JP3848857B2

JP3848857B2 - 摩擦力測定装置

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Publication number: JP3848857B2
Application number: JP2001247798A
Authority: JP
Inventors: 栄一前橋; 幸夫西山; 巧伴
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: JP2003057135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車輪やレールの摩擦力測定に適した摩擦力測定装置に関する。特には、現場において、車輪の踏面やレールの表面の摩擦力測定を行うことができる摩擦力測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、鉄道のレール頭頂面の摩擦係数を測定する機器として、トリボメータが知られている。このトリボメータは、レール頭頂面の静摩擦係数及び動摩擦係数を、現場において簡単に測定することができる機器であって、現在広く使用されている。
【０００３】
図１１は、トリボメータを組み込んだレール摩擦力測定装置の一例を示す図である。
図１１に示すように、摩擦力測定装置のトリボメータ１は、鋼製ブロックからなる本体３を備えている。この本体３の下面には、鋼球５が固定されている。この鋼球５は、直径１０ｍｍであって、レールＲの長手方向に沿って２個（あるいは３個）固定されている。これらの鋼球５の下端は、トリボメータ１をレールＲ上に設置した際に、レールＲ頭頂面に接する。トリボメータ１を設置した際の、鋼球５のレールＲ頭頂面への接触圧は、実際の鉄道車両の車輪とレール間の接触圧とほぼ等しく設計されている。
【０００４】
トリボメータ１の外側には、枠１１が取り付けられている。この枠１１には、走行輪１３と案内輪１５が回転可能に取り付けられている。走行輪１３は、トリボメータ１を挟んで前後に２輪設けられている。これら走行輪１３は、移動用の車輪である。案内輪１５は、トリボメータ１の側部両側に２輪ずつ、計４輪設けられている（図１１には片側の２輪のみ示されている）。各案内輪１５は、枠１１から垂下した軸１６の下端に取り付けられている。各案内輪１５は、外周面がレールＲの頭頂部の側面に接するよう、横向きに配置されている。設置状態において、各案内輪１５はレールＲ頭頂部の側面を挟んだ状態で配置され、外周面がレールＲの頭頂部の側面に接触しつつ転動する。
【０００５】
枠１１の前部（図１１の左側）には、ロードセル２１及びてこ２３が取り付けられている。ロードセル２１には、ケーブルを介して動歪み測定器２５及び記録計（ペンレコーダ）２７が接続されている。トリボメータ１がレールＲの頭頂面上を移動する際に発生する摩擦力は、てこ２３を介してロードセル２１を圧縮する力に変換され、この力が動歪み測定器２５で測定されて記録計２７に記録される。さらに、枠１１の前端部には、紐３１が接続されている。この紐３１の基端側は、巻取器３３に巻き取られる。枠１１と巻取器３３は、紐３１を介して接続されている。巻取器３３で紐３１を巻き取ると、紐３１に引かれた枠１１及びトリボメータ１が、レールＲの長手方向に沿って移動する。
【０００６】
このような摩擦力測定装置において、力の伝達系（巻取器３３、紐３１、枠１１）の途中に適当なばね定数のばねを挿入すると、トリボメータ１がレールＲ頭頂面上でいわゆるスティック・スリップ運動を起こす。このようにした場合は、レールＲの静摩擦係数を得ることができる。あるいは、ばねを挿入せず、力の伝達系をほぼ剛体にした場合は、レールＲの動摩擦係数を得ることができる。
【０００７】
次に、上記の摩擦力測定装置の使用方法について説明する。
まず、図１１に示すように、トリボメータ１及び巻取器３３をレールＲ頭頂部に設置する。設置状態においては、トリボメータ１は鋼球５を介してレールＲ頭頂面に接する。また、案内輪１５の外周面は、レールＲ頭頂部の側面に接する。一方、巻取器３３は、紐３１をある程度引き出した状態で、トリボメータ１の前方（図１１の左側）に設置される。
【０００８】
設置終了後、摩擦力を測定する際には、巻取器３３を巻いて紐３１を巻き取り、枠１１を引っ張ってトリボメータ１を移動させる。この移動時には、案内輪１５がレールＲ頭頂部の側面を転動して、トリボメータ１がレールＲから外れないようガイドする。トリボメータ１の移動速度を調整するには、巻取器３３の紐巻き上げ速度を適宜調整する。
そして、レールＲの静摩擦係数を測定する場合は、巻取器３３の作動後にトリボメータ１が動き出す直前の最大摩擦係数を読み取り、それらの平均値を記録計２７に表示する。あるいは、レールＲの動摩擦係数を測定する場合は、トリボメータ１の移動に伴い変動する摩擦係数の平均値を求め、それをチャート上に表示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車輪のレールへの乗り上がり現象が問題視されている。このような乗り上がり現象の評価には、脱線係数（車輪横圧（Ｑ）÷輪重（Ｐ））が一般に用いられているが、乗り上がり開始時の脱線係数の値には、車輪のフランジ部とレール頭頂部のアール面間の摩擦力等の複合的な要因がからんでくる。そこで、レール頭頂面の長手方向の摩擦力だけではなく、レール横方向（車両の左右方向）や車輪の円周方向及び横方向の摩擦力も簡単に測定することのできる装置が求められている。しかしながら、このような装置は、現在のところ提供されていない。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、車輪やレールの摩擦力測定を簡単に行うことができる摩擦力測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第一の摩擦力測定装置は、被測定物の表面に接して滑りながら回転するスリップローラーと、該ローラーの回転駆動機構と、該ローラーを前記被測定物の表面に押し付ける押し付け機構と、該押し付け機構から前記スリップローラーにかかる押し付け力が前記被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように、該押し付け機構及びスリップローラーの姿勢を調整可能な保持機構と、前記被測定物の表面に対する前記スリップローラーの法線方向の押圧力を設定する押圧力設定機構と、前記被測定物の表面と前記スリップローラーとの間に働く摩擦力を測る摩擦力計と、を具備し、前記回転駆動機構が、前記スリップローラーの回転軸に巻かれた紐と、前記スリップローラーの回転軸の横に配置された、該軸に巻かれた紐が横に延び出て巻回されたプーリーと、前記紐の端部（反スリップローラー側端部）に連結された、該紐の張力を検知するテンションセンサと、該テンションセンサを移動させて、前記紐を前記スリップローラーの回転軸から巻き出す紐引き機構と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の摩擦力測定装置は、次のように用いる。まず、保持機構を操作して押し付け機構及びスリップローラーの被測定部に対する姿勢を決めて装置を取り付け、次いで押し付け機構を操作してローラーを被測定物表面の測定箇所に押し付けるとともに、押圧力設定機構（押し付け機構と兼ねても良い）を操作してローラーの押圧力を設定する。そして、回転駆動機構でローラーを回転させながら、被測定物の表面とローラーとの間に働く摩擦力を摩擦力計で測定する。なお、通常、ローラーの中心位置は変わらず、ローラー外周面の周速は全量スリップ量となる。
