JPH05196457A - 鉄道用レール頭部上面の曲がり測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造ラインでの搬送中の横振れの影響を受け
ない、オンラインによるレール頭部上面の長さ方向の凸
凹状の曲がり測定方法及び装置を得ること。 【構成】 鉄道用レール製造ラインでのレール頭部上面
の曲がり測定において、テーブル搬送中のレール２に対
して、レール２の長さ方向に平行なレール上方の３か所
でレール頭部上面幅方向の距離分布を測定し、この距離
分布からレール頭部上面の頭頂点を特定し、これら３か
所における頭頂点までの距離を利用してレール全長の曲
がり計算を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道用レールの製造ラ
インで、テーブル搬送中のレール上面の長さ方向の凸凹
状の曲がりを、オンラインで精度よく測定するための方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用レールは鋳片を加熱炉で加熱し、
圧延によって断面形状を徐々にレールの形状に仕上げ、
鋸断で所定の長さに切断し、冷却後曲がり矯正、焼き入
れ等を行って製造される。製造されたレールは、一定間
隔に配置された枕木に載せられ、レールの足部を枕木に
固定し敷設される。ここで、レール上面に周期的な凸凹
状の曲がりがあると、車両走行時に輪重変動が発生して
車両が振動し、乗り心地に悪影響を及ぼす。これは車両
の速度が高速化されるにつれて、その影響が大きくな
る。このため、レール製造時におけるレール上面の周期
的な凸凹状の曲がりの振幅を、０．１ｍｍ以下に抑える
ことが要求されている。

【０００３】レール頭部上面長さ方向の凸凹状の曲がり
測定方法としては、敷設レールを対象にした特公平３−
４９３６５号公報の「レール頭頂面形状測定装置」や、
特開昭６３−１７７００８号公報の「レール踏面凸凹測
定装置」がある。特公平３−４９３６５号公報の発明
は、図１９のごとく敷設レール５１上を走行可能な台車
５３にギャップセンサー５７と加速度計５８を搭載し、
台車５３走行中のギャップセンサー５７の信号と加速度
計５８の信号で、レール５１頭部上面長さ方向の凸凹状
の曲がりを測定するものである。

【０００４】特開昭６３−１７７００８号公報の発明
は、図２０のごとくモーター６４で自走可能な検出車体
６５をレール６１頭部上面に配置し、測定レール６１の
長さ方向端部に、検出車体６５にレーザスリット光が照
射できる基準設定部６８を配置して、検出車体６５がレ
ール６１上を走行時、検出車体６５に搭載したギャップ
センサー６６と、検出車体６５の上下変動を測定するた
めの基準設定部６８からのレーザ光を受光するイメージ
センサー６７の信号から、レール６１頭部上面長さ方向
の凸凹状の曲がりを測定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
３−４９３６５号公報による方法は、敷設したレールを
測定対象としたもので、製造ラインにおいて適用できな
い。また、特開昭６３−１７７００８号公報による方法
は、レール製造ラインへの適用が可能であるが、レール
製造処理工程のなかで一旦レールを停止させ、測定装置
をレールに取り付ける必要があり多大の検査時間を要す
る。このため連続的に処理される製造ラインにおいては
生産能率を低下させてしまう。このような製造ラインの
能率を阻害せず、全のレールについてレール頭部上面の
長さ方向の凸凹状の曲がり検査を行なうためには、テー
ブル搬送中にオンラインで測定することが必要である。
しかし、レールをテーブル搬送すると横振れが生じ、レ
ール頭部上面幅方向の曲率によって、測定点がずれ誤差
を生じるという問題があった。

【０００６】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、テーブル搬送中のレールの横振れの影
響を受けない、オンラインによるレール頭部上面の長さ
方向の凸凹状の曲がり測定方法及び装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、鉄道用レ
ール製造ラインでのレール頭部上面の曲がり測定におい
て、テーブル搬送中のレールに対して、レールの長さ方
向に平行なレール上方の３か所でレール頭部上面幅方向
の距離分布を測定し、該距離分布からレール頭部上面の
頭頂点を特定し、該頭頂点の距離を利用してレール全長
の曲がり計算を行うことを特徴とする。

【０００８】第２の発明は、搬送中のレールの長さ方向
に平行でレール上方に等間隔に配置されレール頭部上面
幅方向の距離分布を測定する３台の２次元距離計と、レ
ールの搬送長さを測定する長さ測定手段と、前記２次元
距離計のデータと長さ測定手段のデータとからレール全
長の曲がりを算出する演算手段とを、備えたことを特徴
とする。

【０００９】第３の発明は、鉄道用レール製造ラインで
のレール頭部上面の曲がり測定において、テーブル搬送
中のレールに対して、レールの長さ方向に平行なレール
上方の３か所でレール頭部上面の垂直距離を測定し、該
垂直距離の測定位置とレールの長さ方向に同一位置であ
ってレールの長さ方向に平行なレール側方の３か所でレ
ール側面までの水平距離を測定し、該水平距離からレー
ル搬送中の横振れ量を求め、該横振れ量からレール頭部
上面幅方向の曲率による誤差量を求め、前記レール頭部
上面の垂直距離を該誤差量で補正してレール頭部上面頭
頂点の垂直距離を算出し、該頭頂点の垂直距離を利用し
てレール全長の曲がり計算を行うことを特徴とする。

