JPH0698570B2 - レール頭部の仕上装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄道線路に敷設されたレール頭部の凹凸、特
にレール溶接部の凹凸を削正して仕上げするための装置
に関する。

〔従来の技術〕

一般に軌道レールは、工場で溶接されて仕上させること
が多い。この場合の溶接及び仕上は、例えば溶接→溶接
部一次仕上（手作業）→空冷→水冷→二次仕上（手作
業）→曲げ等の矯正（手作業）→頭部精密仕上（手作
業）→磁粉探傷検査（手作業）→仕上げ形状検査（手作
業）の工程で行なわれている。換言すれば、レール溶接
部にはバリのほかに、溶接前或いは溶接突合せ時のレー
ル端部の曲がりや溶接時の歪があるために、矯正装置に
よって曲がりを矯正しているが、いずれにしても最終的
には研磨等によって溶接部のバリ取りと同時にレール頭
部の平坦精度を出す精密仕上行程が必要となるものであ
る。

周知の通り、断面略Ｈ字形を呈するレールの頭部は、乗
心地、騒音、レール摩耗等の見地から、頭頂面において
車輪のスムーズでがたのない回転を得るために平坦度が
要求されており、頭側面においても車輪のフランジを導
くための精度が要求されている。日本国有鉄道企画によ
る新幹線のレールでは、頂上の平坦度は1mスパーンでは
＋0.3mm以下且つ−0.1mm以下で、頭側面の平坦度は1mス
パーンでは±0.5mm以下が要求されている。

現在のところ精密仕上工程としては、すべて手作業で行
なわれている。鉄道路線に敷設されたレールの頭頂面を
研削する方式としては、カップ型のグラインダをレール
頭頂面に押し付けて研削する方式と、フェースミルカッ
タを用いる研削方式とが行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記各技術はレール頭部における頭頂面の凹凸削正技術
のみに限るものであって、頭頂面以外の頭側面とこれら
の間のゲージコーナには何等考慮がなされていないもの
であった。頭側面とこれらの間のゲージコーナは所定の
湾曲形状に構成されなければならないので、前記研削方
式で実施してゆくことは技術的に困難を伴なうものであ
った。

一方、従来より特開昭59−69256号公報に示す曲面サン
ダーは、工作物の曲面形状に合致させた形状の吸引面を
もつ吸引ヘッドにベルトを吸着して湾曲させ、吸引面と
同形の押圧面をもつ押圧パットで工作物表面に押し付け
て研磨する構造である。従って、吸着ヘッドの吸着によ
って正確なフォーミングが期待できないばかりか、特に
吸着時の摩擦抵抗が大きくなって、ベルト送りを円滑に
行えないものであった。また、押圧パッドで摩擦押圧し
ているうえに、単一部材で一定面積同時研磨を行ってい
るので、レールのように頭頂面と頭側面との如く平坦度
の公差が相違しているうえに局部的仕上げを必要とする
ゲージコーナを有している場合には応用が不可能であっ
た。

また、加工対象がレールのような比較的硬質の金属で形
成されている場合には、上記公報の局面サンダーのよう
な一定面積同時研磨方式では研磨効率が悪いとともにム
ラを来たし易いという問題がある。しかも、上記公報の
ものでは、作業テーブル上に研磨する工作物を載置し、
工作物を送りながらサンドペーパーのベルトにより研磨
する構造であるため、レールのような特に長尺の重量物
の仕上げに用いるためにはレール専用の支持手段や送り
装置を開発する必要があった。

而して、本発明は実験に基づいてさらに検討の結果創作
されたものであって、ベルト面を局部的に押圧してレー
ル頭部の加工を要する輪郭全体を短時間に且つ確実に仕
上げ、この状態を移動させることによって必要距離を迅
速に精密仕上げすることができるレール頭部の仕上装置
を提供することを、その主な目的とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために本発明に係るレール頭部の仕
上装置の構成は、レール頭部の長手方向に沿ってベルト
面を並列配置するサンディングベルト機構と、レール頭
部の幅方向両側に略ハ字形に対向配置され前記ベルト面
をレール頭部の頭頂面形状と頭側面形状に合致するよう
に湾曲させる対の側フォーミングローラを有すると共に
前記ベルト面の長手方向に離間して２箇所に配置された
フォーミング機構と、前記２箇所のフォーミング機構の
間に配置されて前記ベルト面をレール頭頂面に局部的に
押圧する上位仕上ローラとレール頭側面に局部的に押圧
する対の側仕上ローラとを有し該上位仕上ローラと側仕
上ローラの少なくとも一方にレールのゲージコーナの湾
曲形状を仕上げするゲージコーナ用仕上部とが一連に形
成された仕上機構と、前記フォーミング機構及び仕上機
構をレール頭部の長手方向に沿って移動させる長手方向
駆動機構とが備えられていることを特徴とする。

