JPH0884401A - パンタグラフの接触力の安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振幅などに伴う接触力の変動に対する応答が
素早いパンタグラフの接触力安定化装置を提供する。 【構成】 ベース部２と、前記ベース部２の両側に連結
した２組の枠組体３と、この枠組体３の上端に連結した
すり板41Ａ及び41Ｂを有するすり板体４とを備える。前
記すり板体４に直列して設けられた圧電アクチュエータ
５を有する押圧機構７を有する。前記すり板体４と押圧
機構７とを接続するコイルスプリング８を有する。前記
圧電アクチュエータ５に制御機構９を介して接続された
前記すり板41Ａ及び41Ｂの接触力を検出するロードセル
11を備える。 【効果】 トローリ線Ｔとすり板41Ａ及び41Ｂとの接触
力をロードセル11により測定し、この接触力の計測デー
タに基づき枠組体３を伸縮させることにより前記接触力
を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パンタグラフの接触力
を安定化するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道などの集電装置としてパンタグラフ
が用いられている。例えば図８に示すようにこの種のパ
ンタグラフ装置71としてはベース部72と、前記ベース部
72の前後両側に連結した２組のパンタグラフである枠組
体73と、この枠組体73の上端に連結したすり板74Ａ，74
Ｂを有するすり板体74と、このすり板体74の両端から外
側に突出したホーン76とを備えるものが知られている。
前記枠組体73は下部枠組体73Ａと上部枠組体73Ｂとを連
結したものであり、これらの枠組体73は支持体75により
連結されている。またホーン76は電車線路のポイント箇
所の上方に設けられた渡り線装置（図示せず）を案内す
るためのものである。

【０００３】このようなパンタグラフ装置71は鉄道車両
の屋根（図示せず）などに碍子等の絶縁体を介して配設
され、すり板74Ａ，74Ｂをトローリ線（図示せず）に接
触させて集電を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】前記従来のパンタグ
ラフ装置71においては、トローリ線から電気を安定的に
得るためにトローリ線との接触力の変動が小さいのが望
ましいが、架線の交点などではどうしても振動が生じ、
この振動などにより接触力が不安定化しやすく、この傾
向が顕著なときには離線を生じることもある。そこで鉄
道車両の屋根（図示せず）などの配設箇所に弾性部材
（図示せず）などを介在させたり、パンタグラフ装置71
自身の軽量化を図ることにより、車両の振動などの振幅
に伴う接触力の変動に対する追従性を付与している。

【０００５】しかしながら、このパンタグラフ装置71は
接触力の変動に対してある程度の追従性を有するもので
あるが、応答速度が十分に早くないため、必ずしも十分
に接触力の安定化が図れないという問題点がある。特に
近年の高速交通化に伴い応答速度が早く接触力が安定化
されたいパンタグラフ装置が望まれている。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、振幅などに伴う接触力の変動に対する応
答が素早いパンタグラフの接触力安定化装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のパン
タグラフの接触力の安定化装置は、ベース部と、前記ベ
ース部の両側に連結した２組の枠組体と、この枠組体の
上端に連結したすり板を有するすり板体と、前記枠組体
を押圧可能に前記すり板体に直列に設けられた圧電アク
チュエータを有する押圧機構と、前記すり板体と押圧機
構とを接続する弾性部材と、前記圧電アクチュエータに
制御機構を介して接続された前記すり板体の接触力を検
出するロードセルとを備え、前記制御機構は前記ロード
セルにより検出された前記すり板の接触力を計測し、前
記接触力の増減を反転して前記圧電アクチュエータを伸
縮することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１の構成では、トローリ線とす
り板との接触力をロードセルにより測定し、振動などに
伴う接触力の増減を反転して制御機構により圧電アクチ
ュエータを伸縮させて枠組体を伸縮させることによりト
ローリ線とすり板との接触力を調整することができる。
例えばトローリ線とすり板との接触力が所定の値より小
さいときには圧電アクチュエータを伸長させて接触力を
増加させ、トローリ線とすり板との接触力が所定の値よ
り大きいときには、圧電アクチュエータを減縮させて接
触力を減少させることができる。特に圧電アクチュエー
タは、応答速度が早いので振動などに伴う接触力の増減
に対する追従性が良好である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図４に
基づいて詳述する。第１実施例のパンタグラフの接触力
安定化装置１は、ベース部２と、前記ベース部２の両側
に連結したパンタグラフたる２組の枠組体３と、この枠
組体３の上端に連結したすり板41Ａ及び41Ｂと嵌合部42
Ａを有するすり板取付板42とを備えるすり板体４と、前
記すり板体４に直列して設けられた先端部に押圧部材51
を有する圧電アクチュエータ５及び前記圧電アクチュエ
ータ５の収納体６を有する押圧機構７と、前記すり板体
４を押圧機構７に向けて付勢する弾性部材たるコイルス
プリング８と、制御機構９及び前記圧電アクチュエータ
５の駆動電源10を介して圧電アクチュエータ５に接続さ
れ、前記枠組体３とトローリ線Ｔとの接触力を検出する
ロードセル11と、前記嵌合部42Ａ、押圧機構７、コイル
スプリング８、及びロードセル11を収納する機枠12とを
備える。なお、13は前記機枠12をベース部２に接続する
ための追従部材たるコイルスプリングである。前記枠組
体３は、それぞれ一対の下部枠組体３Ａと上部枠組体３
Ｂとを連結したものであり、下部枠組体３Ａと上部枠組
体３Ｂとの連結部31、下部枠組体３Ａ間の交差部32及び
上部枠組体３Ｂ間の交差部33はそれぞれ下部枠組体３Ａ
及び上部枠組体３Ｂから突出した枢軸31Ａ，枢軸32Ａ及
び枢軸33Ａによりそれぞれ回動可能に枢着されている。
また、各下部枠組体３Ａは枢軸32Ａの両側部で前記収納
体６に枢軸61により回動可能に枢着されている。そし
て、初期状態においては前記枢軸32Ａの突出部は押圧部
材51に当接しており、枢軸33Ａの突出部は収納体６の上
端部に当接して保持されている。またすり板41Ａ及び41
Ｂは、それぞれ２枚の平行四辺形のすり板部材41Ｃと、
２枚の補助すり板部材41Ｄとを組合わせてなる。