【００１０】第４の発明は、搬送中のレールの長さ方向
に平行でレール上方に等間隔に配置されレ−ル頭部上面
の垂直距離を測定する３台の上面用距離計と、該上面用
距離計とレール長さ方向に同一位置にあってレールの長
さ方向に平行なレール側方の３か所に配置されレール側
面までの水平距離を測定する３台の側面用距離計と、レ
ールの搬送長さを測定する長さ測定手段と、前記上面用
距離計、側面用距離計及び長さ測定手段の各データから
レール全長の曲がりを算出する演算手段とを、備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】第５の発明は、鉄道用レール製造ラインで
のレール頭部上面の曲がり測定において、テーブル搬送
中のレールに対して、該レールの上下左右方向の移動に
倣いながら、該レールの長さ方向に平行なレール上方の
３か所でレール頭頂点の垂直距離を測定し、該頭頂点の
垂直距離を利用してレール全長の曲がり計算を行うこと
を特徴とする。

【００１２】第６の発明は、搬送中のレールの長さ方向
に平行でレール上方に等間隔に配置されレール頭部上面
の垂直距離を測定する３台の上面用距離計と、該距離計
を搭載し搬送中のレールの上下左右方向の移動に倣う測
定台車と、レールの搬送長さを測定する長さ測定手段
と、前記上面用距離計及び長さ測定手段の各データから
レール全長の曲がりを算出する演算手段とを、備えたこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】レール頭部上面長さ方向の凸凹状の曲がりは、
図１７のごとくレール上部に３台の距離計を間隔Ｌ／２
で配置し、それぞれの距離計の測定値から以下のように
求めることができる。図において、距離計４ｂの位置に
おけるレール２の頭部上面長さ方向の凸凹状の曲がりΔ
ｈは、距離計４ａの測定値をｈａ、距離計４ｂの測定値
ｈｂ、距離計４ｃの測定値をｈｃとすると、 Δｈ＝（ｈａ＋ｈｃ）／２−ｈｂ ・・（１） となる。次に、レール全長にわたるレール頭部上面の長
さ方向の凸凹状の曲がりｙ（ｘ）は、Ａを凸凹状の曲が
り振幅、Ｂを凸凹状の曲がり周期としたとき、 ｙ（ｘ）＝Ａｓｉｎ２πｘ／λ−Ｂ ・・（２） となる。ここで各距離計４ａ，４ｂ，４ｃの間隔はＬ／
２、各々の距離測定値はｈａ，ｈｂ，ｈｃであるから ｈａ＝Ｂ−Ａｓｉｎ２ｘ／λ ・・（３） ｈｂ＝Ｂ−Ａｓｉｎ２π（ｘ＋Ｌ／２）／λ ・・（４） ｈｃ＝Ｂ−Ａｓｉｎ２π（ｘ＋Ｌ）／λ ・・（５） となる。上記（３），（４），（５）式からΔｈを求め
ると Δｈ＝（ｈａ＋ｈｃ）／２−ｈｂ ＝Ａ（１−ｃｏｓＬπ／λ）・ｓｉｎ２π（ｘ＋Ｌ／２）／λ・・（６） となる。（６）式から明らかなようにΔｈは振幅Ａ（１
−ｃｏｓＬπ／λ）、周期λの波形として測定できる。
ところが、レールの頭部上面幅方向には曲率があるた
め、レール上部からの測定点がレール幅方向中心からは
ずれると、図１８のごとく誤差を生じる。

【００１４】そこで、本発明では、図１７のレール上部
の３台の距離計を、図１５のごとく、レーザ発信器から
のレーザビーム光をシリンドルカルレンズでスリット光
にし、これをレンズで平行光にしたものをレール頭部上
面幅方向に照射し、その反射光を２次元のイメージセン
サーで受光して、レール頭部上面幅方向に照射したスリ
ット光の反射線上の距離分布が測定できる２次元距離計
とし、この２次元距離計でレール頭部上面幅方向の距離
分布を測定して、この距離分布から最小距離値を採用す
ることによりレールの頭頂点を特定している。すなわ
ち、レールの搬送テーブル上に２次元距離計を配置し、
２次元距離計で曲率を有するレール頭部上面幅方向プロ
フィールを測定し、このプロフィールからレールの頭頂
点を特定し、特定点における距離測定値からレール頭部
上面の長さ方向の凸凹状の曲がりを測定する。なお、レ
ール頭部上面幅方向に照射するスリット光は、図１６の
ごとく、レーザ発信器からのレーザビームを多面体の回
転ミラーで振動させ、レンズで平行光にすることによっ
ても実現できる。

【００１５】また、図１７のレール上部の３台の上面用
距離計を、レールの搬送ライン幅方向中心線上を測定す
るように配置し、上面用距離計とレール長さ方向の同一
位置に配置した側面用距離計で測定したレール側面まで
の水平距離から、レールを搬送した時のレールの横振れ
による頭頂点からのずれ量を求め、このずれ量からレー
ル頭部上面幅方向の曲率による誤差量を求め、上面用距
離計の距離値を誤差量で補正してレール頭頂部の距離値
を算出し、レール頭部上面の長さ方向の凸凹状の曲がり
を測定する。

