JP4124619B2 - ねじくぎ締結孔の補修方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、まくら木にねじくぎで固定したタイプレートにレールを固定するレール締結装置に適用されるねじくぎ締結孔の補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木製のまくら木（木まくら木という）にレールを固定するために、犬くぎが古くから用いられてきた。例えばまくら木とレールとの間に挿入された鉄板（タイプレートという）を犬くぎによってまくら木に固定し、このタイプレートの上に載せたレールの底部を板ばねや線ばね（ばねクリップ）によってタイプレートに固定するものがある。
【０００３】
この犬くぎを用いる方法は、レール固定の作業性が良い反面、レールの支持力が小さく、犬くぎが緩んだ場合にこの犬くぎを打ち込み直すとさらに支持力が低下するという問題を有する。そこでこの犬くぎに代えてねじくぎ（スクリュースパイキとも言われる）を用いることが従来より行われている。
【０００４】
このねじくぎはタイプレートに設けたねじくぎ通し用の孔（通し孔）を通して木まくら木にねじ込まれる（打ち込まれる）。このねじくぎの頭をタイプレートのねじくぎ通し孔に係合させることによって、タイプレートをまくら木にしっかりと固定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このねじくぎを用いた場合でも、これが緩むことがあり得る。例えばレールの継ぎ目付近や分岐器付近では大きな荷重や衝撃が繰り返し加わるために、ねじくぎが緩み易い。
【０００６】
このようにねじくぎが一度緩むと再び締め直しても緩み易くなる。またねじくぎが固定されたまくら木側のねじ孔のねじ山が崩れたり、ねじ孔に雨水が浸入してねじ孔が腐蝕して、ねじくぎが効かなくなることもある。
【０００７】
このような時には、まくら木を新しいものと交換したり、まくら木の位置をづらしてねじくぎの打ち込み位置がまくら木の新しい場所になるようにすることが必要になる。しかしこのようにまくら木を交換したりその位置をずらすためには、レールをこの交換あるいは移動するまくら木の前後一定範囲でまくら木から持ち上げる（扛上する）ことが必要になる。
【０００８】
このためには広い範囲でレールをタイプレートから解放することが必要であり、作業が大掛かりになる。すなわち作業時間と作業工数が増え、費用が著しく高くなるという問題があった。
【０００９】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ねじくぎが緩んだ場合に、まくら木を新しいものに交換したり移動させたりすることなくねじくぎをしっかりと締め直すことを可能にし、その作業時間と作業工数を著しく少なくし、費用も安くすることができるねじくぎ締結孔の補修方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、まくら木にねじくぎで固定したタイプレートにレールを固定するレール締結装置に適用されるねじくぎ締結孔の補修方法であって、
（ａ） タイプレートのねじくぎ通し孔を通してねじくぎの抜き孔にねじくぎより大径なストレート孔をドリル加工し、
（ｂ） 前記工程（ａ）で加工した大径のストレート孔に直交する平面上でこのストレート孔を中心にして偏平な略長円形の断面形状に広げ、ストレート孔を中心にしてその両側に拡大した略逆扇形にするように前記ねじくぎ通し孔を通してこのストレート孔内を小径の軸の先端に複数枚の羽根状の刃を放射状に設けたビットで切削加工し、
（ｃ） 拡大した切削加工孔内に無収縮性樹脂を充填し硬化させ、
（ｄ） 前記ねじくぎ通し孔を通してねじくぎより小径のストレート孔をドリル加工し、
この小径のストレート孔にねじくぎを締め込み可能にしたことを特徴とするねじくぎ締結孔の補修方法、により達成される。
【００１１】
工程（ｃ）で樹脂を充填する前に工程（ｂ）で加工した孔から木くずを清掃しておくのがよい。この方法を適用するまくら木は、木製のまくら木すなわち木まくら木が適する。しかしねじくぎがねじ込み（打ち込み）可能なものであれば合成樹脂のまくら木（合成まくら木）などの特殊まくら木であってもよい。
【００１２】
