JP7365186B2

JP7365186B2 - 輪軸昇降装置

Info

Publication number: JP7365186B2
Application number: JP2019185873A
Authority: JP
Inventors: 祐介中村; 優介柴田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Tsubakimoto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Tsubakimoto Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP2021059447A

Description

本発明は、鉄道車両台車の輪軸を整備などのために持ち上げる設備に関し、具体的には輪軸昇降装置の装置構成の省スペース化を実現する技術に関する。

鉄道車両は定期的に分解検査、修繕などを行う必要があり、台車から外した輪軸についてもリフトアップして整備している。輪軸のリフトアップには、油圧シリンダを用いた昇降装置や、電動ジャッキを用いた昇降装置が知られている。しかしながら、例えば油圧シリンダを用いた昇降装置の場合には、輪軸のリフト量に応じた油圧シリンダの大きさを必要とする。輪軸の整備にあたってはリフト量が概ね５００ｍｍ～７００ｍｍ程度が必要となるため、床下に配置する昇降装置も同程度以上の深さを要する。そのため、ピットを深くして対応することになるが、整備工場の都合でピットの深さを確保できないケースもある。

また、輪軸のリフトアップにテーブルリフト方式を採用することも考えられる。例えば、特許文献１にはテーブルリフトに関する技術が開示されているが、アーム体によって天板体と底板体が近接・離間自在に連結されている。アーム体は天板体と底板体の間に折りたたまれるような構造になっていて、高さ方向にコンパクトに折りたたまれる様子が開示されている。

実用新案登録第３０７６７６５号公報

しかしながら、特許文献１の技術を用いる場合、天板体と底板体の間のスペースには、アーム体が折りたたまれて収納される必要があるため、ストローク量を確保するためにはアーム体の長さを必要とし、それに応じて天板体と底板体の面積を広くとる必要がある。したがって、天板体と底板体の間の空間は作業者が体を入れることができない領域となり、天板体はそれなりの面積を必要とするので、作業性が低下して、整備性を損なうことが考えられる。

そこで、本発明はこの様な課題を解決し、装置を据え付けるピットの深さより大きなストローク量を確保可能な鉄道車両用の輪軸昇降装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による鉄道車両用の輪軸昇降装置は、以下のような特徴を有する。

（１）鉄道車両台車の輪軸を整備するのに用いる鉄道車両用の輪軸昇降装置において、前記輪軸の車軸端部をそれぞれ受け、前記輪軸が回転可能に支持する軸支持部と、一対のチェーン部分を有し、対をなすチェーン部材同士が進行方向に移動することで相互に噛み合って一体化する噛み合いチェーンと、多段ストローク機構を備える直動ガイドと、前記噛み合いチェーンを進退させるための駆動機構と、該駆動機構を用いて前記軸支持部をそれぞれ昇降させる軸支持部昇降機構と、を備え、前記駆動機構を同期制御して、前記軸支持部を昇降させること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、輪軸昇降装置を納めるピットの深さよりも昇降ストローク量を確保可能な昇降装置の提供が実現できる。これは、軸支持部昇降機構に噛み合いチェーンを用いた昇降装置を採用したためである。噛み合いチェーンを用いた昇降装置はチェーンがロール状に巻かれて収納されるため、比較的コンパクトに収納可能である。そして、多段のストローク機構を備えた直動ガイドを用いているため横方向への荷重に対応する事ができる。このため、輪軸を必要な高さまで安全にリフトアップすることが可能であり、かつ、装置の厚みをコンパクトに押さえることができる。

課題に示した通り、工場側の事情でピットを浅くしたいという要望が出る場合があり、こうした要望に応えるためには、従来から用いられてきたシリンダを用いた構成や、電動ジャッキを用いる構成では装置の高さ方向を抑えて作ることが難しかった。しかしながら噛み合いチェーンを用いた推進機構を採用することで、高さ方向を抑えた上で所定の推力を稼ぐことが可能になる。また、テーブルリフトのように整備性を悪化させる事も無いため、整備性の向上にも寄与することが期待できる。