〔発明の作用〕

サンディング機構のベルト面は、フォーミング機構の対
の側フォーミングローラによりレール頭部の頭頂面と頭
側面形状に合致するように湾曲され、回転接触状態で送
られる。仕上装置では、仕上機構の上位仕上ローラと対
の側仕上ローラとにより頭頂面とゲージコーナと頭側面
とに回転接触状態で局部的に押圧される。これによって
レール頭部の加工を要する輪郭全体が仕上げられ、この
状態で長手方向駆動機構でレール頭部の長手方向へ送ら
れることによって必要距離が仕上げられる。

〔発明の実施例〕

図面は本発明のレール溶接部における頭部の仕上装置に
係る一実施例を示し、第１図は仕上機構を示す同概略
図、第２図は同要部斜視図、第３図は頭部の仕上工程を
示す端面説明図、第４図は同装置の概略回路図である。

而して、サンデングベルト機構１は無端ベルト11を複数
のガイドローラ12,13,14を介して走行構成され、下位の
ガイドローラ12,13の間には、ベルト面をその巾方向に
おいてレールＲの頭部r1の形状に合致するように湾曲形
成するフォーミング機構２と、このフォーミング機構２
の間でレール頭部r1に接近離反される仕上機構３とが備
えられている。

詳述すると、フォーミング機構２は長手方向に亘って離
間して２箇所配置され、無端ベルト11の巾方向両端に略
ハ字形に配置して成る対の側フォーミングローラ21,21
から構成される。この場合には両端を押えることによっ
て略々レール頭部形状にフォーミング可能となる。側フ
ォーミングローラ21の上位部に位置するローラ面をゲー
ジコーナr4に対応した凹部形状にしても良い。

又、前記仕上機構３は上記フォーミング機構２と同一長
さ方向に位置され、頭頂面r2とこれに併せてゲージコー
ナr4とを仕上げする上位仕上ローラ31と、この両側の長
手方向前後で頭側面r3,r3を仕上げする側仕上ローラ32,
32とから構成される。上記各仕上ローラ31,32は夫々同
時或いは単独でレール頭部r1へ接近離反可能に支持され
ている。上位仕上ローラ31の仕上面となるローラ面33
は、頭頂面r1を仕上げする頭頂面仕上部33aとゲージコ
ーナr4を仕上げするゲージコーナ用仕上部33bとからな
る湾曲した凹部形状に形成できる。これに対して、側仕
上ローラ32は略コ字形乃至略ハ字形に配置されている。
図示しないが、各機構２乃至３は上下方向駆動機構８と
長手方向駆動機構９とによって昇降及び移動走行可能に
配置されている。

さらに、図中４は移動可能に構成されるレール頭部形状
の測定器で、頭頂部用測定器41とこの巾方向左右に頭側
部用測定器42,42とが設けられる。５は頭頂面r2及び頭
側面r3,r3の測定に基づく測定値を信号交換する変換
器、６は変換信号を収集するとともに任意の仕上量を付
与するために仕上機構３の長手方向の移動やベルトへの
加圧量等から決定される仕上機構３の断面方向の目標削
正量を演算し制御する制御装置である。上記構成に基づ
く仕上工程は次の通りである。測定工程は、まず長手方
向に沿ってサンデングベルト11の仕上面15が並列配置さ
れるようにレールＲをセットしてレールクランプ機７で
クランプした後に、長手方向に測定器41,42を相対走行
させてレール頭部r1の凹凸を測定する。測定器４として
は例えば非接触型の渦電式ギャップセンサ等が選択され
る。測定は頭頂面r2及び頭側面r3,r3の夫々を対象とし
て、長手方向に亘って連続的に行なう。この場合に、レ
ール長手方向をＸとし、凹凸量をＹとして座標により夫
々入力し、各測定点の凹凸状態係数から最も研摩量が少
ない状態で前述の日本国有鉄道規格内に入る状態でも目
標仕上げ形状とそのための仕上量を制御装置６で演算す
る。

次に、仕上工程においては、サンデングベルト機構１の
駆動と、上位仕上ローラ31と側仕上ローラ32,32との加
圧と長手方向移動速度とに基づいてベルト研摩或いは研
削することとなる。ベルト11による仕上量は上記演算に
基づいて予め設定されているので、所望の規格内の状態
で仕上されることとなる。

詳述すると、第３図に示すように上位仕上ローラ31が接
近してベルト11を付形しつつ頭頂面r2に局部的に加圧す
る。仕上量は、上位仕上ローラ31の長手方向の移動速
度、上位仕上ローラ31の加圧力等で決定される。上位仕
上ローラ31は上記決定に基づく加圧をしつつ、順次レー
ル長手方向へ移動して必要長さ範囲の研削仕上を行な
う。側仕上ローラ32,32は上記上位仕上ローラ31と同時
に必要な加圧を行なって研削を行なう。

又、仕上後に再び長手方向に測定器41,42を相対走行さ
せてレール頭部r1の凹凸を測定して記録する。これによ
って前述の日本国有鉄道規格内に入る状態に仕上がって
いることを確認する仕上形状検査を自動的に行なう。