【００１３】
保持機構を適宜調整することにより、鉄道レールや車輪等の被測定物の様々な位置に、ローラーを様々な姿勢で取り付けることができる。そして、ローラーの位置が変わっても、押し付け機構を操作して、押し付け機構からローラーにかかる押し付け力が被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように調整できる。このようにすれば、例えば鉄道車輪のフランジ部やレール頭頂部のアール面等のような、被測定物の曲面についても摩擦力測定を行うことができる。
なお、本発明の摩擦力測定装置は、被測定物に取り付けた状態で用いることができるため、現場において実際に使用中のレールや車輪の摩擦力測定を行うことが可能となる。
【００１４】
本発明の摩擦力測定装置は、前記スリップローラー及び押し付け機構の自重が前記被測定物の表面にかからないようにする自重キャンセル機構をさらに具備するものとできる。
自重キャンセル機構は、例えば、ローラーや押し付け機構を保持するバネの変位を調整可能とする等で実現可能である。この場合、簡単なメカニズムでスリップローラー及び押し付け機構の自重をキャンセルできる。自重をキャンセルすると、摩擦力測定装置の姿勢を変えた場合においても、ローラー押圧力が変わるのを防ぐことができるので、摩擦力の測定を正確に行うことができる。
【００１５】
本発明の第一の摩擦力測定装置においては、前記回転駆動機構が、前記スリップローラーの回転軸に巻かれた紐と、前記スリップローラーの回転軸の横に配置された、該軸に巻かれた紐が横に延び出て巻回されたプーリーと、前記紐の端部（反スリップローラー側端部）に連結された、該紐の張力を検知するテンションセンサと、該テンションセンサを移動させて、前記紐を前記スリップローラーの回転軸から巻き出す紐引き機構と、を具備するものとしている。
この場合、紐は横方向に引き出されるので、ローラーの周囲にローラー回転機構（モーターや駆動電動軸等）を配置しなくて済む。そのため、狭いスペースであっても、ローラーを様々な姿勢で被測定物の表面に当てることができる。
【００１６】
さらに、本発明の摩擦力測定装置においては、前記紐引き機構が、前記テンションセンサを移動するための駆動力を発するモーターを有するものとすることができる。
この場合、人手やシリンダー等で紐を引く場合よりも、作動が安定する利点がある。
【００１７】
本発明の他の摩擦力測定装置は、被測定物の表面に接して滑りながら回転するスリップローラーと、該ローラーの回転駆動機構と、該ローラーを前記被測定物の表面に押し付ける押し付け機構と、該押し付け機構から前記スリップローラーにかかる押し付け力が前記被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように、該押し付け機構及びスリップローラーの姿勢を調整可能な保持機構と、前記被測定物の表面に対する前記スリップローラーの法線方向の押圧力を設定する押圧力設定機構と、前記被測定物の表面と前記スリップローラーとの間に働く摩擦力を測る摩擦力計と、前記スリップローラー及び押し付け機構の自重が前記被測定物の表面にかからないようにする自重キャンセル機構と、を具備し、前記押し付け機構及び自重キャンセル機構として、前記スリップローラーが軸支されたスライドブロックと、該スライドブロックを上下にスライド可能に支持する支持ブロックと、これらスライドブロックと支持ブロックとの間に配置された、該支持ブロックに対して該スライドブロックを支える弾性部材と、を具備することを特徴とする。
弾性部材としては、例えばコイルバネを用いることができる。この場合、簡単な構造で自重キャンセル機構を実現することができる。
【００１８】
さらに、本発明の摩擦力測定装置においては、前記スライドブロックと支持ブロックとの間に、該支持ブロックに対する前記スリップローラーの回転方向を変える回転方向可変手段が設けられているものとすることができる。
この場合、装置本体を被測定物に固定したままで、回転方向可変手段を用いてローラーの回転方向を変えることができる利点がある。
【００１９】
また、本発明の摩擦力測定装置においては、前記保持機構が、前記押し付け機構及びスリップローラーが取り付けられた基体と、該基体を前記被測定物に取り付ける取付部材と、該取付部材と前記基体との間に配置された、該基体を前記被測定物の表面に対して任意の角度傾けた状態で支持する角度可変機構と、該基体を前記被測定物の表面の所定位置に移動させる位置可変機構と、を具備するものとできる。
この場合、角度可変機構を操作すると、鉄道車輪のフランジ部やレール頭頂部のアール面等に対応して、ローラーを傾けた状態で支持することができる。あるいは、位置可変機構を用いると、鉄道車輪の厚さ方向やレールの幅方向の所望の位置に装置本体を移動させることができる。又は、鉄道車輪の回転方向やレールの長手方向の摩擦力測定は、取付部材で装置本体の取り付け位置を変えて、従来通り行うことができる。
【００２０】
本発明の摩擦力測定装置のより具体的な態様においては、前記取付部材が、鉄道車輪のフランジ側側面に吸着する磁石を有する吸着部材と、該吸着部材に接続された、鉄道車輪の踏面を跨いで逆フランジ側側面に係合する係合部材と、を備え、前記角度可変機構が、前記取付部材に対して前記基体を位置決めする位置決め部材と、前記基体の回転角度を規定する角度規定部材と、を備え、前記位置可変機構が、前記取付部材に支持されて鉄道車輪の厚さ方向に沿って配置されるとともに、前記角度可変機構の位置決め部材が摺動可能に係合したガイド部材と、該ガイド部材に対して前記角度可変機構の位置決め部材を固定する固定部材と、を備えるものとすることができる。
【００２１】
なお、スリップローラーが磁石に吸引される材質の場合は、鉄道車輪のフランジ側面に吸着する磁石を使用すると磁石近辺の鉄道車輪が磁化され、スリップローラーに吸引力が働くことが予想される。そこで、後述する実施例の装置では、磁石を外した場合でも鉄道車輪の踏面を跨いで逆フランジ側側面に係合する係合部材により、装置全体を支持できるようにしている。このような係合部材が取り付けられないような場所に装置を付けるときには、磁石式の取り付け機構を用いることができる。
【００２２】
本発明の摩擦力測定装置のより具体的な態様においては、前記取付部材が、鉄道レールの頭頂部に係合する係合部材と、該係合部材を鉄道レールの頭頂部に固定する固定部材と、を備え、前記角度可変機構が、前記取付部材に対して前記基体を位置決めする位置決め部材と、前記基体の回転角度を規定する角度規定部材と、を備え、前記位置可変機構が、前記取付部材に支持されて鉄道レールの断面方向に沿って配置されるとともに、前記角度可変機構の位置決め部材が摺動可能に係合したガイド部材と、を備えるものとすることができる。
