JP6550306B2 - レール端面平面度測定治具 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用レールをガス圧接する際のレール端面の平面度を測定する際に用いられるレール端面平面度測定治具に関する。

ガス圧接法は、接合する部材を突合せて軸方向に加圧して、突合せ部周囲をガス炎で高温まで加熱し、所定の変形量を得て接合する方法であり、主要なレール溶接方法として用いられている。このガス圧接法で鉄道用レールを溶接する際には、レール端面の平面度が、許容範囲内に収まっているか否かを測定する必要がある。レールの突合せ部に大きな隙間が存在する状態で接合作業を実施した場合、圧接界面に多量の酸化介在物が残存し、その酸化介在物が接合阻害因子となるため、継手品質が低下する。従って、現行のレールガス圧接作業では、レール突合せ部の隙間を極力小さくするため、専用の機器を使用し端面の平面度を整正後、直角定規を用い目視にて平面度を確認している。

図８は、従来技術による、直角定規を用い目視にて平面度を測定する方法を示している。同図に示すように、直角定規の一辺をレールＲの側面、上面又は底面に当接させて、レールＲの端面と直角定規の他辺との間の隙間ｘ、ｙの有無、及び隙間ｘ、ｙの大きさを判断する。なお、同図（ａ）はレールＲの下部（ベース）における水平方向の平面度の測定例を示しており、同図（ｂ）はレールＲの中心線における垂直方向の平面度の測定例を示している。同図中のｘ、ｙは隙間を示している。

また、近年、大型ワークの切削端面の平面度を測定するためのワーク端面の平面度測定装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のワーク端面の平面度測定装置は、テーブルに載置されたワークの端面と対向する位置に配置され、ワーク端面と平行なＸ軸方向に延在するベッドと、このベッドに垂直に載置されてＸ軸方向に移動自在なコラムと、Ｘ軸方向と直交するワーク端面と平行なＹ軸方向に移動自在にコラムに配設され、ワークの端面を切削する切削工具が装着される主軸頭とからなり、主軸頭をＸ−Ｙ軸方向に移動させることにより、ワークの端面を切削する切削装置において、ベッドに張設されたＸ軸方向に平行に延在するピアノ線を検出可能にコラムに配設され、コラムをベッドに沿って移動させた際のピアノ線のＸ−Ｙ軸方向と交差するＺ軸方向の位置を測定する位置測定器と、主軸頭に配設され、主軸頭がコラムに沿って移動する際の傾斜を測定する傾斜計と、主軸頭に配設され、主軸頭とワーク端面との相対距離を検出する変位測定器と、位置測定器での測定値からコラムのＸ軸方向の移動軌跡の真直度を算出すると共に、傾斜計での測定値から主軸頭のＹ軸方向の移動軌跡の真直度とを算出し、両真直度とコラムをベッドに沿って移動させた際に傾斜計で測定したコラムのＺ軸方向の傾きの変化とから主軸頭の移動軌跡の平面度を算出する制御装置とから構成され、主軸頭をワークの端面に沿って移動させた際に、主軸頭の移動軌跡の平面度に変位測定器での測定値を加算して演算することにより、ワーク端面の平面度を算出するようにしたものである。

特開平８−２７８１０３号公報

しかしながら、上述した直角定規を用いた従来技術による測定方法においては、平面度の確認に熟練が必要であり、直角定規のレールへの当て方が不適切な場合、平面度の適正な把握ができないことがあった。平面度の適正な把握をしない状況でガス圧接を実施した場合、レールの突合せ部に大きな隙間が生じ、継手品質が低下する可能性があった。また、端面を再度整正しようとしても、平面度の適正な把握がなされていない状況では却って端面の平面度を低下させてしまう等の問題が生じていた。

一方、上述した特許文献１に記載のワーク端面の平面度測定装置の場合は、装置の構成が複雑であり、コストが高いという欠点があった。

従って、本発明は従来技術の上述した問題点を解消するものであり、本発明の目的は、熟練技能を必要とせず、迅速かつ容易にレール端面の平面度を精確に測定することができるレール端面平面度測定治具を提供することにある。

本発明によれば、レール端面平面度測定治具は、レールの上面に当接して基準面をこの上面に合わせる上面基準部材と、レールの一方の側面に当接して基準面をこの側面に合わせる側面基準部材と、平滑な測定面が上面基準部材及び側面基準部材の基準面と垂直となるように上面基準部材及び側面基準部材に連結されておりレールの端面に押し当てられて固定される測定板と、上面基準部材、側面基準部材及び測定板をレールに固定するための固定手段とを備えている。測定板は、測定面とレールの端面との距離を測定するためにレールの端面に対応する異なる位置にそれぞれ設けられた複数の測定用貫通孔を備えている。

