JP6314004B2 - センサ支持装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば鉄道レールなどの検出対象物にセンサを取付けるためのセンサ支持装置に関する。

鉄道レールの状態を監視するために、検出対象物である鉄道レールにセンサを取付けることがある。例えば鉄道レールの近傍で工事等が行なわれる場合に、その影響が鉄道レールに及んでいるか否かを判断する１つの手段として、鉄道レールの姿勢の変化（傾き等）を検出するための変位センサが使用されることがある。このような目的で鉄道レールに変位センサを取付けるために、例えば特許文献１に見られるように、マグネットを備えたブラケットとセンサとを有するセンサユニットを、マグネットによってレールの側面等に固定することが提案されている。

レール上を車両が走行する際、レールに振動が生じることが知られている。この振動は低周波成分から高周波成分を含んでいる。しかもこの振動は一定の方向だけでなく、様々な方向に作用することが知られている。このためレールに取付けられたセンサは様々な振動にさらされることになる。特に高精度のセンサほど構造的に脆い傾向があり、レールに設けるセンサのように振動的に厳しい状況にさらされるセンサでは、耐久性が落ちて検出機能が低下したり、極端な場合にはセンサが破損したりするなどの問題が生じる。

レールに取付けたセンサが振動の影響を受けにくくするために、例えばブラケットとセンサとの間にゴム状弾性体を設けた振動支持装置が提案されている。ゴム状弾性体の耐熱性や耐候性、ばね定数などに問題がある場合には、金属製の圧縮コイルばねや板ばねをブラケットとセンサとの間に設けることも考えられる。また鉄道レール用ではないが、特許文献２に記載されているように、センサに伝わる振動をキャンセルして周波数特性に与える影響を小さくした衝撃緩衝機能を有するセンサ支持装置も提案されている。

特開２０１０−７４５２号公報 特開２０１０−５３８７８号公報

従来のセンサ支持装置のように、センサをゴム状弾性体や圧縮コイルばねによって検出対象物から弾性的に浮かせた状態で支持した場合、弾性体の撓みや共振などの影響がセンサの検出精度に影響を与える原因になることがある。センサは所定の姿勢となるように検出対象物に取付ける必要があるが、弾性体によってセンサを浮かせた状態で支持するセンサ支持装置の場合、センサを様々な姿勢でも問題なく取付けることができるようにするには、センサの周りを囲むように多数の弾性体を配置する必要があるなど、構造が複雑となってしまう。

従って本発明の目的は、例えば鉄道レール等の検出対象物に配置されるセンサが振動の影響を受けることを抑制できる簡易なセンサ支持装置を提供することにある。

本発明に係るセンサ支持装置は、互いに向かい合う第１の支持壁および第２の支持壁を有するフレーム構体と、前記第１の支持壁と前記第２の支持壁との間において前記第１の支持壁に対向する第１の対向壁と前記第２の支持壁に対向する第２の対向壁とを有しセンサホルダと、前記第１の支持壁と前記第１の対向壁との間に圧縮した状態で配置された少なくとも１つの第１のワイヤメッシュばねと、前記第２の支持壁と前記第２の対向壁との間に圧縮した状態で配置された少なくとも１つの第２のワイヤメッシュばねとを有している。さらにこのセンサ支持装置は第１〜第４のストッパを備えている。第１のストッパは前記第１の支持壁に設けられ、前記第１のワイヤメッシュばねの一端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する。第２のストッパは前記第１の対向壁に設けられ、前記第１のワイヤメッシュばねの他端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する。第３のストッパは前記第２の支持壁に設けられ、前記第２のワイヤメッシュばねの一端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する。第４のストッパは前記第２の対向壁に設けられ、前記第２のワイヤメッシュばねの他端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する。前記フレーム構体は、例えば締結機構等によって鉄道レールに取付けるクランプ式の取付治具に取付けられている。

本発明に係るセンサ支持装置の実施形態は、前記センサホルダの回転を防ぐための回り止め手段を備えている。回り止め手段の一例は、互いに平行に並べて配置された複数の前記第１のワイヤメッシュばねと、互いに平行に並べて配置された複数の前記第２のワイヤメッシュばねと、前記フレーム構体と前記センサホルダとに形成され前記複数の第１のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部と、前記複数の第２のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部とからなる。

回り止め手段の他の例は、断面が非円形（例えば長円形や楕円、矩形など）の前記第１のワイヤメッシュばねおよび前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方と、前記フレーム構体と前記センサホルダとに形成され前記非円形のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部とからなる。あるいは、前記第１のワイヤメッシュばねと前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方のワイヤメッシュばねの両端が接する前記フレーム構体および前記センサホルダに形成された粗面からなり、ワイヤメッシュばねとの間に摩擦抵抗を生じさせることより、センサホルダの回転を防ぐ。

回り止め手段のさらに別の例では、前記第１のワイヤメッシュばねと前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方のワイヤメッシュばねの両端が接する前記フレーム構体および前記センサホルダに形成された棘からなり、これらの棘をワイヤメッシュばねに突き刺すことにより、センサホルダの回転を防止する。