【００１６】また、図１７のレール上部の３台の上面用
距離計を、レールの搬送ライン上で上昇可能な測定台車
に搭載し、測定台車を搬送中のレールに載せて該レール
の横振れに倣いながらレール頭頂点までの距離を測定
し、この距離測定値からレール頭部上面の長さ方向の凸
凹状の曲がりを測定する。

【００１７】

【実施例】第１、第２の発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の曲がり測定装置の構成図
である。図１において、１ａ，１ｂは搬送ロール、２は
レール、３は検出器フレーム、４ａ，４ｂ，４ｃは２次
元距離計、６ａ，６ｂは通過検出器、７はタッチロー
ラ、８はパルスジェネレータ、９は演算装置、１０は記
録計、１１はプリンタである。２次元距離計４ａ，４
ｂ，４ｃはレール２の上方でレール２の長さ方向と平行
にして、検出器フレーム３にそれぞれの間隔がＬ／２で
配置されている。また、２次元距離計４ａ，４ｃは検出
器フレーム３に搭載したスライド機構５ａ，５ｂに取付
けられており、２次元距離計４ａ−４ｂ及び４ｂ−４ｃ
の間隔Ｌ／２は、２次元距離計４ｂを中心に可変でき
る。通過検出器６ａは２次元距離計４ａの測定位置をレ
ール２の先端が通過するとき、材あり信号を出力するも
ので、通過検出器６ｂはレール２の後端が２次元距離計
４ｃの測定位置を通過するまで、材あり信号を出力する
ものである。

【００１８】タッチローラ７はレール２の足裏部に接触
して回転し、その回転をパネルジェネータ８に伝達する
もので、タッチローラ７の周長は例えば２５０ｍｍとさ
れ、レール２が２５０ｍｍ搬送されると一回転する。パ
ルスジェネレータ８はタッチローラ７の回転によってパ
ルス信号を出力するもので、例えば一回転２５０個のパ
ルスを出力する。従ってこの例の場合、レール２が１ｍ
ｍ搬送される毎に１パルスの出力が得られる。演算装置
９は２次元距離計４ａ，４ｂ，４ｃのレール２の頭部上
面の幅方向距離分布データと、パルスジェネレータ８の
パルス信号から、レール２の頭部上面長さ方向の凸凹状
の曲がり量を計算し、その結果を記録計１０に出力する
とともに、レール２の全長にわたる曲がりの合否判定を
行う。

【００１９】次に、上記構成によるレールの曲がり測定
処理を、図２に示すフローチャートに従って説明する。
レール２が搬送ロール１ａ，１ｂ上を矢印Ｊの方向に搬
送され、レール２の先端が通過検出器６ａで検出される
と（Ｓ１）、演算装置９は２次元距離計４ａ，４ｂ，４
ｃからのレール２の頭部上面幅方向の距離分布と、パル
スジェネレータ８のデータの取り込みを開始する（Ｓ
２）。そして、２次元距離計４ａ，４ｂ，４ｃのレール
２の頭部上面幅方向の距離分布からレール２の頭頂点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃを特定し（Ｓ３）、この３つの特定点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃにおける距離値からレール２の曲がり量
を計算し（Ｓ４）、記録計１０に出力する（Ｓ５）。さ
らに、パルスジェネレータ８のパルス信号によりレール
２の先端からの搬送距離を計算し、これら曲がり量と搬
送距離値を記憶部（図示せず）に格納する（Ｓ６）。以
上の処理を通過検出器６ｂがレール２の後端を検出する
まで繰り返す（Ｓ７）。通過検出器６ｂがレール２の後
端を検出すると（Ｓ８）、演算装置９は２次元距離計４
ａ，４ｂ，４ｃのレール２の頭部上面幅方向の距離分布
とパルスジェネレータ８のデータ取り込みを停止し、記
憶している曲がり量と搬送距離値とから、レール２の全
長にわたる曲がりの周期及び振幅を計算する（Ｓ９）。
そして、予め設定しておいた周期及び振幅の判定値と比
較して合否判定を行ない（Ｓ１０）、その結果をプリン
タ１１に出力する（Ｓ１１）。

【００２０】図３は演算装置９の機能構成を示すブロッ
ク図である。通過検出器６ａのレール２の先端検出信号
が割込入力処理部９１に入力されると、演算判定処理部
９７はカウンタ９６及びデータバッファ９８を初期化し
た後、測定処理を開始する。伝送処理部９３，９４，９
５では、同期部９０のタイミング信号によって、演算判
定処理部９７から２次元距離計４ａ，４ｂ，４ｃの測定
データの読み込み指令が発せられ、２次元距離計４ａ，
４ｂ，４ｃの測定データを受信して、演算判定処理部９
７に送る。これと同時に演算判定処理部９７は、測定開
始直後からのパルスジェネレータ８のパルス数の累積値
を記憶しているカウンタ９６のカウント値を読み込む。
そして伝送処理部９３，９４，９５からの、レール２の
頭部上面幅方向の各距離分布測定データのうち、最小距
離値をレール２の頭頂点における距離測定値として抽出
し、頭頂点における距離値から曲がり量を計算する。こ
の計算結果は出力部１００に送られ、アナログ信号に変
換されて記録計１０に出力される。また演算判定処理部
９７では、カウンタ９６から読み込んだカウント値をレ
ール２の搬送距離に換算し、搬送距離値と曲がり量をデ
ータバッファ９８に記憶させる。以上の測定処理を、同
期部９０から出力されるタイミング信号毎に、通過検出
器６ｂのレール２の後端検出信号が、割込入力処理部９
２に入力されるまで繰り返す。

