JPS59106603A - 硬頭レールの現場接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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装
置に関する。

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ａ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Ｖ−ルを接合して口／グ
レールにする場合はテルミッ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１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］〜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１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って
、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切に行い得るようにしたソール接合
装置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
の後熱処理を行うだめのレール頭部加熱装置と、該加熱
時に圧接部の加熱ｒｌ］’を設定する一対の加熱巾制限
用治具と、該加熱後加熱部全冷却するための送気式冷却
装置とから成る。

上記可搬式ソールガス圧接様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
ラップする定置クラップ保持プロ、り１と、同他方Ｒ”
ｔクラップする移動クラップ保持プロ、り２と、加熱用
のバーナ保持ブロック３と、押抜刃保持ブロック４と、
圧接用加圧クランプ保持ブロック５の五つのブロックか
ら成シ、各ブロック１，２，３，４．５は各ブロックを
貫く複数本の案内シャフト６によって連結支持されてい
る。該案内／ヤフト６は平行に設けられ、上記定置クラ
ップ保持ブロック１は該案内シャフト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プロ２り２は該
定置クランプ保持プロ、り１に対向して案内シャフト６
に移動可に支えられ、押抜刃保持ブＯンク４が該移動ク
ラップ保持プロ、り２の内側面に該プロ、り２と一体に
移動する如く取付けられ、又バーナ保持プロ、り３は上
記定置クラップ保持プロ、り１と押抜刃保持ブロック４
との間に位置して案内シャフト６に移動可に支えられて
いる。又上記圧接用加圧シリンター保持ブロック５は案
内シャフト６の他端（移動クラップ保持ブロック２の背
後）に位置して移動不可に支えられ、該保持プロ、り５
には圧接用シリンダ７が案内シャフト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ック
２に連結され、シリンダ７の作動により移動クランプ保
持ブロンク２及び押抜刃保持プロ、り４を案内ンヤフト
６に沿って定置クラップ保持ブロック１に向は移動させ
、後記する如く保持プロ、り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っている
。各プロ、り１，２，３，４．５は夫々下方に向は開口
し且つ各プロ、り間で連通ずるレール収容口８を有し、
該レール収容口８にレールＲ，Ｒ’全収容しつつ圧接機
全体をレール上から跨装する。

上記定置クラ、ンプ保持ブロック１及び移動クラップ保
持プロ・り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内で対向するチャ、
り１０が夫々取付けられ、シリッター９の作動によシ両
チャ、り間にレール腹部をクラップし、シリ／ターフの
作動による移動クラップ保持プロ、り２の移動によりレ
ールＲ２Ｒ′端面を突合せ加圧する構成となっている。

チャッ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ック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ｌｌｋ
有し、その人口１１ａが７一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、加圧に伴って突ａ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っている。

又上記押抜刃保持プロ、り４は上記ソールの加熱圧接後
、該圧接によっ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
溢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
うに組舒せられた押抜刃ホルダー１４に取付けられ、該
ホルダー１４はプロ、り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？ムに連結され、該シリンダ
１３の作動によっ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の作動によって移動クランプ保持プロ１１
．り２と共に、レール接合部に向かって加圧移動し、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
く構成となっている。この余盛押抜き時には前記チャッ
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って焼もどされた硬頭Ｖ
−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とと
によっ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栄件下
にある。以下このシ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はレールを跨ぐ工うに
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１７を取付け、該車輪１
７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、よっ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２
２上に載せる等して横移動可となす。

又揺動体２０に取付けたう、り２３を台車１５上に装備
した減速ギヤーボックス２４の出力ギヤ−２５と咬合せ
、モータ２６の駆動にてギヤー２５を回転させ、この回
転をう、り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ットスイッチＬ１と後方
への揺動を検知するリミットスイッチＬ２が一定の間隔
を置いて設けられ、揺動（＊２０が前方又は後方へ一定
量走行した位置でリミットスイッチＬ＋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２トスイ、チＬ＋とＬ２間で揺動量が設定さ
れる。と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全横設し、上記リミ、ト
スイ７チＬ＋、Ｌ２全この支持バー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、該バーナ先端ヰに
レール頭頂面加熱用火口部２８ａとソール頭側面加熱用
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’ｅＶ−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
度で揺動させなから圧接部を一定範囲に亘ってガス加熱
する。

