JP5832026B2 - 集電装置 - Google Patents
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Description
この発明は、電車線路と摺動する摺動部によってこの電車線路から集電する集電装置に関する。
電気鉄道においては、トロリ線にすり板が摺動しながら通電し、電力エネルギーを車両に取り入れている。摺動と通電に伴いトロリ線とすり板の双方が摩耗するため、それぞれ定期的に点検と検査が必要であり、鉄道事業者からその保守費用の低減が望まれている。例えば、トロリ線にすり板が摺動するとすり板に局所的な大きな摩耗である局部摩耗が発生したり、すり板のある部位の摩耗だけが他の部位の摩耗に比べて特に進行する段付き摩耗が発生したりする。このようなすり板の集中的な摩耗を避けるために、直線区間においてトロリ線をジグザグに設置することが一般的である。
従来の電車線の支持構造は、集電装置のすり板と摺動するトロリ線と、このトロリ線が長さ方向に左右に偏位するようにこのトロリ線をジグザグに支持する架線金具などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の電車線の支持構造では、トロリ線を引っ張る曲線引金具又は振止金具などの架線金具によってトロリ線を左右交互に引っ張り、このトロリ線にジグザグ偏位を付与することによって、すり板を左右方向に平均的に摩耗させている。
このような従来の電車線の支持構造では、トロリ線にジグザグ偏位を付与してもすり板の局部摩耗がときどき生じており、すり板の局部摩耗を解消することができない問題点がある。また、従来の電車線の支持構造では、トロリ線に架線金具を取り付ける取付箇所において、トロリ線の柔軟性が局部的に失われて硬点となる。このため、従来の電車線の支持構造では、トロリ線の硬点においてトロリ線が上下に動き難くなり、架線としての集電性能が低下してしまう問題点がある。また、従来の電車線の支持構造では、トロリ線にジグザグ偏位を付与するために多数の架線金具を使用しているため、取付作業や点検作業に手間かかかりコストが高くなってしまう問題点がある。
また、従来の電車線の支持構造では、すり板に対してトロリ線がジグザグに偏位するように支持されているが、すり板自体が集電装置に固定されており、集電装置に対してすり板が駆動しない。例えば、すり板がカーボンを主原料とし銅を含浸させたカーボン系すり板であるときには、トロリ線との摺動によってすり板の温度が上昇すると、すり板の表面から銅が溶け出してすり板の熱伝導率が低下する。その結果、カーボン系すり板の主要成分であるカーボンが高温になって酸化し、すり板の摩耗が生じやすくなる。このため、カーボン系すり板の場合には、すり板自体を駆動することによって局所的な温度上昇を防ぎ、すり板の温度をできる限り低温に保つことですり板の摩耗を抑制可能であると考えられる。さらに、従来の電車線の支持構造では、車両が停車中に集電装置のすり板にトロリ線から大電流が流れ続けると、トロリ線の温度が部分的に上昇して、トロリ線の軟化に伴う損傷が発生する問題点がある。
この発明の課題は、低コストで集電性能を向上させることができるとともに摺動部の摩耗及び架線の損傷を防ぐことができる集電装置を提供することである。
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図４、図５、図７、図８、図１０、図１１及び図１３〜図１６に示すように、トロリ線（１ａ）と摺動する摺動部によってこのトロリ線から集電する集電装置であって、前記摺動部は、前記トロリ線と摺動するすり板（１０Ａ；１０Ａ 1 〜１０Ａ 4 ）であり、前記トロリ線に対して略直交する方向、かつ、前記すり板とこのトロリ線とを結ぶ方向と直交する方向（Ｂ 1 ，Ｂ 2 ）にこのすり板が往復運動しながら接触するように、このすり板を駆動する駆動部（１９）を備えることを特徴とする集電装置（３）である。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図４、図５、図７、図８、図１０、図１１及び図１３〜図１６に示すように、トロリ線（１ａ）と摺動する摺動部によってこのトロリ線から集電する集電装置であって、前記摺動部は、前記トロリ線と摺動するすり板（１０Ａ；１０Ａ 1 〜１０Ａ 4 ）であり、前記トロリ線に対して略直交する方向、かつ、前記すり板とこのトロリ線とを結ぶ方向と直交する方向（Ｂ 1 ，Ｂ 2 ）にこのすり板が往復運動しながら接触するように、このすり板を駆動する駆動部（１９）を備えることを特徴とする集電装置（３）である。
請求項２の発明は、図１７に示すように、導電レール（１ｂ）と摺動する摺動部によってこの導電レールから集電する集電装置であって、前記摺動部は、前記導電レールと摺動する集電靴（１０Ｄ）であり、前記導電レールに対して略直交する方向、かつ、前記集電靴とこの導電レールとを結ぶ方向と直交する方向（Ｂ 1 ，Ｂ 2 ）にこの集電靴が往復運動しながら接触するように、この集電靴を駆動する駆動部（１９）を備えることを特徴とする集電装置（３３）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、図４、図５、図７及び図８に示すように、前記駆動部は、前記摺動部（１０Ａ）を往復駆動するエアシリンダ機構部（２０）を備えることを特徴とする集電装置である。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、図１０及び図１１に示すように、前記駆動部は、前記摺動部（１０Ａ）を往復駆動する送りねじ機構部（２５）と、前記送りねじ機構部のねじ軸（２５ａ）を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（２６）とを備えることを特徴とする集電装置である。
請求項５の発明は、請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、図１３及び図１４に示すように、前記駆動部は、前記摺動部（１０Ａ）を装着する巻き掛け部材（２８ｃ）を回転体（２８ａ，２８ｂ）に掛けて、この回転体を回転駆動することによってこの巻き掛け部材を往復駆動する巻き掛け伝導機構部（２８）と、前記回転体を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（２６）とを備えることを特徴としている集電装置である。
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、図１５及び図１６に示すように、前記摺動部は、互いに平行な第１及び第２の摺動部を備え、前記駆動部は、前記第１（１０Ａ1，１０Ａ2）及び前記第２の摺動部（１０Ａ3，１０Ａ4）が互いに逆方向に往復運動するようにこの第１及びこの第２の摺動部を駆動することを特徴とする集電装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の集電装置において、図１５に示すように、前記駆動部は、前記第１の摺動部側のラック（３０ａ）と前記第２の摺動部側のラック（３０ｂ）との間にピニオン（３０ｃ）を噛み合わせて、この第１及びこの第２の摺動部を往復駆動するラックピニオン機構部（３０）と、前記第１及び前記第２の摺動部を往復駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（２０）とを備えることを特徴とする集電装置である。
請求項８の発明は、請求項６に記載の集電装置において、図１６に示すように、前記駆動部は、前記第１の摺動部と前記第２の摺動部とを連結する巻き掛け部材（３１ｂ）を回転体（３１ａ）に掛けて、この第１及びこの第２の摺動部を往復駆動する滑車機構部（３１）と、前記第１の摺動部を往復駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（２０）と、前記巻き掛け部材が弛まずに前記第１の摺動部の往復動作に連動して前記第２の摺動部が往復動作するように、この第２の摺動部に張力を付与する張力付与部（３２）とを備えることを特徴とする集電装置である。
この発明によると、低コストで集電性能を向上させることができるとともに摺動部の摩耗及び架線の損傷を防ぐことができる。
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図４に示す架線１は、線路上空に架設される架空式電車線路であり、所定の間隔をあけて架線金具によって支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３のすり板１０Ａ〜１０Ｃが接触移動する電車線（電線）であり、集電装置３が摺動することによって、図１に示す車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線（登録商標）などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図４に示す架線１は、線路上空に架設される架空式電車線路であり、所定の間隔をあけて架線金具によって支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３のすり板１０Ａ〜１０Ｃが接触移動する電車線（電線）であり、集電装置３が摺動することによって、図１に示す車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線（登録商標）などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
図１及び図２に示す集電装置３は、架線１のトロリ線１ａと摺動するすり板１０Ａ〜１０Ｃによってこのトロリ線１ａから集電する装置である。集電装置３は、図１に示す台枠４と、碍子（がいし）５と、図１及び図２に示す枠組６と、図１〜図６に示す集電舟（舟体）７と、図１〜図４に示すすり板１０Ａ〜１０Ｃと、図７に示す動作開始／終了選択部２２と、制御部２３などを備えている。集電装置３は、トロリ線１ａから車両２に電力を導く集電機能を有するとともに、集電舟７上ですり板１０Ａを往復運動させる往復運動機能を有するすり板可動パンタグラフである。
図１に示す台枠４は、枠組６を支持して車体２ａの屋根上に設置される部材であり、碍子５上に設置されている。碍子５は、車体２ａと台枠４との間を電気的に絶縁する部材である。図１及び図２に示す枠組６は、集電舟７を支持する部材であり、集電舟７を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。枠組６は、台枠４に取り付けられて上昇力を付与する主ばね（押上げ用ばね）によって上方に押上げられている。枠組６は、舟支え部６ａと、上枠６ｂと、下枠６ｃと、屈曲部（関節部）６ｄなどを備えている。舟支え部６ａは、集電舟７を支持する部分であり、集電舟７を架線１に対して水平に押上げる。上枠６ｂは、舟支え部６ａを支持する部材であり、この舟支え部６ａに回転自在に連結されており、台枠４に装着されている図示しない押上げ用ばねによって上方に押上げられる。下枠６ｃは、台枠４が備える図示しない主軸に固定される部材であり、屈曲部６ｄは上枠６ｂと下枠６ｃとが回転自在に連結される中間ヒンジとして機能する部分である。集電装置３は、車両２の進行方向（図中Ａ方向）に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１及び図２に示す集電装置３は、車両２の進行方向後側に屈曲部６ｄが位置する反なびき方向ではなく、車両２の進行方向前側に屈曲部６ｄが位置するなびき方向に移動している。