工程（ｃ）で用いる無収縮性樹脂は、ねじくぎの締め付けや衝撃に耐えるねじ溝を形成できるものが必要である。例えば二液型速硬性ウレタン樹脂やポリエステル系、エポキシ系の樹脂が適する。
【００１３】
この発明は、工程（ｂ）で小径の軸の先端に複数枚の羽根状の刃を放射状に設けたビット（以下アングルビットという）を使ってストレート孔内を広げ、このストレート孔にほぼ直交する平面上でこのストレート孔を中心にした略長円形の断面形状に広げるように拡大切削加工するので、拡大した切削加工孔は略逆扇形になり、ねじくぎの締め込み時に樹脂がねじくぎと共回りするのを防ぐことができる。またねじくぎの引き抜き強度を増大させてその締結力を大きくすることができる。ストレート孔内の切削加工孔は、ストレート孔にほぼ直交する平面上の断面形状がダ円形であってもよい。
【００１４】
【実施態様】
図１は本発明の方法を適用するレール締結装置の平面図、図２はそのII-II線拡大断面図、図３はアングルビットを用いたストレート孔内の拡大切削加工の説明図、図４は本発明方法の前半工程図、図５は同じく後半工程図、図６は工程の流れ図である。
【００１５】
図１，２において、符号１０は木まくら木である。まくら木１０の上面には左右一対のタイプレート１２（一方のみ図示）を介して左右一対のレール１４（一方のみ図示）が所定間隔を空けて締結される。タイプレート１２はまくら木１０とレール１４との間に挿入される鉄板であり、レール１４の圧力を緩和してまくら木１０への食い込みを小さくし、まくら木１０の耐用年数を延ばすなどの機能を持つ。
【００１６】
１枚のタイプレート１２は４本のねじくぎ１６でそれぞれまくら木１０に固定される。すなわち図２に示すように、ねじくぎ１６は、タイプレート１２の４ヶ所に設けたねじくぎ通し孔１８を通してまくら木１０にねじ込まれる。なおまくら木１０には、ねじくぎ１６の少くとも首下部１６Ａより小径なストレート孔を各ねじくぎ通し孔１８の中央に予め垂直にドリル加工しておく。
【００１７】
ねじくぎ１６は、電動締付機（インパクトレンチ）などで所定締付トルクに締付ける。ねじくぎ１６はタイプレート通し孔１８より大径な座金１６Ｂが取付けられ、この座金１６Ｂがタイプレート１２の上面に係合して、タイプレート１２をまくら木１０に固定するものである。
【００１８】
タイプレート１２の上面中央にはまくら木１０に直交する溝１２Ａが形成され、この溝１２Ａに軌道パッド２０を挟んでレール１４の底部１４Ａが載せられている。レール底部１４Ａは左右一対の板ばね２２によってタイプレート１２に固定される。
【００１９】
タイプレート１２には図２に示すように、レール底部１４Ａの両外側でその下面から上方へ向かって締結用ボルト２４が貫通している。このボルト２４は板ばね２２を貫通してその上から座金を介してナット２６が螺入されている。ボルト２４の頭はタイプレート１２の下面に係止されている。板ばね２２のレール１４側の縁がレール底部１４Ａに上から当接し、他側の縁が下方へ折曲されてタイプレート１２上面の溝１２Ｂに係合している。
【００２０】
このようにレール１４をまくら木１０に固定したレール締結装置において、長期間の使用によりねじくぎ１６が緩むことがある。大きなレール荷重が繰り返し加わると共に、ねじくぎ孔に雨水などがしみ込み、くぎ孔の木質が劣化するからである。この場合にねじくぎ１６を単に増締めしてもねじくぎ１６の締結力は短期間に低下して緩んでしまう。
【００２１】
この発明では、このねじくぎ１６を抜いた抜き孔をアングルビットで広げるように切削し、この広がった切削孔内に樹脂を充填し硬化させた後、この硬化した樹脂にねじくぎを締結するものである。その手順を図３〜６を用いて説明する。
【００２２】
先ず緩んだねじくぎ１６を、Ｔ型ボックスレンチや電動式（またはエア式）インパクトレンチなどを用いて抜く（図４の（Ａ）、図６のステップＳ１００）。図４（Ａ）で３０はねじくぎ１６を抜いた後の孔すなわちねじくぎ１６の抜き孔である。この抜き孔３０には、木工用ドリル３２を用いてストレート孔３４を切削加工する（図４の（Ｂ）、図６のステップＳ１０２）。
【００２３】