１つの実施形態では、前記第１および第２のワイヤメッシュばねが、それぞれ、外面と内面とを有する円筒形をなし、これら第１および第２のワイヤメッシュばねが前記第１の支持壁と前記第２の支持壁との間に直列に配置されている。前記第１および第２のストッパの一例は、それぞれ、前記第１の支持壁と前記第１の対向壁とに形成された円形の凹部の内側の周壁からなり、これら周壁を前記第１のワイヤメッシュばねの外面と対向させている。前記第３および第４のストッパの一例は、それぞれ、前記第２の支持壁と前記第２の対向壁とに形成された円形の凹部の内側の周壁からなり、これら周壁を前記第２のワイヤメッシュばねの外面と対向させている。

また前記第１および第２のストッパが、それぞれ、前記第１の支持壁と前記第１の対向壁とに形成された凸部の側面からなり、これら凸部の側面を前記第１のワイヤメッシュばねの内面と対向させてよい。前記第３および第４のストッパが、それぞれ、前記第２の支持壁と前記第２の対向壁とに形成された凸部の側面からなり、これら凸部の側面を前記第２のワイヤメッシュばねの内面と対向させてよい。前記第１および第２のストッパが、それぞれ、前記第１のワイヤメッシュばねの端面に形成された凹部に挿入される凸部であってもよい。また前記第３および第４のストッパが、それぞれ、前記第２のワイヤメッシュばねの端面に形成された凹部に挿入される凸部であってもよい。さらに前記第１および第２のストッパが、それぞれ、軸線方向の高さが前記第１のワイヤメッシュばねの径方向に変化するテーパ状の傾斜面であり、前記第３および第４のストッパが、それぞれ、軸線方向の高さが前記第２のワイヤメッシュばねの径方向に変化するテーパ状の傾斜面であってもよい。

これら第１のストッパと第２のストッパの形態が互いに同じでもよいし、第１のストッパと第２のストッパが互いに異なる形態の組合わせであってもよい。同様に、第３のストッパと第４のストッパの形態が同じでもよいし、第３のストッパと第４のストッパが互いに異なる形態の組合わせであってもよいなど、第１〜第４のストッパの形態が全て共通でもよいし、異なる形態のストッパを適宜組合わせてもよい。

本発明のセンサ支持装置によれば、例えば鉄道レール等の検出対象物に取付けられたセンサが振動の影響を受けることを抑制でき、振動に弱いセンサが壊れたり故障したりするなどの不具合を防止することができる。また、検出対象物の所定の位置にセンサを所定の姿勢で取付けることができ、しかも振動の影響がセンサに及ぶことを軽減できるため、センサの精度を維持することができる。センサホルダの回転を抑制するための回り止め手段を備えている実施形態の場合には、ワイヤメッシュばねを介して保持されているセンサホルダが回転することを防止できるため、センサが回転することによる問題を回避できるものである。

第１の実施形態に係るセンサ支持装置を鉄道レールに取付けた状態の側面図。 図１に示されたセンサ支持装置と鉄道レールの一部の正面図。 図１に示されたセンサ支持装置の斜視図。 図１に示されたセンサ支持装置の分解斜視図。 図２中のＦ５−Ｆ５線に沿うセンサ支持装置の断面図。 図１に示されたセンサ支持装置のベース部材の斜視図。 図１に示されたセンサ支持装置に負荷される荷重と撓みとの関係を示す図。 図１に示されたセンサ支持装置に軸線と直角な方向の振動を与えた場合の周波数とパワースペクトルとの関係を示す図。 比較例のセンサ支持装置に軸線と直角な方向の振動を与えた場合の周波数とパワースペクトルとの関係を示す図。 第２の実施形態に係るセンサ支持装置の断面図。 第３の実施形態に係るセンサ支持装置の断面図。 第４の実施形態に係るセンサ支持装置の断面図。 第５の実施形態に係るセンサ支持装置の正面図。 図１３中のＦ１４−Ｆ１４線に沿うセンサ支持装置の断面図。 第６の実施形態に係るセンサ支持装置の正面図。 第７の実施形態に係るセンサ支持装置を鉄道レールに取付けた状態の側面図。 図１６に示されたセンサ支持装置と鉄道レールの一部の正面図。 図１６に示されたセンサ支持装置のワイヤメッシュばねの断面図。 図１６に示されたセンサ支持装置の支持プレートの斜視図。 図１６に示されたセンサ支持装置のワイヤメッシュばねと支持プレートの断面図。 第８の実施形態に係るワイヤメッシュばねの断面図。 図２１に示されたワイヤメッシュばねが嵌合する支持プレートの斜視図。 第９の実施形態に係る回り止め手段を備えた支持プレートの斜視図。 図２３に示された支持プレートとワイヤメッシュばねの断面図。

以下に第１の実施形態に係るセンサ支持装置について、図１から図９を参照して説明する。
図１と図２は、鉄道レール１（以下、単にレール１と称す）に第１の実施形態に係るセンサ支持装置１０を取付けた状態を示している。レール１は検出対象物の一例であり、枕木に固定される底部２と、レール１上を走行する車両の車輪が転接する頭部３と、底部２と頭部３との間に形成された胴部４とを有している。

センサ支持装置１０は、クランプ式の取付治具１１によってレール１の底部２に固定されている。取付治具１１は、レール１の底部２に取付けるクランプ部材１２および台座部１３と、ボルト１４とナット１５を有する締結機構１６などを有している。クランプ部材１２はワイヤからなり、レール１の底部２を下面側から抱え込むように配置されている。台座部１３を締結機構１６のボルト１４とナット１５によってレール１の底部２に側方から押付けることによって、台座部１３がレール１に強固に固定されている。台座部１３上にセンサ支持装置１０が配置されている。