【００１０】このようなパンタグラフの接触力の安定化
装置１は、図２及び図３に示すように枠組体３に隣接さ
せて機枠12を配設することにより設けることができる。
特に装置が雨などにより濡れたりするのを防止するため
に、このパンタグラフ装置を被覆するようにすり板取付
板42間にかまぼこ形状もしくはドーム形状などの防風・
暴雨カバー17を取付けるのが好ましい。この防風・暴雨
カバー17は撥水性を有するとともに伸縮性を有するのが
好ましい。なお図２乃至図４において14は各枠組体３を
連結する支持体であり、15はホーンであり、16は碍子製
などの絶縁体であり、18は鉄道車両の屋根である。

【００１１】前記構成につきその作用について説明す
る。トローリ線Ｔとすり板41Ａ，41Ｂとの接触力は枢軸
33Ａ、収納体６を介してロードセル11に伝達される。こ
のロードセル11により計測された接触力のデータは制御
機構９に送られる。この制御機構９において、前記接触
力のデータが所定の値よりも小さい場合には駆動電源10
からの電流の供給を調整して、圧電アクチュエータ５を
わずかに伸長させる。圧電アクチュエータ５が伸長する
と、押圧部材51により枢軸32Ａが押される。そして前記
下部枠組体３Ａは枢軸32Ａの上部両側で前記収納体６に
枢軸61により枢着されているのでここを支点として下部
枠組体３Ａのなす角αが減少し、これに伴い連結部31は
上方に移動し、枢軸33Ａがすり板取付板42を上方に押圧
する（図１中の実線の矢印）。これにより、トローリ線
Ｔとすり板41Ａ，41Ｂとの接触力の不足を打ち消すこと
ができる。また逆に前記接触力のデータが所定の値より
も大きい場合には制御機構９により駆動電源10からの電
流の供給を調整して、圧電アクチュエータ５をわずかに
減縮させる。圧電アクチュエータ５が減縮すると前記す
り板体４はコイルスプリング８により押圧機構７に向け
て付勢されているので、枢軸32Ａは収納体６に対して上
昇する。この際本実施例においては機枠12の下面にコイ
ルスプリング13が設けられているので、枢軸32Ａの追従
性が極めて良好である。そして下部枠組体３Ａは上部両
側で前記収納体６に枢軸61により枢着されているのでこ
こを支点として下部枠組体３Ａのなす角αが増大し、こ
れに伴い連結部31は下方に移動し、枢軸33Ａがわずかに
下方に引かれる。これにより、トローリ線Ｔとすり板41
Ａ，41Ｂとの接触力の過剰さを打ち消すことができる
（図１中の破線の矢印）。特に本実施例においては、下
部枠組体３Ａの上部両側で前記収納体６に枢軸61により
枢着し、ここを支点として枢軸33Ａを上下に動かして下
部枠組体３Ａのなす角αを変化させてすり板取付板42を
上下させているので、圧電アクチュエータ５のわずかな
動きを大きな動きに変換することができる。また、圧電
アクチュエータ５は応答速度が約0.1 ミリ秒（ｍｓｅ
ｃ）と極めて迅速であるので、接触力の変動に対する追
従性が極めて良好であり、トローリ線Ｔとすり板41Ａ，
41Ｂとの接触力の安定化を図ることができる。さらに機
枠12の下面にコイルスプリング13が設けられているの
で、すり板体４及び機枠12の上下方向の振動が大幅に抑
制されているので、トローリ線Ｔとすり板41Ａ，41Ｂと
の接触力を一層安定させることができる。