【００２１】通過検出器６ｂのレール２の後端検出信号
が、割込入力処理部９２に入力されると演算判定処理部
９７は測定処理を終了させ、レール２の全長の判定処理
を開始する。前述の測定処理で、データバッフア９８に
はレール２の全長にわたり搬送距離毎の曲がり量が記憶
されており、演算判定処理部９７は搬送距離毎の曲がり
量を読みとって、レール２の全長にわたる曲がりの周期
及び振幅の計算を行なう。さらに、予め設定部９９に記
憶していた曲がりの周期及び振幅の判定値と比較して合
否判定を行ない、曲がりの周期と振幅の計算結果及び合
否判定結果を出力部１００に送り、出力部１００からプ
リンタ１１へ出力する。

【００２２】次に第３、第４の発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。図４〜図６は本発明のレール曲が
り測定装置の構成図である。図４は斜視図、図５は搬送
中のレールの断面方向からみた装置配置図、図６は電気
系統の構成図である。図４において１ａ，１ｂは搬送ロ
ール、２はレール、２３は上面用検出器フレーム、２４
ａ，２４ｂ，２４ｃは上面用距離計、２５ａ，２５ｂは
スライド機構、２６は側面用検出器フレーム、２７ａ，
２７ｂ，２７ｃは側面用距離計、２８ａ，２８ｂはスラ
イド機構である。図５において、２９ａ，２９ｂと３０
ａ，３０ｂはそれぞれ対になっている通過検出用の投光
器と受光器、３１はタッチローラ、３２はパルスジェネ
レータである。図６において、３３は演算装置、３４は
記録計、３５はプリンタである。

【００２３】上面用距離計２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、
レール２の上方でレール２の長さ方向と平行に、かつレ
ール搬送ライン幅方向中心線上を測定できる位置に、そ
れぞれの間隔をＬ／２として上面用検出器フレーム２３
上に配置されている。また、上面用距離計２４ａ，２４
ｃは検出器フレーム２３に搭載したスライド機構２５
ａ，２５ｂに取付けられ、上面用距離計２４ａ−２４ｂ
及び２４ｂ−２４ｃの間隔Ｌ／２は、上面用距離計２４
ｂを中心に可変できる。側面用距離計２７ａ，２７ｂ，
２７ｃは側面用検出器フレーム２６にそれぞれの間隔が
Ｌ／２で配置され、側面用距離計２７ａが上面用距離計
２４ａと、側面用距離計２７ｂが上面用距離計２４ｂ
と、側面用距離計２７ｃが上面用距離計２４ｃと、レー
ル２の長さ方向で同一位置となるよう、レール２の長さ
方向に平行してレール２の側面に配置されている。ま
た、側面用距離計２７ａ，２７ｃは側面用検出器２６フ
レームに搭載したスライド機構２８ａ，２８ｂに取付け
られ、側面用距離計２７ａ−２７ｂ及び２７ｂ−２７ｃ
の間隔Ｌ／２は、側面用距離計２７ｂを中心に可変でき
る。通過検出用投光器２９ａ及び受光器２９ｂは、上面
用距離計２４ａ及び側面用距離計２７ａの測定位置を、
レール２の先端が通過するとき材あり信号を出力するも
ので、通過検出用投光器３０ａ及び受光器３０ｂは、レ
ール２の後端が上面用距離計２４ｃ及び側面用距離計２
７ｃの測定位置を通過するまで材あり信号を出力するも
のである。

【００２４】タッチローラ３１はレール２の足裏部に接
触して回転し、その回転をパルスジェネレータ３２に伝
達するもので、タッチローラ３１の周長は例えば２５０
ｍｍで、レール２が２５０ｍｍ搬送されると一回転する
ようになっている。パルスジェネレータ３２はタッチロ
ーラ３１の回転によってパルス信号を出力するもので、
例えば一回転２５０個のパルスを出力する。従ってこの
例の場合、レール２が１ｍｍ搬送される毎に１パルスの
出力が得られる。演算装置３３は上面距離計２４ａ，２
４ｂ，２４ｃのレール２の頭部上面の距離データと、側
面距離計２７ａ，２７ｂ，２７ｃのレール２の腹部側面
の距離データと、パルスジェネレータ３２のパルス信号
から、レール２の頭部上面長さ方向の凸凹状の曲がりを
算出し、その結果を記録計３４に出力するとともに、レ
ール２の全長にわたる曲がりの合否判定を行う。