図３はセンサ支持装置１０を下側から見た斜視図である。図４はセンサ支持装置１０の分解斜視図、図５はセンサ支持装置１０の断面図である。センサ支持装置１０は、取付治具１１に固定されるフレーム構体２０と、フレーム構体２０に対して移動可能なセンサホルダ２１とを有している。センサホルダ２１には、レール１の状態を検出するためのセンサ２２が搭載されている。センサ２２の一例は、レール１の状態、例えば傾斜の変化を三次元的にとらえることが可能な検出素子を有した加速度センサであるが、目的に応じて種々のセンサが採用される。

フレーム構体２０は、ベース部材３０と、一対の段付ボルト３１と、ばね受け部材３２と、必要に応じて設ける荷重調整部材３３とを含んでいる。ベース部材３０は第１の支持壁３５を有している。ばね受け部材３２は第２の支持壁３６を有している。図５に示されるように第１の支持壁３５と第２の支持壁３６とは、互いに向かい合っている。

段付ボルト３１は、レンチ等の工具でつかんで回すことができる頭部４０と、頭部４０から軸線Ｚ（図５に示す）に沿う方向に延びる軸部４１と、軸部４１の先端に形成されたねじ部４２とを有している。ねじ部４２の径は軸部４１の径よりも小さいため、軸部４１とねじ部４２との間に段差部４３が形成されている。

ばね受け部材３２には、段付ボルト３１の軸部４１が挿入される孔４５が形成されている。このばね受け部材３２は、荷重調整部材３３を介して段付ボルト３１の頭部４０に支持され、段付ボルト３１に対して軸線Ｚ方向に移動しないように軸線Ｚ方向の位置が規制されている。

図６はベース部材３０の斜視図である。このベース部材３０には、ベース部材３０を取付治具１１の台座部１３に固定するためのボルト５０（図２に示す）を挿入するねじ孔５１と、段付ボルト３１のねじ部４２を挿入するねじ孔５２が形成されている。これらベース部材３０や段付ボルト３１、ばね受け部材３２、荷重調整部材３３は、いずれもＳＵＳ３０４等の非磁性のステンレス鋼からなる。

一方、センサホルダ２１は、フローティング部材６０と、ねじ６１によってフローティング部材６０に固定された側板部材６２，６３と、側板部材６２，６３の他端側にねじ６４によって固定されたセンサ取付ベース６５などを含んでいる。センサ取付ベース６５に前記センサ２２が取付けられている。

フローティング部材６０は、第１の支持壁３５と第２の支持壁３６との間に配置されている。このフローティング部材６０には、段付ボルト３１の軸部４１を挿入する孔７０が形成されている。フローティング部材６０は、フレーム構体２０に対して軸線Ｚに沿う第１の方向や、軸線Ｚと直角な第２の方向（図５に矢印Ｘで示す方向）など、全方向に移動することができるようになっている。

このフローティング部材６０は、ベース部材３０の第１の支持壁３５に対向する第１の対向壁７１と、ばね受け部材３２の第２の支持壁３６に対向する第２の対向壁７２とを有している。これらフローティング部材６０と側板部材６２，６３と、センサ取付ベース６５は、いずれもＳＵＳ３０４等の非磁性のステンレス鋼からなる。

第１の支持壁３５と第１の対向壁７１との間に、一対の第１のワイヤメッシュばね８１が配置（並列置き）されている。また、第２の支持壁３６と第２の対向壁７２との間に、一対の第２のワイヤメッシュばね８２が配置（並列置き）されている。

ワイヤメッシュばね８１，８２の一例は、伸線加工等によって加工硬化したステンレス鋼線を編んで得たワイヤメッシュ（金網）を金型内に充填し、軸方向に圧縮成形することによって円筒形に形成したものであり、ステンレス鋼線が互いに複雑に絡み合うことにより、圧縮方向あるいは圧縮方向以外の荷重に対して弾性を発揮することができる。ステンレス鋼線はＳＵＳ３０４等の非磁性のステンレス鋼からなる。このように本実施形態のワイヤメッシュばね８１，８２は、それぞれ、外面と内面とを有する円筒形に成形されている。そして第１および第２のワイヤメッシュばね８１，８２が第１の支持壁３５と第２の支持壁３６との間に直列に配置されている
図５に示されるように、段付ボルト３１の頭部４０とばね受け部材３２との間に、例えばワッシャの形態をとる荷重調整部材３３が設けられている。段付ボルト３１のねじ部４２がベース部材３０のねじ孔５２に挿入され、段付ボルト３１の段差部４３が第１の支持壁３５に突き当る位置まで段付ボルト３１を締付けた状態において、ワイヤメッシュばね８１，８２が第１の方向（軸線Ｚに沿う方向）にある程度圧縮されるように、ベース部材３０からばね受け部材３２までの距離が設定されている。この距離は、荷重調整部材３３の厚さや枚数によって調整することができる。

荷重調整部材３３は、軸線Ｚ方向に圧縮されたワイヤメッシュばね８１，８２の荷重を調整する機能を有している。例えばセンサ支持装置１０に要求される仕様に応じてワイヤメッシュばね８１，８２が所望の荷重を発揮できるように、荷重調整部材３３の枚数が選定される。ただし荷重調整部材３３が不要な場合も有りえるので、荷重調整部材３３の有無や枚数が限定されるものではない。