【００１２】以上詳述したとおり、第１実施例のパンタ
グラフの接触力の安定化装置１は、ベース部２と、前記
ベース部２の両側に連結した２組の枠組体３と、この枠
組体３の上端に連結したすり板41Ａ及び41Ｂと嵌合部42
Ａを有するすり板体４と、前記枠組体３を押圧可能で前
記すり板体４に直列して設けられた圧電アクチュエータ
５を有する押圧機構７と、前記すり板体４と押圧機構７
とを接続する弾性部材たるコイルスプリング８と、前記
圧電アクチュエータ５に制御機構９を介して接続された
前記すり板41Ａ及び41Ｂの接触力を検出するロードセル
11とを備え、前記制御機構９は前記ロードセル11により
検出された前記すり板41Ａ及び41Ｂの接触力を計測し、
前記接触力の増減を反転して前記圧電アクチュエータ５
を伸縮するものであるので、トローリ線Ｔとすり板41
Ａ，41Ｂとの接触力をロードセル11により測定し、振動
などに伴う接触力の増減を反転して制御機構により圧電
アクチュエータ５を伸縮させて、前記枠組体３を伸縮さ
せることによりトローリ線Ｔとすり板41Ａ，41Ｂとの接
触力を調整することができる。例えばトローリ線Ｔとす
り板41Ａ，41Ｂとの接触力が所定の値より小さいときに
は圧電アクチュエータ５を伸長させて接触力を増加さ
せ、トローリ線Ｔとすり板41Ａ，41Ｂとの接触力が所定
の値より大きいときには、圧電アクチュエータ５を減縮
させて接触力を減少させることができる。特に圧電アク
チュエータ５は、応答速度が早いので振動などに伴う接
触力の増減に対する追従性が良好である。

【００１３】次に本発明の第２実施例について図５乃至
図７を参照して説明する。第２実施例は、前記第１実施
例のパンタグラフの接触力安定化装置１を集電材である
すり板部材41Ｃの摩耗試験装置に用いたものである。図
５及び図６において、摩耗試験装置21は、円周状のトロ
ーリ線22を取付けた円盤状のロータ23と、前記ロータ23
の中心に対してわずかに偏心状態で貫通固定した駆動軸
24と、前記駆動軸24の駆動モータ25と、駆動モータ25の
設置台25Ａと、給電装置26と、前記トローリ線22の円周
からわずかに離間して設けられたトローリ線22の摩耗測
定装置27と、トローリ線22の切削装置28と、すり板部材
取付部29、すり板部材取付台29Ａとを備える。このよう
な摩耗試験装置21において、すり板部材取付部29に、前
記第１実施例による接触力安定化装置１を取付けること
ができる。なお、すり板部材取付部29には１個のすり板
部材41Ｃが単独で取付けられている。

【００１４】前記構成につきその作用について説明す
る。駆動モータ25を起動して前記駆動軸24を回転させて
ロータ23を図示矢印の方向に回転させる。そして摺動用
モータ（図示せず）などにより接触力安定化装置１を移
動させて、すり板部材41Ｃと回動するトローリ線22とを
摺動させる。この際ロータ23の回転数は、トローリ線22
の移動スピードが、所望とする鉄道車両の最高速度に応
じた速度となるように設定しておく。また、すり板部材
41Ｃとトローリ線22との接触力も、所望とする鉄道車両
におけるすり板部材41Ｃとトローリ線22との接触力とは
ぼ同じくなるように初期値を設定しておく。このように
して、トローリ線22とすり板部材41Ｃとが所定の走行距
離分だけ摺動するまでロータ23を回転させることによ
り、すり板部材41Ｃの摩耗量を測定することができ、す
り板材の耐摩耗性を評価することができる。特に前記ロ
ータ23がわずかに偏心状態で駆動軸24に固定されている
ので、例えばロータ23の直径が3000mmで、約30mm中心か
ら偏心して固定され、トローリ線22の幅が約５mmの場合
では、すり板42Ａは図７に示すような摩耗傾向を示す。
また摩耗測定装置27によりトローリ線22の摩耗量を随時
測定することができる。このようにすり板42Ａの摩耗試
験装置21に、前記パンタグラフの接触力の安定化装置１
を用いることにより、長時間の使用によりすり板部材41
Ｃ及びトローリ線22が摩耗しても、トローリ線22とすり
板部材41Ｃとの接触力を低下させることなく安定した条
件で摩耗試験を継続することができ、より正確な試験結
果を得ることができる。

