JP3678425B2 - 金属板を支持部に制御可能に固定する装置 - Google Patents

Description

本発明は変形可能な金属クリップを支持部に対して制御された押し付け力で固定する、固定手段及び監視手段に関連する装置に関する。
本発明は、特に、鉄道レールを枕木に取り付けるように構成された金属クリップの固定状態の監視に適用できる。取り付けクリップは非使用状態において、一般には曲面輪郭を有しており、アンカーボルトのねじ切りされたシャンクが貫通する中央開口を備えている。アンカーボルトがそのシャンクにナットを螺合させることにより締めつけられると、クリップは平坦となるように変形し、レールのフランジに対して押圧される。同時に、クリップの平坦化の増大と共に、クランプ工具からアンカーボルトに付与されるトルクが増大する。
公称トルクに達した際に工具のクラッチ状態の解除を可能とする装置は既に存在している。しかしながら、締め付けトルクは、アンカーボルトのねじ山又はナットのネジ山の形状及び表面状態の双方に依存すると共に、アンカーボルトを受容する材料（木材、コンクリート、プラスティック等）の性質及び状態にも依存するため、しばしば尚早なクラッチ解除が生ずる。かかる状況の下では、オペレータは、引続いて、各クリップが締め付けによりどの程度平坦化されたかを測定することにより、各クリップを検査する必要がある。適当な場合には、十分な固定を実現するため、オペレータは締め付けが不十分なクリップのアンカーボルトを締めつけなければならず、時間の浪費と無視できない余分なコストとが生ずることになる。
本発明の目的は、締め付けの間にクリップの変形を直接的かつ連続的に測定し、この測定値の関数として締め付けを制御することにより、上記した技術的課題を解決することにある。
この目的は、金属クリップを支持部に対して制御された押し付け力で締め付けることにより変形させる変形手段と、変形を監視する監視手段とを備える、変形可能な金属クリップを固定する装置において、前記変形手段は、変形量に比例した信号を出力し、静止部材と移動部材とにより構成された少なくとも一つの測定ユニットを備える前記監視手段に対してサーボ制御され、各部材は、前記クリップと常に接触し、前記変形手段の作用の下で前記静止及び移動部材の相対変位を生じさせるように構成された少なくとも１つの押し付けフィンガーに固定され、前記信号の値は、前記変形手段により生成される締め付けトルクを次第に減少させるために監視されることを特徴とする装置により達成される。
この測定ユニットの静止部材は、移動部材に担持された磁気回路のエアギャップに設置されたホール効果センサにより構成されている。この回路は、反対極の２つの永久磁石から構成されている。従って、センサの磁石の極に対する相対位置はクリップの変形を表わすことになる。伝達関数は直流電圧である。
有利な特徴によれば、前記センサは鉛直に配設された２つの磁石の間を水平に延びるプレートを備えている。
別の有利な特徴によれば、前記静止センサは、変形していないクリップに対応する参照領域に接触するように設置された対称的な２つの押し付けフィンガーに固定されている。
更に別の特徴によれば、前記磁気回路は鉛直に移動する押し付けフィンガーに固定され、クリップの最大変形領域と接触するように設置される。
特定の実施例において、前記変形手段は、クリップの頂面と係合するナットが螺着されたアンカーボルトより構成された締め付け部材に作用する締め付け工具より構成される。
更に別の特徴によれば、本装置は、締め付け工具のチャックに装着され、前記測定ユニットのケージを支持するように構成されたスリーブを更に備えている。
好ましくは、スリーブの頂部には、チャック上に形成されたキー溝内での突起の行程により規定される両端位置の間を該スリーブが鉛直方向に移動することを可能とする螺旋戻りバネが設けられている。
スリーブの底部は弾性変形可能な部材を介してケージに連結されている。
更に、前記センサと、その押し付けフィンガーとはケージに担持されている。
更に、前記磁気回路と、その押し付けフィンガーとは少なくとも一つのストラップにより垂直シャフトに固定されている。垂直シャフトは螺旋バネにより下方へ付勢されながら、その頂部は該垂直シャフトをケージに連結する連結ベアリング内を摺動する。