図１〜図６に示す集電舟７は、すり板１０Ａ〜１０Ｃを取り付けて支持する部材である。集電舟７は、一般にトロリ線１ａと直交する方向（まくらぎ方向）に伸びた細長い金属製の柱状部材である。集電舟７は、図１〜図５に示すホーン８と、図１〜図６に示すすり板組立体９と、図４及び図５に示す通電部１３Ａ，１３Ｂと、図４及び図６に示すガイド部１４と、図４及び図６に示す固定部１５と、図４及び図５に示す固定部１６と、図４〜図６に示す舟体枠１７と、図６に示す固定部１８と、図４、図５及び図７に示す駆動部１９などを備えている。集電舟７は、図２及び図３に示すように、この集電舟７の中心軸に対して前後対称であり、前後がいずれも同一形状に形成されている。
図１〜図５に示すホーン８は、車両２が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両２の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａが集電舟７の下に入り込むのを防止するための部材である。ホーン８は、図１（Ｂ）及び図２に示すように、集電舟７の長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。
図１〜図６に示すすり板組立体９は、集電舟７の主要構成部分を組み立てた部材である。すり板組立体９は、図６に示すように、集電舟７の舟体枠１７に嵌め込まれてこの舟体枠１７と一体化される。すり板組立体９は、図１〜図４及び図６に示すすり板１０Ａ〜１０Ｃと、図４及び図６に示す導電部１１と、図４〜図６に示す絶縁断熱部１２などを備えている。すり板組立体９は、図６に示すように、すり板１０Ａ、導電部１１、絶縁断熱部１２及びガイド部１４のスライド部１４ａなどが整列された状態で組み立てられている組立品（すり板体）である。
図１〜図４に示すすり板１０Ａ〜１０Ｃは、トロリ線１ａと摺動する部材である。すり板１０Ａ〜１０Ｃは、図１（Ｂ）、図２及び図３に示すように、車両２の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材である。すり板１０Ａ〜１０Ｃは、集電舟７とは別個に製造される別部品であり、図６に示すように舟体枠１７の上面に形成された凹部に収容されており、この集電舟７と一体に取り付けられている。すり板１０Ａ〜１０Ｃは、トロリ線１ａと接触移動（摺動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。
図２〜図４及び図６に示すすり板１０Ａは、すり板組立体９の主要部分を構成する部材である。すり板１０Ａは、車両２が本線走行時に主にトロリ線１ａと摺動する主すり板として機能するすり板片であり、集電舟７の中央部に合計２枚取り付けられている。すり板１０Ａは、例えば、図２及び図３に示すように、外観形状が略平行四辺形の薄板状部材である。すり板１０Ａは、集電舟７の進行する方向（すり板１０Ａの長さ方向と直交する方向）Ａに対して所定の傾斜角度で両端部が斜めに直線状に切断されている。すり板１０Ａは、例えば、カーボン（炭素）を主原料とするカーボン系すり板、鉄又は銅などを主成分とする焼結合金すり板である。すり板１０Ａは、図３、図４及び図６に示すように、このすり板１０Ａを貫通する雌ねじ部１０ａを備えている。
図２〜図４に示すすり板１０Ｂ，１０Ｃは、すり板組立体９の補助的部分を構成する部材である。すり板１０Ｂ，１０Ｃは、すり板１０Ａに比べて摺動頻度が低い補助すり板として機能するすり板片である。すり板１０Ｂは、図３に示すように、集電舟７の両端部に合計２枚取り付けられており、すり板１０Ｃはすり板１０Ａとすり板１０Ｂとの間におけるこれらのすり板１０Ａ，１０Ｂの外側に合計４枚取り付けられている。すり板１０Ｂ，１０Ｃは、例えば、アルミニウム製の薄板状部材であり、すり板１０Ａに比べてトロリ線１ａと接触する頻度が低いため耐摩耗性よりも軽量化が重要視されている。すり板１０Ｂは、例えば、図３に示すように、すり板１０Ｃと隣接する側部が集電舟７の進行方向であるＡ方向に対して所定の傾斜角度で斜めに直線状に切断されている。すり板１０Ｃは、すり板１０Ａとすり板１０Ｂとの間の間隙部を塞ぐように、これらのすり板１０Ａ，１０Ｂの両縁部に配置されている。すり板１０Ｃは、集電舟７の進行方向であるＡ方向と略直交するＢ1，Ｂ2方向にすり板１０Ａが往復運動可能なように、図６に示すすり板１０Ａの幅よりも僅かに間隔が広くなるように舟体枠１７に固定されている。
図４及び図６に示す導電部１１は、電流経路を確保するための部材である。導電部１１は、例えば、銅板などの導電性部材であり、図６に示すように導電部１１の幅はすり板１０Ａの幅よりも僅かに狭く形成されている。導電部１１は、固定ボルト１５ａを挿入するためにこの導電部１１を貫通する貫通孔１１ａを備えている。図４及び図６に示すように、導電部１１の上面にはすり板１０Ａの下面が接触し、導電部１１の下面には絶縁断熱部１２の上面が接触している。
図４〜図６に示す絶縁断熱部１２は、導電部１１とガイド部１４との間を電気的に絶縁するとともに、この導電部１１からガイド部１４に熱が伝わるのを防ぐ部材である。絶縁断熱部１２は、例えば、合成樹脂製の板状部材であり、図６に示すように絶縁断熱部１２の幅は導電部１１の幅よりも僅かに狭く、ガイド部１４のスライド部１４ａと略同じ幅に形成されている。絶縁断熱部１２は、固定ボルト１５ａを挿入するためにこの絶縁断熱部１２を貫通する貫通孔１２ａと、図４及び図５に示すエアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂの先端部の雄ねじ部が噛み合う雌ねじ部１２ｂを備えている。図４及び図６に示すように、絶縁断熱部１２の上面には導電部１１の下面が接触し、絶縁断熱部１２の下面にはスライド部１４ａの上面が接触している。
図４及び図５に示す通電部１３Ａ，１３Ｂは、すり板１０Ａと舟体枠１７との間に電流を流す部材である。通電部１３Ａ，１３Ｂは、例えば、外観がばね状又は蛇腹状であり、可撓性を有する柔軟な通電用銅線などの電線である。通電部１３Ａ，１３Ｂは、すり板組立体９のＢ1，Ｂ2方向への往復運動に追従して伸縮可能なように、導電部１１に弛緩状態で接続されている。図５に示すように、通電部１３Ａは導電部１１の長さ方向の一方の端部に配置されており、通電部１３Ｂは導電部１１の長さ方向の他方の端部に配置されている。通電部１３Ａ，１３Ｂは、一方の端部が導電部１１の端部に接続されており、他方の端部が舟体枠１７の底面に接続されている。通電部１３Ａ，１３Ｂは、長さが長くなって重量が増加し、すり板組立体９のＢ1，Ｂ2方向への往復動作が重くならないように、可能な限り短い長さで配線されている。
図４及び図６に示すガイド部１４は、すり板１０Ａを往復移動自在にガイドする部材である。ガイド部１４は、すり板組立体９を支持した状態で、図４に示すＢ1，Ｂ2方向にこのすり板組立体９が往復運動可能なように、このすり板組立体９をガイドする。ガイド部１４は、図４及び図６に示すように、スライド部１４ａとガイドレール部１４ｂなどを備えている。ガイド部１４は、図６に示すように、長板状のスライド部１４ａ側の凹部と、複数の小片状のガイドレール部１４ｂ側の凸部とをスライド自在に嵌合させて、このガイドレール部１４ｂに沿ってスライド部１４ａを進退自在にガイドするリニアガイド装置である。
スライド部１４ａは、ガイドレール部１４ｂによってガイドされる部材である。スライド部１４ａは、すり板組立体９の絶縁断熱部１２の下面を支持した状態でこのすり板組立体９と一体となってＢ1，Ｂ2方向に往復運動可能である。スライド部１４ａは、図６に示す固定ボルト１５ａを挿入するためにこのスライド部１４ａを貫通する貫通孔１４ｃを備えている。ガイドレール部１４ｂは、スライド部１４ａを移動自在にガイドする部材であり、図４に示すようにスライド部１４ａの移動方向であるＢ1，Ｂ2方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。ガイドレール部１４ｂは、図４及び図６に示す溝部１４ｄと、図６に示す雌ねじ部１４ｅなどを備えている。図４及び図６に示す溝部１４ｄは、固定ボルト１５ａのボルト頭部とガイドレール部１４ｂとが干渉するのを防止する逃げ部である。溝部１４ｄは、図４に示す固定ボルト１５ａがスライド部１４ａと一体となってＢ1，Ｂ2方向に往復運動するときに、この固定ボルト１５ａのボルト頭部とガイドレール部１４ｂとが干渉しないように、このガイドレール部１４ｂの長さ方向に沿って形成されている。図６に示す雌ねじ部１４ｅは、固定ボルト１８ａの雄ねじ部が噛み合う部分であり、ガイドレール部１４ｂの下面に形成されている。
図４及び図６に示す固定部１５は、すり板組立体９とスライド部１４ａとを固定する部材である。固定部１５は、すり板１０Ａとスライド部１４ａとの間に導電部１１及び絶縁断熱部１２を挟み込むように、すり板組立体９とスライド部１４ａとを着脱自在に固定する。固定部１５は、図６に示すように、貫通孔１１ａ，１２ａ，１４ｃを貫通して先端部がすり板１０Ａの雌ねじ部１０ａにねじ込まれる固定ボルト（すり板取付ボルト）１５ａなどを備えている。
図４及び図５に示す固定部１６は、通電部１３Ａ，１３Ｂを舟体枠１７に固定する部材である。固定部１６は、通電部１３Ａ，１３Ｂの導電部１１に接続される側とは反対側の端部を舟体枠１７に着脱自在に固定する。固定部１６は、先端部が舟体枠１７の雌ねじ部にねじ込まれる固定ボルト（通電線取付ボルト）１６ａなどを備えている。
図４〜図６に示す舟体枠１７は、集電舟７の本体部分を構成する部材である。舟体枠１７は、図６に示すように、断面形状が略Ｕ字状の溝形のフレーム部材であり、舟体枠１７の上部には開口部が形成されており、舟体枠１７の内部にはすり板組立体９及びガイド部１４などが収容されている。舟体枠１７の下面には、図１及び図２に示す舟支え部６ａが取り付けられており、舟体枠１７の両端部寄りの両側面には図３及び図６に示すすり板１０Ｃが取り付けられている。舟体枠１７の両端部には、図４及び図５に示すように、所定長さで溝のない厚板状部分が形成されており、この厚板状部分の上面には図３及び図４に示すすり板１０Ｂの下面が取り付けられている。舟体枠１７は、図６に示すように、固定ボルト１８ａのボルト頭部を収容する凹部１７ａと、固定ボルト１８ａを挿入するために凹部１７ａの中心においてこの舟体枠１７を貫通する貫通孔１７ｂなどを備えている。
図６に示す固定部１８は、ガイドレール部１４ｂを舟体枠１７に固定する部材である。固定部１８は、ガイドレール部１４ｂの下面を舟体枠１７の底部上面に着脱自在に固定する。固定部１８は、貫通孔１７ｂを貫通して先端部がガイドレール部１４ｂの雌ねじ部１４ｅにねじ込まれる固定ボルト（ガイドレール取付ボルト）１８ａなどを備えている。
図４、図５及び図７に示す駆動部１９は、トロリ線１ａに対してすり板１０Ａが往復運動しながら接触するように、このすり板１０Ａを駆動する部分である。駆動部１９は、すり板１０ＡをＢ1，Ｂ2方向に往復運動させることによって、トロリ線１ａに対するすり板１０Ａの接触位置を変化させて、すり板１０Ａに局部摩耗が発生するのを防止する。駆動部１９は、図７に示すように、エアシリンダ機構部２０と動作切替部２１などを備えている。
図７に示すエアシリンダ機構部２０は、すり板１０Ａを往復駆動する部分である。エアシリンダ機構部２０は、図４及び図６に示すガイド部１４に沿ってすり板１０Ａを往復運動するための駆動力を空気圧によって発生する。エアシリンダ機構部２０は、例えば、作動流体として空気圧を利用して駆動力を発生する空気圧シリンダなどの直動アクチュエータである。エアシリンダ機構部２０は、図４、図５及び図７に示すシリンダ部２０ａと、図３〜図５及び図７に示すピストンロッド部２０ｂなどを備えている。シリンダ部２０ａは、すり板組立体９を駆動する部材である。シリンダ部２０ａは、ピストンロッド部２０ｂを伸縮することによってすり板組立体９を往復駆動し、すり板１０Ａとトロリ線１ａとの接触位置を可変する。ピストンロッド部２０ｂは、シリンダ部２０ａ内のピストンの進退動作に連動して進退動作する部材である。ピストンロッド部２０ｂは、図３〜図５に示すように、先端部にすり板組立体９の絶縁断熱部１２の雌ねじ部１２ｂと噛み合う雄ねじ部２０ｃを備えている。
