JPH0118202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硬頭レールを敷設現場で接合するのに
適した方法に関する。

近年鉄道における車輛の高速化と輸送量の増大
に伴い、高強度のレールが要求されている。これ
らの高強度レールには現在合金鋼によるものと、
熱処理によるものがあるが、特にレール頭部のみ
を熱処理したレール、所謂硬頭レールは耐摩耗性
や経済性からも優れ多く用いられている。

従来、熱処理されていない普通レールを接合し
てロングレールにする場合はテルミツト溶接法等
の種々のレール溶接法が適用されているが、上記
硬頭レールは上記テルミツト溶接等の従来の溶接
によると溶接部の頭部が焼もどしされてその硬度
が著しく低下し、耐摩耗性を喪失する。このため
これまで硬頭レールの溶接は行いたくとも行い得
ず、定尺の長さのまま使用されてきた。

本発明は斯る現状を打開すべく開発されたもの
であつて、硬頭レールのガス圧接、再加熱、冷却
の一連の作業をレール敷設現場で適所に行い得る
ようにしたレール接合方法を提供せんとするもの
である。

以下、本発明を図示の実施例に従い詳述する。

本発明は可搬式レールガス圧接機と、レール圧
接部頭部の後熱処理を行うためのレール頭部加熱
装置と、該加熱時に圧接部の加熱巾を設定する一
対の加熱巾制限用治具と、該加熱後加熱部を冷却
するための送気式冷却装置を用いる。

上記可搬式レールガス圧接機の代表例としては
出願人自身の開発に係る特公昭53−第22932号が
掲げられる。

このレールガス圧接機は第１図乃至６図に示さ
れ、図示のように接合すべき二本のレールＲ，
R′の一方Ｒをクランプする定量クランプ保持ブ
ロツク１と、同他方R′をクランプする移動クラ
ンプ保持ブロツク２と、加熱用のバーナ保持ブロ
ツク３と、押抜刃保持ブロツク４と、圧接用加圧
シリンダ保持ブロツク５の五つのブロツクから成
り、各ブロツク１，２，３，４，５は各ブロツク
を貫く複数本の案内シヤフト６によつて連結支持
されている。該案内シヤフト６は平行に設けら
れ、上記定置クランプ保持ブロツク１は該案内シ
ヤフト６の一端に移動不可に取付けられ、上記移
動クランプ保持ブロツク２は該定置クランプ保持
ブロツク１に対向して案内シヤフト６に移動可に
支えられ、押抜刃保持ブロツク４が該移動クラン
プ保持ブロツク２の内側面に該ブロツク２と一体
に移動する如く取付けられ、又バーナ保持ブロツ
ク３は上記定置クランプ保持ブロツク１と押抜刃
保持ブロツク４との間に位置して案内シヤフト６
に移動可に支えられている。又上記圧接用加圧シ
リンダ保持ブロツク５は案内シヤフト６の他端
（移動クランプ保持ブロツク２の背後）に位置し
て移動不可に支えられ、該保持ブロツク５には圧
接用シリンダ７が案内シヤフト６と平行に取付け
られており、そのラムが上記移動クランプ保持ブ
ロツク２に連結され、シリンダ７の作動により移
動クランプ保持ブロツク２及び押抜刃保持ブロツ
ク４を案内シヤフト６に沿つて定置クランプ保持
ブロツク１に向け移動させ、後記する如く保持ブ
ロツク１，２にクランプされたレールＲ，R′を
互いに突合せ圧接する構造となつている。各ブロ
ツク１，２，３，４，５は夫々下方に向け開口し
且つ各ブロツク間で連通するレール収容口８を有
し、該レール収容口８にレールＲ，R′を収容し
つつ圧接機全体をレールから跨装する。

上記定置クランプ保持ブロツク１及び移動クラ
ンプ保持ブロツク２は共に同一の構造であり、図
示するようにその左右側部にクランプ用加圧シリ
ンダ９が取付けられ、そのラムの先端にレール収
容口８内で対向するチヤツク１０が夫々取付けら
れ、シリンダ９の作動により両チヤツク間にレー
ル腹部をクランプし、シリンダ７の作動による移
動クランプ保持ブロツク２の移動によりレール
Ｒ，R′端面を突合せ加圧する構成となつている。
ツヤツクの一方が可動であれば他方は固定でも良
い。