図７中の実線Ｌ１は、荷重調整部材３３を２枚重ねて使用し、ワイヤメッシュばね８１，８２に軸線Ｚ方向の荷重を負荷した場合の荷重と撓みとの関係を示している。これに対し図７中の１点鎖線Ｌ２は、荷重調整部材３３を４枚重ねて使用した場合の荷重と撓みとの関係を示している。いずれの場合も、矢印Ａで示す方向に荷重を増加したのち矢印Ｂで示す方向に荷重を減少させると、ステンレス鋼線同士の摩擦によって生じるヒステリシスなどによって、フレーム構体２０とセンサホルダ２１との間の相対移動（振動）を減衰させことができる。

図５や図６等に示すように、ベース部材３０の第１の支持壁３５に、第１のワイヤメッシュばね８１の一端８１ａが挿入される円形の凹部９０が形成されている。本実施形態のようにベース部材３０に一対の第１のワイヤメッシュばね８１が配置される場合、凹部９０は第１の支持壁３５に一対形成されている。

凹部９０の内側の周壁は、第１のワイヤメッシュばね８１の一端８１ａの外面と対向し、第１のワイヤメッシュばね８１の一端８１ａが径方向（軸線Ｚと直角な方向）に移動することを規制するための第１のストッパ９１をなしている。この第１のストッパ９１は、座ぐり等の機械加工によって第１の支持壁３５に凹部９０を形成することにより、それぞれ、ねじ孔５２を中心として同心円状に成形されている。

第１の支持壁３５と対向するフローティング部材６０の第１の対向壁７１に、第１のワイヤメッシュばね８１の他端８１ｂが挿入される円形の凹部９５が形成されている。本実施形態のように第１のワイヤメッシュばね８１が一対配置される場合、凹部９５は第１の対向壁７１に一対形成されている。

凹部９５の内側の周壁は、第１のワイヤメッシュばね８１の他端８１ｂの外面と対向し、第１のワイヤメッシュばね８１の他端８１ｂが径方向（軸線Ｚと直角な方向）に移動することを規制するための第２のストッパ９６をなしている。この第２のストッパ９６は、座ぐり等の機械加工によって第１の対向壁７１に凹部９５を形成することにより、それぞれ、孔７０を中心として同心円状に成形されている。

ばね受け部材３２の第２の支持壁３６には、第２のワイヤメッシュばね８２の一端８２ａが挿入される円形の凹部１００が形成されている。本実施形態のように第２のワイヤメッシュばね８２が一対配置される場合、凹部１００は第２の支持壁３６に一対形成されている。

凹部１００の内側の周壁は、第２のワイヤメッシュばね８２の一端８２ａの外面と対向し、第２のワイヤメッシュばね８２の一端８２ａが径方向（軸線Ｚと直角な方向）に移動することを規制するための第３のストッパ１０１をなしている。この第３のストッパ１０１は、座ぐり等の機械加工によって第２の支持壁３６に凹部１００を形成することにより、それぞれ、孔４５を中心として同心円状に成形されている。

第２の支持壁３６と対向するフローティング部材６０の第２の対向壁７２に、第２のワイヤメッシュばね８２の他端８２ｂが挿入される円形の凹部１１０が形成されている。本実施形態のように第２のワイヤメッシュばね８２が一対配置される場合、凹部１１０は第２の対向壁７２に一対形成されている。

凹部１１０の内側の周壁は、第２のワイヤメッシュばね８２の他端８２ｂの外面と対向し、第２のワイヤメッシュばね８２の他端８２ｂが径方向（軸線Ｚと直角な方向）に移動することを規制するための第４のストッパ１１１をなしている。この第４のストッパ１１１は、座ぐり等の機械加工によって第２の対向壁７２に凹部１１０を形成することにより、それぞれ、孔７０を中心として同心円状に成形されている。

以上説明したように、ベース部材３０と、段付ボルト３１と、ばね受け部材３２と、荷重調整部材３３などによって、レール１に対して固定される側であるフレーム構体２０が構成されている。これに対し、フローティング部材６０と、側板部材６２，６３と、センサ取付ベース６５などによって、フレーム構体２０に対し相対移動可能なセンサホルダ２１が構成されている。しかもセンサホルダ２１は、ワイヤメッシュばね８１，８２を介して、フレーム構体２０に弾性的に支持されている。

ワイヤメッシュばね８１，８２は、段付ボルト３１によって軸線Ｚ方向に圧縮された状態（初期荷重を有する状態）のもとで、フレーム構体２０とセンサホルダ２１との間に配置されている。ワイヤメッシュばね８１，８２は、ブロック状の弾性体であるとともに剛性も有しているため、センサ支持装置１０を取付ける姿勢にかかわらずセンサ２２を所定の位置に所定の姿勢に保持することができる。

レール１からフレーム構体２０を介してセンサホルダ２１に向かう振動（特に数百Ｈｚ以上の高周波振動）に対し、ワイヤメッシュばね８１，８２は、軸線Ｚ方向や軸線Ｚと直角な方向をはじめとする全ての方向の振動に対して前記ヒステリシス（図７参照）に基く減衰作用を発揮する。特に、ワイヤメッシュばね８１，８２のそれぞれの両端８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂの径方向への移動がストッパ９１，９６，１０１，１１１によって拘束されることにより、軸線Ｚと角度をなす方向から入力する高周波振動を効果的に遮断することができる。