また、本発明の摩擦力測定装置においては、前記押し付け機構の実際の押し付け力をモニタするモニタ機構をさらに具備することもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の１実施例に係る摩擦力測定装置を示す側面図である。
図２は、同摩擦力測定装置の正面図（図１を左側から見た図）である。
図３は、同摩擦力測定装置の背面図（図１を右側から見た図）である。
図４は、同摩擦力測定装置の平面図（図１を上側から見た図）である。
図５は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。
これらの図は、車輪踏面の円周方向の摩擦力測定を行う状態を示す。
なお、以下の説明において、上下・左右・前後とは、特に断らない限り各図における上下・左右・前後方向を指すものとする。また、図２、図３、図５においては、主要部分のみを図示し、他は省略してある。
【００２４】
本実施例の摩擦力測定装置は、図１の上部において左右方向に延びる基体１０１を備えている。この基体１０１は、図４の上下方向中央部に示すように、幅方向の中心に沿う溝１０１ａを有する。この基体１０１の、図１の左端部の下面には、前ブラケット１０３が垂下している。同基体１０１の、図１の右端部の下面には、後ブラケット１０５が垂下している。基体１０１の右端部の上面には、図１及び図４等に示すように、上ブラケット１０７が取り付けられている。この上ブラケット１０７は、基体１０１の右端部から上方に立ち上がっており、且つ、基体１０１の横側（図４の右端部下側）に延び出ている。
【００２５】
この基体１０１及び各ブラケット１０３、１０５、１０７には、大きく分けて、以下の各部が組み付けられている。
（Ａ）基体１０１の前ブラケット１０３に設けられた、被測定物（図１〜図５に二点鎖線で示す車輪Ｃ）の表面にスリップローラー１１２を当てるローラー支持部１１０。このローラー支持部１１０は、押し付け機構、押圧力設定機構及び自重キャンセル機構を含む。
（Ｂ）基体１０１の上部に設けられた、スリップローラー１１２を駆動するローラー駆動部２００（ロードセル２０１を含む）。
（Ｃ）基体１０１の下部に設けられた、ローラー支持部１１０の姿勢を調整可能な保持機構３００。
【００２６】
まず、ローラー支持部１１０の詳細について説明する。
図６（Ａ）は、図１〜図４の摩擦力測定装置のローラー支持部を示す一部断面拡大図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
図７（Ｃ）は、図６（Ａ）を左側から見た正面図であり、図７（Ｄ）は、スリップローラーの取り付け角度を９０°変える方向変更金具を用いて、スライドブロックを支持ブロックに組み付けた状態を示す断面図である。
【００２７】
図６及び図７に分かり易く示すように、摩擦力測定装置のローラー支持部１１０は、支持ブロック１２０を備えている。この支持ブロック１２０は、基体１０１の前ブラケット１０３（図１参照）に、ボルト１２７で固定されている。支持ブロック１２０の上端部には、上板１２３がボルト１２８で取り付けられている。同ブロック１２０の下端部には、下板１２４がネジ１２９で取り付けられている。支持ブロック１２０の下端面には、ブラケット１２６を介して第１プーリー２１１が回転可能に取り付けられている。支持ブロック１２０の図６（Ａ）及び（Ｂ）における左側には、スライドブロック１３０が保持されている。支持ブロック１２０とスライドブロック１３０間には、スライドベアリング１２１が介装されている。スライドブロック１３０は、スライドベアリング１２１を介して、支持ブロック１２０に対して上下方向にスライド可能である。
【００２８】
スライドブロック１３０の下部には、図７（Ｃ）に分かり易く示すように、二股状の一対のブラケット１３１が取り付けられている。これらブラケット１３１間には、ローラー１１２及び回転軸１１５が回転可能に取り付けられている。これらローラー１１２及び回転軸１１５は、軸１１６にベアリングを介して取り付けられており、ローラー１１２の下端は、ブラケット１３１の下端よりも下に突出している。回転軸１１５には、後述するローラー駆動部２００の紐２１０が巻き付けられている。スライドブロック１３０の下端には、図６（Ａ）において左側に突出した突片１３８が取り付けられている。この突片１３８は、紐２１０を巻き込むときに、スライドブロック１３０を上に持ち上げるための取っ手（つまみ）である。この突片１３８を持ってスライドブロック１３０を持ち上げ、ローラー１１２を浮かせて紐２１０を巻き込む。
なお、ローラー１１２の材質や硬さは、被測定物の材質に応じて、自由に選択できるものとする。
【００２９】
スライドブロック１３０には、押し付け機構（押圧力設定機構を兼ねる）１４０と、自重キャンセル機構１５０が装備されている。
まず、押し付け機構１４０について説明する。
押し付け機構１４０は、ローラー１１２を車輪Ｃの表面に押し付ける機構である。図６（Ａ）に分かり易く示すように、スライドブロック１３０の図における左側には、上端側に開放された穴１４１が形成されている。この穴１４１内には、押し付けバネ１４３が配置されている。この押し付けバネ１４３は、次に述べる押し付けネジ１４５の下端のピストン１４６に係合している。
【００３０】
押し付けネジ１４５は、上端にハンドル１４７を有するとともに、下端にピストン１４６を有する。押し付けネジ１４５の中途の部分は、支持ブロック１２０の上板１２３のネジ孔１２３ａに噛み合っている。押し付けネジ１４５のピストン１４６には、図６（Ａ）における左側に突出した突起１４８が設けられている。この突起１４８は、スライドブロック１３０の溝１３５（図７（Ｃ）における正面参照）内に入り込んでいる。
【００３１】
押し付けネジ１４５には、該ネジ１４５の位置決め（ストッパ）のための押え具１４９が外嵌している。この押し付けネジ１４５は、支持ブロック１２０の上板１２３のネジ孔１２３ａに噛み合った状態で、上下方向に進退可能である。押し付けネジ１４５が進退する際には、ピストン１４６の突起１４８がスライドブロック１３０の溝１３５内にガイドされて上下する。図７（Ｃ）に示すように、溝１３５の脇には目盛り１３５ａが付してあって、押し付けネジ１４５の捩じ込み量（ピストン１４６の移動量）がわかるようになっている。
なお、この押し付け機構１４０の操作方法は、自重キャンセル機構１５０の操作方法と合わせて、図８を参照しつつ後に詳述する。
【００３２】
次に、自重キャンセル機構１５０について説明する。
自重キャンセル機構１５０は、ローラー１１２、押し付け機構１４０及びローラー支持部１１０の自重が車輪Ｃの表面にかからないようにする機構である。図６（Ａ）に分かり易く示すように、スライドブロック１３０の図における右側には、孔１５１が形成されている。この孔１５１内には、自重キャンセルバネ１５３が配置されている。この自重キャンセルバネ１５３の上端は、押圧ネジ１５５の下端のピストン１５６に係合している。自重キャンセルバネ１５３の下端は、支持ブロック１２０の下板１２４の上面に当接している。
【００３３】