【００２５】次に上記構成によるレールの曲がり測定処
理を、図７に示すフローチャートで説明する。レール２
が搬送ロール１ａ，１ｂ上を矢印Ｊの方向に搬送され、
レール２の先端が通過検出用受光器２９ｂで検出される
と（Ｓ２１）、演算器３３は上面用距離計２４ａ，２４
ｂ，２４ｃによるレール２の頭部上面の距離と、側面用
距離計２７ａ，２７ｂ，２７ｃによるレール２の腹部側
面の距離データと、パルスジェネレータ３２のデータの
取り込みを開始する（Ｓ２２）。そして、側面用距離計
２７ａの距離測定値からレール２搬送時の横振れ量を求
め、この横振れ量から、レール２の頭頂点Ｐａに対する
上面用距離計２４ａのレール２の頭部上面幅方向の距離
測定点のずれ量を求める。さらに、このずれ量から上面
用距離計２４ａのレール２の頭部上面の距離測定値を、
レール２の頭部上面幅方向の曲率を用いて頭頂点Ｐａに
おける距離測定値に補正する。以上の処理を上面用距離
計２４ｂ及び２４ｃの距離測定値についても行なう（Ｓ
２３）。これらの頭頂点Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃにおける距
離値からレール２の曲がり量を計算し（Ｓ２４）、記録
計３４に曲がり量を出力するとともに（Ｓ２５）、パル
スジェネレータ３２のパルス信号よりレール２先端から
の搬送距離を計算し、これら曲がり量と搬送距離値を記
憶部（図示せず）に記憶する（Ｓ２６）。以上の処理を
通過検出用受光器３０ｂがレール２の後端を検出するま
で繰り返す（Ｓ２７）。

【００２６】通過検出用受光器３０ｂがレール２の後端
を検出すると（Ｓ２８）、演算装置３３は上面距離計２
４ａ，２４ｂ，２４ｃのレール２の頭部上面の距離デー
タと、側面用距離計２７ａ，２７ｂ，２７ｃのレール２
の腹部側面の距離データと、パルスジェネレータ３２の
データの取り込みを停止し、記憶している曲がり量と搬
送距離値から、レール２の全長にわたる曲がりの周期及
び振幅を計算する（Ｓ２９）。そして、予定め設定して
おいた周期及び振幅の判定値と比較して、合否判定を行
ない（Ｓ３０）、結果をプリンタ３５に出力する（Ｓ３
１）。

【００２７】図８は演算装置３３の機能構成を示すブロ
ック図である。通過検出用受光器２９ｂによるレール２
の先端検出信号が、割込入力処理部１３１に入力される
と、演算判定処理部１４０はカウンタ１３９及びデータ
バッファ１４１を初期化した後、測定処理を開始する。
同期部１３０のタイミング信号によって、演算判定処理
部１４０から伝送処理部１３３，１３４，１３５に上面
用距離計２４ａ，２４ｂ，２４ｃのレール２の頭部上面
の距離測定データの読み込み指令が、また伝送処理部１
３６，１３７，１３８に側面用距離計２７ａ，２７ｂ，
２７ｃのレール２の腹部側面の距離測定データの読み込
み指令が発せられ、伝送処理部１３３〜１３８は上面用
距離計２４ａ，２４ｂ，２４ｃと側面用距離計２７ａ，
２７ｂ，２７ｃの測定データを受信して、これを演算判
定処理部１４０に送る。同時に演算判定処理部１４０
は、測定開始直後からのパルスジェネレータ３２の、パ
ルス数の累積値を記憶しているカウンタ１３９のカウン
ト値を読み込む。

【００２８】次に、側面用距離計２７ａの距離測定値か
らレール２の搬送時の横振れ量を求め、この横振れ量か
ら予め設定部１４２に設定していたレール２の腹部厚さ
の１／２を減算して、レール２の頂点Ｐａに対する、上
面用距離計２４ａのレール２の頭部上面幅方向の距離測
定点のずれ量を求める。このずれ量から上面用距離計２
４ａのレール２の頭部上面の距離測定値を、予め設定部
１４２に設定しておいたレール２の頭部上面幅方向の曲
率を使って補正し、頭頂点Ｐａにおける距離測定値を算
出する。以上の処理を、上面用距離計２４ａ及び２４ｂ
の距離測定値についても行ない、上面用距離計２４ｂの
距離測定値は側面用距離計２７ｂの距離測定値によるず
れ量で、上面用距離計２４ｃの距離測定値は側面用距離
計２７ｃの距離測定値によるずれ量でそれぞれ補正し、
レール２の頭頂点Ｐｂ，Ｐｃにおける距離測定値を算出
する。そして、これら頭頂点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃにおける
距離値から曲がり量を計算する。この計算結果は出力部
１４３に送られ、アナログ信号に変換されて記録計３４
に出力される。同時に、演算判定処理部１４０では、カ
ウンタ１３９から読み込んだカウント値をレール２の搬
送距離に換算し、レール２の搬送距離値と曲がり量をデ
ータバッファ１４１に記憶させる。以上の測定処理を、
同期部１３０から出力されるタイミング信号毎に、通過
検出用受光器３０ｂによるレール２の後端検出信号が、
割込入力処理部１３２に入力されるまで繰り返す。

【００２９】通過検出用受光器３０ｂによるレール２の
後端検出信号が、割込入力処理部１３２に入力される
と、演算判定処理部１４０は測定処理を終了させ、レー
ル２全長の判定処理を開始する。前述の測定処理で、デ
ータバッファ１４１にはレール２の全長にわたる搬送距
離毎の曲がり量が記憶されており、演算判定処理部１４
０はレール２の全長にわたる搬送距離毎の曲がり量を読
みとって、曲がり周期及び振幅の計算を行なう。そし
て、予め設定部１４２に記憶していた曲がりの周期及び
振幅の判定値と比較して合否判定を行ない、その結果を
出力部１４３に送り、プリンタ３５へ出力する。