その結果、レール１からフレーム構体２０を介してセンサホルダ２１に向かう全ての方向の振動をワイヤメッシュばね８１，８２によって吸収することができ、レール１の振動（特に高周波振動）がセンサ２２に伝わることを抑制することができる。このためセンサ２２が破損したり故障したりすることがなくなり、所定のセンシング機能を全うすることができる。

図８は、本実施形態のワイヤメッシュばね８１，８２とストッパ９１，９６，１０１，１１１を備えたセンサ支持装置１０に、レールを介して軸線Ｚと直角な方向（図５に矢印Ｘで示す方向）に車両（列車）からの振動を与えた場合の周波数とパワースペクトルとの関係を測定した結果を示している。ここでパワースペクトルとは、空間的に変動する量の２乗平均値を振動数成分の分布として表わしたものである。図８に示されるように、特に２００Ｈｚを越える高周波域でパワースペクトルが減少していることが判る。

これに対し図９は、前記ストッパとワイヤメッシュばねを有しない比較例のセンサ支持装置に、図８と同じ方向の振動を車両（列車）から与えた場合の周波数とパワースペクトルとの関係を測定した結果を示している。図９に示されるように比較例のセンサ支持装置は、特に高周波域でパワースペクトルが減少することなく振動がセンサに伝わるため、センサによっては破損したりセンシング機能に悪影響が生じたりする。

このセンサ支持装置１０は、センサホルダ２１が仮想の回転中心Ｃ（図１〜図３に示す）まわりに回転してしまうことを防ぐための回り止め手段１１５を備えている。回り止め手段１１５は、一対（２個）の第１のワイヤメッシュばね８１を互いに平行に並べて配置してなる第１ユニットと、一対（２個）の第２のワイヤメッシュばね８２を互いに平行に並べて配置してなる第２ユニットとを含んでいる。

図４と図５に示されるように、第１のワイヤメッシュばね８１の両端８１ａ，８１ｂがそれぞれベース部材３０の凹部９０とフローティング部材６０の凹部９５に嵌合し、第２のワイヤメッシュばね８２の両端８２ａ，８２ｂがそれぞればね受け部材３２の凹部１００とフローティング部材６０の凹部１１０に嵌合している。このように第１のワイヤメッシュばね８１と第２のワイヤメッシュばね８２をそれぞれ一対（２個）ずつ配置したことにより、センサホルダ２１の回転を防止するための回り止め手段１１５として機能させている。

図１０は、第２の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ａの断面図である。このセンサ支持装置１０Ａは、第１のワイヤメッシュばね８１の内面に対向する凸部の側面からなる第１のストッパ９１および第２のストッパ９６と、第２のワイヤメッシュばね８２の内面に対向する凸部の側面からなる第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１とを有している。第１のストッパ９１および第２のストッパ９６によって、第１のワイヤメッシュばね８１の両端８１ａ，８１ｂが径方向に移動することが規制される。第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１によって、第２のワイヤメッシュばね８２の両端８２ａ，８２ｂが径方向に移動することが規制される。それ以外の構成と作用について、このセンサ支持装置１０Ａは第１の実施形態のセンサ支持装置１０と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図１１は、第３の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ｂの断面図である。このセンサ支持装置１０Ｂは、第１の支持壁３５および第１の対向壁７１に形成された凸部からなる第１のストッパ９１および第２のストッパ９６と、第２の支持壁３６および第２の対向壁７２に形成された凸部からなる第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１を有している。第１のストッパ９１および第２のストッパ９６は、第１のワイヤメッシュばね８１の端面に形成された凹部に挿入されている。これらストッパ９１，９６によって、第１のワイヤメッシュばね８１の両端８１ａ，８１ｂが径方向に移動することが規制される。第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１は、第２のワイヤメッシュばね８２の端面に形成された凹部に挿入されている。これらストッパ１０１，１１１によって、第２のワイヤメッシュばね８２の両端８２ａ，８２ｂが径方向に移動することが規制される。それ以外の構成と作用について、このセンサ支持装置１０Ｂは第１の実施形態のセンサ支持装置１０と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図１２は、第４の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ｃの断面図である。このセンサ支持装置１０Ｃは、軸線Ｚ方向の高さが第１のワイヤメッシュばね８１の径方向に変化する傾斜面からなるテーパ状の第１のストッパ９１および第２のストッパ９６と、軸線Ｚ方向の高さが第２のワイヤメッシュばね８２の径方向に変化する傾斜面からなるテーパ状の第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１とを有している。

このようなテーパ状の第１のストッパ９１および第２のストッパ９６によって、第１のワイヤメッシュばね８１の両端８１ａ，８１ｂが径方向に移動することが規制され、第３のストッパ１０１および第４のストッパ１１１によって、第２のワイヤメッシュばね８２の両端８２ａ，８２ｂが径方向に移動することが規制される。それ以外の構成と作用について、このセンサ支持装置１０Ｃは第１の実施形態のセンサ支持装置１０と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図１３と図１４は、第５の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ｄを示している。このセンサ支持装置１０Ｄのフレーム構体２０は、第１の支持壁３５を有する第１フレーム２０ａと、第２の支持壁３６を有する第２フレーム２０ｂとを有している。フレーム構体２０の内側に空間Ｓが形成され、この空間Ｓに、センサホルダ２１とセンサ２２とワイヤメッシュばね８１，８２とが配置されている。センサホルダ２１は、第１の対向壁７１と第２の対向壁７２とを有している。第１の支持壁３５と第１の対向壁７１との間に、第１のワイヤメッシュばね８１が軸線Ｚ方向に圧縮された状態で配置されている。第２の支持壁３６と第２の対向壁７２との間に、第２のワイヤメッシュばね８２が軸線Ｚ方向に圧縮された状態で配置されている。