固定手段により上面基準部材、側面基準部材及び測定板がレールに固定されることにより、この測定板はレールの端面にレールの伸長方向と垂直に固定される。この状態で、距離測定器（例えば、ダイヤルゲージ）を複数の測定用貫通孔に次々に挿入し、複数点におけるレールの端面と測定板の測定面との距離を測定することで、レールの端面と測定面との距離のばらつきを知ることができる。従って、熟練技能を必要とせず、迅速かつ容易にレール端面の平面度を精確に測定することができる。

測定板と平行に設置された支持板をさらに備えており、上面基準部材及び側面基準部材が測定板と支持板との間に連結されていることが好ましい。

測定板と支持板との間に連結され上面基準部材及び側面基準部材と平行に伸長する連結板をさらに備えており、固定手段は、連結板に螺装され先端部がレールの他方の側面に当接可能な位置決め用ネジ部材を備えていることも好ましい。これにより、精確な測定が可能となる。

測定板と支持板との間に連結され上面基準部材及び側面基準部材と平行に伸長する第１及び第２の測定位置調整用連結板と、第１及び第２の測定位置調整用連結板にそれぞれ螺装されレールに対する左右の傾き角度を調整するための第１及び第２の調整ネジとからそれぞれ構成される第１及び第２の測定位置調整手段をさらに備えていることも好ましい。これにより、測定板の位置を調整することができる。

測定板は距離測定器のゼロ点調整用孔を備えており、ゼロ点調整用孔は測定面の位置でこのゼロ点調整用孔を閉止する測定面と平行な閉止面を有していることも好ましい。これにより、測定時において距離測定器のゼロ点調整が容易にできる。

本発明によれば、測定板をレールの端面にレールの伸長方向と垂直に固定した状態で、距離測定器（例えば、ダイヤルゲージ）を複数の測定用貫通孔に次々に挿入し、複数点におけるレールの端面と測定板の測定面との距離を測定することで、レールの端面と測定面との距離のばらつきを知ることができる。従って、熟練技能を必要とせず、迅速かつ容易にレール端面の平面度を精確に測定することができる。

本発明の一実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示す左側面図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示す右側面図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示す測定板側から見た平面図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示す支え板側から見た端面図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具の構成を概略的に示すＡ−Ａ線断面図である。 図１の実施形態におけるレール端面平面度測定治具における測定点を説明するための平面図である。 従来技術による直角定規を用いた測定方法を示す図である。

以下、本発明に係るレール端面平面度測定治具の実施形態を、図を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態におけるレール端面平面度測定治具１００の構成を示している。同図はレール端面平面度測定治具１００の全体構成を概略的に示すと共に、レールに設置されている状態を示している。図２はこのレール端面平面度測定治具１００を左側から見た側面図であり、図３はこのレール端面平面度測定治具１００を右側から見た側面図であり、図４は測定板１０側から見た平面図であり、図５は、支持板側から見た端面図であり、図６は図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図７はレール端面平面度測定治具１００における測定用貫通穴１１とレールＲの端面Ｒａとの位置関係を示している。

図１〜図６に示すように、本実施形態におけるレール端面平面度測定治具１００は、レールＲの上面に当接して基準面をこの上面に合わせる上面基準部材４０と、レールＲの一方の側面に当接して基準面をこの側面に合わせる側面基準部材５０と、平滑な測定面１０ａが上面基準部材４０及び側面基準部材５０の基準面と垂直となるように上面基準部材４０及び側面基準部材５０に連結されておりレールＲの端面Ｒａに押し当てられて固定される測定板１０と、上面基準部材４０、側面基準部材５０及び測定板１０をレールＲに固定するための固定手段とを備えている。

測定板１０は、例えば金属板から形成されており、平滑な測定面１０ａをレールＲの端面Ｒａと当接する側（図１においてその裏側）に備えている。この測定板１０には、レールＲの端面Ｒａに対応する異なる位置に複数（本実施形態では、９個）の測定用貫通孔１１がそれぞれ設けられている。複数の測定用貫通孔１１は、測定面１０ａとレールＲの端面Ｒａとの距離を測定する距離測定器（ダイヤルゲージＤ）を挿入するためのものであり、測定が必要とされるレールＲの端面Ｒａ上の複数の測定点に対応して分布して設けられている。測定板１０は、さらに、ダイヤルゲージＤのゼロ点調整用孔１２を備えている。測定板１０の裏側のゼロ点調整用孔１２の位置にはゼロ点調整用板１３が取り付けられている。このゼロ点調整用板１３は、測定面１０ａの位置でゼロ点調整用孔１２を閉止する測定面１０ａと平行な閉止面１３ａを有している。このゼロ点調整用板１３は、測定板１０にネジ１４によって固着されている。複数の測定用貫通孔１１とゼロ点調整用孔１２とは、ダイヤルゲージＤの測定子を挿入可能な直径を有するように形成されている。なお、測定用貫通孔１１の数は９個に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。