図７に示す動作切替部２１は、ピストンロッド部２０ｂを進出動作と後退動作とに切り替える部分である。動作切替部２１は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると流路が切り替わり、ピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長（前進）するように、空気圧源２４からの空気をヘッド側室Ｓ1に供給させ、ロッド側室Ｓ2から空気を大気中に排出させる。一方、動作切替部２１は、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると流路が切り替わり、ピストンロッド部２０ｂがＢ2方向に縮小（後退）するように、空気圧源２４からの空気をロッド側室Ｓ2に供給させ、ヘッド側室Ｓ1から大気中に空気を排出させる。
動作開始／終了選択部２２は、すり板１０Ａの往復動作を開始及び終了を選択する部分である。動作開始／終了選択部２２は、例えば、すり板１０ＡのＢ1，Ｂ2方向への往復動作の開始及び終了を選択するときに、車両２の運転者が手動で操作する切替スイッチなどである。動作開始／終了選択部２２は、動作開始位置に切り替えられてすり板１０Ａの往復動作の開始が選択されたときには動作開始選択信号を制御部２３に出力する。一方、動作開始／終了選択部２２は、動作終了位置に切り替えられてすり板１０Ａの往復動作の終了が選択されたときには動作終了選択信号を制御部２３に出力する。
制御部２３は、駆動部１９を動作制御する中央処理部（CPU）である。制御部２３は、動作開始／終了選択部２２が出力する動作開始信号に基づいて動作切替部２１に切替動作開始を指令する。制御部２３は、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で交互に電流を流し、すり板１０Ａが往復動作するように動作切替部２１を動作制御する。制御部２３は、動作開始／終了選択部２２が出力する動作終了信号に基づいて動作切替部２１に切替動作終了を指令する。制御部２３は、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に流れる電流を遮断し、すり板１０Ａが往復動作を停止するように動作切替部２１を動作制御する。制御部２３には、動作切替部２１と動作開始／終了選択部２２とが接続されている。
空気圧源２４は、エアシリンダ機構部２０に空気を供給する部分である。空気圧源２４は、例えば、集電装置３の枠組６の昇降動作に使用する圧縮空気を蓄積する空気だめ、又は車両２の制御又は動力に使用する圧縮空気を蓄積する空気だめなどの空気圧供給源である。空気圧源２４は、動作切替部２１を通じてシリンダ部２０ａに空気を供給する。
次に、この発明の第１実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図７に示す動作開始／終了選択部２２を車両２の運転者が操作して、動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられたときには、動作開始／終了選択部２２が動作開始選択信号を制御部２３に出力する。このため、図示しない電源から制御部２３に電力が供給されるとともに、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、シリンダ部２０ａのヘッド側室Ｓ1に空気圧源２４から空気が供給されるとともに、このシリンダ部２０ａのロッド側室Ｓ2から大気中に空気が排出される。その結果、ピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長し、図４及び図６に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってスライド部１４ａがスライドし、図８（Ａ）に示すようにすり板１０ＡがＢ1方向に移動する。
図７に示す動作開始／終了選択部２２を車両２の運転者が操作して、動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられたときには、動作開始／終了選択部２２が動作開始選択信号を制御部２３に出力する。このため、図示しない電源から制御部２３に電力が供給されるとともに、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、シリンダ部２０ａのヘッド側室Ｓ1に空気圧源２４から空気が供給されるとともに、このシリンダ部２０ａのロッド側室Ｓ2から大気中に空気が排出される。その結果、ピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長し、図４及び図６に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってスライド部１４ａがスライドし、図８（Ａ）に示すようにすり板１０ＡがＢ1方向に移動する。
図７に示すピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に最も伸長すると、図８（Ｂ）に示すようにすり板１０Ａが左側の駆動限界点まで到達する。このとき、ソレノイドSOL-1に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流すと、シリンダ部２０ａのロッド側室Ｓ2に空気圧源２４から空気が供給されるとともに、このシリンダ部２０ａのヘッド側室Ｓ1から大気中に空気が排出される。その結果、ピストンロッド部２０ｂがＢ2方向に縮小し、図４及び図６に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってスライド部１４ａがスライドし、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すようにすり板１０ＡがＢ2方向に移動する。
図７に示すピストンロッド部２０ｂがＢ2方向に最も縮小すると、図８（Ｄ）に示すようにすり板１０Ａが右側の駆動限界点まで到達する。このとき、ソレノイドSOL-2に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、シリンダ部２０ａのヘッド側室Ｓ1に空気圧源２４から空気が供給されるとともに、このシリンダ部２０ａのロッド側室Ｓ2から大気中に空気が排出される。その結果、ピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長し、図４及び図６に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってスライド部１４ａがスライドし、図８（Ｄ）（Ｅ）に示すようにすり板１０ＡがＢ1方向に移動する。このように、図７に示すソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流すことによって、図８（Ａ）〜（Ｅ）に示すようトロリ線１ａにジグザグ偏位が付与されていなくても、すり板１０ＡがＢ1，Ｂ2方向に往復運動を繰り返し、すり板１０Ａの局部摩耗が低減する。
この発明の第１実施形態に係る集電装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、トロリ線１ａに対してすり板１０Ａが往復運動しながら接触するように、このすり板１０Ａを駆動部１９が駆動する。このため、すり板１０Ａに発生する局部摩耗のような集中的な摩耗を防止することができる。その結果、すり板１０Ａの交換周期を延長することができ、すり板１０Ａの交換のためのコストを低減することができる。また、トロリ線１ａにジグザグ偏位を付与するために多量の架線金具を取り付ける必要がなくなって、トロリ線１ａを少量の架線金具によって直線状に取り付けることができる。その結果、架線金具の取付作業が軽減されて、架線金具の設置コストを軽減することができるとともに、架線金具の点検作業などが軽減されて、メンテナンスコストを低減することができる。また、架線金具の取付箇所を低減することができるためトロリ線１ａの硬点の数が低減し、トロリ線１ａが上下に動き易くなって集電装置３の集電性能を向上させることができる。その結果、トロリ線１ａ及びすり板１０Ａの摩耗を低減することができる。また、トロリ線１ａに対するすり板１０Ａの接触位置を速い速度で移動させながら摺動させることができる。その結果、すり板１０Ａが往復駆動することによって、このすり板１０Ａの温度上昇した部分を走行風によって速やかに冷却することができるとともに、すり板１０Ａの表面温度の上昇が抑制されてすり板１０Ａの全般的な摩耗を抑制することができる。さらに、車両２が停車中であってもすり板１０Ａを往復駆動させて、トロリ線１ａに対するすり板１０Ａ側の接触点を変更することができる。その結果、トロリ線１ａからすり板１０Ａに大電流が流れ続けても、トロリ線１ａの部分的な温度上昇を抑えることができトロリ線１ａの損傷を抑えることができる。
(1) この第１実施形態では、トロリ線１ａに対してすり板１０Ａが往復運動しながら接触するように、このすり板１０Ａを駆動部１９が駆動する。このため、すり板１０Ａに発生する局部摩耗のような集中的な摩耗を防止することができる。その結果、すり板１０Ａの交換周期を延長することができ、すり板１０Ａの交換のためのコストを低減することができる。また、トロリ線１ａにジグザグ偏位を付与するために多量の架線金具を取り付ける必要がなくなって、トロリ線１ａを少量の架線金具によって直線状に取り付けることができる。その結果、架線金具の取付作業が軽減されて、架線金具の設置コストを軽減することができるとともに、架線金具の点検作業などが軽減されて、メンテナンスコストを低減することができる。また、架線金具の取付箇所を低減することができるためトロリ線１ａの硬点の数が低減し、トロリ線１ａが上下に動き易くなって集電装置３の集電性能を向上させることができる。その結果、トロリ線１ａ及びすり板１０Ａの摩耗を低減することができる。また、トロリ線１ａに対するすり板１０Ａの接触位置を速い速度で移動させながら摺動させることができる。その結果、すり板１０Ａが往復駆動することによって、このすり板１０Ａの温度上昇した部分を走行風によって速やかに冷却することができるとともに、すり板１０Ａの表面温度の上昇が抑制されてすり板１０Ａの全般的な摩耗を抑制することができる。さらに、車両２が停車中であってもすり板１０Ａを往復駆動させて、トロリ線１ａに対するすり板１０Ａ側の接触点を変更することができる。その結果、トロリ線１ａからすり板１０Ａに大電流が流れ続けても、トロリ線１ａの部分的な温度上昇を抑えることができトロリ線１ａの損傷を抑えることができる。
(2) この第１実施形態では、エアシリンダ機構部２０がすり板１０Ａを往復駆動する。このため、例えば、空気圧によって駆動力を発生する簡単な構造の空気圧シリンダなどによって、すり板１０Ａを簡単に往復駆動することができる。また、作動流体として空気圧を利用するため、特別な絶縁対策を施さずに鉄道用パンタグラフとしての高圧の絶縁を容易に図ることができるとともに、大規模な改造をせずに鉄道車両が備えている圧縮空気圧源を動力として容易に利用することができる。
（第２実施形態）
以下では、図１〜図８に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図９に示すすり板組立体９は、すり板１０Ａ、導電部１１、絶縁断熱部１２及びガイド部１４のスライド部１４ｆなどが整列された状態で組み立てられている組立品（すり板体）である。ガイド部１４は、スライド部１４ｆとガイドレール部１４ｇなどを備えている。ガイド部１４は、すり板組立体９側のスライド部１４ｆの下面と舟体枠１７の凹状の底部上面とをスライド自在に接触させるとともに、舟体枠１７側のガイドレール部１４ｇとすり板組立体９側の絶縁断熱部１２とをスライド自在に接触させて、すり板組立体９を移動自在にガイドするガイド装置である。