【００３０】次に、第５、第６の発明の実施例について
説明する。図９〜図１１は本発明のレール曲がり測定装
置の構成図である。図９は斜視図、図１０は搬送中のレ
ールの側面方向からみた装置配置図、図１１は搬送中の
レールの断面方向からみた装置配置図である。図９〜図
１１において、１ａ，１ｂは搬送ロール、２はレール、
６ａ，６ｂは通過検出器、２０３は検出器フレーム、２
０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは距離計、２０５はスライ
ド機構、２０７はタッチローラ、２０８はパルスジェネ
レータ、２０９は測定台車、２１０ａ，２１０ｂ，２１
０ｃは測定台車２０９の上部に開けられた測定用開口
部、２１１ａ，２１１ｂは測定台車２０９の先端部を支
える支持アーム、２１１ｃ，２１１ｄは測定台車２０９
の後端部を支える支持アーム、２１２ａ，２１２ｂは測
定台車２０９をレール２にクランプするための測定台車
２０９先端部のクランプローラ、２１２ｃ，２１２ｄは
測定台車２０９をレール２にクランプするための測定台
車２０９後端部のクランプローラ、２１３ａ，２１３
ｂ，２１３ｃ，２１３ｄはクランプローラ２１２ａ，２
１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄを駆動させるための駆動機
構、２１４ａは測定台車２０９をレール２上で支える測
定台車２０９先端部の支持ローラ、２１４ｂは測定台車
２０９をレール２上で支える測定台車２０９後端部の支
持ローラ、２１５ａ，２１５ｂは測定台車２０９を昇降
させるための測定台車２０９先端部の昇降装置、２１５
ｃ，２１５ｄは測定台車２０９を昇降させるための測定
台車２０９後端部の昇降装置である。

【００３１】距離計２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは測
定台車２０９に設けられた検出器フレーム２０３にそれ
ぞれの間隔がＬ／２で配置されている。また、距離計２
０４ａ，２０４ｃは検出フレーム２０３に搭載したスラ
イド機構２０５に取付けられ、距離計２０４ａ−２０４
ｂ及び２０４ｂ−２０４ｃの間隔Ｌ／２は、距離計２０
４ｂを中心に可変できる。通過検出器６ａは測定台車２
０９の先端部をレール２の先端が通過するとき、材あり
信号を出力するもので、通過検出器６ｂはレール２の後
端がタッチローラ２０７の位置を通過するまで、材あり
信号を出力するものである。タッチローラ２０７は測定
台車２０９に搭載され、レール２の頭部上面に接触して
回転し、その回転をパルスジェネレータ２０８に伝達す
るもので、タッチローラ２０７の周長は例えば２５０ｍ
ｍとされ、レール２が２５０ｍｍ搬送されると一回転す
る。パルスジェネレータ２０８はタッチローラ２０７の
回転によってパルス信号を出力するもので、例えば一回
転２５０個のパルスを出力する。従ってこの例の場合、
レール２が１ｍｍ搬送される毎に１パルスの出力が得ら
れる。

【００３２】図１２は図９〜図１１に付加される電気系
統の構成図である。図１２中、２１６は演算装置、２１
７は駆動制御装置、２１８は記録計、２１９はプリンタ
である。演算装置２１６は距離計２０４ａ，２０４ｂ，
２０４ｃのレール２の頭頂点までの距離データと、パル
スジェネレータ２０８のパルス信号から、レール２の頭
部上面長さ方向の凸凹状の曲がり量を計算し、その結果
を記録計２１８に出力するとともに、レール２の全長に
わたる曲がりの合否判定を行う。

【００３３】次に、上記構成によるレールの曲がり測定
処理を、図１３に示すフローチャートに従って説明す
る。レール２が搬送ロール１ａ，１ｂ上を矢印の方向に
搬送されて、レール２の先端が通過検出器６ａで検出さ
れると（Ｓ４１）、駆動制御装置２１７は昇降装置２１
５ａ〜２１５ｄに指令を発して下降させ、測定台車２０
９を支持ローラ２１４ａ，２１４ｂで支えてレール２の
頭部上面に載せる（Ｓ４２）。次に、駆動制御装置２１
７は駆動機構２１３ａ〜２１３ｄを駆動させて、クラン
プローラ２１２ａ〜２１２ｄでレール２の頭側部をクラ
ンプする（Ｓ４３）。そして、演算装置２１６は距離計
２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃのレール２の頭頂部の距
離値とパルスジェネレータ２０８のデータの取り込みを
開始する（Ｓ４４）。さらに、これら距離値及びパルス
データからレール２の曲がり量を計算し（Ｓ４５）、記
録計２１８にこの曲がり量を出力する（Ｓ４６）。ま
た、パルスジェネレータ２０８のパルス信号によりレー
ル２の先端からの搬送距離を計算し、これらの曲がり量
と搬送距離値を記憶部（図示せず）に記録する（Ｓ４
７）。以上の処理を、通過検出器６ｂがレール２の後端
を検出するまで繰り返す（Ｓ４８）。