ここにドリル３２の刃の径はねじくぎ１６の直径（例えば１８.２４ｍｍ）よりも大きくする。ねじくぎ通し孔１８の直径を２４ｍｍより大とし、このストレート孔３４の直径を約２４ｍｍとするのがよい。ストレート孔３４は一定直径のまっすぐな孔であり、その深さはねじくぎ１６がまくら木１０内に進入する寸法とほぼ同じまたはそれより深くする。例えば１２０ｍｍの深さとする。
【００２４】
このストレート孔３４は、例えば直径２２ｍｍのアングルビット３６を用いてその内部を広げるように切削加工される（図４の（Ｃ）、図６のステップＳ１０４）。ここに用いるアングルビット３６は、図３に示すように、小径の軸の先端に４枚の羽根状の刃を放射状に設けたものであり、全ての方向（直進方向、周方向）に穴あけ切削が可能なものである。例えばＥＩＧＥＲ ＴＯＯＬ社より供給されるアングルビットを用いることができる。なお図３で（Ａ）は切削加工中の側断面図、同図（Ｂ）は切削加工孔の深さ変化に対する平面断面形状の変化を示す図である。
【００２５】
アングルビット３６は電動ドリルのチャックに取付け、図３（Ａ）に示すようにねじくぎ通し孔１８からまくら木１０に対して傾けて進入させて切削を行う。この結果ストレート孔３４を中心としてその両側に拡大した略逆扇形にする。すなわちストレート孔３４に直交する平面上で断面が略長円形となる拡大切削孔３８あるいは断面が略ダ円形となる拡大切削孔３８Ａとする。
【００２６】
この場合拡大切削孔３８，３８Ａは底辺が長い偏平な略台形状にするのがよい。すなわち断面が偏平な略長円形あるいは略ダ円形とする。このようにすれば、後記する樹脂の使用量を少なくしつつ十分な支持力が得られる。ここに偏平な形状にすることにより、後記するねじくぎ１６を締付ける際に樹脂４０が共回りするのを確実に防ぐことができる。
【００２７】
なお図３（Ａ）、図４，５では、ストレート孔３４とその両側の傾いた孔３４Ａ，３４Ｂの先端（底側）が３つに分岐するように示されている。しかしアングルビット３６は直進方向だけでなく径方向（横方向、半径方向）にも切削可能であるから、実際にはこれらの孔３４，３４Ａ，３４Ｂの先端の間の壁を除去して互いに連続するように切削する。
【００２８】
このように拡大切削孔３８，３８Ａの切削加工が済むと、この孔３８，３８Ａの中の木くずを清掃する（図６、ステップＳ１０６）。この清掃は、例えばエアバキュームクリーナで孔３８，３８Ａ内を吸引したり、逆にエアブロアで孔３８，３８Ａ内にエア（空気）を圧送して木くずを孔３８，３８Ａから吹き出させることにより行うことができる。
【００２９】
孔３８，３８Ａの中から木くずを除去した後、この孔３８，３８Ａ内に無収縮性樹脂４０を充填し硬化させる（図４（Ｄ）、図６のステップＳ１０８）。ここに用いる樹脂４０は、無収縮性かつ速硬性であって、ねじくぎの取付け時に破壊しない十分な強度を持ったねじ溝を形成することができる成形性に優れたものがよい。また衝撃に強いものが望ましい。例えば二液型速硬性ウレタン樹脂が適する。この場合、ポリオール系の粘度５０〜１５０ｍＰａ・ＳのＡ剤と、ポリイソシアネート系の粘度１５０〜４００ｍＰａ・ＳのＢ剤とを使用直前に混合して用いる。ここにこれらＡ，Ｂ剤の粘度は、試験方法ＪＩＳ Ｋ６９０１で測定したものである。
【００３０】
例えばＡ剤を７５ｇ入れた２００ｍＬのポリ容器４０Ａに、Ｂ剤を７５ｇ入れたガラスびん４０Ｂから使用直前にＢ剤を加えてポリ容器４０Ａを良く振って混合する。この混合剤を直ちに（約１５秒後に）拡大切削孔３８，３８Ａ内に注入して硬化させる。この樹脂４０は、混合後２〜３分で硬化が始まるから、１つの拡大切削孔３８，３８Ａに対して１つのポリ容器４０Ａを用いる。なお樹脂４０の硬化時間は使用温度により変化するから、使用時の温度を考慮して混合時間や硬化後に小径孔の加工を始める時間を適切に設定するのは当然である。
【００３１】
樹脂４０は気温１５℃以上の時には３０分程度の硬化時間をとる。また気温１０℃以下では１時間程度の硬化時間をとる。硬化時間が経過したら、次にねじくぎ用の小径ストレート孔４２をドリル加工する（図５の（Ｅ）、図６のステップＳ１１０）。この小径ストレート孔４２はねじくぎ１６の少くとも首下部１６Ａ（図２参照）よりも小径なストレート孔であり、例えば直径１８ｍｍの木工用ドリル４４でねじくぎ１６の長さ分の深さの孔とする。
【００３２】