能動部材の如何なる回転をも排除するため、前記シャフトは、前記連結ベアリング内を摺動する鉛直ロッドに固定されている。
別の変形された実施例において、装置は変形手段の両側に取り付けられた２つの測定ユニットを備えている。
測定ユニットは締め付け工具等の変形手段と一体化され、これにより、自動締め付け中に、直接的に、かつ、締め付け位置にて監視を行なうことが可能となる。レールを固定する際、締め付けは好ましくはレール用クリップの内側及び外側で交互に行なわれる。本発明の装置の構成によれば、工具を回動させることなく、かかる順序で作業することが可能とされ、これにより、作業が簡単化される。
更に、本発明の装置は、締め付けがブレードの性質あるいはアンカーボルトの性質の何れにも依存しない点で、信頼性の高いものとなっている。
本発明は添付の図面を参照してなされる以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。
図１は、本発明の装置の部分垂直断面正面図である。
図２は、本発明の装置の部分垂直断面側面図である。
図１及び図２に示す装置は、変形可能な金属クリップ２をレールＲのフランジに対して鉛直方向に押し付けて固定するように設計されている。本装置は、締め付け部材３をサーボ制御しながら締めつける締め付け工具１０等の変形手段を備えている。締め付け部材３は、クリップ２を貫通するアンカーボルト３０と、ボルト３０の突出するシャンクに螺着され、クリップの頂面に係合するナット３１とを備えている。
締め付けの前には、クリップ２は図１に破線で示す形状を有している。同図において、固定工具１０は、チャック１０ａが切除されて示されている。
監視手段は、クリップ２の変形量に比例し、主に、締め付け部材３が締め付けられている際の沈下量に比例した信号の直接的、連続的、かつ自動的な測定に適した、少なくとも一つ、好ましくは２つの測定ユニット１及び１’を備えている。この信号は、３つのスレッシヨルド比較器からなる組に伝送される。これらのスレッシヨルド比較器は、例えば、高速回転の後、低速で締め付け、最後に、締め付けを止めるといった締め付け工具１０の作業順序に対応した相異なるトリガースレッシヨルドを有している。
図１に示す如く、測定ユニット１は、移動部材１２に担持された磁気回路によって生成された磁界の中に配設されたセンサ１１より構成された静止部材を備えている。センサ１１は、電気回路（図示せず）に接続されたプレート１１ａを備えるホール効果センサである。プレート１１ａは、移動部材１２を構成する、反対極の２つの永久磁石１２ａ及び１２ｂの間に延びる空気ギャップの内部を、該空気ギャップに対して相対的に移動するように構成されている。静止部材１１及び移動部材１２は共に、それぞれ、少なくとも１つの押し付けフィンガー１１０、１１０’及び１２０に固定されており、固定工具が作動中の場合に移動部材１２と静止部材１１との間に相対的な変位が生ずるようクリップ２と連続的に接触するように構成された接触子を構成している。この変位は、センサの端子間の電気信号に比例的な変化を生じさせる。この信号は、締め付けトルクを次第に減少させる目的で締め付け工具１０に付与される前に、連続的に監視され、処理され、参照値と比較される。このように、移動部材１２の静止部材１１に対する変位はクリップの変形量に対応している。しかしながら、これは、静止部材の押し付けフィンガー１１０が、クリップ２の参照領域、即ち、変形がゼロの領域と接触するように配置される一方、移動部材１２の押し付けフィンガー１２０が変形最大領域に接触するように配置された場合にのみ生ずる。当然、構成を反転させて、センサが移動し、磁気回路が静止するようにすることもできる。一般には、図示された弯曲クリップの最大変形領域は中央線にほぼ対応し、参照領域は該クリップの両側に対応している。好ましくは、静止部材１１は、移動部材１２に属する他方のフィンガー１２０の両側に配置された対称的な２つの押し付けフィンガー１１０及び１１０’に固定される。押し付けフィンガー１１０、１１０’、１２０の底端部は、クリップ２に安定に配置されることが保証されるように丸められている。