上記一実施例によれば以下の効果を奏する。

ａ）上位仕上ローラ31のローラ面33と側仕上ローラ32,3
2の局部的押圧によって、頭側面r2とゲージコーナr4,r4
と頭側面r3,r3とを同時に且つ短時間に精密仕上げする
ことができ、この状態で送ることによって必要距離をム
ラなく効率的に仕上げることができる。

ｂ）連続的測定からの演算によってレール長手方向にお
ける目標仕上形状とそのための仕上量を決定でき、合理
的で迅速が仕上を可能にできる。

第５図に示すように、フォーミング機構２は、好ましく
は一対がベルト巾方向中央を押える上位フォーミングロ
ーラ22と、この上位フォーミングローラ22に対して略コ
字形乃至略ハ字形に交差してベルト巾方向両端を湾曲形
成する対の側フォーミングローラー23,23とから構成で
きる。図示しないが、側フォーミングローラ23は序々に
フォーミングするためにガイドローラ12又は13から離間
するに従って交差角度を大きく設定するような複数対配
置構造にできる。仕上機構３としては、側仕上ローラ34
を上位仕上ローラ31に交差した状態に配置構成しても良
い。

さらに、サンデングベルト機構は第６図に示すようにも
構成できる。即ち、サンデングベルト機構16は、無端走
行可能な最小単位である左右のローラ12,13から構成す
ることを妨げない。この場合に、仕上機構３として複数
の仕上ローラ35..、36..を長手方向に配置し、長手方向
を同時に仕上可能に構成できる。上記上位仕上ローラ35
としては、ローラ面を頭頂面形状にのみ合致する形状と
しても良い。

上記各実施例において、ゲージコーナr4,r4の仕上げは
上位仕上ローラ31に形成したゲージコーナ用仕上部で行
なった例に限定されるわけではなく、上位仕上ローラ35
と側仕上ローラ32,34,36との交差部分にベルト巾の湾曲
したゲージコーナ用仕上部を構成できるものである。

又、フォーミング機構２と仕上機構３とにおいて、上位
と側の各ローラを交差状態で図示したが、第１図及び第
２図の仕上機構３のように、ローラ支持軸が交差しない
ように長手方向前後に僅かに位置相違させることを妨げ
ないものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るレール頭部の仕上装
置によれば、全体構成におけるベルト面の送りを円滑に
できるのでベルト面の走行の安定が得られ、高精度の仕
上げを得ることができる。

また、レール頭部の頭頂面と頭側面に個別に対応する上
位仕上ローラと対の側仕上ローラの回転接触による局部
的押圧でレール頭部の加工を要する輪郭全体を短時間に
且つ確実に仕上げることができるとともに、この状態の
移動によって必要距離をムラ無く効率的に仕上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のレール溶接部における頭部の仕上装置に
係る一実施例を示し、第１図は仕上機構を示す同概略
図、第２図は同要部斜視図、第３図は頭部の仕上工程を
示す端面説明図、第４図は同装置の概略回路図、第５図
及び第６図は他例を示す同概略図である。 1,16……サンデングベルト機構、 ２……フォーミング機構、３……仕上機構、 ４……測定器、５……信号変換器 ６……制御装置、７……レールクランプ機、 ８……上下方向駆動機構、 ９……長手方向駆動機構、 11……ベルト、12〜14……ローラ、 21,23……側フォーミングローラ、 22……上位フォーミングローラ、 31,35……上位仕上ローラ、 32,34,36……側仕上ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 宗行 東京都武蔵野市緑町２−４−５−309 (72)発明者 上條 順一 山梨県北都留郡上野原町上野原4414 (72)発明者 中村 光雄 東京都東久留米市前沢３−４−13 (72)発明者 高野 邦博 埼玉県入間市河原町15−17−504 (72)発明者 吉田 久 埼玉県飯能市南川295 (56)参考文献 特開 昭59−69256（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レール頭部の長手方向に沿ってベルト面を
   並列配置するサンディングベルト機構と、 レール頭部の幅方向両側に略ハ字形に対向配置され前記
   ベルト面をレール頭部の頭頂面形状と頭側面形状に合致
   するように湾曲させる対の側フォーミングローラを有す
   ると共に前記ベルト面の長手方向に離間して２箇所に配
   置されたフォーミング機構と、 前記２箇所のフォーミング機構の間に配置されて前記ベ
   ルト面をレール頭頂面に局部的に押圧する上位仕上ロー
   ラとレール頭側面に局部的に押圧する対の側仕上ローラ
   とを有し該上位仕上ローラと側仕上ローラの少なくとも
   一方にレールのゲージコーナの湾曲形状を仕上げするゲ
   ージコーナ用仕上部とが一連に形成された仕上機構と、 前記フォーミング機構及び仕上機構をレール頭部の長手
   方向に沿って移動させる長手方向駆動機構とが備えられ
   ていることを特徴とするレール頭部の仕上装置。