JPH0762603A - 鉄道保線ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 締結ボルトの締め込み抵抗が大きくても（締
結ボルトの締め込みがしぶくても）規定の締付トルクで
締付けることができる鉄道保線ロボットを提供する。 【構成】 枕木１に締結ボルト４で固定されたレール３
上を走行する台車５と、該台車５に設けられ上記締結ボ
ルト４を緊解するインパクトレンチ１３とを有する鉄道
保線ロボットにおいて、上記インパクトレンチ１３によ
る締結ボルト４の締付け時にそのボルトソケット２４の
回転速度を検出する回転速度検出手段２５と、該回転速
度検出手段２５から出力された回転速度が所定の回転速
度にまで落ちたときにインパクトレンチ１３による締付
けを停止させる制御手段３１とを備えたことを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道のレール交換やレ
ール設定替等の保線作業を行う際に用いられる鉄道保線
ロボットに係り、特に、レールを枕木に固定する締結ボ
ルトの締付トルクを一定に管理できる鉄道保線ロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道のレールは締結ボルトによって枕木
に固定されているが、経年使用によりレールや枕木等が
劣化した場合には、締結ボルトを緊解して着脱しレール
や枕木等を交換しなければならない。かかる保線作業は
多数の熟練技能労働者を必要とする重労働であり、近
年、作業員の高齢化と人手不足により深刻な問題となっ
ている。

【０００３】そこで本出願人は、上記保線作業の中でも
かなりのウェイトを占める締結ボルトの着脱作業に着目
し、これを自動的に行う鉄道保線ロボットを開発した。
この鉄道保線ロボットは、鉄道のレール上に台車を走行
自在に設け、台車に締結ボルトを緊解するインパクトレ
ンチを設けて構成されている。

【０００４】インパクトレンチによって締結ボルトを締
め込む際の締付トルクの管理は、図６に示すようにイン
パクトレンチの動作時間で行っていた。すなわち、イン
パクトレンチを作動させてからどの位の時間で規定の締
付トルクが得られるか予め実験しておき、その結果に基
づいて決定した締結終了時間ａをタイマ等にセットして
行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなタ
イマによる締付トルクの管理では、ボルト・ナットの加
工精度の善し悪しやネジ部に付着したゴミ等の影響によ
って締め込み抵抗が大きくなった場合、インパクトレン
チの動作時間を一定にするだけでは対応できず、規定の
締付トルクが得られないこともある。すなわち、締結ボ
ルトの締め込みがしぶい場合には、上記締結終了時間ａ
より長時間インパクトレンチを作動させなければ規定の
締付トルクが得られない。よってタイマ制御では対応で
きない。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、締結ボルトの締め込み抵抗が大きくても（締結
ボルトの締め込みがしぶくても）規定の締付トルクで締
付けることができる鉄道保線ロボットを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、枕木に締結ボルトで固定されたレール上を
走行する台車と、該台車に設けられ上記締結ボルトを緊
解するインパクトレンチとを有する鉄道保線ロボットに
おいて、上記インパクトレンチによる締結ボルトの締付
け時にそのボルトソケットの回転速度を検出する回転速
度検出手段と、該回転速度検出手段から出力された回転
速度が所定の回転速度にまで落ちたときにインパクトレ
ンチによる締付けを停止させる制御手段とを備えたこと
を特徴としている。

【０００８】

【作用】インパクトレンチで締結ボルトを締付けると、
そのボルトソケットの回転速度が回転速度検出手段に計
測され、その検出値が制御手段に入力される。ここで、
ボルトソケットの回転速度は締結ボルトの締め込みに伴
って遅くなり、所定の回転速度にまで落ちたときに制御
手段がインパクトレンチを停止する。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１０】図３〜図５に、レールの締結ボルトを着脱
する鉄道保線ロボットの概要を示す。図示するように、
枕木１に保持金具２を介して一対のレール３が締結ボル
ト４で固定されており、このレール３上に台車５が自走
自在に設けられている。台車５の下面には走行車輪６が
設けられている。走行車輪６は、２個の片鍔車輪６ａと
１個の通常車輪６ｂとからなっている。片鍔車輪６ａの
鍔の反対側と通常車輪６ｂの片側には、サイドローラ７
がガイドとして設けられている。片鍔車輪６ａの１個に
はスプロケット８が取り付けられており、このスプロケ
ット８をモータ９がチェーン１０を介して回転させるこ
とにより、片鍔車輪６ａが回転して台車５が自走するよ
うになっている。

【００１１】台車５上には、逆さＵ字状のメインフレー
ム１１が設けられており、メインフレーム１１の左右両
側には、サブフレーム１２が設けられている。サブフレ
ーム１２には、レール３を枕木１に止めている締結ボル
ト４を緊解するためのインパクトレンチ１３が設けられ
ている。インパクトレンチ１３を支持するサブフレーム
１２は、メインフレーム１１にネジ棒１４（中心を境に
右ネジと左ネジとが刻設されている）を介して取り付け
られており、ネジ棒１４を回転させることにより互いに
近接離間移動するようになっている。これにより２個イ
ンパクトレンチ１３の間隔αを適宜変更でき、様々な種
類のボルトピッチβに対応できる。