【００３４】通過検出器６ｂがレール２の後端を検出す
ると（Ｓ４９）、駆動制御装置２１７は駆動機構２１３
ａ〜２１３ｄを駆動させ、クランプローラ２１２ａ〜２
１２ｄでのレール２の頭側部のクランプを解除する（Ｓ
５０）。そして駆動制御装置２１７は昇降装置２１５〜
２１５ｄに上昇指令を発し、昇降装置２１５ａ〜２１５
ｄを上昇させレール２から外す（Ｓ５１）。また、Ｓ５
０〜Ｓ５１と並行して、演算装置２１６は距離計２０４
ａ，２０４ｂ，２０４ｃのレール２の頭頂部の距離及び
パルスジェネレータ２０８のデータの取り込みを停止
し、記憶している曲がり量と搬送距離値から、レール２
の全長にわたる曲がりの周期及び振幅を計算する（Ｓ５
２）。そして、予め設定しておいた周期及び振幅の判定
値と比較して合否判定を行ない（Ｓ５３）、その結果を
プリンタ２１９に出力する（Ｓ５４）。

【００３５】図１４は図１２の演算装置２１６の機能構
成を示すブロック図である。通過検出器６ａでのレール
２の先端検出信号を駆動制御装置２１７が検出し、測定
台車２０９がレール２に載ってクランプが完了すると、
測定開始タイミング信号が割込入力処理部３０１に入力
される。すると演算判定処理部３０７はカウンタ３０６
及びデータバッファ３０８を初期化した後、測定処理を
開始する。伝送処理部３０３，３０４，３０５では、同
期部３００のタイミング信号によって、演算判定処理部
３０７から距離計２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃの測定
データの読み込み指令が発せられ、これら距離計の測定
データを受信して演算判定処理部３０７に送る。同時に
演算判定処理部３０７は、測定開始直後からのパルスジ
ェネレータ２０８のパルス数の累積値を記憶しているカ
ウンタ３０６のカウント値を読み込む。そして、伝送処
理部３０３，３０４，３０５からのレール２の頭頂部に
おける距離値から曲がり量を計算する。この計算結果は
出力部３１０に送られ、アナログ信号に変換されて記録
計２１８に出力される。また演算判定処理部３０７は、
カウンタ３０６から読み込んだカウント値をレール２の
搬送距離に換算し、これら搬送距離値と曲がり量をデー
タバッファ３０８に記憶させる。以上の測定処理を、同
期部３００から出力されるタイミング信号毎に、通過検
出器６ｂでのレール２の後端検出信号を駆動制御装置２
１７が検出し、測定終了タイミング信号が割込入力処理
部３０２に入力されるまで繰り返す。

【００３６】通過検出器６ｂでのレール２の後端検出信
号を駆動制御装置２１７が検出し、測定終了タイミング
信号が割込入力処理部３０２に入力されると、演算判定
処理部３０７は測定処理を終了させ、レール２の全長の
判定処理を開始する。前述の測定処理で、データバッフ
ァ３０８にはレール２の全長にわたり搬送距離毎の曲が
り量が記憶されており、演算判定処理部３０７は搬送距
離毎の曲がり量を読みとって、レール２の全長にわたる
曲がりの周期及び振幅の計算を行なう。さらに、予め設
定部３０９に記憶しておいた曲がりの周期及び振幅の判
定値と比較して合否判定を行ない、これら曲がりの周
期、振幅及び合否判定を出力部３１０を介してプリンタ
２１９に出力する。

【００３７】

【発明の効果】第１、第２の発明によれば、レール製造
ラインでテーブル搬送中のレールの頭部上面長さ方向の
凸凹状の曲がり測定を、２次元距離計でレール頭部上面
の頭頂点を特定して行うため、搬送中の横振れによる測
定誤差を軽減することができる。従って、正確で信頼性
の高いオンラインでの曲がり検査が可能になり、製造ラ
インの能率を低下させることなく全数検査が容易となっ
て、レールの形状品質の向上が図れる。

【００３８】第３、第４の発明によれば、レール製造ラ
インでテーブル搬送中のレールの頭部上面長さ方向の凸
凹状の曲がり測定を、側面用距離計の測定値をもとにレ
ールの横振れ量を求め、横振れ量から上面用距離計での
測定値を補正し、この補正した距離値により行うため、
搬送中の横振れによる誤差の発生を防止できる。従っ
て、正確で信頼性の高いオンラインでの曲がり検査が可
能になり、製造ラインの能率を低下させることなく全数
検査が容易となって、レールの形状品質の向上が図れ
る。また、安価な機器の組合せで装置が構成ができ、導
入時の設備コストの低廉価が図れる。

【００３９】第５、第６の発明によれば、レール製造ラ
インでテーブル搬送中のレールの頭部上面長さ方向の凸
凹状の曲がり測定を、レールの移動に倣いながらレール
上方の３か所でレール頭部点の垂直距離を測定しレール
頭部上面の頭頂点を特定して行うため、搬送中のレール
の振れによる測定誤差を軽減することができる。従っ
て、正確で信頼性の高いオンラインでの曲がり検査が可
能になり、製造ラインの能率を低下させることなく全数
検査を行って、レールの形状品質を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の発明の実施例を示す構成図であ
る。