以下では、図１〜図８に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図９に示すすり板組立体９は、すり板１０Ａ、導電部１１、絶縁断熱部１２及びガイド部１４のスライド部１４ｆなどが整列された状態で組み立てられている組立品（すり板体）である。ガイド部１４は、スライド部１４ｆとガイドレール部１４ｇなどを備えている。ガイド部１４は、すり板組立体９側のスライド部１４ｆの下面と舟体枠１７の凹状の底部上面とをスライド自在に接触させるとともに、舟体枠１７側のガイドレール部１４ｇとすり板組立体９側の絶縁断熱部１２とをスライド自在に接触させて、すり板組立体９を移動自在にガイドするガイド装置である。
スライド部１４ｆは、舟体枠１７によってガイドされる部材である。スライド部１４ｆは、すり板組立体９の絶縁断熱部１２の下面を支持した状態でこのすり板組立体９と一体となってＢ1，Ｂ2方向に往復運動可能な板状部材である。スライド部１４ｆは、舟体枠１７の底部上面と干渉しないように固定ボルト１５ａのボルト頭部を収容する凹部１４ｈと、この凹部１４ｈの中心においてこのスライド部１４ｆを貫通する貫通孔１４ｉなどを備えている。スライド部１４ｆは、絶縁断熱部１２の幅よりもこのスライド部１４ｆの幅が広く形成されており、ガイドレール部１４ｇの下面とこのスライド部１４ｆの上面両縁部とが接触することによって、舟体枠１７からすり板組立体９が脱落するのを防止している。スライド部１４ｆは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) のようなフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）製のスライド用の摺動絶縁部材である。
ガイドレール部１４ｇは、すり板組立体９の絶縁断熱部１２を移動自在にガイドする部材であり、すり板組立体９の移動方向であるＢ1，Ｂ2方向に沿って、舟体枠１７の内側側面に取り付けられている板状部材である。ガイドレール部１４ｇは、このガイドレール部１４ｇの舟体枠１７と接合する側の表面に、固定部１８の固定ねじ１８ｂの雄ねじ部が噛み合う雌ねじ部１４ｊを備えている。ガイドレール部１４ｇは、例えば、スライド部１４ｆと同様にフッ素樹脂製のスライド用の摺動絶縁部材である。
舟体枠１７は、固定ねじ１８ｂの頭部を収容する凹部１７ｃと、固定ねじ１８ｂを挿入するために凹部１７ｃの中心においてこの舟体枠１７の側面を貫通する貫通孔１７ｄなどを備えている。この発明の第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、舟体枠１７をガイド部１４の一部として利用することができるため、集電舟７の構造をより一層簡単にすることができる。
（第３実施形態）
図１０及び図１１に示す駆動部１９は、送りねじ機構部２５と、駆動力発生部２６と、動作切替部２７などを備えている。送りねじ機構部２５は、すり板１０Ａを往復駆動する部材である。送りねじ機構部２５は、駆動力発生部２６が発生する駆動力による回転運動を直線運動に変換してすり板組立体９を往復運動させる。送りねじ機構部２５は、図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａと、図１２に示す鋼球２５ｂと、図１０及び図１１に示す軸受部２５ｃと、継手部２５ｄと、図１０〜図１２に示すナット部２５ｅなどを備えている。送りねじ機構部２５は、例えば、図１２に示すように、ナット部２５ｅ内に保持されている多数の鋼球（ボール）２５ｂをねじ軸２５ａのねじ溝に沿って無限循環運動させることによって、ナット部２５ｅを往復直線運動させるボールねじなどの送り装置である。
図１０及び図１１に示す駆動部１９は、送りねじ機構部２５と、駆動力発生部２６と、動作切替部２７などを備えている。送りねじ機構部２５は、すり板１０Ａを往復駆動する部材である。送りねじ機構部２５は、駆動力発生部２６が発生する駆動力による回転運動を直線運動に変換してすり板組立体９を往復運動させる。送りねじ機構部２５は、図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａと、図１２に示す鋼球２５ｂと、図１０及び図１１に示す軸受部２５ｃと、継手部２５ｄと、図１０〜図１２に示すナット部２５ｅなどを備えている。送りねじ機構部２５は、例えば、図１２に示すように、ナット部２５ｅ内に保持されている多数の鋼球（ボール）２５ｂをねじ軸２５ａのねじ溝に沿って無限循環運動させることによって、ナット部２５ｅを往復直線運動させるボールねじなどの送り装置である。
図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａは、外周面にボールねじ溝を有する部材である。ねじ軸２５ａは、駆動力発生部２６が発生する駆動力によって正転及び逆転可能である。ねじ軸２５ａの外周面には、一方の端部から他方の端部に向かってボールが転動可能な溝が螺旋状に連続して形成されている。図１２に示す鋼球２５ｂは、ねじ軸２５ａとナット部２５ｅとの間の摩擦抵抗を低減する部材である。鋼球２５ｂは、ナット部２５ｅの内周面に形成されたボールねじ溝と、ねじ軸２５ａの外周面に形成されたボールねじ溝との間を転動しながらナット部２５ｅ内部で循環する。図１０及び図１１に示す軸受部２５ｃは、ねじ軸２５ａを回転自在に支持する部材である。軸受部２５ｃは、ねじ軸２５ａの一方の端部と他方の端部とを支持した状態で舟体枠１７に取り付けられている。継手部２５ｄは、送りねじ機構部２５側のねじ軸２５ａと駆動力発生部２６側の出力軸２６ａとを接続する部材である。継手部２５ｄは、例えば、駆動力発生部２６から送りねじ機構部２５に動力を伝達する軸継手などであり、ねじ軸２５ａと出力軸２６ａとが一体となって回転するようにこれらを連結する。ナット部２５ｅは、ねじ軸２５ａの回転動作によって往復運動する部材である。ナット部２５ｅは、すり板組立体９の絶縁断熱部１２の下面に取り付けられており、すり板１０ＡをＢ1，Ｂ2方向に往復移動させる。ナット部２５ｅは、図１２に示すように、ねじ軸２５ａが回転自在に貫通する貫通孔を備えており、内部に鋼球２５ｂを循環させる循環機構部を備えており、ねじ軸２５ａの回転動作に連動してすり板組立体９と一体となって往復運動する。
図１０及び図１１に示す駆動力発生部２６は、送りねじ機構部２５のねじ軸２５ａを回転駆動するための駆動力を発生する部分である。駆動力発生部２６は、送りねじ機構部２５のねじ軸２５ａに回転力を伝達する出力軸２６ａを備えている。駆動力発生部２６は、例えば、複数枚のベーンを外周面に有するロータを回転自在に収容するハウジング内に圧縮空気を供給し、この圧縮空気による圧力をベーンに作用させてロータを回転させ、このロータの回転を出力軸２６ａに伝達する空気圧モータなどのエアモータ装置である。
図１０に示す動作切替部２７は、出力軸２６ａを正転動作と逆転動作とに切り替える部分である。動作切替部２７は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると流路が切り替わり、出力軸２６ａが正転するように、空気圧源２４からの空気を正転用空気供給口Ｐ1に供給させる。一方、動作切替部２７は、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると流路が切り替わり、出力軸２６ａが逆転するように、空気圧源２４からの空気を逆転用空気供給口Ｐ2に供給させる。
次に、この発明の第３実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図１０に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、図示しない電源から制御部２３に電力が供給されるとともに、動作切替部２７のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の正転用空気供給口Ｐ1に空気圧源２４から空気が供給される。このため、図１０及び図１１に示す駆動力発生部２６の出力軸２６ａが正転すると、図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａも正転してナット部２５ｅがＢ1方向に移動し、図１０及び図１１に示すすり板１０Ａがナット部２５ｅと一体となってＢ1方向に移動する。
図１０に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、図示しない電源から制御部２３に電力が供給されるとともに、動作切替部２７のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の正転用空気供給口Ｐ1に空気圧源２４から空気が供給される。このため、図１０及び図１１に示す駆動力発生部２６の出力軸２６ａが正転すると、図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａも正転してナット部２５ｅがＢ1方向に移動し、図１０及び図１１に示すすり板１０Ａがナット部２５ｅと一体となってＢ1方向に移動する。
図１０及び図１１に示すすり板１０Ａが左側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-1に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流す。ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の逆転用空気供給口Ｐ2に空気圧源２４から空気が供給される。このため、図１０及び図１１に示す駆動力発生部２６の出力軸２６ａが逆転すると、図１０〜図１２に示すねじ軸２５ａも逆転してナット部２５ｅがＢ2方向に移動し、図１０及び図１１に示すすり板１０Ａがナット部２５ｅと一体となってＢ2方向に移動する。すり板１０Ａが右側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-2に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流す。このように、ソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流すことによって、すり板１０ＡがＢ1，Ｂ2方向に往復運動を繰り返し、すり板１０Ａの局部摩耗が低減する。
この発明の第３実施形態に係る集電装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第３実施形態では、すり板１０Ａを送りねじ機構部２５が往復駆動し、この送りねじ機構部２５のねじ軸２５ａを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部２６が発生する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に送りねじ機構部２５を配置し、低摩擦の送りねじ機構部２５によってすり板１０Ａを迅速に往復駆動させることができる。
この第３実施形態では、すり板１０Ａを送りねじ機構部２５が往復駆動し、この送りねじ機構部２５のねじ軸２５ａを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部２６が発生する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に送りねじ機構部２５を配置し、低摩擦の送りねじ機構部２５によってすり板１０Ａを迅速に往復駆動させることができる。
（第４実施形態）
図１３及び図１４に示す駆動部１９は、駆動力発生部２６と、動作切替部２７と、巻き掛け伝導機構部２８と、歯車機構部２９などを備えている。図１３に示す駆動力発生部２６は、巻き掛け伝導機構部２８の回転体２８ａを回転駆動するための駆動力を発生する部分である。動作切替部２７は、巻き掛け伝導機構部２８の回転体２８ａ，２８ｂを正転動作と逆転動作とに切り替える部分である。動作切替部２７は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると、空気圧源２４から正転用空気供給口Ｐ1に空気を供給して出力軸２６ａを正転させ、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると、空気圧源２４から逆転用空気供給口Ｐ2に空気を供給させて出力軸２６ａを逆転させる。