このセンサ支持装置１０Ｄは、フレーム構体２０の内側にセンサホルダ２１とセンサ２２とワイヤメッシュばね８１，８２が収容されるため、センサ支持装置１０Ｄの高さＴを小さくすることができ、コンパクトに構成できるという利点がある。それ以外の構成と作用について、このセンサ支持装置１０Ｄは第１の実施形態のセンサ支持装置１０と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図１５は、第６の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ｅを示している。このセンサ支持装置１０Ｅは、マグネット式の取付治具１１´によって、レール１の底部２と胴部４とに固定されている。マグネット式の取付治具１１´は、レール１の底部２に吸着するマグネット１２０およびヨーク１２１を備えた台座部１２２と、台座部１２２から略垂直方向に立上がる縦壁部１２３とを有している。縦壁部１２３には、レール１の胴部４に吸着するマグネット１２４とヨーク１２５が設けられている。これら台座部１２２と縦壁部１２３とは、補強板１２６によって補強されている。台座部１２２上に、センサ支持装置１０Ｅが配置されている。マグネット式の取付治具１１´は、磁力によってレール１に簡単に取付けることができるという利点がある。この実施形態のセンサ支持装置１０Ｅの構成と作用は第１の実施形態のセンサ支持装置１０と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

なお、第１および第２のストッパ９１，９６が共通の形態（例えば図５，図１０，図１１、図１２のうちいずれかの形態）でもよいし、第１および第２のストッパ９１，９６が互いに異なる形態の組合わせでもよい。同様に、第３および第４のストッパ１０１，１１１が共通の形態（例えば図５，図１０，図１１、図１２のうちいずれかの形態）でもよいし、互いに異なる形態の組合わせでもよい。さらには第１〜第４のストッパ９１，９６，１０１，１１１が全て共通の形態でもよいし、異なる形態を適宜組合わせてもよい。

図１６から図２０は、第７の実施形態に係るセンサ支持装置１０Ｆを示している。以下にこのセンサ支持装置１０Ｆについて説明する。なお、このセンサ支持装置１０Ｆの構成に関して第１の実施形態（図１〜図６）のセンサ支持装置１０と共通の部分には、両者に共通の符号を付して説明を省略する。

センサ支持装置１０Ｆは、取付治具１１ａによって鉄道レール１に固定されている。取付治具１１ａは、第１の実施形態の取付治具１１（図１，図２）と同様に、ワイヤからなるクランプ部材１２と、台座部１３を備えたベース部材３０と、締結機構１６などを有している。図１７に示されるようにクランプ部材１２は一対の腕部１３０，１３１を有している。腕部１３０，１３１にばね部１３２，１３３が形成されている。クランプ部材１２にばね部１３２，１３３を設けたことにより、ベース部材３０が弛むことを抑制できる。腕部１３０，１３１同士が互いに接続部材１３５によってつながれている。

この実施形態のセンサ支持装置１０Ｆは、図１６と図１７において下側に位置する第１の支持プレート１５１と、上側に位置する第２の支持プレート１５２と、非円筒形の１個の第１のワイヤメッシュばね１５３と、非円筒形の１個の第２のワイヤメッシュばね１５４と、第１のフローティング部材１５５と、第２のフローティング部材１５６などを含んでいる。

第１の支持プレート１５１と第２の支持プレート１５２とは、フレーム構体２０の一部をなしている。第１のフローティング部材１５５と第２のフローティング部材１５６とはセンサホルダ２１の一部をなしている。センサホルダ２１を構成する第１のフローティング部材１５５と第２のフローティング部材１５６との間にセンサ２２が設けられている。センサ２２は、ボルトとナットなどの固定用部材１５７，１５８によって、フローティング部材１５５，１５６に固定されている。

第１のフローティング部材１５５は、第１のワイヤメッシュばね１５３を介して第１の支持プレート１５１によって支持されている。第２のフローティング部材１５６は、第２のワイヤメッシュばね１５４を介して第２の支持プレート１５２によって支持されている。これら支持プレート１５１，１５２は、４本の連結用ロッド１６０によって互いに締結されている。支持プレート１５１，１５２間の距離が連結用ロッド１６０によって一定に保たれている。

ワイヤメッシュばね１５３，１５４は、それぞれ第１の実施形態のワイヤメッシュばね８１，８２と同様にステンレス鋼線からなり、圧縮方向あるいは圧縮方向以外の荷重に対して弾性を発揮することができる。ワイヤメッシュばね１５３，１５４は、支持プレート１５１，１５２とフローティング部材１５５，１５６との間に圧縮された状態で配置されている。

本実施形態のセンサ支持装置１０Ｆは、第１のワイヤメッシュばね１５３と第２のワイヤメッシュばね１５４とがそれぞれ１個ずつであるため、第１の実施形態のセンサ支持装置１０と比較してワイヤメッシュばね１５３，１５４の数が少なくてすむ。しかしワイヤメッシュばね１５３，１５４がそれぞれ１個ずつの場合、仮にワイヤメッシュばね１５３，１５４が円筒形（径方向の断面が円形）であると、ワイヤメッシュばね１５３，１５４が中心軸まわりに回転し、センサホルダ２１とセンサ２２も回転してしまうことにより、センサ２２の機能に影響が出る可能性がある。