この小径ストレート孔４２には新しいねじくぎ１６をインパクトレンチなどで締め込む（図５（Ｆ）、図６のステップＳ１１２）。この結果ねじくぎ１６の座金部１６Ｂ（図２参照）がタイプレート１２の通し孔１８の上縁に係合し、タイプレート１２をまくら木１０にしっかりと締結することができる。
【００３３】
この実施態様によるねじくぎ１６の引っ張り強度試験を行った。樹脂４０の注入後、ねじくぎ１６を締め込んでから約２時間放置することにより樹脂４０を十分に硬化させた後、引っ張り強度試験を行った。試験は、次の３つの条件で行った。
【００３４】
条件Ｉは木まくら木１０に小径（直径１８ｍｍ）のストレート孔をドリル加工してここにねじくぎ１６をねじ込んだ場合であり、本発明による場合との比較用である。条件IIは木まくら木１０に大径（直径２４ｍｍ）のストレート孔をドリル加工し、ここに樹脂４０を充填し硬化させた後に小径（直径１８ｍｍ）のストレート孔をドリル加工してねじくぎ１６をねじ込んだ場合である。この条件IIも比較用である。
【００３５】
条件IIIは前記した本実施態様による場合である。すなわち大径（直径２４ｍｍ）のストレート孔を加工してからアングルビット（直径２２ｍｍ）で偏平な略台形状の拡大切削孔を加工し、ここに樹脂４０を充填し硬化させてから小径（直径１８ｍｍ）ストレート孔を加工し、ねじくぎを締め付けるものである。
【００３６】
各条件の下で複数回（例えば３回）の試験を行い、その平均値（平均引抜強度）を測定した。この試験は「５０００Ｋインストロン型引っ張り試験機」を用いて行った。その結果は、条件Ｉでは２.１５トン、条件IIでは３.７０トン、条件IIIでは４.２５トンであった。この結果本発明の方法によりねじくぎやくぎ孔を補修すれば充分な強度の締結力が得られることが解った。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明によれば、タイプレートをまくら木に固定するねじくぎが緩んだ場合に、まくら木の交換や移動をせずに、またタイプレートを移動したりレールを持ち上げたりせずにねじくぎをしっかりと締め直すことが可能になる。このため作業時間、作業工数がまくら木を交換したり移動させる場合に比べて著しく少なくすることができる。このため費用も著しく安くなる。ここに拡大切削孔はストレート孔に直交する平面上で断面が略長円形になるようにするので、樹脂の使用量を少なくしつつ十分な支持力が得られ、またねじくぎを締め付ける際に樹脂が共回りすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】レール締結装置の平面図
【図２】図１におけるII-II線拡大断面図
【図３】拡大切削加工の説明図
【図４】前半の工程図
【図５】後半の工程図
【図６】工程の流れ図
【符号の説明】
１０ まくら木
１２ タイプレート
１４ レール
１６ ねじくぎ
１８ ねじくぎ通し孔
２２ 板ばね
２４ 締結用ボルト
３０ ねじくぎ抜き孔
３４ 大径ストレート孔
３６ アングルビット
３８、３８Ａ 拡大切削孔
４０ 樹脂
４２ 小径ストレート孔

Claims (3)

1. まくら木にねじくぎで固定したタイプレートにレールを固定するレール締結装置に適用されるねじくぎ締結孔の補修方法であって、
   （ａ） タイプレートのねじくぎ通し孔を通してねじくぎの抜き孔にねじくぎより大径なストレート孔をドリル加工し、
   （ｂ） 前記工程（ａ）で加工した大径のストレート孔に直交する平面上でこのストレート孔を中心にして偏平な略長円形の断面形状に広げ、ストレート孔を中心にしてその両側に拡大した略逆扇形にするように前記ねじくぎ通し孔を通してこのストレート孔内を小径の軸の先端に複数枚の羽根状の刃を放射状に設けたビットで切削加工し、
   （ｃ） 拡大した切削加工孔内に無収縮性樹脂を充填し硬化させ、
   （ｄ） 前記ねじくぎ通し孔を通してねじくぎより小径のストレート孔をドリル加工し、
   この小径のストレート孔にねじくぎを締め込み可能にしたことを特徴とするねじくぎ締結孔の補修方法。
2. まくら木は木まくら木である請求項１のねじくぎ締結孔の補修方法。
3. 工程（ｃ）で用いる無収縮性樹脂は、二液型速硬性ウレタン樹脂である請求項１のねじくぎ締結孔の補修方法。

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