測定板１０と対向する位置にこの測定板１０と平行な支持板３０が設置されており、測定板１０とこの支持板３０との間に、上面基準部材４０及び側面基準部材５０、さらに連結板６０が互いに平行に挟設されている。固定手段２０は、連結板６０に螺装され、先端部がレールＲの他方の側面に斜めに当接可能な位置決め用ネジ部材であるボールプランジャ６１ａ及び６１ｂを備えている。

レール端面平面度測定治具１００のレールＲに対する左右の傾き角度を調整し、これによってダイヤルゲージＤの距離測定位置を調整するための２つの（第１及び第２の）測定位置調整手段７０が設けられている。これら測定位置調整手段７０は、測定板１０と支持板３０との間に連結され上面基準板４０及び側面基準板５０と平行に伸長する２つの（第１及び第２の）測定位置調整用連結板７１と、２つの測定位置調整用連結板７１にそれぞれ螺装されレールＲに対する左右の傾き角度を調整するための２つ調整ネジ７２とからそれぞれ構成されている。

支持板３０には、レールＲの断面とほぼ同じ形状の切り欠き部３１が設けられている。また、支持板３０の切り欠き部３１の両側には、バランス調整用おもり３２が設けられている。

上面基準部材４０は、両端がそれぞれネジで測定板１０と支持板３０とに固着された水平板４１と、この水平板４１の下面に所定間隔をおいて設けられ、レールＲの上面に当接して上面基準面をこの上面に合わせる２つのブロック４２とから構成されている。この場合、ブロック４２の下面が上面基準面となる。即ち、上面基準面は２個所にある。また、ブロック４２は、ネジ（図示せず）等で水平板４１に取り付けられている。

側面基準部材５０は、両端がそれぞれネジで測定板１０と支持板３０とに固着された垂直板５１と、この垂直板５１の内側の面に所定間隔をおいて設けられ、レールＲの側面に当接して側面基準面をこの側面に合わせる２つのブロック５２とから構成されている。この場合、ブロック５２の内側の面が側面基準面となる。即ち、側面基準面は２個所にある。また、ブロック５２は、ネジで垂直板５１に取り付けられている。

連結板６０は、両端がそれぞれネジで測定板１０と支持板３０とに固着されており、上面基準部材４０及び側面基準部材５０と平行に、かつ図４〜図６から明らかのように水平面に対して所定角度を持って伸長している。また、この連結板６０には、図３に示すように、ボールプランジャ６１ａ及び６１ｂを螺入するためのネジ穴が所定間隔で設けられている。

測定位置調整手段７０は、レールＲの左右にそれぞれ設けられており、レール端面平面度測定治具１００のレールＲに対する左右の傾き角度を調整する。各測定位置調整手段７０は、両端がそれぞれネジで測定板１０と支持板３０との下端付近に固着されており上面基準板４０及び側面基準板５０と平行に伸長する測定位置調整用連結板７１と、測定位置調整用連結板７１のほぼ中央部に設けられた調整ネジ７２とから構成されている。この調整ネジ７２を回すことにより、その先端がレールＲのベース部Ｒｂ（図６参照）に当接して押圧するため、レール端面平面度測定治具１００のレールＲに対する左右の傾き角度が調整され、これによって測定板１０におけるダイヤルゲージＤの距離測定位置を調整することができる。

以下、このように構成されたレール端面平面度測定治具１００を用いて、レールＲの端面の平面度を測定する場合の動作を説明する。

まず、このレール端面平面度測定治具１００を支持板３０側からその切り欠き部３１を介してレールＲの端部に挿入する。

次いで、測定板１０の測定面１０ａをレールＲの端面に押し当て、ボールプランジャ６１ａ及び６１ｂの押圧によって、上面基準部材４０の上面基準面がレールＲの上面に、側面基準部材５０の側面基準面がレールＲの側面にそれぞれ合わせた状態でこのレール端面平面度測定治具１００をレールＲに固定する。

その後、複数の測定用貫通孔１１がレールＲの端面Ｒａ上に位置するように左右の測定位置調整手段７０でレール端面平面度測定治具１００のレールＲに対する左右の傾き角度を調整し、これによってダイヤルゲージＤの距離測定位置を調整する。

次いで、ダイヤルゲージＤによる距離測定を行う。この測定の前に、ダイヤルゲージＤの測定子をゼロ点調整用孔１２に挿入し、その先端を閉止面１３ａに当接させてゼロ点調整を行う。次いで、ダイヤルゲージＤの測定子を複数の測定用貫通孔１１にそれぞれ挿入し、測定面１０ａとレールＲの端面Ｒａとの距離を測定する。その後、複数の測定用貫通孔１１における測定結果に基づいて、レールＲの端面Ｒａの平面度を算出する、算出した平面度が規定の範囲内にあるか否かを判断する。なお、ゼロ点調整用孔１２における測定結果に基づいてダイヤルゲージＤのゼロ点調整を行うことなく、その測定結果を基準測定結果として平面度算出を行っても良いことはもちろんである。