図６（Ａ）に分かり易く示すように、押圧ネジ１５５の中途の部分は、孔１５１の上のネジ孔１５８に噛み合っている。押圧ネジ１５５の上端は、ネジ孔１５８よりも上側に突き抜けている。同ネジ１５５は、支持ブロック上板１２３の孔１２３ｂと同心状に位置している。押圧ネジ１５５の上端には、レンチ（図示されず）が係合可能な係合部（マイナス溝）が形成されている。押圧ネジ１５５には、押えナット１５９が外嵌している。この押圧ネジ１５５は、ネジ孔１５８に噛み合った状態で、上下方向に進退可能である。
【００３４】
ここで、図８を参照して、押し付け機構１４０と自重キャンセル機構１５０の操作方法について説明する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る摩擦力測定装置の押し付け機構及び自重キャンセル機構の操作方法を説明するための図である。
まず、摩擦力測定装置本体を車輪Ｃに組み付けた直後においては、図８（Ａ）に示すように、ローラー１１２が車輪Ｃの踏面Ｃ´（測定面）よりも上方に位置している。このとき、自重キャンセル機構１５０の自重キャンセルバネ１５３は、孔１５１内において、押圧ネジ１５５下端のピストン１５６と支持ブロック１２０の下板１２４間で、長さＬに縮んだ状態となっている。この状態で、自重キャンセルバネ１５３の上方への弾性力は、スライドブロック１３０やローラー１１２の自重と釣り合っている。
【００３５】
この状態から、支持ブロック１２０の上板１２３の孔１２３ｂ内に、図示せぬレンチを挿入して押圧ネジ１５５の上端の係合部（マイナス溝）に係合して、押圧ネジ１５５がスライドブロック１３０から上に抜ける方向にレンチを回す。このとき、ロックナット１５９は緩めておく。すると、スライドブロック１３０は自重で下がり、図８（Ｂ）に示すように、ローラー１１２の下端が車輪Ｃの踏面Ｃ´に付く。なお、押し付けバネ１４３は、図８（Ａ）及び（Ｂ）の状態で自由長の長さにある。
【００３６】
ローラー１１２を降ろした図８（Ｂ）の状態で、押し付けバネ１４３の上のピストン１４６は、スライドブロック１３０や押し付けバネ１４３とともに下に下がる。このとき、押圧ネジ１４５の下端の細径突部１４５ｂが、ピストン１４６の孔１４６ｂからかなりの長さ抜けているが、細径突部１４５ｂの先端は孔１４６ｂの上端部内に残っている。次に、押し付け機構１４０のハンドル１４７を回して、押し付けネジ１４５を下側に螺進させる。すると、図８（Ｃ）に示すように、押し付けネジ１４５の下端のピストン１４６が、押し付けバネ１４３を縮ませながら下側に移動する。なお、このとき、ピストン１４６の突起１４８がスライドブロック１３０の溝１３５内にガイドされる。
【００３７】
図８（Ｃ）の状態でも、ローラー１１２及び押し付け機構１４０の自重は、自重キャンセル機構１５０の自重キャンセルバネ１５３でキャンセルされている。また、押し付けバネ１４３の縮み量に対応する押圧力が、ローラー１１２と車輪Ｃの踏面Ｃ´との間にかかる。このときの押し付けバネ１４３の縮み量は、スライドブロック１３０表面の目盛り１３５ａ（図２参照）でピストン１４６の移動量として読み取ることができる。
【００３８】
次に、図６（Ｂ）及び図７（Ｄ）を参照して、前記の支持ブロック１２０とスライドブロック１３０の組み替え位置の変更方法について説明する。
支持ブロック１２０とスライドブロック１３０は、図６（Ｂ）に示す正位置と、その位置から９０°回った、図７（Ｄ）に示す直交位置とに組み替え可能である。正位置は、図１に示す、車輪踏面Ｃ´を円周方向に摩擦測定するような場合の姿勢である。一方、直交位置は、車輪踏面Ｃ´を横方向（車輪軸の軸方向）に摩擦測定するような場合の姿勢である。
【００３９】
図６（Ｂ）（及び図６（Ａ）、図７（Ｃ））に示す正位置では、基体１０１の前ブラケット１０３と支持ブロック１２０が対向した状態で、これらがボルト１２７で結合されている。この状態から図７（Ｄ）に示す直交位置に組み替えるには、Ｌ字金具１６０を用いる。すなわち、図６（Ｂ）で前ブラケット１０３と支持ブロック１２０を結合しているボルト１２７を一旦外し、支持ブロック１２０及びこれに組み付けられているスライドブロック１３０の向きを変える。そして、図７（Ｄ）に示すようにＬ字金具１６０を当て、再びボルト１２７を締め付け、さらにＬ字金具１６０と支持ブロック１２０をボルト１６１で締め付ける。なお、支持ブロック１２０には、図７（Ｄ）の位置でボルト１２７が螺入可能なネジ孔が切られている。
【００４０】
このようなＬ字金具１６０を用いると、装置本体を車輪Ｃに固定したままで、ローラー１１２の回転方向を変えて、踏面Ｃ´の円周方向及び横方向の摩擦力測定を行うことができる。なお、図７（Ｄ）とは逆方向にも変更可能である。
【００４１】
次いで、図１〜図５に戻って、摩擦力測定装置のローラー駆動部２００の構成について説明する。
ローラー駆動部２００は、図１の上部及び図４に分かり易く示すように、紐２１０、第１及び第２プーリー２１１及び２１３、ロードセル（摩擦センサー）２０１、紐引き機構２３０からなる。
【００４２】
紐２１０の基端は、前述の通りローラー１１２の回転軸１１５に巻かれている。この紐２１０が巻き出されるに伴い、ローラー１１２が回転する。第１プーリー２１１は、前述の通り、ローラー１１２の横において、支持ブロック１２０の下端面にブラケット１２６を介して取り付けられている。第２プーリー２１３は、図１及び図４に示すように、ブラケット２１２を介して基体１０１の上部（図１における左端部上面）に取り付けられている。
【００４３】
ローラー１１２の回転軸１１５から延び出た紐２１０は、図１に分かり易く示すように、横に延び出て第１プーリー２１１に巻回された後、上に延び出て第２プーリー２１３に巻回されている。このように、紐２１０は、ローラー１１２から第１プーリー２１１側に横方向に引き出される機構であるので、ローラー１１２の周囲にモーターや駆動電動軸等を配置しなくて済む。そのため、ローラー１１２を、狭いスペースであっても様々な姿勢で車輪Ｃの踏面Ｃ´に当てることができるようになっている。また、紐２１０を引く力がローラー１１２に真横からかかるので、紐２１０を引く力がローラー１１２の押圧力に影響を与えることがない。
なお、紐２１０としては、引っ張り強さが大きくて柔らかいケブラーコード（商品名）を用いるのが好ましい。
【００４４】
紐２１０の端部は、図１及び図４に示すように、ロードセル２０１に取り付けられている。このロードセル２０１は、紐２１０の張力を検知して、車輪Ｃの表面とローラー１１２との間に働く摩擦力を測るためのものである。ロードセル２０１は、Ｌ型の移動ブロック２０５に収容されている。この移動ブロック２０５は、図４に示すように、基体１０１の溝１０１ａに案内ボールを介して摺動可能に嵌っている。移動ブロック２０５は、紐引き機構２３０の作動により、基体１０１の溝１０１ａに沿って移動可能である。
【００４５】
紐引き機構２３０は、図４の左下に示すステッピングモーター２３１を備えている。ステッピングモーター２３１のモーター軸２３２は、連結部材２３３を介してボールネジ２３７の端部（ボールネジナット）２３６に連結されている。ボールネジ２３７には、移動ブロック２０５の張出部（図４における下側側部）が係合している。移動ブロック２０５は、ボールネジ２３７の正逆回転に伴って、図４の左右方向に移動する。
【００４６】