本発明の装置は、工具１０のチャック１０ａに取り付けられ、センサ１、１’のケージ１３を支持するように設計されたスリーブ４をも備えている。
スリーブ４の頂部には、工具１０の端板６に対して係合する螺旋戻しバネ５が設けられている。従って、バネ５は、スリーブ４を低位置へチャック１０ａに対して付勢する一方、フィンガー１１０及び１２０がクリップ２と接触した際、スリーブが鉛直に上方へ移動するのを可能とする。この変位は、チャック１０ａに形成されたキー溝８を摺動する、スリーブ４の内壁に固定された突起７あるいは端部が丸められたネジの行程により規定される両端位置の間で生ずる。
スリーブ４の底部と測定ユニットのケージ１３との間は、サイレントブロックあるいはスペーサ等の弾性的に変形可能な部材９により連結されている。
静止部材１１及び押し付けフィンガー１１０、１１０’はケージ１３に担持されている。プレート１１ａは水平に延び、ケージ１３に連結される一方、支持部１１ｂにも固定されている。移動部材１２、及び、押し付けフィンガー１２０は、互いに所定距離だけ離間された鉛直線上の位置において、磁気回路の磁石１２ａ及び１２ｂをも保持する、少なくとも１つ、好ましくは２つの対称的なストラップ１４及び１４’により互いに保持されている。
ストラップ１４及び１４’は水平に延び、鉛直シャフト１６に取り付けられている。鉛直シャフト１６は螺旋バネ１５により下方に向けて付勢されながら、その頂部が、該シャフトをケージ１３に連結する連結ベアリング１７内を摺動することができる。シャフト１６の如何なる回転をも阻止するため、シャフト１６は水平スペーサ１９により、やはり連結ベアリング１７内を摺動する垂直ロッド１８に固定されている。
スリーブ４のバネ５と、シャフト１６のバネ１５との組み合わせにより、フィンガー１１０、１１０’、及び１２０がクリップ２に対して連続的に係合しつつ、移動部材１２が静止部材１１に対して相対的に鉛直に自由に移動できることが保証される。
バネ５の剛性より小さな剛性を有するバネ１５を用いるのが好ましい。バネ１５はそれ自体で、クリップ２と接触した装置を減衰させる機能を有している。
ナット３１がボルト３０に締め付けられている間、クリップ２は弾性的に変形する。この変形は、シャフト１６及びバネ１５によりクリップ２に向けて押し付けられ、クリップ２と接触しながら下降するフィンガー１２０により連続的に追跡される。フィンガー１２０の下向き変位は、ストラップ１４、１４’と共にマグネット１２ａ、１２ｂを下降させ、これにより、マグネット１２ａあるいは１２ｂと、静止センサのプレート１１ａとの間の距離を変化させる。
反対極の磁石１２ａ及び１２ｂにより生成された磁界の変位は、プレート１１ａの端子における電流の、センサ１１の線型測定範囲にわたる変化に変換される。クリップ２の約４ｍｍの変位に対して、幅約７ｍｍの空気ギャップを有する磁気回路が設けられる。この場合、プレート１１ａの端子で検出される電気信号の比例変化は（演算増幅器を備えるセンサを、増幅器の線型範囲内で用いることにより）、２Ｖから５Ｖの範囲で変化する。かかる変化により、ナット３１の締め付け作業の間、締め付け工具１０を自動的に制御することが可能となる。締め付け速度を最終的な所望値に達する少し前に低下させることにより、レールＲに対する十分な押し付け力と共にクリップ２の制御された変形を得ることが可能となる。
図２は、締め付け工具１０のチャック１０ａの両側に配設された対称的な２つの測定ユニット１及び１’を備える本発明の装置を示す。かかる構成によれば、ユニット１及び１’の一方がそのセンサ１１又は１１’、及び、磁気回路１２又は１２’と共にレールの内側に作用し、他方が外側に作用することで、装置自体を回動させる必要なく、レールＲの両側で締め付け操作を行なうことが可能となる。

Claims (13)

1. 変形可能な金属クリップ（２）を支持部に対して制御された押し付け力で締め付けることにより変形させる変形手段と、該変形を監視する監視手段とを備える、変形可能な金属クリップ（２）を固定する装置において、