（２）（１）に記載の鉄道車両用の輪軸昇降装置において、前記輪軸の車軸に取り付けられた歯車箱を受ける歯車箱支持部と、前記噛み合いチェーンと前記直動ガイドと前記駆動機構とを備えて前記歯車箱支持部を昇降させる歯車箱昇降機構と、を備えること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、噛み合いチェーンを用いることで、輪軸昇降装置をコンパクトに構成することが可能である。噛み合いチェーンは一組のチェーンを向かい合わせて噛み合うように配置し、モータなどの駆動力を用いて昇降を実現させる機構である。小型の装置に使われるケースが多いが、チェーンを大型化することで、輪軸を上昇させる駆動機構に使用できることを出願人は実験によって確認している。これに直動ガイドによって水平方向の強度を確保することで、コンパクトな輪軸昇降装置を実現することができる。この場合、輪軸の端部を把持して輪軸をリフトアップさせることができる他、モータにブレーキ機能を付加する。この結果、作業者の作業性の向上を図ることができる。

（３）（１）又は（２）に記載の鉄道車両用の輪軸昇降装置において、前記軸支持部は、第１軸支持部と第２軸支持部よりなり、前記第１軸支持部と前記第２軸支持部との距離を調整する軸間調整機構を備えること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様により、複数の輪軸に対応することができる。鉄道の軌道には代表的な狭い軌道や広い軌間の他にも様々な幅の軌道が採用されており、それぞれ異なる輪軸を用いる場合がある。しかし、輪軸調整機構を備えることで複数種類の輪軸に対応できる構成とすることで、様々な種類の輪軸に対応することが可能となる。このため、整備性を向上させることが可能となる。

本実施形態の、鉄道車両用の輪軸昇降装置の平面図である。本実施形態の、輪軸昇降装置の側面断面図である。本実施形態の、輪軸昇降装置の段取り替えについて説明する側面断面図である。本実施形態の、輪軸昇降装置の斜視図である。本実施形態の、輪軸昇降装置がピット内に納められた状態の斜視図である。本実施形態の、軸支持ユニットが下端にある状態の説明図である。本実施形態の、軸支持ユニットが中間にある状態の説明図である。本実施形態の、軸支持ユニットが上端にある状態の説明図である。本実施形態の、歯車箱支持ユニットが上端にある状態の説明図である。

まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の、鉄道車両用の輪軸昇降装置の平面図を示す。図２に、輪軸昇降装置の側面断面図を示す。図３に、輪軸昇降装置の段取り替えについての側面断面図を示す。図４に、輪軸昇降装置の斜視図を示す。図５に、輪軸昇降装置がピット内に納められた状態の斜視図を示す。輪軸昇降装置１００は、工場内に設けられたピット１０に納められている。よって、工場内の床面に対して設けられた軌道２０上を、輪軸５０を転がして輪軸昇降装置１００の上に移動させることが可能である。なお軌道２０は、基準側レール２０Ａと、狭い軌間に対応する第１レール２０Ｂと、広い軌間に対応する第２レール２０Ｃよりなる。

この輪軸昇降装置１００にて、鉄道車両に用いられる輪軸５０をリフトアップする。輪軸５０は、車軸５０ｃの両端に設けられる車軸端部５０ａと、車軸５０ｃに取り付けられる車輪５０ｂ、そして、車輪５０ｂの内側に配置されている歯車箱５０ｄよりなる。なお、歯車箱５０ｄに関しては、歯車箱５０ｄを備えていない輪軸５０も存在するが、その場合にも本発明を適用することが可能である。そして輪軸昇降装置１００は、移動側ユニット１０１と固定側ユニット１０２よりなり、移動側ユニット１０１には第１軸支持ユニット１１０が備えられ、固定側ユニット１０２には第２軸支持ユニット１２０と歯車箱支持ユニット１３０が備えられている。

輪軸５０は、広い軌間用５０Ａと狭い軌間用５０Ｂがあり、車軸５０ｃの長さが異なる。このような２種類の輪軸５０を、移動側ユニット１０１を移動させることで、図３に示す様に輪軸昇降装置１００でリフトアップする設計となっている。なお、必要に応じて輪軸昇降装置１００を複数種類の輪軸５０に対応させることもできる。第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０は、ほぼ同じ構造となっており、第１昇降装置１１１Ａは第１直動ガイドユニット１１５Ａを、第２昇降装置１１１Ｂは第２直動ガイドユニット１１５Ｂを備えている。また、歯車箱支持ユニット１３０も、第１軸支持ユニット１１０と第２軸支持ユニット１２０と似たような構成になっていて、第３昇降装置１１１Ｃと、第３直動ガイドユニット１１５Ｃを備えている。