ボールネジ２３７の右端は、基体１０１の上ブラケット１０７にベアリング２３８を介して回転可能に支持されている。ボールネジ２３７の右端には、ハンドル２３９が取り付けられている。このハンドル２３９は手動式であって、紐２１０の弛みをとるためのものである。
【００４７】
ステッピングモーター２３１が駆動すると、モーター軸２３２に連結されたボールネジ２３７が回転し、このボールネジ２３７に係合している移動ブロック２０５が移動する。移動ブロック２０５が、図１及び図４における右端側に移動すると、ロードセル２０１を介して紐２１０がローラー１１２の回転軸１１５から引き出される。この紐２１０の引き出しに伴って、ローラー１１２が回転する。この際の紐２１０の張力をロードセル２０１で計測し、この計測値に基づいて図示せぬ制御装置が摩擦力（ローラー１１２と車輪Ｃの踏面Ｃ´との間に働く摩擦力）を算出する。本実施例では、ステッピングモーター２３１を用いているため、人手やシリンダー等で紐２１０を引く場合よりも、作動が安定する。
【００４８】
次に、保持機構３００について説明する。
保持機構３００は、図１に示すように、基体１０１の下部に配置された角度可変機構３１０を備えている。この角度可変機構３１０は、基体１０１の前ブラケット１０３に添う角度規定プレート３１１を有する。この角度規定プレート３１１は、図２に示すように扇状のプレートであって、２本の円弧状の溝３１３が形成されたものである。この溝３１３内には、基体１０１の前ブラケット１０３に埋設されたボルト３１５（図１、図６及び図７参照）の軸部が挿通されている。これらのボルト３１５にナットが締結されて、基体１０１の前ブラケット１０３と角度規定プレート３１１が組み付けられている。
【００４９】
さらに角度可変機構３１０は、図１に示すように、基体１０１の後ブラケット１０５に添うように組み付けられた支点部材３２１を有する。この支点部材３２１と後ブラケット１０５は、ボルト３２３で繋がれている。このボルト３２３は、角度可変機構３１０の回転支点となる。この支点部材３２１と前述の角度規定プレート３１１とは、図１及び図４に分かり易く示すように、基体１０１の下で左右に延びるベース部材３３１で連結されている。このベース部材３３１は、図１における右端部にネジブラケット３３３を備えている。
【００５０】
このネジブラケット３３３には、図１及び図３に示すように、上下に延びるネジシャフト３４１が挿通している。ネジブラケット３３３のネジシャフト挿通用孔は、ネジ孔ではなくストレート孔である。このネジシャフト３４１には、ハンドル３４３とロックネジ３４４が取り付けられている。このハンドル３４３を回すと、ネジブラケット３３３がネジシャフト３４１に対して上下方向に動く。ネジシャフト３４１の下端は、図１に示すように、取付部材３５０の右後シャフト３０５に係合したブラケット３８１に取り付けられている。ネジシャフト３４１は、基体１０１の上下位置（図３に示す状態）調整用のネジであり、その操作方法については後で説明する。
【００５１】
保持機構３００中における角度可変機構３１０は、前述のベース部材３３１の左端部の左前シャフト３０３を介して、取付部材３５０に連結されている。取付部材３５０は、摩擦装置本体を車輪Ｃに取り付けるための部材である。この取付部材３５０は、図５に最も良く示すように、永久磁石（又は電磁石）３５３を備えている。この永久磁石３５３には、レバー３５２が取り付けられており、このレバー３５２の切り換えに応じて磁力が生じるようになっている。図１や図２に示すように、永久磁石３５３の取付プレート３５４には、横方向に突出した２本の接触ピン３６３が植設されている。これらのピン３６３は、図１のほぼ中央部に示すように、装置本体の取り付け状態において車輪Ｃのフランジ外周に接触し、取付部材３５０を位置決めするための部材である。
【００５２】
永久磁石３５３の取付プレート３５４には、図５の上部に最も分かり易く示すように、係合部材３５５が取り付けられている。この係合部材３５５は、車輪Ｃの踏面を跨いで逆フランジ側側面に係合する。係合部材３５５は、永久磁石３５３の取付プレート３５４にボルト３６１で結合された接続部材３６２を有する。この接続部材３６２には、横方向（図５の右方向）に延び出た張出部材３６４がボルト３６５で結合されている。この張出部材３６４の端部には、下方向に延び出た挟持部材３６６がボルト３６７で結合されている。挟持部材３６６の下端３６６ａは、内側に向けて爪状に折れ曲がっている。
【００５３】
張出部材３６４と挟持部材３６６の下端３６６ａには、それぞれ押さえボルト３６８、３６９が設けられている。これらの押さえボルト３６９は、取付部材３５０の車輪Ｃへの取り付け状態において、斜めに突き出て車輪Ｃの外面に当たる（図５参照）。係合部材３５５の接続部材３６２の外側には、ボルト３７１でプレート３７２が取り付けられている。
【００５４】
図１のほぼ中央部及び図４の上部に示すように、永久磁石３５３の取付プレート３５４と係合部材３５５のプレート３７２間には、左前シャフト３０３及び右後シャフト３０５が架設されている。これらのシャフト３０３、３０５は、図４に分かり易く示すように、接続部材３６２を挟んで互いに平行に配置されている。左前シャフト３０３は、図１の上下方向中央に示すように、永久磁石３５３の取付プレート３５４と係合部材３５５のプレート３７２間において、角度可変機構３１０のベース部材３３１の左端部を貫通している。各シャフト３０３、３０５の図４における上端部は、ナット３０３ａ、３０５ａで抜け止めされている。
【００５５】
ベース部材３３１の図１における左寄りに設けられた固定ハンドル３３２は、左前シャフト３０３にベース部材３３１を固定するためのものである。右後シャフト３０５は、図１の右側に示すように、前述のベース部材３３１のブラケット３８１を介して、ネジシャフト３４１の下端に取り付けられている。ブラケット３８１には、ハンドル３８３（図１の右端下側参照）が取り付けられている。
【００５６】
ここで、ネジシャフト３４１の操作方法について説明する。
ネジシャフト３４１の下端は、ブラケット３８１に捩じ込み締結されている。そのため、ネジシャフト３４１自体は回転しない。このネジシャフト３４１を動かすには、まずハンドル３４３（図１及び図４参照）を手動で回し、締め付けを解除する。すると、ネジブラケット３３３のネジシャフト挿通用孔はストレート孔であるので、ベース部材３３１の後端が、ネジシャフト３４１に対して上下方向にフリーになる。次いで、取付部材３５０とベース部材３３１の間の角度を適宜調整した後、ロックネジ３４４を回転させてネジブラケット３３３に接触させる。最後に、再びハンドル３４３を手動で回して締め付ける。以上の操作によって、ベース部材３３１の後端（ネジブラケット３３３）は、ハンドル３４３とロックネジ３４４に挟まれた状態で固定される。
【００５７】
なお、図１の右端側のハンドル３８３は、ブラケット３８１を右後シャフト３０５に固定するために用いるハンドルである。取付部材３５０に対するベース部材３３１の回動は、ハンドル３８３の操作とは無関係であり、前述の通りハンドル３４３とロックネジ３４４で挟むことによりロックされる。
【００５８】
次に、前記の構成からなる摩擦力測定装置を用いて、図１、図２等に示すレール踏面の摩擦力測定を行う方法について説明する。