又上記バーナ保持ブロツク３はレール中心線か
ら、左右へ分割可とされ、着脱可能とされた一対
のバーナ１１を有し、その火口１１ａがレール周
囲を囲むように配置され、そのガス炎にて上記レ
ールＲ，R′の突合せ加圧部を加熱し、加圧に伴
つて突合せ部外周に余盛を押出しつつ、圧接を遂
行させる構成となつている。

又上記押抜刃保持ブロツク４は上記レールの加
熱圧接後、該圧接によつて接合部外周に押出され
た余盛を剪断するため設けられたもので、そのレ
ール収容口８の内周に沿いレールの全外周へ向け
られた押抜刃１２を有する。該押抜刃１２はレー
ル中心線上から左右へ分割できるように組合せら
れた押抜刃ホルダー１４に取付けられ、該ホルダ
ー１４はブロツク４の左右側部に取付けられた押
抜刃開閉用シリンダ１３のラムに連結され、該シ
リンダ１３の作動によつて押抜位置と押抜待機位
置とに移動可に設けられ、レール圧接時には開い
て待機し、押抜時には閉じて押抜刃１２がレール
外周面至近を取り囲み、前記シリンダ７の作動に
よつて移動クランプ保持ブロツク２と共に、レー
ル接合部に向かつて加圧移動し、この移動過程に
おいて接合部外周に押出された余盛を押抜く構成
となつている。この余盛押抜き時には前記チヤツ
ク１０は共に開き、レールクランプを解除してい
る。

第７図乃至９図は上記余盛押抜き後の圧接部の
後熱処理を行うためのレール頭部加熱装置を示し
ている。この加熱装置は上記ガス加熱圧接によつ
て焼もどされた硬頭レールの頭部軟化部を余盛押
抜き後直ちに後熱処理し、再び硬度を回復するた
めに適用されるもので、余盛押抜き後のできるだ
けレール原形に近い寸法で実施されることによつ
て所期の後熱処理効果を発揮する。又余盛押抜き
後の圧接部及びその近傍の温度は一定の温度に高
められており、直ちに後熱処理を行うために都合
の良い条件下にある。以下このレール頭部加熱装
置を図に基づいて詳述する。

１５は台車であり、この台車１５はレールを跨
ぐようにレール左右側面に沿い延ばされた前後二
対の支持脚１６を有し、該各支持脚１６に車輪１
７を取付け、該車輪１７にてレール底部の左右端
部上面に横移動可に支持される。

図示の如く上記車輪１７のフランジ１７ａをレ
ール底部端に係合させるか、又は支持脚１６をレ
ール側面で支える等して台車１５を含むレール頭
部加熱装置全体の左右方向への移動を防止し、よ
つて後述する後熱処理用加熱バーナの火口部の巾
規制を行う。台車１５上には前後にフレーム１８
が立設され、該フレーム１８間に軌条２２を横設
し、該軌条２２にトーチ１９に連結された揺動体
２０を配し、該揺動体２０に取付けた転子２１を
軌条２２上に載せる等して横移動可となす。

又揺動体２０に取付けたラツク２３を台車１５
上に装備した減衰ギヤーボツクス２４の出力ギヤ
ー２５と咬合せ、モータ２６の駆動にてギヤー２
５を回転させ、この回転をラツク２３に伝え、回
転方向に応じ揺動体２０を前方又は後方に任意速
度にて移動させる。

この揺動体２０の揺動軌道上には揺動体２０の
前方への揺動を検知する素子例えばリミツトスイ
ツチL₁と後方への揺動を検知するリミツトスイ
ツチL₂が一定の間隔を置いて設けられ、揺動体
２０が前方又は後方へ一定量走行した位置でリミ
ツトスイツチL₁またはL₂が作動し、その都度モ
ータ２６を反転させ、定量揺動を得る。即ちリミ
ツトスイツチL₁とL₂間で揺動量が設定される。
この揺動量を必要に応じ設定可とするため、上記
軌条２２と平行に支持バー２７を横設し、上記リ
ミツトスイツチL₁，L₂をこの支持バー２７に横
移動調整可に取付ける。

既述の如く上記揺動体２０にはトーチ１９を介
して後熱処理用バーナ２９が連結されており、該
バーナ先端にレール頭頂面加熱用火口部２８ａと
レール頭側面加熱用火口部２８ｂが設けられ、レ
ール上に位置している。