そこで本実施形態のセンサ支持装置１０Ｆでは、センサホルダ２１が回転することを防ぐための回り止め手段１１５を備えている。回り止め手段１１５の一例は、図１８に示すように第１のワイヤメッシュばね１５３の断面（径方向の断面）を、それぞれ非円形（例えば長円形や楕円、矩形など）としている。第２のワイヤメッシュばね１５４も第１のワイヤメッシュばね１５３と同様に断面が非円形である。

図１９に示されるように、第１の支持プレート１５１の凹部９０は、ワイヤメッシュばね１５３の形状に応じて非円形としている。フローティング部材１５５（図２０に示す）の凹部９５もワイヤメッシュばね１５３の断面に応じて非円形としている。第２の支持プレート１５２の凹部１００（図１７に示す）と、第２のフローティング部材１５６の凹部１１０（図１７に示す）も、それぞれ第２のワイヤメッシュばね１５４の断面に応じて非円形としている。図１９に示されるように第１の支持プレート１５１には、連結用ロッド１６０を挿入する孔１６１と、ボルト５０を挿入する孔１６２が形成されている。

図１６，図１７および図２０に示されるように、第１のワイヤメッシュばね１５３の一端１５３ａが第１の支持プレート１５１の凹部９０に挿入されている。第１のワイヤメッシュばね１５３の他端１５３ｂは第１のフローティング部材１５５の凹部９５に挿入されている。また第２のワイヤメッシュばね１５４の一端１５４ａが第２の支持プレート１５２の凹部１００に挿入されている。第２のワイヤメッシュばね１５４の他端１５４ｂは第２のフローティング部材１５６の凹部１１０に挿入されている。

このように断面が非円形のワイヤメッシュばね１５３，１５４と、これらワイヤメッシュばね１５３，１５４が嵌合する非円形の凹部９０，９５，１００，１１０とによって、回り止め手段１１５が構成されている。この回り止め手段１１５によって、センサホルダ２１が回転することを防いでいる。なおワイヤメッシュばね１５３，１５４のうちのいずれか一方のワイヤメッシュばねを円形断面としてこのワイヤメッシュばねの両端が嵌合する凹部を円形とし、他方のワイヤメッシュばねを非円形断面としてこのワイヤメッシュばねの両端が嵌合する凹部を非円形としてもよい。

図２１と図２２は、それぞれ第８の実施形態に係る第１のワイヤメッシュばね１５３と支持プレート１５１とを示している。ワイヤメッシュばね１５３の径方向の断面は円形である。支持プレート１５１の凹部９０も円形である。ワイヤメッシュばね１５３の一端が接する凹部９０の内面に、多数の凹凸からなる粗面１８０が形成されている。ワイヤメッシュばね１５３の他端が接する第１のフローティング部材１５５の凹部９５の内面にも同様の粗面が形成されている。これらの粗面１８０がワイヤメッシュばね１５３の両端と摩擦係合することにより、センサホルダ２１の回転が防止される。なお、第２のワイヤメッシュばね１５４の両端が接する第２の支持プレート１５２の凹部１００の内面と、第２のフローティング部材１５６の凹部１１０の内面にも同様の粗面が形成されてもよい。

図２３と図２４は、それぞれ第９の実施形態に係る回り止め手段１１５を備えた支持プレート１５１とフローティング部材１５５を示している。ワイヤメッシュばね１５３の径方向の断面は円形である。支持プレート１５１の凹部９０と、フローティング部材１５５の凹部９５もそれぞれ円形である。ワイヤメッシュばね１５３の一端１５３ａが接する支持プレート１５１の凹部９０の内面に、ワイヤメッシュばね１５３に向かって突き出る棘１９０が形成されている。ワイヤメッシュばね１５３の他端１５３ｂが接するフローティング部材１５５の凹部９５の内面にも、同様の棘１９０が形成されている。これらの棘１９０がワイヤメッシュばね１５３に突き刺ささることにより、フローティング部材１５５を含むセンサホルダ２１の回転を防止することができる。なお、第２のワイヤメッシュばね１５４の両端が接する第２の支持プレート１５２の凹部１００の内面と、第２のフローティング部材１５６の凹部１１０の内面にも同様の棘が形成されていてもよい。

本発明を実施するに当たって、フレーム構体やセンサホルダ、取付治具等の具体的な形状や寸法、構造、配置をはじめとして、ワイヤメッシュばねの数や材料、ばね定数など、センサ支持装置を構成する各部材の態様や構造、センサ支持装置を取付ける向きや角度等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。例えば第１のワイヤメッシュばねは１つでもよいし、３つ以上であってもよい。第２のワイヤメッシュばねも、１つあるいは３つ以上であってもよい。また本発明は、鉄道レール以外の検出対象物のためのセンサ支持装置に適用することもできる。