【００１５】上述したように本発明のパンタグラフの接
触力の安定化装置は、実際の鉄道車両に取付けることが
できるだけでなく、すり板の摩耗試験装置に用いること
もできる。

【００１６】以上本発明を添付図面を参照して説明して
きたが、本発明のパンタグラフの接触力の安定化装置
は、前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、パンタグ
ラフである枠組体３の形状は前記実施例のものに特に限
定されず、種々の形状の枠組体に適用可能である。

【００１７】

【発明の効果】本発明の請求項１のパンタグラフの接触
力の安定化装置は、ベース部と、前記ベース部の両側に
連結した２組の枠組体と、この枠組体の上端に連結した
すり板を有するすり板体と、前記枠組体を押圧可能に前
記すり板体に直列に設けられた圧電アクチュエータを有
する押圧機構と、前記すり板体と押圧機構とを接続する
弾性部材と、前記圧電アクチュエータに制御機構を介し
て接続された前記すり板体の接触力を検出するロードセ
ルとを備え、前記制御機構は前記ロードセルにより検出
された前記すり板の接触力を計測し、前記接触力の増減
を反転して前記圧電アクチュエータを伸縮するものであ
るので、圧電アクチュエータを伸縮させて枠組体を伸縮
させることによりトローリ線とすり板との接触力を調整
することができる。例えばトローリ線とすり板との接触
力が所定の値より小さいときには圧電アクチュエータを
伸長させて接触力を増加させ、トローリ線とすり板との
接触力が所定の値より大きいときには、圧電アクチュエ
ータを減縮させて接触力を減少させることができる。特
に圧電アクチュエータは、応答速度が早いので振動など
に伴う接触力の増減に対する追従性が良好である。

【００１８】このようなパンタグラフの接触力の安定化
装置は、実際の鉄道車両に使用するのに好適であるばか
りか、すり板の摩耗試験装置等にも好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるパンタグラフの接触
力の安定化装置を示す概略図である。

【図２】前記第１実施例によるパンタグラフの接触力の
安定化装置を鉄道車両に取付けた状態を示す概略図であ
る。

【図３】前記第１実施例によるパンタグラフの接触力の
安定化装置を鉄道車両に取付けた状態を示す斜視図であ
る。

【図４】前記第１実施例におけるパンタグラフのすり板
体を示す斜視図である。

【図５】前記パンタグラフの接触力の安定化装置を適用
可能なすり板の摩耗試験装置を示す平面図である。

【図６】前記パンタグラフの接触力の安定化装置を適用
可能なすり板の摩耗試験装置を示す側面図である。

【図７】すり板の摩耗試験装置におけるすり板部材の摩
耗状態示す断面図である。

【図８】従来のパンタグラフを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ パンタグラフの接触力の安定化装置 ２ ベース部 ３ 枠組体 ３Ａ 下部枠組体 ３Ｂ 上部枠組体 ４ すり板体 ５ 圧電アクチュエータ ７ 押圧機構 ８ コイルスプリング（弾性部材） ９ 制御機構 11 ロードセル 31 連結部 41Ａ，41Ｂ すり板 41Ｃ すり板部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース部と、前記ベース部の両側に連結
   した２組の枠組体と、この枠組体の上端に連結したすり
   板を有するすり板体と、前記枠組体を押圧可能に前記す
   り板体に直列に設けられた圧電アクチュエータを有する
   押圧機構と、前記すり板体と押圧機構とを接続する弾性
   部材と、前記圧電アクチュエータに制御機構を介して接
   続された前記すり板体の接触力を検出するロードセルと
   を備え、前記制御機構は前記ロードセルにより検出され
   た前記すり板の接触力を計測し、前記接触力の増減を反
   転して前記圧電アクチュエータを伸縮することを特徴と
   するパンタグラフの接触力安定化装置。