第１昇降装置１１１Ａには第１ブレーキ付きモータ１１２Ａが、第２昇降装置１１１Ｂには第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂが備えられて、第１ブレーキ付きモータ１１２Ａ及び第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂの回転によって、第１昇降装置１１１Ａ及び第２昇降装置１１１Ｂの内部に備えられた図示しない噛み合いチェーンが進退する構造になっており、蛇腹構造の第１ブーツ１１３Ａ及び第２ブーツ１１３Ｂで覆われた部分が伸縮するのに合わせて、第１直動ガイドユニット１１５Ａ及び第２直動ガイドユニット１１５Ｂが同期して動作する。この時、第３直動ガイドユニット１１５Ｃも同期して動作する。なお、輪軸５０に歯車箱５０ｄを備えていない場合には、第３直動ガイドユニット１１５Ｃを同期させないような制御を選べるようにするのが望ましい。

図６に、軸支持ユニットが下端にある状態の説明図を示す。図７に、軸支持ユニットが中間にある状態の説明図を示す。図８に、軸支持ユニットが上端にある状態の説明図を示す。図６乃至図８では、図２の右側面から見た様子が示されているので、第２軸支持ユニット１２０を説明する図となっている。ただし、第１軸支持ユニット１１０も同様の構造となっている。このため、図示される符号は、例えば、第２直動ガイドユニット１１５Ｂは、第１直動ガイドユニット１１５Ａと同じものを説明している。表記としては最初に出てくる場合に、第２直動ガイドユニット１１５Ｂ（第１直動ガイドユニット１１５Ａ）と示している。

輪軸５０の車軸端部５０ａを直接受けているのが第２車軸受１４０Ｂ（第１車軸受１４０Ａ）であり、第２車軸受１４０Ｂには一対の第２ローラ１４１Ｂ（一対の第１ローラ１４１Ａ）が設けられ、輪軸５０を回転可能に支持している。第２車軸受１４０Ｂは、第２天板１３９Ｂ（第１天板１３９Ａ）に支持され、第２天板１３９Ｂには第２内側ロッド１３３Ｂ（第１内側ロッド１３３Ａ）が接続されている。

第２内側ロッド１３３Ｂは、第２内側リニアブッシュガイド１３４Ｂ（第１内側リニアブッシュガイド１３４Ａ）によって直動可能に支持されている。第２内側リニアブッシュガイド１３４Ｂは第２内側ベース１３５Ｂ（第１内側ベース１３５Ａ）に固定されている。また第２内側ベース１３５Ｂの両脇には第２外側リニアブッシュガイド１３２Ｂ（第１外側リニアブッシュガイド１３２Ａ）が固定されていて、第２外側リニアブッシュガイド１３２Ｂは、それぞれ両端が第２外側ロッド保持具１３８Ｂ（第１外側ロッド保持具１３８Ａ）に保持される第２外側ロッド１３１Ｂ（第１外側ロッド１３１Ａ）を貫通支持している。第２外側ロッド保持具１３８Ｂは、第２外側ベース１３６Ｂ（第１外側ベース１３６Ａ）に固定されている。そして、第２外側ベース１３６Ｂは固定側ユニット１０２に、図示しない第１外側ベース１３６Ａは移動側ユニット１０１に固定される。

図９に、歯車箱支持ユニットが上端にある状態の説明図を示す。歯車箱支持ユニット１３０は、前述したように第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０とほぼ同じ構成になっているが、第３ブレーキ付きモータ１１２Ｃを配置する場所の確保の問題で、チェーン１１８を利用した構成となっている。つまり、第３ブレーキ付きモータ１１２Ｃの軸にはスプロケット１１７が備えられ、第３昇降装置１１１Ｃ側にチェーン１１８を介して動力を伝達する構造となっている。