１…鉄道レール（検出対象物の一例）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…センサ支持装置、１１，１１´…取付治具、２０…フレーム構体、２１…センサホルダ、２２…センサ、３０…ベース部材、３１…段付ボルト、３２…ばね受け部材、３３…荷重調整部材、３５…第１の支持壁、３６…第２の支持壁、６０…フローティング部材、６５…センサ取付ベース、７１…第１の対向壁、７２…第２の対向壁、８１…第１のワイヤメッシュばね、８１ａ…一端、８１ｂ…他端、８２…第２のワイヤメッシュばね、８２ａ…一端、８２ｂ…他端、９０…凹部、９１…第１のストッパ、９５…凹部、９６…第２のストッパ、１００…凹部、１０１…第３のストッパ、１１０…凹部、１１１…第４のストッパ、１１５…回り止め手段、１８０…粗面、１９０…棘

Claims (16)

1. 互いに向かい合う第１の支持壁および第２の支持壁を有するフレーム構体と、
   前記第１の支持壁と前記第２の支持壁との間において前記第１の支持壁に対向する第１の対向壁と前記第２の支持壁に対向する第２の対向壁とを有したセンサホルダと、
   前記第１の支持壁と前記第１の対向壁との間に圧縮した状態で配置された少なくとも１つの第１のワイヤメッシュばねと、
   前記第２の支持壁と前記第２の対向壁との間に圧縮した状態で配置された少なくとも１つの第２のワイヤメッシュばねと、
   前記第１の支持壁に設けられ、前記第１のワイヤメッシュばねの一端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する第１のストッパと、
   前記第１の対向壁に設けられ、前記第１のワイヤメッシュばねの他端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する第２のストッパと、
   前記第２の支持壁に設けられ、前記第２のワイヤメッシュばねの一端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する第３のストッパと、
   前記第２の対向壁に設けられ、前記第２のワイヤメッシュばねの他端が該ワイヤメッシュばねの軸線と直角な方向に移動することを阻止する第４のストッパと、
   を具備したことを特徴とするセンサ支持装置。
2. 前記センサホルダの回転を防ぐための回り止め手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ支持装置。
3. 前記回り止め手段が、互いに平行に並べて配置された複数の前記第１のワイヤメッシュばねと、互いに平行に並べて配置された複数の前記第２のワイヤメッシュばねと、前記フレーム構体と前記センサホルダとに形成され前記複数の第１のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部と、前記フレーム構体と前記センサホルダとに形成され前記複数の第２のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部とからなることを特徴とする請求項２に記載のセンサ支持装置。
4. 前記回り止め手段が、断面が非円形の前記第１のワイヤメッシュばねおよび前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方と、前記フレーム構体と前記センサホルダとに形成され前記非円形のワイヤメッシュばねの両端が挿入される凹部とからなることを特徴とする請求項２に記載のセンサ支持装置。
5. 前記回り止め手段が、前記第１のワイヤメッシュばねと前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方のワイヤメッシュばねの両端が接する前記フレーム構体および前記センサホルダに形成された粗面からなることを特徴とする請求項２に記載のセンサ支持装置。
6. 前記回り止め手段が、前記第１のワイヤメッシュばねと前記第２のワイヤメッシュばねの少なくとも一方のワイヤメッシュばねの両端が接する前記フレーム構体および前記センサホルダに形成された棘からなることを特徴とする請求項２に記載のセンサ支持装置。
7. 鉄道レールに固定する取付治具をさらに有し、該取付治具に前記フレーム構体を取付けてなることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ支持装置。
8. 前記第１および第２のワイヤメッシュばねが、それぞれ、外面と内面とを有する円筒形をなし、これら第１および第２のワイヤメッシュばねが前記第１の支持壁と前記第２の支持壁との間に直列に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ支持装置。
9. 前記第１および第２のストッパが、それぞれ、前記第１の支持壁と前記第１の対向壁とに形成された円形の凹部の内側の周壁からなり、これら周壁を前記第１のワイヤメッシュばねの外面と対向させたことを特徴とする請求項８に記載のセンサ支持装置。
10. 前記第３および第４のストッパが、それぞれ、前記第２の支持壁と前記第２の対向壁とに形成された円形の凹部の内側の周壁からなり、これら周壁を前記第２のワイヤメッシュばねの外面と対向させたことを特徴とする請求項８または９に記載のセンサ支持装置。
11. 前記第１および第２のストッパが、それぞれ、前記第１の支持壁と前記第１の対向壁とに形成された凸部の側面からなり、これら凸部の側面を前記第１のワイヤメッシュばねの内面と対向させたことを特徴とする請求項８に記載のセンサ支持装置。
12. 前記第３および第４のストッパが、それぞれ、前記第２の支持壁と前記第２の対向壁とに形成された凸部の側面からなり、これら凸部の側面を前記第２のワイヤメッシュばねの内面と対向させたことを特徴とする請求項８または１１に記載のセンサ支持装置。
13. 前記第１および第２のストッパが、それぞれ、前記第１のワイヤメッシュばねの端面に形成された凹部に挿入される凸部からなることを特徴とする請求項８に記載のセンサ支持装置。
14. 前記第３および第４のストッパが、それぞれ、前記第２のワイヤメッシュばねの端面に形成された凹部に挿入される凸部からなることを特徴とする請求項８または１３に記載のセンサ支持装置。
15. 前記第１および第２のストッパが、それぞれ、軸線方向の高さが前記第１のワイヤメッシュばねの径方向に変化するテーパ状の傾斜面からなることを特徴とする請求項８に記載のセンサ支持装置。
16. 前記第３および第４のストッパが、それぞれ、軸線方向の高さが前記第２のワイヤメッシュばねの径方向に変化するテーパ状の傾斜面からなることを特徴とする請求項８または１３に記載のセンサ支持装置。

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