図１３及び図１４に示す駆動部１９は、駆動力発生部２６と、動作切替部２７と、巻き掛け伝導機構部２８と、歯車機構部２９などを備えている。図１３に示す駆動力発生部２６は、巻き掛け伝導機構部２８の回転体２８ａを回転駆動するための駆動力を発生する部分である。動作切替部２７は、巻き掛け伝導機構部２８の回転体２８ａ，２８ｂを正転動作と逆転動作とに切り替える部分である。動作切替部２７は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると、空気圧源２４から正転用空気供給口Ｐ1に空気を供給して出力軸２６ａを正転させ、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると、空気圧源２４から逆転用空気供給口Ｐ2に空気を供給させて出力軸２６ａを逆転させる。
図１３及び図１４に示す巻き掛け伝導機構部２８は、すり板１０Ａを往復駆動する部材であり、図１３及び図１４に示すように回転体２８ａ，２８ｂと、巻き掛け部材２８ｃなどを備えている。巻き掛け伝導機構部２８は、すり板１０Ａを装着する巻き掛け部材２８ｃを回転体２８ａ，２８ｂに掛けて、この回転体２８ａ，２８ｂを回転駆動することによってこの巻き掛け部材２８ｃを往復駆動する。巻き掛け伝導機構部２８は、例えば、回転体２８ａ，２８ｂに屈曲自在な巻き掛け部材２８ｃを巻き付けて、回転体２８ａの回転を回転体２８ｂに伝達するベルト伝動装置（巻き掛け伝動装置）である。
回転体２８ａ，２８ｂは、巻き掛け部材２８ｃを掛けるための部材である。回転体２８ａ，２８ｂは、巻き掛け部材２８ｃを外周部に巻き付けた状態で水平面内において回転するベルト車であり、舟体枠１７の長さ方向に間隔をあけて配置されている。回転体２８ａは、巻き掛け部材２８ｃを駆動するための駆動力を発生する原動車である。回転体２８ａは、駆動力発生部２６によって回転駆動される原動軸２８ｄを備えており、この原動軸２８ｄは軸受を介して舟体枠１７に回転自在に支持されている。回転体２８ｂは、巻き掛け部材２８ｃによって駆動される従動車であり従動軸２８ｅを備えており、この従動軸２８ｅは軸受を介して舟体枠１７に回転自在に支持されている。回転体２８ａ，２８ｂは、外周面に巻き掛け部材２８ｃ側の歯と噛み合う歯を備えている。
巻き掛け部材２８ｃは、回転体２８ａ，２８ｂに巻き掛けられる部材（巻き掛け媒介節）である。巻き掛け部材２８ｃは、この巻き掛け部材２８ｃの内側表面の平坦面にすり板組立体９の絶縁断熱部１２の一方の側面が取り付けられており、すり板１０Ａを支持した状態で往復運動する。巻き掛け部材２８ｃは、例えば、柔軟で折り曲げが容易であり、比較的小径のプーリに使用可能なタイミングベルト（歯付き伝導ベルト）などである。巻き掛け部材２８ｃは、回転体２８ａ，２８ｂ側の歯と噛み合う範囲内でこの巻き掛け部材２８ｃの内側表面の長さ方向に連続して歯を備えている。
歯車機構部２９は、駆動力発生部２６が発生する駆動力を巻き掛け伝導機構部２８に伝達する部材である。歯車機構部２９は、互いに直交する駆動力発生部２６の出力軸２６ａと回転体２８ａの原動軸２８ｄとの間で動力を伝達しており、歯車２９ａと歯車２９ｂなどを備えている。歯車２９ａは、駆動力発生部２６の出力軸２６ａと一体となって回転するかさ歯車であり、この出力軸２６ａに取り付けられている。歯車２９ｂは、歯車２９ａと噛み合って回転するかさ歯車であり、回転体２８ａの原動軸２８ｄと一体となって回転するようにこの原動軸２８ｄに取り付けられている。
次に、この発明の第４実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図１３に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の正転用空気供給口Ｐ1に空気圧源２４から空気が供給される。このため、図１３及び図１４に示す駆動力発生部２６の出力軸２６ａが正転すると、歯車２９ａと歯車２９ｂとが噛み合って、原動軸２８ｄと一体となって回転体２８ａも正転して、巻き掛け部材２８ｃが駆動する。その結果、図１３に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってすり板組立体９のスライド部１４ａがスライドし、図１３及び図１４に示すすり板１０ＡがＢ1方向に移動する。
図１３に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の正転用空気供給口Ｐ1に空気圧源２４から空気が供給される。このため、図１３及び図１４に示す駆動力発生部２６の出力軸２６ａが正転すると、歯車２９ａと歯車２９ｂとが噛み合って、原動軸２８ｄと一体となって回転体２８ａも正転して、巻き掛け部材２８ｃが駆動する。その結果、図１３に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってすり板組立体９のスライド部１４ａがスライドし、図１３及び図１４に示すすり板１０ＡがＢ1方向に移動する。
図１３及び図１４に示すすり板１０Ａが左側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-1に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流す。ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流すと、駆動力発生部２６の逆転用空気供給口Ｐ2に空気圧源２４から空気が供給される。このため、駆動力発生部２６の出力軸２６ａが逆転すると、歯車２９ａと歯車２９ｂとが噛み合って、原動軸２８ｄと一体となって回転体２８ａも逆転して、巻き掛け部材２８ｃが駆動する。その結果、図１３に示すガイド部１４のガイドレール部１４ｂに沿ってすり板組立体９のスライド部１４ａがスライドし、図１３及び図１４に示すすり板１０ＡがＢ2方向に移動する。すり板１０Ａが右側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-2に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流す。このように、ソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流すことによって、すり板１０ＡがＢ1，Ｂ2方向に往復運動を繰り返し、すり板１０Ａの局部摩耗が低減する。
この発明の第４実施形態に係る集電装置には、第１実施形態〜第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、すり板１０Ａを装着する巻き掛け部材２８ｃを回転体２８ａ，２８ｂに掛けて、この回転体２８ａ，２８ｂを回転駆動することによってこの巻き掛け部材２８ｃを巻き掛け伝導機構部２８が往復駆動させ、この回転体２８ａ，２８ｂを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部２６が発生する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に巻き掛け伝導機構部２８を水平に配置し、簡単な構造の巻き掛け伝導機構部２８によってすり板１０Ａを確実に往復駆動させることができる。
この第４実施形態では、すり板１０Ａを装着する巻き掛け部材２８ｃを回転体２８ａ，２８ｂに掛けて、この回転体２８ａ，２８ｂを回転駆動することによってこの巻き掛け部材２８ｃを巻き掛け伝導機構部２８が往復駆動させ、この回転体２８ａ，２８ｂを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部２６が発生する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に巻き掛け伝導機構部２８を水平に配置し、簡単な構造の巻き掛け伝導機構部２８によってすり板１０Ａを確実に往復駆動させることができる。
（第５実施形態）
図１５に示す集電装置３は、互いに平行なすり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを備えており、複数のすり板（すり板片）１０Ａ1〜１０Ａ4に分割された多分割すり板体である。集電装置３は、例えば、多数のすり板１０Ａ1〜１０Ａ4に分割することによって、トロリ線１ａと接触して加振されるすり板１０Ａ1〜１０Ａ4の１枚当たりの質量を低減し、トロリ線１ａに対する追従性能を向上させた新幹線用（高速用）パンタグラフ集電舟である。すり板１０Ａ1〜１０Ａ4は、隣接するすり板１０Ａ1，１０Ａ2同士の干渉を防ぐとともに、隣接するすり板１０Ａ3，１０Ａ4同士の干渉を防ぐために、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔（隙間）をあけて一列に配置されている。すり板１０Ａ1，１０Ａ2は、図６及び図９に示す絶縁断熱部１２に支持されており、すり板１０Ａ3，１０Ａ4はすり板１０Ａ1，１０Ａ2とは別の絶縁断熱部１２に支持されている。連結部１０ｂは、すり板１０Ａ1とすり板１０Ａ2とが一体となって往復移動するようにこれらを連結する部材であり、連結部１０ｃはすり板１０Ａ3とすり板１０Ａ4とが一体となって往復移動するようにこれらを連結する部材である。すり板１０Ａ1〜１０Ａ4は、Ｂ1，Ｂ2方向に往復移動可能なように、図６及び図９に示すガイド部１４によってガイドされている。
図１５に示す集電装置３は、互いに平行なすり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを備えており、複数のすり板（すり板片）１０Ａ1〜１０Ａ4に分割された多分割すり板体である。集電装置３は、例えば、多数のすり板１０Ａ1〜１０Ａ4に分割することによって、トロリ線１ａと接触して加振されるすり板１０Ａ1〜１０Ａ4の１枚当たりの質量を低減し、トロリ線１ａに対する追従性能を向上させた新幹線用（高速用）パンタグラフ集電舟である。すり板１０Ａ1〜１０Ａ4は、隣接するすり板１０Ａ1，１０Ａ2同士の干渉を防ぐとともに、隣接するすり板１０Ａ3，１０Ａ4同士の干渉を防ぐために、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔（隙間）をあけて一列に配置されている。すり板１０Ａ1，１０Ａ2は、図６及び図９に示す絶縁断熱部１２に支持されており、すり板１０Ａ3，１０Ａ4はすり板１０Ａ1，１０Ａ2とは別の絶縁断熱部１２に支持されている。連結部１０ｂは、すり板１０Ａ1とすり板１０Ａ2とが一体となって往復移動するようにこれらを連結する部材であり、連結部１０ｃはすり板１０Ａ3とすり板１０Ａ4とが一体となって往復移動するようにこれらを連結する部材である。すり板１０Ａ1〜１０Ａ4は、Ｂ1，Ｂ2方向に往復移動可能なように、図６及び図９に示すガイド部１４によってガイドされている。