そして、歯車箱支持ユニット１３０は、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０と同様の構造となっている。そのため、第３天板１３９Ｃには第３内側ロッド１３３Ｃが接続され、第３内側ロッド１３３Ｃは、第３内側リニアブッシュガイド１３４Ｃによって直動可能に支持されている。第３内側リニアブッシュガイド１３４Ｃは第３内側ベース１３５Ｃに固定されている。また第３内側ベース１３５Ｃの両脇には第５外側リニアブッシュガイド１３２Ｃが固定されていて、第５外側リニアブッシュガイド１３２Ｃは、それぞれ両端が第３外側ロッド保持具１３８Ｃに保持される第３外側ロッド１３１Ｃを貫通支持している。第３外側ロッド保持具１３８Ｃは、第３外側ベース１３６Ｃに固定され、第３外側ベース１３６Ｃは固定側ユニット１０２に固定されている。

また、第３内側ロッド１３３Ｃの先端には第３天板１３９Ｃが備えられる。そして、第３天板１３９Ｃによって、保持具１４５を支持することができる。保持具１４５は図示していないが下端にローラを備えており、第３天板１３９Ｃの上面に当接する構造となる。保持具１４５はこのような構造であるため、使用しない時には外しておくことができる。

輪軸昇降装置１００は、このような構成を有しており、図示しない操作盤に備えられたスイッチなどを操作することで、輪軸５０を昇降させることが可能である。ここで、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０は、同期して上昇、降下する構造になっていて、図２に示す様に第１ポジションＰ１から上端位置である第２ポジションＰ２まで輪軸５０を持ち上げることができる。また、図７に示す様な中間位置である第３ポジションＰ３に停止させることも可能である。ここで、輪軸５０に歯車箱５０ｄを備えていれば、保持具１４５などを用いて歯車箱支持ユニット１３０を上昇させることで、歯車箱５０ｄが回転しないように保持しておくことが可能である。歯車箱５０ｄを保有していない輪軸５０をリフトアップさせる場合には、歯車箱支持ユニット１３０を動作させないこともできる。

本実施形態の鉄道車両用の輪軸昇降装置１００は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態の効果として、装置を据え付けるピット１０の深さより大きなストローク量を確保可能な鉄道車両用の輪軸昇降装置１００の提供が可能になるという効果が得られる点が挙げられる。これは、鉄道車両台車の輪軸５０を整備するのに用いる鉄道車両用の輪軸昇降装置１００において、輪軸５０の車軸端部５０ａをそれぞれ受け、輪軸５０が回転可能に支持する軸支持部に相当する第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０と、一対のチェーン部分を有し、対をなすチェーン部材同士が進行方向に移動することで相互に噛み合って一体化する噛み合いチェーンと、多段ストローク機構を備える第１直動ガイドユニット１１５Ａ及び第２直動ガイドユニット１１５Ｂと、噛み合いチェーンを進退させるため駆動機構に相当する第１ブレーキ付きモータ１１２Ａ及び第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂと、を用いた、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０をそれぞれ昇降させる第１昇降装置１１１Ａ及び第２昇降装置１１１Ｂと、を備えているからである。

つまり、第１軸支持ユニット１１０、第２軸支持ユニット１２０、及び歯車箱支持ユニット１３０に、噛み合いチェーンを用いた第１昇降装置１１１Ａ、第２昇降装置１１１Ｂ及び第３昇降装置１１１Ｃを備えていることで、その高さを低く抑えることが可能となる。噛み合いチェーンは噛み合う前の状態で、例えば特開２０１８－６５６３４号公報に示される様に、チェーンを巻回して収納する構造になっているために高さ方向にもコンパクトに配置が可能だからである。このため、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０のストロークが６５０ｍｍに設定されている場合にも、ピット１０の深さは５００ｍｍ以下に抑えることが可能となる。

ピット１０の深さを抑えることは、ピット１０の施工にかかるコストを抑えることに繋がる他、工期の短縮にも寄与できる。特に老朽化した設備の更新などを考えると、既存のピット１０を流用できることが望ましいため、従来の構造よりもコンパクトに収まった輪軸昇降装置１００の提供は、工期短縮などのメリットが得られる点でも優れている。

また、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０を駆動する第１ブレーキ付きモータ１１２Ａと第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂを同期制御して、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０を同期して昇降させることで、安全に輪軸５０を昇降することができる。また、必要に応じて歯車箱支持ユニット１３０も第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０と同期して昇降させることで、輪軸５０昇降時に歯車箱支持ユニット１３０が動いてしまうことを防止して、輪軸５０を安全に昇降させることに繋がる。