【００１２】インパクトレンチ１３は、サブフレーム１
２に設けられたガイドレール１５に嵌合され、昇降自在
になっている。インパクトレンチ１３の昇降は、レンチ
１３をガイドレール１５に嵌合するブラケット１６に固
定されたワイヤ１７を、ウインチ１８により巻取り又は
繰出しすることにより行われる。このときのインパクト
レンチ１３の高さは、メインフレーム１１に取り付けら
れたドラム１９からレンチ１３に固定された別のワイヤ
２０を送り出し、その送出長によって検出される。これ
により、締結ボルト４のネジ込み深さを検出できる。

【００１３】メインフレーム１１には、締結ボルト４の
位置を検出するボルトセンサ２１（光学式）が設けられ
ている。ボルトセンサ２１は、台車５がレール３上を走
行するときに締結ボルト４の位置を検出するものであ
る。また、台車５上には、台車５の自走モータ９やイン
パクトレンチ１３の電源等に用いられるエンジン発電機
２２が設けられていると共に、各種スイッチが設けられ
た制御盤２３が設けられている。

【００１４】この鉄道保線ロボットによれば、予め締結
ボルト４を枕木１に緩く立て込んでおきそのレール３上
に台車５を走行させると、ボルトセンサ２１が締結ボル
ト４の位置を検出してインパクトレンチ１３を下げ、そ
のボルトソケット２４で締結ボルト４を回転させること
により、締結ボルト４が自動的に締め込まれる。このと
きの締結ボルト４の締付トルクを一定に管理する構成を
図１に示す。

【００１５】図示するように、ウインチ１８により昇降
自在に吊り下げられたインパクトレンチ１３には、締結
ボルト４の締付け時にボルトソケット２４の回転速度
（回転数／秒）を検出する回転速度検出手段２５が設け
られている。この回転速度検出手段２５は、ボルトソケ
ット２４に被嵌された第１歯付プーリ２６と、インパク
トレンチ１３のボデー部２７にブラケット２８を介して
取り付けられたロータリエンコーダ２９と、ロータリエ
ンコーダ２９の検出軸に取り付けられた第２歯付プーリ
３０と、第１歯付プーリ２６と第２歯付プーリ３０とに
巻き掛けられた歯付ベルト３１とから構成されている。
この構成によれば、ボルトソケット２４の回転速度がロ
ータリエンコーダ２９によって検出される。

【００１６】ロータリエンコーダ２９の出力は、その検
出値（ボルトソケットの回転速度）が制御手段３１に入
力されるようになっている。制御手段３１は、マイクロ
コンピュータ等からなり、ボルトソケット２４の回転速
度が予め設定された所定の回転速度にまで落ちたとき
に、インパクトレンチ１３を停止させてその締付けを停
止させるものである。

【００１７】インパクトレンチ１３の締付時間とボルト
ソケット２４の回転速度との関係を図２に示す。図示す
るように、締付時間が長くなる程、ボルト４が締まって
くるため、ボルトソケット２４の回転が落ちてくる。そ
れに伴い締付トルクが増してくる。よって、ボルトソケ
ット２４の回転速度が所定の回転速度Ｎにまで落ちたと
きにインパクトレンチ１３の作動を停止させるようにす
れば、そのときの締付トルクを一定（規定）のトルクＴ
に管理することができる。

【００１８】規定の締付トルクが得られる回転速度Ｎ
（回転数／秒）は、予め行われる実験によって設定され
るが極めて小さな値である。よって、例えばボルト・ナ
ットの加工精度が悪かったりネジ部にゴミが付着したり
して締め込み抵抗が大きくなってボルトソケット２４の
回転速度が締込途中で低下したとしても、上記回転速度
Ｎはこれより遥かに小さいため、ボルト４の締込途中で
誤作動してインパクトレンチが停止することはない。

【００１９】また、図３に示すドラム１９から繰り出さ
れるワイヤ２０の長さからボルト４の締込量を検出し、
上記ボルトソケット２４の回転速度による制御に加えて
さらにボルト４の締込量が所定の値になったときにイン
パクトレンチ１３を停止させるようにしてもよい。これ
により、締込トルク不足を完全に解消できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る鉄道保
線ロボットによれば、締結ボルトの締め込み抵抗が大き
くても（即ち締結ボルトの締め込みがしぶくても）、締
結ボルトを規定の締付トルクで締付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す鉄道保線ロボットの要
部概略図である。

【図２】インパクトレンチの回転速度とインパクトレン
チの作動時間と締込トルクとの関係を示す図である。

【図３】上記鉄道保線ロボットの側面図である。

【図４】図３のIV-IV 線矢視図である。

【図５】図４のV-V 線矢視図である。

【図６】従来の鉄道保線ロボットに設けられたインパク
トレンチの締込トルクの管理を示す流れ図である。

【符号の説明】

１ 枕木 ３ レール ４ 締結ボルト ５ 台車 １３ インパクトレンチ ２４ ボルトソケット ２５ 回転速度検出手段 ３１ 制御手段

フロントページの続き (72)発明者 成瀬 圭弘 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 播磨重工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 筒井 健 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 播磨重工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 甲村 佳也 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 播磨重工業株式会社名古屋工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枕木に締結ボルトで固定されたレール上
   を走行する台車と、該台車に設けられ上記締結ボルトを
   緊解するインパクトレンチとを有する鉄道保線ロボット
   において、上記インパクトレンチによる締結ボルトの締
   付け時にそのボルトソケットの回転速度を検出する回転
   速度検出手段と、該回転速度検出手段から出力された回
   転速度が所定の回転速度にまで落ちたときにインパクト
   レンチによる締付けを停止させる制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする鉄道保線ロボット。