以上説明したように本実施形態によれば、レール端面平面度測定治具１００は、レールＲの上面に当接して基準面をこの上面に合わせる上面基準部材４０と、レールＲの一方の側面に当接して基準面をこの側面に合わせる側面基準部材５０と、平滑な測定面１０ａが上面基準部材４０及び側面基準部材５０の基準面と垂直となるように上面基準部材４０及び側面基準部材５０に連結されておりレールＲの端面Ｒａに押し当てられて固定される測定板１０と、上面基準部材４０、側面基準部材５０及び測定板１０をレールＲに固定するための固定手段とを備えており、測定板１０には、測定が必要とされるレールＲの端面Ｒａ上の複数の測定点に対応して分布して設けられた複数の測定用貫通穴１１が設けられている。これにより、ダイヤルゲージＤを複数の測定用貫通穴１１に挿入し、複数点におけるレールの端面と測定板の測定面との距離を測定することで、レールＲの端面Ｒａと測定面１０ａとの距離のばらつきを知ることができる。従って、熟練技能を必要とせず、迅速かつ容易にレール端面の平面度を精確に測定することができる。

なお、上述した実施形態においては、固定手段２０が、連結板６０に螺装され、先端部がレールＲの他方の側面に斜めに当接可能な位置決め用ネジ部材であるボールプランジャ６１ａ及び６１ｂから構成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の固定手段を用いても良い。

また、上述した実施形態においては、測定板１０が、ダイヤルゲージＤのゼロ点調整用孔１２と、測定板１０の裏側のゼロ点調整用孔１２の位置に取り付けられ、測定面１０ａの位置でゼロ点調整用孔１２を閉止する測定面１０ａと平行な閉止面１３ａを有するゼロ点調整用板１３とを備えている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他のゼロ点調整方法を用いても良い。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

鉄道用レールをガス圧接する際、レール端面の平面度を測定する目的に利用できる。

１０ 測定板
１０ａ 測定面
１１ 測定用貫通孔
１２ ゼロ点調整用孔
１３ ゼロ点調整用板
１３ａ 閉止面
１４ ネジ
２０ 固定手段
３０ 支持板
３１ 切り欠き部
３２ バランス調整用おもり
４０ 上面基準部材
４１ 水平板
４２、５２ ブロック
５０ 側面基準部材
５１ 垂直板
６０ 連結板
６１ａ、６１ｂ 位置決め用ボールプランジャ
７０ 測定位置調整手段
７１ 測定位置調整用板
７２ 調整ネジ
１００ レール端面平面度測定治具
Ｄ ダイヤルゲージ
Ｒ レール
Ｒａ レール端面
Ｒｂ ベース部

Claims (5)

1. レールの上面に当接して基準面を該上面に合わせる上面基準部材と、前記レールの一方の側面に当接して基準面を該側面に合わせる側面基準部材と、平滑な測定面が前記上面基準部材及び前記側面基準部材の前記基準面と垂直となるように該上面基準部材及び該側面基準部材に連結されており前記レールの端面に押し当てられて固定される測定板と、前記上面基準部材、前記側面基準部材及び前記測定板を前記レールに固定するための固定手段とを備えており、前記測定板は、前記測定面と前記レールの端面との距離を測定するために前記レールの端面に対応する異なる位置にそれぞれ設けられた複数の測定用貫通孔を備えていることを特徴とするレール端面平面度測定治具。
2. 前記測定板と対向する位置に当該測定板と平行に設置された支持板をさらに備えており、前記上面基準部材及び前記側面基準部材が前記測定板と前記支持板との間に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のレール端面平面度測定治具。
3. 前記測定板と前記支持板との間に連結され前記上面基準部材及び前記側面基準板部材と平行に伸長する連結板をさらに備えており、前記固定手段は、前記連結板に螺装され先端部が前記レールの他方の側面に当接可能な位置決め用ネジ部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレール端面平面度測定治具。
4. 前記測定板と前記支持板との間に連結され前記上面基準部材及び前記側面基準板部材と平行に伸長する第１及び第２の測定位置調整用連結板と、前記第１及び第２の測定位置調整用連結板にそれぞれ螺装され前記レールに対する左右の傾き角度を調整するための第１及び第２の調整ネジとからそれぞれ構成される第１及び第２の測定位置調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のレール端面平面度測定治具。
5. 前記測定板は距離測定器のゼロ点調整用孔を備えており、前記ゼロ点調整用孔は前記測定面の位置で当該ゼロ点調整用孔を閉止する前記測定面と平行な閉止面を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレール端面平面度測定治具。

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