【図２】第１及び第２の発明のレールの曲がり測定処理
を示すフローチャートである。

【図３】図１の演算装置のブロック図である。

【図４】第３及び第４の発明の実施例を示す構成図であ
る。

【図５】レールの断面方向から見た第３及び第４の発明
の装置配置図である。

【図６】第３及び第４の発明の電気系統の構成図であ
る。

【図７】第３及び第４の発明のレールの曲がり測定処理
を示すフローチャートである。

【図８】図６の演算装置のブロック図である。

【図９】第５及び第６の発明の実施例を示す構成図であ
る。

【図１０】レールの側面方向から見た第５及び第６の発
明の装置配置図である。

【図１１】レールの断面方向から見た第５及び第６の発
明の装置配置図である。

【図１２】第５及び第６の発明の電気系統の構成図であ
る。

【図１３】第５及び第６の発明のレールの曲がり測定処
理を示すフローチャートである。

【図１４】図１２の演算装置のブロック図である。

【図１５】２次元距離計の説明図である。

【図１６】２次元距離計の説明図である。

【図１７】鉄道用レール頭部上面の曲がり説明図であ
る。

【図１８】レールの横振れ量と頭部上面の曲がり測定誤
差との関係図である。

【図１９】従来の鉄道用レール頭部上面の曲がり測定装
置である。

【図２０】従来の鉄道用レール頭部上面の曲がり測定装
置である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 搬送ロール ２ レール ４ａ，４ｂ，４ｃ ２次元距離計 ６ａ，６ｂ 通過検出器 ７ タッチローラ ８ パルスジェネレータ ９ 演算装置 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 上面用距離計 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 側面用距離計 ２９ａ，３０ａ 通過検出用投光器 ２９ｂ，３０ｂ 通過検出用受光器 ３１ タッチローラ ３２ パルスジェネレータ ３３ 演算装置 ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ 距離計 ２０７ タッチローラ ２０８ パルスジェネレータ ２０９ 測定台車 ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ クランプロ
ーラ ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄ 駆動機構 ２１４ａ，２１４ｂ 支持ローラ ２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄ 昇降装置 ２１６ 演算装置 ２１７ 駆動制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道用レール製造ラインでのレール頭部
   上面の曲がり測定において、テーブル搬送中のレールに
   対して、レールの長さ方向に平行なレール上方の３か所
   でレール頭部上面幅方向の距離分布を測定し、該距離分
   布からレール頭部上面の頭頂点を特定し、該頭頂点の距
   離を利用してレール全長の曲がり計算を行うことを特徴
   とする鉄道用レール頭部上面の曲がり測定方法。
2. 【請求項２】 搬送中のレールの長さ方向に平行でレー
   ル上方に等間隔に配置されレール頭部上面幅方向の距離
   分布を測定する３台の２次元距離計と、レールの搬送長
   さを測定する長さ測定手段と、前記２次元距離計のデー
   タと長さ測定手段のデータとからレール全長の曲がりを
   算出する演算手段とを、備えたことを特徴とする鉄道用
   レール頭部上面の曲がり測定装置。
3. 【請求項３】 鉄道用レール製造ラインでのレール頭部
   上面の曲がり測定において、テーブル搬送中のレールに
   対して、レールの長さ方向に平行なレール上方の３か所
   でレール頭部上面の垂直距離を測定し、該垂直距離の測
   定位置とレールの長さ方向に同一位置であってレールの
   長さ方向に平行なレール側方の３か所でレール側面まで
   の水平距離を測定し、該水平距離からレール搬送中の横
   振れ量を求め、該横振れ量からレール頭部上面幅方向の
   曲率による誤差量を求め、前記レール頭部上面の垂直距
   離を該誤差量で補正してレール頭部上面頭頂点の垂直距
   離を算出し、該頭頂点の垂直距離を利用してレール全長
   の曲がり計算を行うことを特徴とする鉄道用レール頭部
   上面の曲がり測定方法。
4. 【請求項４】 搬送中のレールの長さ方向に平行でレー
   ル上方に等間隔に配置されレ−ル頭部上面の垂直距離を
   測定する３台の上面用距離計と、該上面用距離計とレー
   ル長さ方向に同一位置にあってレールの長さ方向に平行
   なレール側方の３か所に配置されレール側面までの水平
   距離を測定する３台の側面用距離計と、レールの搬送長
   さを測定する長さ測定手段と、前記上面用距離計、側面
   用距離計及び長さ測定手段の各データからレール全長の
   曲がりを算出する演算手段とを、備えたことを特徴とす
   る鉄道用レール頭部上面の曲がり測定装置。
5. 【請求項５】 鉄道用レール製造ラインでのレール頭部
   上面の曲がり測定において、テーブル搬送中のレールに
   対して、該レールの上下左右方向の移動に倣いながら、
   該レールの長さ方向に平行なレール上方の３か所でレー
   ル頭頂点の垂直距離を測定し、該頭頂点の垂直距離を利
   用してレール全長の曲がり計算を行うことを特徴とする
   鉄道用レール頭部上面の曲がり測定方法。
6. 【請求項６】 搬送中のレールの長さ方向に平行でレー
   ル上方に等間隔に配置されレール頭部上面の垂直距離を
   測定する３台の上面用距離計と、該距離計を搭載し搬送
   中のレールの上下左右方向の移動に倣う測定台車と、レ
   ールの搬送長さを測定する長さ測定手段と、前記上面用
   距離計及び長さ測定手段の各データからレール全長の曲
   がりを算出する演算手段とを、備えたことを特徴とする
   鉄道用レール頭部上面の曲がり測定装置。