   前記変形手段は、前記変形量に比例した信号を出力し、静止部材（１１）と移動部材（１２）とにより構成された少なくとも一つの測定ユニット（１、１’）を備える前記監視手段に対してサーボ制御され、各部材は、前記クリップ（２）と常に接触し、前記変形手段の作用の下で前記静止及び移動部材（１１、１２）の相対変位を生じさせるように構成された少なくとも１つの押し付けフィンガー（１１０、１１０’、１２０）に固定され、前記信号の値は前記変形手段により生成される締め付けトルクを次第に減少させるために監視されることを特徴とする装置。
2. 前記静止部材（１１）は、前記移動部材（１２）により担持された磁気回路の空気ギャップに設置されたホール効果素子より構成されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記センサ（１１）は、前記移動部材（１２）により鉛直方向に担持される反対極の２つの永久磁石（１２ａ、１２ｂ）より構成された前記磁気回路の空気ギャップ内を水平に延びるプレート（１１ａ）を備えることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記静止部材（１１）は、変形していない前記クリップ（２）に対応する参照領域と接触するように設置された対称的な２つの押し付けフィンガー（１１０、１１０’）に固定されたことを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項記載の装置。
5. 前記移動部材（１２）は、前記クリップ（２）の最大変形領域と接触するように配置された垂直移動可能な押し付けフィンガー（１２０）に固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項記載の装置。
6. 前記変形手段は、前記クリップ（２）の頂面と係合するナット（３１）が螺合されたアンカーボルト（３０）より構成された締め付け部材（３）に作用する締め付け工具（１０）より構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項記載の装置。
7. 前記締め付け工具（１０）のチャック（１０ａ）に取り付けられ、前記測定ユニット（１）のケージ（１３）を支持するように構成されたスリーブ（４）を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか１項記載の装置。
8. 前記スリーブ（４）の頂部に、前記スリーブ（４）が、チャック（１０ａ）に形成されたキー溝（８）内での突起（７）の行程により規定される両端位置の間を鉛直方向に移動することを可能とする螺旋戻しバネ（５）を設けたことを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記スリーブ（４）の底部は、弾性変形部材（９）を介してケージ（１３）に連結されたことを特徴とする請求項７又は８記載の装置。
10. 前記静止部材（１０）及びその押し付けフィンガー（１１０、１１０’）は、前記スリーブ（４）の底部に固定されたケージ（１３）に担持されたことを特徴とする請求項７乃至９のうち何れか１項記載の装置。
11. 前記移動部材（１２）及びその押し付けフィンガー（１２０）は、少なくとも１つのストラップ（１４、１４’）により垂直シャフト（１６）に固定され、該シャフト（１６）は螺旋バネ（１５）により下方に付勢されながら、その頂部が、該シャフト（１６）を前記ケージ（１３）に連結する連結ベアリング（１７）内を摺動することを特徴とする請求項７乃至１０のうち何れか１項記載の装置。
12. 前記シャフト（１６）は、前記移動部材（１２）の如何なる回転をも防止するように前記連結ベアリング内を摺動する垂直ロッド（１８）に固定されたことを特徴とする請求項１１記載の装置、
13. 前記変形手段（１０）の両側に取り付けられた対称的な２つの測定ユニット（１、１’）を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のうち何れか１項記載の装置。

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