また、第１ブレーキ付きモータ１１２Ａ及び第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂを用いて同期制御しているために、第１ポジションＰ１から第２ポジションＰ２にリフトアップさせるだけで無く、図７に示した中間位置である第３ポジションＰ３など、任意の高さで停止することが可能である。水平方向への力は、第１直動ガイドユニット１１５Ａ、第２直動ガイドユニット１１５Ｂによって受ける構造になっているので、水平方向の強度も確保される。このために、輪軸５０を回転しながら整備するような場合にも対応可能である。更に、第１ブーツ１１３Ａ及び第２ブーツ１１３Ｂが噛み合いチェーンの外側に設けられていることで、巻き込み防止の機能も有している。

また、輪軸５０は第１車軸受１４０Ａ及び第２車軸受１４０Ｂによって回転可能に保持されているので、第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０によってリフトアップされた状態で、輪軸５０を回転させて整備することができる。こうした構造になっていることで、作業性を向上している。また、輪軸昇降装置１００は、移動側ユニット１０１と固定側ユニット１０２よりなるので、広い軌間用５０Ａと狭い軌間用５０Ｂに対応するように段取り替えをすることが可能である。こうした配慮も、作業性の向上に寄与している。

また、第１ブレーキ付きモータ１１２Ａ及び第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂを用いて第１軸支持ユニット１１０及び第２軸支持ユニット１２０を昇降させる構造を採用することで、例えば油圧式のシリンダを用いた場合のように停止時に油圧によって高さを維持する必要が無くなる。このようにすることで検査、整備作業中に油圧ポンプの駆動音による騒音を生じるようなこともない。また、エンコーダ内蔵の第１ブレーキ付きモータ１１２Ａ及び第２ブレーキ付きモータ１１２Ｂの採用によって、同期制御をし易くなることもメリットと考えられる。油圧で高ストロークを昇降させる構成とすると、昇降タイミングのずれが発生することや、油漏れを心配する必要があるが、こうした問題点を解消し、作業者の安全性を高めることができる。また、このことでメンテナンス性が高められることもメリットとして挙げられる。

以上、本発明に係る鉄道車両用の輪軸昇降装置１００に関する説明をしたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１０ピット
５０輪軸
１００輪軸昇降装置
１１０第１軸支持ユニット
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ第１、第２、第３昇降装置
１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ第１、第２、第３ブレーキ付きモータ
１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ第１、第２、第３ブーツ
１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ第１、第２、第３直動ガイドユニット
１２０第２軸支持ユニット
１３０歯車箱支持ユニット
１４０Ａ、１４０Ｂ第１、第２車軸受

Claims

鉄道車両台車の輪軸を整備するのに用いる鉄道車両用の輪軸昇降装置において、
前記輪軸の車軸端部をそれぞれ受け、前記輪軸が回転可能に支持する軸支持部と、
一対のチェーン部分を有し、対をなすチェーン部材同士が進行方向に移動することで相互に噛み合って一体化する噛み合いチェーンと、
該噛み合いチェーンの進退に合わせて昇降方向に伸縮する多段ストローク機構を備える直動ガイドと、
前記噛み合いチェーンを進退させるための駆動機構と、を備え、
前記噛み合いチェーンと前記直動ガイドと前記駆動機構とが、前記軸支持部をそれぞれ昇降させる軸支持部昇降機構を構成し、
前記駆動機構を同期制御して、前記軸支持部を昇降させること、
を特徴とする鉄道車両用の輪軸昇降装置。
請求項１に記載の鉄道車両用の輪軸昇降装置において、
前記輪軸の車軸に取り付けられた歯車箱を受ける歯車箱支持部と、
前記噛み合いチェーンと前記直動ガイドと前記駆動機構とを備えて前記歯車箱支持部を昇降させる歯車箱昇降機構と、を備えること、
を特徴とする鉄道車両用の輪軸昇降装置。
請求項１又は請求項２に記載の鉄道車両用の輪軸昇降装置において、
前記軸支持部は、第１軸支持部と第２軸支持部よりなり、
前記第１軸支持部と前記第２軸支持部との距離を調整する軸間調整機構を備えること、
を特徴とする鉄道車両用の輪軸昇降装置。