駆動部１９は、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とが互いに逆方向に往復運動するように、このすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を駆動する。駆動部１９は、エアシリンダ機構部２０と、動作切替部２１と、ラックピニオン機構部３０などを備えている。エアシリンダ機構部２０は、すり板１０Ａ1〜１０Ａ4を往復駆動するための駆動力を発生する部分である。エアシリンダ機構部２０は、ピストンロッド部２０ｂを伸縮することによってすり板１０Ａ1，１０Ａ2をＢ1，Ｂ2方向に往復駆動し、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復駆動に連動して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2と逆方向のＢ1，Ｂ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4を往復駆動する。動作切替部２１は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ1方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ2方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ1方向に伸長（前進）させる。一方、動作切替部２１は、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ2方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ1方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ2方向に縮小（後退）させる。
ラックピニオン機構部３０は、すり板１０Ａ1〜１０Ａ4を往復駆動する部材であり、ラック３０ａ，３０ｂとピニオン３０ｃなどを備えている。ラックピニオン機構部３０は、ピニオン３０ｃの回転運動をラック３０ａ，３０ｂの直線運動に変換しており、すり板１０Ａ1，１０Ａ2側のラック３０ａとすり板１０Ａ3，１０Ａ4側のラック３０ｂとの間にピニオン３０ｃを噛み合わせて、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を往復駆動する。ラック３０ａ，３０ｂは、ピニオン３０ｃと噛み合う歯である。ラック３０ａは、すり板１０Ａ1，１０Ａ2と一体となって往復移動するように、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2側の図６及び図９に示す絶縁断熱部１２の側面に取り付けられており、ラック３０ｂはすり板１０Ａ3，１０Ａ4と一体となって往復移動するように、このすり板１０Ａ3，１０Ａ4側の図６及び図９に示す絶縁断熱部１２の側面に取り付けられている。ピニオン３０ｃは、ラック３０ａ，３０ｂと噛み合って回転する歯車であり、軸受を介して舟体枠１７に回転自在に支持されている。ピニオン３０ｃは、ラック３０ａとラック３０ｂとの間に挟み込まれるようにこれらのラック３０ａ，３０ｂと噛み合っており、正転及び逆転することによってラック３０ａとラック３０ｂとを互いに逆方向に移動させる。
次に、この発明の第５実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図１５に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長して、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がガイドされながらＢ1方向に駆動する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とともにラック３０ａもＢ1方向に駆動し、このラック３０ｂと噛み合いながらピニオン３０ｃが反時計回りに回転する。ピニオン３０ｃが反時計回りに回転すると、このピニオン３０ｃとラック３０ｂとが噛み合いながらこのラック３０ｂがＢ2方向に駆動する。その結果、ラック３０ｂとともにすり板１０Ａ3，１０Ａ4がガイドされながら、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4が駆動する。
図１５に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長して、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がガイドされながらＢ1方向に駆動する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とともにラック３０ａもＢ1方向に駆動し、このラック３０ｂと噛み合いながらピニオン３０ｃが反時計回りに回転する。ピニオン３０ｃが反時計回りに回転すると、このピニオン３０ｃとラック３０ｂとが噛み合いながらこのラック３０ｂがＢ2方向に駆動する。その結果、ラック３０ｂとともにすり板１０Ａ3，１０Ａ4がガイドされながら、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4が駆動する。
すり板１０Ａ1，１０Ａ2が左側の駆動限界点まで到達して、すり板１０Ａ3，１０Ａ4が右側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-1に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流す。ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ2方向に縮小して、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ2方向に駆動する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とともにラック３０ａもＢ2方向に駆動し、このラック３０ａと噛み合いながらピニオン３０ｃが時計回りに回転する。ピニオン３０ｃが時計回りに回転すると、このピニオン３０ｃとラック３０ｂとが噛み合いながらこのラック３０ｂがＢ1方向に駆動する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ1方向に、ラック３０ｂと一体となってすり板１０Ａ3，１０Ａ4が駆動する。このように、ソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流すことによって、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とが互いに逆方向に往復運動を繰り返し、すり板１０Ａ1〜１０Ａ4の局部摩耗が低減する。
この発明の第５実施形態に係る集電装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第５実施形態では、互いに平行なすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4が互いに逆方向に往復運動するように、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を駆動部１９が駆動する。このため、車両２の進行方向（Ａ方向）に対して前後に配置されているすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を互いに逆方向に往復駆動させることができる。その結果、トロリ線１ａとすり板１０Ａ1，１０Ａ2との間に発生する摩擦力と、トロリ線１ａとすり板１０Ａ2，１０Ａ4との間に発生する摩擦力との作用方向が互いに逆方向になり、トロリ線１ａに作用する左右方向の摩擦力が打ち消し合ってこの摩擦力を軽減することができる。
(1) この第５実施形態では、互いに平行なすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4が互いに逆方向に往復運動するように、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を駆動部１９が駆動する。このため、車両２の進行方向（Ａ方向）に対して前後に配置されているすり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を互いに逆方向に往復駆動させることができる。その結果、トロリ線１ａとすり板１０Ａ1，１０Ａ2との間に発生する摩擦力と、トロリ線１ａとすり板１０Ａ2，１０Ａ4との間に発生する摩擦力との作用方向が互いに逆方向になり、トロリ線１ａに作用する左右方向の摩擦力が打ち消し合ってこの摩擦力を軽減することができる。
(2) この第５実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2のラック３０ａとすり板１０Ａ3，１０Ａ4側のラック３０ｂとの間にピニオン３０ｃを噛み合わせて、これらのすり板１０Ａ1〜１０Ａ4をラックピニオン機構部３０が往復駆動し、これらのすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を往復駆動するための駆動力をエアシリンダ機構部２０が発生する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に、高さが低いラックピニオン機構部３０を配置して、簡単な構造のラックピニオン機構部３０によってすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を確実に往復駆動させることができる。
（第６実施形態）
図１６に示す駆動部１９は、エアシリンダ機構部２０と、動作切替部２１と、滑車機構部３１と、張力付与部３２などを備えている。エアシリンダ機構部２０は、すり板１０Ａ1，１０Ａ2を往復駆動するための駆動力を発生する部材である。エアシリンダ機構部２０は、ピストンロッド部２０ｂを伸縮することによってすり板１０Ａ1，１０Ａ2をＢ1，Ｂ2方向に往復駆動し、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復駆動に連動して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2と逆方向のＢ1，Ｂ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4を往復駆動する。動作切替部２１は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ1方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ2方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ1方向に伸長（前進）させる。一方、動作切替部２１は、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ2方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ1方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ2方向に縮小（後退）させる。
図１６に示す駆動部１９は、エアシリンダ機構部２０と、動作切替部２１と、滑車機構部３１と、張力付与部３２などを備えている。エアシリンダ機構部２０は、すり板１０Ａ1，１０Ａ2を往復駆動するための駆動力を発生する部材である。エアシリンダ機構部２０は、ピストンロッド部２０ｂを伸縮することによってすり板１０Ａ1，１０Ａ2をＢ1，Ｂ2方向に往復駆動し、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復駆動に連動して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2と逆方向のＢ1，Ｂ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4を往復駆動する。動作切替部２１は、右側のソレノイドSOL-1が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ1方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ2方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ1方向に伸長（前進）させる。一方、動作切替部２１は、左側のソレノイドSOL-2が通電状態になると流路が切り替わり、すり板１０Ａ1，１０Ａ2がＢ2方向に駆動し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4がＢ1方向に駆動するように、ピストンロッド部２０ｂをＢ2方向に縮小（後退）させる。