斯して台車１５をレールに沿い移動させつつ、
上記火口部２８ａ，２８ｂを前記した圧接部へ位
置させ、その火口をレール頭頂面と頭側面に近接
し開口させ、これを上記揺動機構にて圧接界面を
中心に前後へ一定の速度で揺動させながら圧接部
を一定範囲に亘つてガス加熱する。

上記レール頭部加熱における圧接部の加熱巾を
設定するため第１０図乃至第１２図に示す一対の
加熱巾制限用治具３０を用いる。該加熱巾制限用
治具３０は金属製であつて、外観〓形を呈し、そ
の上部内壁にてレール頭頂面接触部３１を、その
左右側内壁にてレール頭側面接触３２を夫々形成
し、該レール頭頂面接触部３１とレール頭側面接
触部３２にてレール頭部嵌合部３３を形成し、上
部に取手３４を有する。この加熱巾制限用治具３
０を図示の如く、レール圧接部Ｐを中心に一定間
隔を置いてセツトし、両治具３０の内側で上記バ
ーナ２９を揺動させ、所謂揺動加熱を行い同制限
領域を一様に加熱する。

上記加熱巾制限用治具３０はレールに沿い拡散
するガス炎を遮断して上記制限領域に集中させる
と共に、制限領域からの伝導熱を吸収し加熱領域
を不必要に拡大させない作用を有する。前記の如
く圧接機によるレールガス圧接時に圧接部近傍の
レール頭部は焼もどされて硬度が著しく低下す
る。

上記加熱巾制限用治具３０はこの熱影響を受け
た領域的を的確に設定し、高熱が熱影響を受けて
いない領域へ伝導されて健全な硬頭部を浸すのを
防止する。

次に上記加熱後直ちに冷却処理を行う。第１３
図は冷却処理用の可搬形の送気式冷却装置３５を
示している。該冷却装置３５はレール頭頂面用空
気噴射部３６とレール頭側面用空気噴射部３７と
を備え、両空気噴射部３６，３７間に形成された
レール頭部嵌合部３８にレールを収容して各空気
噴射部３６，３７の噴射面から突出させたスペー
サ３９にてレール表面へ支持させ、各空気噴射部
３６，３７とレール頭部間に一定の間隙４０を形
成する。

上記の如く冷却装置３５をレールの圧接部頭部
にセツトし、ブロワー４１から送風して同圧接部
頭部の冷却を行う。斯して圧接によつて焼もどさ
れた圧接部及び圧接部近傍の領域の焼入れが果さ
れ、レール敷設現場における圧接から焼入れに亘
る一連の作業が遂行される。

既述のように可搬式のガス圧接装置はレール敷
設現場での圧接作業が可能であり、圧接装置に組
込まれた押抜刃により、ガス圧接部に発生する余
盛をガス圧接直後に赤熱のまま速やかに除去する
ことができる。このような圧接装置の適用は次の
後熱処理に非常に有利な条件を提供する。

即ち、ガス圧接部を硬頭レール母材部と同等の
性能にする後熱処理を行うためには接合部は不規
則な余盛のある状態でなく、できるだけレール原
形に近い寸法で実施する必要がある。

上記ガス圧接装置の適用は上記条件を満たすば
かりでなく、余盛を赤熱下で直ちに押抜くことに
よつて圧接部とその近傍は一定の温度に保たれて
おり、後熱処理をするのに好都合の温度が得られ
ている。この点について言及すれば、レールガス
圧接における最高加熱温度は圧接部中心で約1200
℃から1300℃の温度範囲で行われ、余盛押抜き直
後の圧接部の温度は約900℃から1000℃の範囲に
ある。上記後熱処理のための加熱はこの温度が
600℃から650℃に低下するまで待ち、該温度から
加熱を開始し、1000℃から1050℃の範囲に昇温し
た時加熱停止する。その後直ちに前記送気式冷却
装置を適用することによつて焼入れが完了する。

上記圧接から焼入れまでの実際の熱サイクルを
第１４図に示す。

同図のように、後熱処理すべき領域が圧接時の
加熱によつて一定の高温（600〜650℃）に保持さ
れている状態から、更にガス炎による急加熱を行
うとレール頭部断面内の温度を高温且つその温度
分布を内部に向かつて急峻となし得る。この状態
で空気冷却を行うとレール頭部表層から深部まで
好ましい微細パーライト組織が得られ、圧接部の
硬度回復を図ることができる。