まず、取付部材３５０を用いて、装置本体を車輪Ｃに取り付ける。これは、図１及び図５に分かり易く示すように、車輪Ｃのフランジ側の側面に永久磁石３５３を配置し、車輪Ｃのフランジに接触ピン３６３を当て、車輪Ｃの踏面Ｃ´を跨ぐように係合部材３５５を配置する。そして、レバー３５２を切り換えて永久磁石３５３をＯＮとし、押さえボルト３６８、３６９（図５参照）を締め付け、取付部材３５０が車輪Ｃの外周円に沿うよう位置決めする。
【００５９】
そして、前述の通りハンドル３４３を手動で回してベース部材３３１の後端のネジブラケット３３３をネジシャフト３４１に対してフリーにした後、車輪Ｃに固定された取付部材３５０に対して、角度可変機構３１０のベース部材３３１を位置決めする。図１では、取付部材３５０に対してベース部材３３１が角度をなした状態で位置決めされている。この位置決め完了後は、ロックネジ３４４を回転させてネジブラケット３３３に接触させ、再びハンドル３４３を手動で回し、ベース部材３３１の後端（ネジブラケット３３３）をハンドル３４３とロックネジ３４４で挟んで固定する。
【００６０】
このように、装置本体を車輪Ｃへ取り付けた後は、ローラー支持部１１０の押し付け機構１４０と自重キャンセル機構１５０を、図８を用いて前述した通りの要領で操作し、ローラー１１２を車輪Ｃの踏面Ｃ´に向けて降ろして、所定の押圧力となるように押しつける。このとき、押し付け機構１４０の押圧力は、スライドブロック１３０表面の目盛り１３５ａでピストン１４６の移動量を見ながら調整する。
【００６１】
次いで、図１及び図４に分かり易く示すモーター駆動部２００のステッピングモーター２３１を駆動させると、モーター軸２３２に連結されたボールネジ２３７が回転し、このボールネジ２３７に係合している移動ブロック２０５が、図１及び図４における右側に移動する。すると、ロードセル２０１、第１及び第２プーリー２１１、２１３を介して、紐２１０がローラー１１２の回転軸１１５から引き出される。この紐２１０の引き出しに伴って、ローラー１１２が回転する。このとき、ロードセル２０１では紐２１０の張力が計測され、この計測値が図示せぬ制御装置に送られて、ローラー１１２と車輪Ｃの踏面Ｃ´との間に働く摩擦力が測定される。
【００６２】
ここで、車輪Ｃの周方向の他の箇所の摩擦力を測定するには、一旦モーター駆動部２００を停止し、ローラー支持部１１０を上げて、取付部材３５０を所望の位置にセットし直す。そして、紐２１０を巻き戻してから再び前述と同様の手順でローラー支持部１１０を設定し、モーター駆動部２００を駆動させる。
【００６３】
さらに、本発明の摩擦力測定装置は、取付部材３５０を車輪Ｃに固定した状態のままで、車輪Ｃの横方向（車輪Ｃの厚さ方向；車輪踏面の周方向と直交する方向）の所定位置における摩擦力測定や、車輪Ｃのフランジの曲面部の摩擦力測定を行うことができる。以下、これらの場合の操作方法について説明する。
【００６４】
まず、ローラー支持部１１０を車輪Ｃの横方向に沿って移動させる操作について説明する。
まず、装置本体が取付部材３５０で車輪Ｃに固定されている状態で、取付部材３５０の上端の左前シャフト３０３を固定しているハンドル３３２（図１中ほぼ中央部参照）と右後シャフト３０５を固定しているハンドル３８３を回して若干緩める。すると、車輪Ｃに固定されている取付部材３５０に対して、装置上部（角度可変機構３１０、基体１０１及びその上のローラー支持部１１０やモーター駆動部２００）が、左前シャフト３０３及び右後シャフト３０５に沿って車輪Ｃの横方向（図２、図３の左右方向）にスライド移動可能になる。角度可変機構３１０及び基体１０１をスライド移動させる際には、人手で押し引きする。角度可変機構３１０及び基体１０１を車輪踏面Ｃ´上の所望の位置にスライド移動させた後は、再びハンドル３３２とハンドル３８３を回して締め付ける。
【００６５】
次いで、車輪踏面Ｃ´のフランジの曲面部の摩擦力測定を行う操作について説明する。
この場合は、図２に示すようにローラー支持部１１０全体を傾ける。すなわち、図１の左端寄り中央部において基体１０１の前フランジ１０３と角度可変機構３１０の角度規定プレート３１１を結合しているボルト・ナット３１５と、図１の右端寄り下部において基体１０１の後ブラケット１０５と角度可変機構３１０の支点部材３２１を結合しているボルト・ナット３２３とを若干緩める。そして、図２に２点鎖線で示すように、角度可変機構３１０に対して、基体１０１及びローラー支持部１１０・モーター駆動部２００を、車輪Ｃの反フランジ側に倒れるように回動させる。この回動の際には、基体１０１のボルト３２３を支点として、前述のボルト３１５軸部が角度規定プレート３１１の溝３１３に沿って移動する。なお、本実施例では、０〜７０°の範囲で回動させることができる。
【００６６】
このようにローラー支持部１１０を倒した状態（例えば図２に２点鎖線で示す位置）で、ボルト・ナット３１５及び３２３を再び締め付ける。そして、前述の手順で押し付け機構１４０と自重キャンセル機構１５０を操作すると、押し付け機構１４０からローラー１１２にかかる押し付け力が、車輪Ｃのフランジ部内側の曲面にほぼ垂直にかかるようにできる。そのため、従来の重力式測定法では不能であった、車輪踏面Ｃ´の横方向（厚さ方向）に沿った所定位置の摩擦測定や、車輪踏面Ｃ´のフランジの曲面部等の摩擦測定を行うことができる。
【００６７】
次に、図９及び図１０を参照し、本発明の摩擦力測定装置を用いて、レール頭頂面の摩擦力測定に用いる方法について説明する。
図９は、本発明の摩擦力測定装置をレールに組み付けた状態を示す正面図である。図１０は、その側面図である。
【００６８】
これらの図に示すように、レール頭頂面の長手及び横方向（幅方向）の摩擦力測定を行う際には、レール測定用の保持機構を用いる。以下、その構成について説明する。なお、このような測定を行う場合も、基体１０１から上のローラー支持部１１０やモーター駆動部２００の構成は、前述の車輪測定の場合と同一である。なお、図１０において符号４００で示すものはカバーである。
【００６９】
レール用保持機構の角度可変機構は、図１０における左右に一対の角度規定プレート４１１、４２１を有する。左側の角度規定プレート４１１は、基体１０１の前ブラケット１０３にボルト・ナット３１５で組み付けられている。右側の角度規定プレート４２１は、基体１０１の後ブラケット１０６にボルト・ナット３２３で組み付けられている。これらの角度規定プレート４１１、４２１は、前述の扇状をした角度規定プレート３１１よりも大きく形成されている。
【００７０】
角度規定プレート４１１には、図９に示すように、２本の円弧状の溝４１３が形成されている。これらの溝４１３内には、基体１０１の前ブラケット１０３に埋設されたボルト３１５の軸部が挿通されている。図１０において右側の角度規定プレート４２１にも、１本の円弧状の溝が形成されており、この溝４１３内に、ボルト３２３の軸部が挿通されている。
【００７１】
左右の角度規定プレート４１１、４２１は、ベース部材４３１で連結されている。このベース部材４３１には、レール幅方向（図９の左右方向）に延びる２本のシャフト３０３が挿通されている。ベース部材４３１は、これらのシャフト３０３に沿ってレール幅方向にスライド移動可能である。
