの連結構造を示すもので、それぞれ側面説明図、平面説明図、側面説明図である。
【図１０】連動ロッドに介在させる調整部の正面説明図である。
【図１１】従来、焼き入れ処理に使用されている定置式の加熱装置及び空冷装置の構成説明図である。
【符号の説明】
１…本体、 ３…モータ（回転手段）、 ４…回転軸、 ５…回転板、 ５ａ…孔部、 ６…軸着部分、 ７…連動ロッド、 ７ａ…軸部、 １０…揺動機構、 １１…平行スライダー、 １３…支持片、 １４…長孔部、 １５，１６…ナット、 １７…第１スプリング、 １８…第２スプリング、 １９…第３スプリング（緩衝手段）、 ２０…案内部、 ２１…支持板、 ２２…案内ロッド、３０…加熱バーナー、 ３１…噴射口、 ４０…枠体、 ５０…連結部、 ５１…連結体、 ５２…連結片、 ７０…ロッド長調整部、 １００…加熱装置、２００…空冷装置、 ３００…レール搬送手段、 ４００…レール、 ４０１…レール端頭部、 ４０２…レール端面

Claims (5)

1. 案内部に沿って往復直線運動が可能となるように装着された平行スライダーと、回転手段により回転運動を行う回転板と、前記回転運動を前記往復直線運動に変換する連動ロッドと、前記平行スライダーと連動ロッドを連結する連結部と、を具備する揺動機構を有し、
   前記連動ロッドの連結部に対する往復直線運動の前端側に第１スプリングを装着し、前記連動ロッドの連結部に対する往復直線運動の後端側に第２スプリングを装着するとともに、
   前記案内部に対し連動ロッドと反対の案内部外側に加熱バーナーの噴射口が位置するように、前記加熱バーナーを前記平行スライダーに装着して成る
   ことを特徴とするレール端頭部加熱装置。
2. 前記連動ロッドにロッド長調整部を設け、連動ロッドが連結部に対して軸方向に移動可能な構造とした請求項１に記載のレール端頭部加熱装置。
3. 前記第１スプリングによる反発力は、第２スプリングによる反発力より大きい請求項１または請求項２に記載のレール端頭部加熱装置。
4. 前記平行スライダーに対する前端側の往復直線運動端の位置に、緩衝手段を設けた請求項１または請求項２または請求項３に記載のレール端頭部加熱装置。
5. 前記平行スライダーに対する前端側の往復直線運動端の位置に、第２スプリングの弾性力と略等しい弾性力を有する第３スプリングを装着した請求項３に記載のレール端頭部加熱装置。

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