滑車機構部３１は、すり板１０Ａ1〜１０Ａ4を往復駆動する部材であり、回転体３１ａと巻き掛け部材３１ｂなどを備えている。滑車機構部３１は、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを連結する巻き掛け部材３１ｂを回転体３１ａに掛けて、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを往復駆動させる。
回転体３１ａは、巻き掛け部材３１ｂを掛けるための部材である。回転体３１ａは、巻き掛け部材３１ｂを外周部に巻き付けた状態で水平面内において回転する滑車（定滑車）である。回転体３１ａは、巻き掛け部材３１ｂによって駆動される従動車であり従動軸３１ｃを備えており、この従動軸３１ｃは軸受を介して舟体枠１７に回転自在に支持されている。回転体３１ａは、外周面に巻き掛け部材３１ｂ側の歯と噛み合う歯を備えている。
巻き掛け部材３１ｂは、回転体３１ａに巻き掛けられる部材（巻き掛け媒介節）である。巻き掛け部材３１ｂは、すり板１０Ａ1，１０Ａ2側を支持する図４及び図６に示す絶縁断熱部１２と、すり板１０Ａ3，１０Ａ4側を支持する絶縁断熱部１２とを連結する。巻き掛け部材３１ｂは、連結部１０ｂに連結される側とは反対側の絶縁断熱部１２の端部に、この巻き掛け部材３１ｂの一方の端部が接続されており、連結部１０ｃに連結される側とは反対側の絶縁断熱部１２の端部に、この巻き掛け部材３１ｂの他方の端部が接続されている。巻き掛け部材３１ｂは、例えば、図１３及び図１４に示す巻き掛け部材２８ｃと同様のタイミングベルト（歯付き伝導ベルト）などである。
張力付与部３２は、巻き掛け部材３１ｂが弛まずにすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復動作に連動してすり板１０Ａ3，１０Ａ4が往復動作するように、このすり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力を付与する部材である。張力付与部３２は、例えば、すり板１０Ａ3，１０Ａ4に引張力を常に作用させる引張ばねなどの付勢部材である。張力付与部３２は、連結部１０ｃに連結される側とは反対側の絶縁断熱部１２の端部に、この張力付与部３２の一方の端部が接続されており、舟体枠１７にこの張力付与部３２の他方の端部が接続されている。張力付与部３２は、すり板１０Ａ3，１０Ａ4にＢ2方向の引張力を作用させるとともに、巻き掛け部材３１ｂを通じてすり板１０Ａ1，１０Ａ2にＢ1方向の引張力を作用させる。張力付与部３２は、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に駆動したときに巻き掛け部材３１ｂが弛まないような大きさの引張力（張力）を発生する。
次に、この発明の第６実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図１６に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。すり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力付与部３２が引張力をＢ2方向に作用させているため、巻き掛け部材３１ｂを通じてすり板１０Ａ1，１０Ａ2にこの引張力がＢ1方向に作用する。このため、ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長して、図４及び図６に示すガイド部１４によってすり板１０Ａ1，１０Ａ2がガイドされながらＢ1方向に駆動する。このとき、張力付与部３２が巻き掛け部材３１ｂにＢ2方向に引張力を作用させているため、巻き掛け部材３１ｂが弛まずに回転体３１ａが反時計回りに回転する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2のＢ1方向への移動に連動して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4が移動する。
図１６に示す動作開始／終了選択部２２が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部２１のソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流す。すり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力付与部３２が引張力をＢ2方向に作用させているため、巻き掛け部材３１ｂを通じてすり板１０Ａ1，１０Ａ2にこの引張力がＢ1方向に作用する。このため、ソレノイドSOL-1に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ1方向に伸長して、図４及び図６に示すガイド部１４によってすり板１０Ａ1，１０Ａ2がガイドされながらＢ1方向に駆動する。このとき、張力付与部３２が巻き掛け部材３１ｂにＢ2方向に引張力を作用させているため、巻き掛け部材３１ｂが弛まずに回転体３１ａが反時計回りに回転する。その結果、すり板１０Ａ1，１０Ａ2のＢ1方向への移動に連動して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ2方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4が移動する。
すり板１０Ａ1，１０Ａ2が左側の駆動限界点まで到達し、すり板１０Ａ3，１０Ａ4が右側の駆動限界点まで到達すると、ソレノイドSOL-1に流れる電流を制御部２３が遮断し、ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流す。ソレノイドSOL-2に制御部２３が電流を流すと、エアシリンダ機構部２０のピストンロッド部２０ｂがＢ2方向に縮小して、張力付与部３２が発生する引張力に抗してすり板１０Ａ1，１０Ａ2がガイドされながらＢ2方向に駆動する。すり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力付与部３２が引張力をＢ2方向に作用させており、すり板１０Ａ1，１０Ａ2にエアシリンダ機構部２０が駆動力をＢ1方向に作用させている。このため、巻き掛け部材３１ｂが弛まずに回転体３１ａが時計回りに回転し、すり板１０Ａ1，１０Ａ2のＢ2方向への移動に連動して、張力付与部３２が発生する引張力に抗して、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2とは反対方向のＢ1方向にすり板１０Ａ3，１０Ａ4が移動する。このように、ソレノイドSOL-1，SOL-2に所定の時間間隔で制御部２３が交互に電流を流すことによって、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とが互いに逆方向に往復運動を繰り返し、すり板１０Ａ1〜１０Ａ4の局部摩耗が低減する。
この発明の第６実施形態に係る集電装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第６実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを連結する巻き掛け部材３１ｂを回転体３１ａに掛けて、これらのすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を滑車機構部３１が往復駆動する。また、この第６実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2を往復駆動するための駆動力をエアシリンダ機構部２０が発生し、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復動作に連動して巻き掛け部材３１ｂが弛まずにすり板１０Ａ3，１０Ａ4が往復動作するように、このすり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力付与部３２が張力を付与する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に、高さが低い滑車機構部３１を水平に配置して、簡単な構造の滑車機構部３１によってすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を確実に往復駆動させることができる。
この第６実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2とすり板１０Ａ3，１０Ａ4とを連結する巻き掛け部材３１ｂを回転体３１ａに掛けて、これらのすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を滑車機構部３１が往復駆動する。また、この第６実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2を往復駆動するための駆動力をエアシリンダ機構部２０が発生し、このすり板１０Ａ1，１０Ａ2の往復動作に連動して巻き掛け部材３１ｂが弛まずにすり板１０Ａ3，１０Ａ4が往復動作するように、このすり板１０Ａ3，１０Ａ4に張力付与部３２が張力を付与する。このため、十分な収容空間を確保することが困難な舟体枠１７の内部に、高さが低い滑車機構部３１を水平に配置して、簡単な構造の滑車機構部３１によってすり板１０Ａ1〜１０Ａ4を確実に往復駆動させることができる。
（第７実施形態）
図１７及び図１８に示す導電レール１ｂは、集電装置３３の集電靴１０Ｄが摺動する電車線路（第三軌条式電車線路（第三レール))であり、支持碍子によって支持された状態で軌道の側方に沿って軌道と平行に敷設されている。導電レール１ｂは、鉄道車両の車輪を支持する通常の走行用レールとは異なり、車両に電力を供給するための集電用レールであり、車両に負荷電流を供給することを目的として使用される。
図１７及び図１８に示す導電レール１ｂは、集電装置３３の集電靴１０Ｄが摺動する電車線路（第三軌条式電車線路（第三レール))であり、支持碍子によって支持された状態で軌道の側方に沿って軌道と平行に敷設されている。導電レール１ｂは、鉄道車両の車輪を支持する通常の走行用レールとは異なり、車両に電力を供給するための集電用レールであり、車両に負荷電流を供給することを目的として使用される。
集電靴１０Ｄは、導電レール１ｂと摺動する部材である。集電靴１０Ｄは、鋳鉄製又は鋳鋼製の板状部材であり、図２に示すすり板１０Ａと同様に導電部１１上に直線状に並べて配置されている。集電靴８Ｂは、軌道上を走行する台車に集電装置３３によって絶縁材を介して取り付けられており、図示しないばねによって導電レール１ｂに押し付けられている。集電靴１０Ｄは、図１８に示すガイド部１４によって移動自在にガイドされており、図１７に示す駆動部１９によって導電レール１ｂに対してＢ1，Ｂ2方向に往復運動しながら接触するように駆動される。
図１７及び図１８に示す集電装置３３は、導電レール１ｂと摺動する集電靴１０Ｄによってこの導電レール１ｂから集電する装置である。集電装置３３は、導電レール１ｂから電力を導く集電機能を有するとともに、導電レール１ｂ上で集電靴１０Ｄを往復運動させる往復運動機能を有する。図１７及び図１８に示す集電装置３３は、導電レール１ｂの長さ方向（Ａ方向）と直交するＢ1，Ｂ2方向に集電靴１０Ｄを移動させながら、導電レール１ｂの頭頂面に集電靴１０Ｄの下面を摺動させて集電する第三軌条式集電装置である。