【００７２】
レール保持機構の取付部材４０１は、図１０において左右に離れたコ字状の把持部４２０を２つ備えている。各把持部４２０は、図９に分かり易く示すように、２枚のコ字状プレート４１５と、これらのコ字状プレート４１５間にボルト４０３ａで結合された当接部材４０３とを有する。コ字状プレート４１５の内側は、レールＲの頭頂部に係合可能な幅に形成されている。把持部４２０の図９における左側の当接部材４０３には、押えボルト４０５が取り付けられている。この押さえボルト４０５は、取付部材４０１のレールＲへの取り付け状態において、レールＲの頭頂部Ｒ´側面に当たる。
【００７３】
レールＲを挟む２つの把持部４２０（図１０の左右に離れた２つの把持部）は、把持部連結板４２３で繋がれている。把持部連結板４２３は、レール幅方向（図９の左右方向）に離れた両側において、２つの把持部４２０を繋いでいる。図１０に分かり易く示すように、これら把持部連結板４２３の両端には、下側に突出した２つの突片４２４が形成されている。各突片４２４は、ボルト４２３ａで把持部４２０に固定されている。
【００７４】
レールＲを挟んで両側の把持部連結板４２３間には、ベース部材４３１が存在する。２つの把持部連結板４２３は、ベース部材４３１の下側において、連結部材４２５で繋がれている。２つの把持部連結板４２３の両端には、シャフト３０３が貫通している。
【００７５】
このようなレール用保持機構を用いて装置本体をレールＲに取り付けるには、図９及び図１０に示すように、把持部４２０をレールＲ頭頂部の上から当て込み、押えボルト４０５（図９参照）を締め付ける。取り付けが終了した後は、図８を参照しつつ前述したのと同様の手順で、ローラー支持部１１０の押し付け機構１４０と自重キャンセル機構１５０を操作し、ローラー駆動部２００を作動させる。
【００７６】
ローラー支持部１１０を含む装置上部をレールＲの横方向（幅方向）に沿って移動させるには、レールＲ上を横断しているシャフト３０３に沿って、角度可変機構（及び基体１０１、その上のローラー支持部１１０やモーター駆動部）をスライド移動させる。この際のスライド移動は、人手で押し引きして行う。
【００７７】
レールＲの頭頂面Ｒ´のアール面の摩擦力測定を行う場合は、角度可変機構を用いてローラー支持部１１０を傾ける。すなわち、基体１０１の前フランジ１０３と角度規定プレート４１１を結合しているボルト３１５と、基体１０１の後ブラケット１０６と角度規定プレート４２１を結合しているボルト３２３とを若干緩め、基体１０１及びローラー支持部１１０・モーター駆動部２００を回動させる。この回動の際には、両角度規定プレート４１１、４２１の溝に沿ってボルト３１５、３２３の軸部が移動する。
【００７８】
このようにローラー支持部１１０を傾けた状態で、ボルト３１５、３２３を締め直す。そして、押し付け機構１４０と自重キャンセル機構１５０を操作すると、前述の車輪Ｃの場合と同様に、押し付け機構１４０からローラー１１２にかかる押し付け力が、レールＲの頭頂面Ｒ´のアール面にほぼ垂直にかかるようにできる。そのため、従来の重力式測定法では不能であったレールＲの頭頂面Ｒ´のアール面の摩擦測定を行うことができる。
【００７９】
なお、レールＲ頭頂面の長手方向に沿う位置の摩擦力を測定するには、一旦モーター駆動部２００を停止し、ローラー支持部１１０を上げて、レール保持機構を所望の位置にセットし直す。そして、再び前述と同様の手順でローラー支持部１１０を設定し、モーター駆動部２００を駆動させる。このように、レール保持機構をセットし直すと、従来のトリボメータと同様にレールＲ頭頂面の長手方向の摩擦力測定を行うことができる。
【００８０】
本発明によれば、車輪の周方向及び幅方向（周方向と直交する方向）の摩擦力測定と、レールの長手及び幅方向の摩擦力測定とを、一台の装置で行うことができる。そして、従来は測定不能であった車輪のフランジの曲面部の摩擦力や、レール頭頂部のアール面の摩擦力を正確に測定することができる。そのため、車輪の押し付け力と摩擦力との関係や、車輪の接触速度と摩擦力との関係を解明することができ、車輪のレールへの乗り上がり現象等の要因解明が進む。さらに、本発明の摩擦力測定装置を用いると、方向を問わず現場において測定可能であり、車輪削正直後や走行前後のレールの摩擦係数等を即座に測定することができる。
【００８１】
なお、本発明に係る摩擦力測定装置においては、図１２に示すように、押し付け機構１４０の実際の押し付け力をモニタするモニタ機構を設けることもできる。
図１２（Ａ）は本発明に係る摩擦力測定装置の押し付け機構のモニタ機構を説明するための側面図であり、（Ｂ）、（Ｃ）はモニタ機構のセンサの例を示す斜視図である。
【００８２】
図１２（Ａ）に示すように、押し付け機構１４０に付設されたモニタ機構のセンサ５００は、例えば、スライドブロック１３０の孔１４１の底部において、押し付けバネ１４３の下端に配置することができる。このセンサ５００は、ケーブル等を介して、モニタ５１０に接続されている。このモニタ５１０では、押し付け機構１４０を操作してローラー１１２を被測定物（レールＲ）に押し付ける際の、実際の押し付け力が表示される。このようなモニタ５１０によって、ローラー１１２の実際の押し付け力を正確に読み取ることができる。
【００８３】
なお、センサ５００としては、例えば図１２（Ｂ）に示すように、ローラー１１２を支持するブロック１３０´のシリースに配置した歪みゲージ式センサ５０１や、図１２（Ｃ）に示すように、ブロック１３０´を抉って薄く形成した箇所に直接歪みゲージ５０３を貼り付けたもの等を用いることができる。図１２（Ｃ）の場合は、ブロック１３０´を抉って薄く形成したことで、変形量を拡大することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の摩擦力測定装置によれば、車輪の周方向及び横方向の摩擦力測定を行うことができるとともに、レールの長手及び横方向の摩擦力測定をも行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係る摩擦力測定装置を示す側面図である。
【図２】同摩擦力測定装置の正面図（図１を左側から見た図）である。
【図３】同摩擦力測定装置の背面図（図１を右側から見た図）である。
【図４】同摩擦力測定装置の平面図（図１を上側から見た図）である。
【図５】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、図１〜図４の摩擦力測定装置のローラー支持部を示す一部断面拡大図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図７】図７（Ｃ）は、図６（Ａ）を左側から見た正面図であり、図７（Ｄ）は、スリップローラーの取り付け角度を９０°変える方向変更金具を用いて、スライドブロックを支持ブロックに組み付けた状態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る摩擦力測定装置の押し付け機構及び自重キャンセル機構の操作方法を説明するための図である。
【図９】本発明の摩擦力測定装置をレールに組み付けた状態を示す正面図である。
【図１０】図９の側面図である。