本接合方法により圧接、後熱処理した硬頭レー
ルの頭頂面の硬度分布を、後熱処理しない圧接の
ままの場合と比較して、第１５図に例示する。

同図に見る如く、同ガス圧接部の硬度は硬頭レ
ール母材と全く同様となり、母材が具備する耐摩
耗性と耐損傷性を備えるに至る。

上記により、従来行われていなかつた熱処理硬
頭レールの敷設現場での接合施工が可能となり、
熱処理レールの効能をいかんなく発揮させること
ができるばかりか、レール接合施工、敷設作業の
著しい合理化、能率化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る硬頭レールの現場接合方法
の一実施例を示し、第１図は同方法に用いる可搬
式レールガス圧接機側面図、第２図は同平面図、
第３図は同圧接機の定置クランプ保持ブロツク正
面図（移動クランプと同一構造である）、第４図
は同圧接用加圧シリンダ保持ブロツク正面図、第
５図は同押抜刃保持ブロツクの正面図、第６図は
バーナ正面図、第７図は上記現場接合装置を構成
するレール頭部加熱装置側面図、第８図は同一部
切欠して示す背面図、第９図は同一部切欠して示
す火口部正面図、第１０図は上記現場接合装置を
構成する加熱巾制限用治具斜視図、第１１図は同
正面図、第１２図は同使用状態を示す側面図、第
１３図は上記現場接合装置を構成する送気式冷却
装置を一部切欠して示し正面図、第１４図は本装
置を用いた圧接、後熱処理時の熱サイクルを例示
するグラフ、第１５図は圧接レール頭頂面の硬度
分布を本装置を適用した例と、適用しない例とを
対比して示すグラフである。 １……定置クランプ保持ブロツク、２……移動
クランプ保持ブロツク、３……バーナ保持ブロツ
ク、４……押抜刃保持ブロツク、５……圧接用加
圧シリンダ保持ブロツク、６……案内シヤフト、
７……圧接用シリンダ、８……レール収容口、９
……クランプ用加圧シリンダ、１０……チヤツ
ク、１１……バーナ、１２……押抜刃、１３……
押抜刃開閉用シリンダ、１４……押抜刃ホルダ
ー、１５……台車、１６……支持脚、１７……車
輪、１８……フレーム、１９……トーチ、２０…
…揺動体、２１……転子、２２……軌条、２３…
…ラツク、２４……減速ギヤーボツクス、２５…
…同出力ギヤー、２６……モータ、２７……支持
バー、L₁，L₂……リミツトスイツチ、２９……
後熱処理用バーナ、２８ａ，２８ｂ……同火口
部、３０……加熱巾制限用治具、３１……レール
頭頂面接触部、３２……レール頭側面接触部、３
３……レール頭部嵌合部、３４……取手、３５…
…送気式冷却装置、３６……レール頭頂面用空気
噴射部、３７……レール頭側面用空気噴射部、３
８……レール頭部嵌合部、３９……スペーサ、４
０……間隙、４１……ブロワー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可搬式レールガス圧接機と、該レールガス圧
   接機によるレール圧接後該レール圧接部頭部の後
   熱処理を行なうためのレール頭部加熱装置と、該
   レール頭部加熱装置による加熱時にレール圧接部
   を中心とする加熱巾を設定する一対の金属製加熱
   巾制限用治具と、上記レール頭部加熱装置による
   上記加熱後加熱部を冷却するための送気式冷却装
   置を用いる硬頭レールの現場接合法であつて、上
   記可搬式レールガス圧接機により圧接すべき二本
   のレールを個々にクランプし突合せ方向へ加圧
   し、該加圧時にレール突合せ加圧部を加熱し圧接
   に至らせると共に、圧接後該レール圧接部に形成
   された赤熱状態にあるよもりを押抜き、上記レー
   ル頭部加熱装置により上記よもり押抜き後の高温
   状態にあるレール頭部をまたぎ同加熱装置に具備
   させた後熱処理用バーナを揺動しながら上記高温
   のレール圧接部を後熱処理して硬度を回復し、上
   記後熱処理時に上記加熱巾制限用治具をレール圧
   接部を中心に一定間隔を置いてレール頭部に嵌合
   設置してレール頭頂面とレール頭側面とに接触さ
   せ上記レール頭部加熱装置による加熱時の伝導熱
   を吸収しつつ加熱巾を制限し、上記送気式冷却装
   置により上記後熱処理後のレール圧接部の頭頂面
   とレール頭側面とを空気噴射して冷却することを
   特徴とする硬頭レールの現場接合方法。