この発明の第７実施形態に係る集電装置には、第１実施形態〜第６実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第７実施形態では、導電レール１ｂと摺動する集電靴１０Ｄを駆動部１９が駆動する。このため、集電靴１０Ｄを略均一に摩耗させることができ、この集電靴１０Ｄに局部摩耗が発生するのを防止することができる。
この第７実施形態では、導電レール１ｂと摺動する集電靴１０Ｄを駆動部１９が駆動する。このため、集電靴１０Ｄを略均一に摩耗させることができ、この集電靴１０Ｄに局部摩耗が発生するのを防止することができる。
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道車両の集電装置３，３３を例に挙げて説明したが、運搬機械又はエレベータなどのような移動体の集電装置、高速で摺動しながら種々の試験を実施する集電試験機の集電装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、シングルアーム式の集電装置３及び第三軌条方式の集電装置３３を例に挙げて説明したが、菱型又は翼型などの他の形式の集電装置についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、電車線がトロリ線１ａ及び導電レール１ｂである場合を例に挙げて説明したが、アルミ合金又は導電鋼などの剛体を電車線に使用する剛体ちょう架式電車線路の剛体電車線などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車両２がＡ方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ方向とは逆方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道車両の集電装置３，３３を例に挙げて説明したが、運搬機械又はエレベータなどのような移動体の集電装置、高速で摺動しながら種々の試験を実施する集電試験機の集電装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、シングルアーム式の集電装置３及び第三軌条方式の集電装置３３を例に挙げて説明したが、菱型又は翼型などの他の形式の集電装置についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、電車線がトロリ線１ａ及び導電レール１ｂである場合を例に挙げて説明したが、アルミ合金又は導電鋼などの剛体を電車線に使用する剛体ちょう架式電車線路の剛体電車線などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車両２がＡ方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ方向とは逆方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。
(2) この実施形態では、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄを所定の速度で往復駆動する場合を例に挙げて説明したが、これらを任意の速度で駆動することもできる。例えば、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄの駆動速度を車両２の速度に応じて可変するために、この車両２の速度を検出する速度検出部が出力する速度検出信号に基づいて、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄの駆動速度を最適な速度に自動で設定することもできる。また、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄの駆動速度を任意の速度に車両２の運転者が手動で設定することもできる。この場合には、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄの駆動速度を任意の速度に設定する動作設定部が出力する動作設定情報に基づいて、すり板１０Ａ，１０Ａ1〜１０Ａ4及び集電靴１０Ｄが往復駆動するように、駆動部１９，２３〜２６を制御部２３によって制御することができる。
(3) この第１実施形態、第２実施形態及び第５実施形態〜第７実施形態では、作動流体として空気を使用するエアシリンダを例に挙げて説明したがエアシリンダに限定するものではない。例えば、作動流体として油を使用する油圧シリンダについてもこの発明を適用することができる。同様に、空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ以外にリニアモータ、超音波モータなどの電動アクチュエータをこの発明に適用することができる。また、この第３実施形態及び第４実施形態では、駆動力発生部２６が空気圧モータである場合を例に挙げて説明したが、電動モータなどの回転式アクチュエータを使用することもできる。
(4) この第４実施形態及び第６実施形態では、巻き掛け部材２８ｃ，３１ｂがタイミングベルトである場合を例に挙げて説明したが、ワイヤ、ロープ又はチェーンなどの他の巻き掛け部材を使用しることもできる。また、この第５実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2をエアシリンダ機構部２０によって往復駆動する場合を例に挙げて説明したが、エアモータ又は電動モータなどによってピニオン３０ｃを正転及び逆転させて、すり板１０Ａ1，１０Ａ2及びすり板１０Ａ3，１０Ａ4を往復駆動することもできる。さらに、この第５実施形態では、すり板１０Ａ1，１０Ａ2をエアシリンダ機構部２０によって往復駆動する場合を例に挙げて説明したが、すり板１０Ａ3，１０Ａ4をエアシリンダ機構部２０によって往復駆動することもできる。
(5) この第５実施形態及び第６実施形態では、複数のすり板１０Ａ1〜１０Ａ4に分割されている場合を例に挙げて説明したが、すり板１０Ａ1，１０Ａ2を一体に形成するとともに、すり板１０Ａ3，１０Ａ4を一体に形成することもできる。また、この第７実施形態では、集電靴１０Ｄをエアシリンダ機構部２０によって駆動する場合を例に挙げて説明したが、集電靴１０Ｄを送りねじ機構部２５、巻き掛け伝導機構部２８、ラックピニオン機構部３０又は滑車機構部３１によって駆動することもできる。
１ 架線（電車線路）
１ａ トロリ線（電車線）
１ｂ 導電レール（電車線）
２ 車両
２ａ 車体
３ 集電装置
７ 集電舟
９ すり板組立体
１０Ａ〜１０Ｃ すり板（摺動部）
１０Ｄ 集電靴（摺動部）
１０Ａ1，１０Ａ2 すり板（第１の摺動部）
１０Ａ3，１０Ａ4 すり板（第２の摺動部）
１１ 導電部
１２ 絶縁断熱部
１３Ａ，１３Ｂ 通電部
１４ ガイド部
１５，１６ 固定部
１７ 舟体枠
１８ 固定部
１９ 駆動部
２０ エアシリンダ機構部
２１ 動作切替部
２２ 動作開始／終了選択部
２３ 制御部
２４ 空気圧源
２５ 送りねじ機構部
２５ａ ねじ軸
２６ 駆動力発生部
２７ 動作切替部
２８ 巻き掛け伝導機構部
２８ａ，２８ｂ 回転体
２８ｃ 巻き掛け部材
２９ 歯車機構部
３０ ラックピニオン機構部
３０ａ，３０ｂ ラック
３０ｃ ピニオン
３１ 滑車機構部
３１ａ 回転体
３１ｂ 巻き掛け部材
３２ 張力付与部
３３ 集電装置
１ａ トロリ線（電車線）
１ｂ 導電レール（電車線）
２ 車両
２ａ 車体
３ 集電装置
７ 集電舟
９ すり板組立体
１０Ａ〜１０Ｃ すり板（摺動部）
１０Ｄ 集電靴（摺動部）
１０Ａ1，１０Ａ2 すり板（第１の摺動部）
１０Ａ3，１０Ａ4 すり板（第２の摺動部）
１１ 導電部
１２ 絶縁断熱部
１３Ａ，１３Ｂ 通電部
１４ ガイド部
１５，１６ 固定部
１７ 舟体枠
１８ 固定部
１９ 駆動部
２０ エアシリンダ機構部
２１ 動作切替部
２２ 動作開始／終了選択部
２３ 制御部
２４ 空気圧源
２５ 送りねじ機構部
２５ａ ねじ軸
２６ 駆動力発生部
２７ 動作切替部
２８ 巻き掛け伝導機構部
２８ａ，２８ｂ 回転体
２８ｃ 巻き掛け部材
２９ 歯車機構部
３０ ラックピニオン機構部
３０ａ，３０ｂ ラック
３０ｃ ピニオン
３１ 滑車機構部
３１ａ 回転体
３１ｂ 巻き掛け部材
３２ 張力付与部
３３ 集電装置
Claims (8)
- トロリ線と摺動する摺動部によってこのトロリ線から集電する集電装置であって、
前記摺動部は、前記トロリ線と摺動するすり板であり、
前記トロリ線に対して略直交する方向、かつ、前記すり板とこのトロリ線とを結ぶ方向と直交する方向にこのすり板が往復運動しながら接触するように、このすり板を駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする集電装置。 - 導電レールと摺動する摺動部によってこの導電レールから集電する集電装置であって、
前記摺動部は、前記導電レールと摺動する集電靴であり、
前記導電レールに対して略直交する方向、かつ、前記集電靴とこの導電レールとを結ぶ方向と直交する方向にこの集電靴が往復運動しながら接触するように、この集電靴を駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、
前記駆動部は、前記摺動部を往復駆動するエアシリンダ機構部を備えること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、
前記駆動部は、
前記摺動部を往復駆動する送りねじ機構部と、
前記送りねじ機構部のねじ軸を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部とを備えること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、
前記駆動部は、
前記摺動部を装着する巻き掛け部材を回転体に掛けて、この回転体を回転駆動することによってこの巻き掛け部材を往復駆動する巻き掛け伝導機構部と、
前記回転体を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部とを備えること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の集電装置において、
前記摺動部は、互いに平行な第１及び第２の摺動部を備え、
前記駆動部は、前記第１及び前記第２の摺動部が互いに逆方向に往復運動するようにこの第１及びこの第２の摺動部を駆動すること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項６に記載の集電装置において、
前記駆動部は、
前記第１の摺動部側のラックと前記第２の摺動部側のラックとの間にピニオンを噛み合わせて、この第１及びこの第２の摺動部を往復駆動するラックピニオン機構部と、
前記第１及び前記第２の摺動部を往復駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部とを備えること、
を特徴とする集電装置。 - 請求項６に記載の集電装置において、
前記駆動部は、
前記第１の摺動部と前記第２の摺動部とを連結する巻き掛け部材を回転体に掛けて、この第１及びこの第２の摺動部を往復駆動する滑車機構部と、
前記第１の摺動部を往復駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記巻き掛け部材が弛まずに前記第１の摺動部の往復動作に連動して前記第２の摺動部が往復動作するように、この第２の摺動部に張力を付与する張力付与部とを備えること、
を特徴とする集電装置。
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| JP2012070717A JP5832026B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 集電装置 |
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