【図１１】トリボメータを組み込んだレール摩擦力測定装置の一例を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は本発明に係る摩擦力測定装置の押し付け機構のモニタ機構を説明するための側面図であり、（Ｂ）、（Ｃ）はモニタ機構のセンサの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１基体１０１ａ溝
１０３前ブラケット１０５後ブラケット
１０７上ブラケット
１１０ローラー支持部
１１２スリップローラー１１５回転軸
１２０支持ブロック１２１スライドベアリング
１２３上板１２４下板
１３０スライドブロック１３５溝
１３５ａ目盛り１４０押し付け機構
１４１穴１４３押し付けバネ
１４５押し付けネジ１４５ｂ細径突部
１４６ピストン１４７ハンドル
１４８突起１４９押え具
１５０自重キャンセル機構１５１孔
１５３自重キャンセルバネ１５５押圧ネジ
１５６ピストン１５８ネジ孔
１５９押えナット１６０Ｌ字金具
２００ローラー駆動部
２０１ロードセル２０５移動ブロック
２１１第１プーリー２１３第２プーリー
２３０紐引き機構２３１ステッピングモーター
２３７ボールネジ２３９ハンドル
３００保持機構
３０３左前シャフト３０５右後シャフト
３１０角度可変機構３１１角度規定プレート
３１３溝３１５ボルト
３２１支点部材３２３ボルト
３３１ベース部材３３２ハンドル
３３３ネジブラケット３４１ネジシャフト
３４３ハンドル３４４ロックネジ
３５０取付部材
３５３永久磁石３５２レバー
３５４取付プレート３５５係合部材
３６２接続部材３６３接触ピン
３６４張出部材３６６挟持部材
３６８、３６９押さえボルト３７２プレート
４００カバー
４０３当接部材４０５押さえボルト
４１１角度規定プレート４１３溝
４１５コ字状プレート４２０把持部
４２１角度規定プレート４２３把持部連結板
４２５連結部材４３１ベース部材
５００、５０１、５０３センサ５１０モニタ
Ｃ車輪Ｃ´ 踏面
ＲレールＲ´ 頭頂面

Claims

被測定物の表面に接して滑りながら回転するスリップローラーと、
該ローラーの回転駆動機構と、
該ローラーを前記被測定物の表面に押し付ける押し付け機構と、
該押し付け機構から前記スリップローラーにかかる押し付け力が前記被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように、該押し付け機構及びスリップローラーの姿勢を調整可能な保持機構と、
前記被測定物の表面に対する前記スリップローラーの法線方向の押圧力を設定する押圧力設定機構と、
前記被測定物の表面と前記スリップローラーとの間に働く摩擦力を測る摩擦力計と、
を具備し、
前記回転駆動機構が、
前記スリップローラーの回転軸に巻かれた紐と、
前記スリップローラーの回転軸の横に配置された、該軸に巻かれた紐が横に延び出て巻回されたプーリーと、
前記紐の端部（反スリップローラー側端部）に連結された、該紐の張力を検知するテンションセンサと、
該テンションセンサを移動させて、前記紐を前記スリップローラーの回転軸から巻き出す紐引き機構と、
を有することを特徴とする摩擦力測定装置。
前記紐引き機構が、前記テンションセンサを移動するための駆動力を発するモーターを有することを特徴とする請求項１記載の摩擦力測定装置。
被測定物の表面に接して滑りながら回転するスリップローラーと、
該ローラーの回転駆動機構と、
該ローラーを前記被測定物の表面に押し付ける押し付け機構と、
該押し付け機構から前記スリップローラーにかかる押し付け力が前記被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように、該押し付け機構及びスリップローラーの姿勢を調整可能な保持機構と、
前記被測定物の表面に対する前記スリップローラーの法線方向の押圧力を設定する押圧力設定機構と、
前記被測定物の表面と前記スリップローラーとの間に働く摩擦力を測る摩擦力計と、
前記スリップローラー及び押し付け機構の自重が前記被測定物の表面にかからないようにする自重キャンセル機構と、
を具備し、
前記押し付け機構及び自重キャンセル機構として、
前記スリップローラーが軸支されたスライドブロックと、
該スライドブロックを上下にスライド可能に支持する支持ブロックと、
これらスライドブロックと支持ブロックとの間に配置された、該支持ブロックに対して該スライドブロックを支える弾性部材と、
を具備することを特徴とする摩擦力測定装置。
前記スライドブロックと支持ブロックとの間に、該支持ブロックに対する前記スリップローラーの回転方向を変える回転方向可変手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載の摩擦力測定装置。
被測定物の表面に接して滑りながら回転するスリップローラーと、
該ローラーの回転駆動機構と、
該ローラーを前記被測定物の表面に押し付ける押し付け機構と、
該押し付け機構から前記スリップローラーにかかる押し付け力が前記被測定物の表面にほぼ垂直にかかるように、該押し付け機構及びスリップローラーの姿勢を調整可能な保持機構と、
前記被測定物の表面に対する前記スリップローラーの法線方向の押圧力を設定する押圧力設定機構と、
前記被測定物の表面と前記スリップローラーとの間に働く摩擦力を測る摩擦力計と、
を具備し、
前記保持機構が、
前記押し付け機構及びスリップローラーが取り付けられた基体と、
該基体を前記被測定物に取り付ける取付部材と、
該取付部材と前記基体との間に配置された、該基体を前記被測定物の表面に対して任意の角度傾けた状態で支持する角度可変機構と、
該基体を前記被測定物の表面の所定位置に移動させる位置可変機構と、
を具備することを特徴とする摩擦力測定装置。
前記取付部材が、
鉄道車輪のフランジ側側面に吸着する磁石を有する吸着部材と、
該吸着部材に接続された、鉄道車輪の踏面を跨いで逆フランジ側側面に係合する係合部材と、を備え、
前記角度可変機構が、
前記取付部材に対して前記基体を位置決めする位置決め部材と、
前記基体の回転角度を規定する角度規定部材と、を備え、
前記位置可変機構が、
前記取付部材に支持されて鉄道車輪の厚さ方向に沿って配置されるとともに、前記角度可変機構の位置決め部材が摺動可能に係合したガイド部材と、
該ガイド部材に対して前記角度可変機構の位置決め部材を固定する固定部材と、
を備えることを特徴とする請求項５記載の摩擦力測定装置。
前記取付部材が、
鉄道レールの頭頂部に係合する係合部材と、
該係合部材を鉄道レールの頭頂部に固定する固定部材と、を備え、
前記角度可変機構が、
前記取付部材に対して前記基体を位置決めする位置決め部材と、
前記基体の回転角度を規定する角度規定部材と、を備え、
前記位置可変機構が、
前記取付部材に支持されて鉄道レールの断面方向に沿って配置されるとともに、前記角度可変機構の位置決め部材が摺動可能に係合したガイド部材と、
を備えることを特徴とする請求項５記載の摩擦力測定装置。
前記押し付け機構の実際の押し付け力をモニタするモニタ機構をさらに具備することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の摩擦力測定装置。