上記レール頭部加熱における圧接部の加熱中を設定する
ため第１０図乃至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は金属製であっ
て、外観り形を呈し、そのと部内壁にて７一ル頭頂面接
触部３１を、その左右側内壁にて７一ル頭側面接触部３
２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Ｖ−ル頭部嵌合部３３を形成し、」
二部に取手３４を有する。この加熱巾制限用治具３０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
セットし、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はレールに清い拡散するガス
炎を遮断しそ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全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Ｖ−ル頭部嵌ば部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ット
し、ブロワ−４１から送風して同圧接部頭部の冷却を行
う。斯して圧接によっ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ａ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且記条件を満たすばかシでな
く、余盛を赤熱下で直ちに押抜くことによって圧接部と
その近傍は一定の高温に保たれてお９、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湯度は圧接部
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’Ｃがら１
０００’Ｃ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、１ｏｏｏ’ｃから１０５０’
Ｃの範囲に外淵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って焼入れが完了す
る。

上記圧接から焼入れまでの実際の熱ザイクルを第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
って一定の高温（６００〜６５０°Ｃ）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塩且つその湿度分布を内部に向かっ
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。

本接合装置により圧接、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相
と全く同様となり、母材が具有する耐摩耗性と耐損傷性
を備えるに至る。

上記により、従来性われていなかった熱処理硬頭ソール
の敷設現場での接ば施工が可能と７！ｉニジ、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装置の一実施
例を示し、第１図は同装置を構成す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ック正面図（移動クランクと同一
構造である）、第４図は同圧接用加圧シリンダ保持プロ
、り正面図、第５図は同押抜刃保持プロ、りの正面図、
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入口部正
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す正面図、第１
４図は本装置を用いた圧接、後熱処理時の熱サイクル全
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。 ■　定置クラップ保持プロ、り、２　移動クランプ保持
ブロック、３　バーナ保持プロ、り、４押抜刃保持プロ
、り、５・・圧接用加圧ンリ／ダ保持プロ、り、６　案
内７ヤフト、７　・圧接用７リノダ、８・・レール収容
口、９・・・クランプ相加圧シリ／ダ、ｉｏ　　チャッ
ク、１１　・バーナ、１２・・押抜刃、１３　押抜刃開
閉用シリンダ、１４押抜刃ホルターー、１５・・・台車
、１６・・・支持脚、１７　車輪、１８　ファーム、１
９　・トーチ、２０　揺動体、２１・・転子、２２　軌
条、２３・・う、り、２４　・減速ギヤーボックス、２
５・・回出カギャー、２６・・モータ、２７・・・支持
バー、Ｌｌ、Ｌ２・リミ、トスイ、チ、２９・・後熱処
理用バーナ、２８ａ、２８ｂ　　同火口部、３０　加熱
１］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、３３　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、３８
　レール頭部嵌合部、３９　スペーサ、４０・間隙、４
ドブロワー。 特許出願人　日本国有鉄道 同　　　　株式会社白山製作所 同　　　　　　九州鉄道機器製造株式会社第４図 第５図 第６図 ぺ 第９図 第１０図 ３０ 第１１図 ス４ 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   部全中心とする加熱中を設定する一対の加熱巾制限用治
   具と、加熱後加熱部を冷却するための送気式冷却装置と
   から成り、上記可搬式レールガス圧接機は圧接すべき二
   本のレールを個々にクランプし突合せ方向へ加圧する手
   段と、ガス加熱手段と、レール圧接部に形成された余盛
   を押抜く手段とを備え、上記レール頭部加熱装置はレー
   ル頭部を跨ぎレール底部の左右端部と面を移動する如く
   支持された台車と、該台車上のフレームに取付けられた
   揺動手段と、該揺動装置によって揺動される上記レール
   頭部加熱用ガス加熱手段とを備え、上記加熱巾制限用治
   具は金属から成るレール頭頂面接触部及び同頭側面接触
   部と該レール頭頂面接触部及び同頭側面接触部とで形成
   されたレール頭部嵌会部とを備え、上記送気式冷却装置
   はレール頭頂面用空気噴射部とレール頭側面用空気噴射
   部とを備えることを特徴とする硬頭ンールの現場接合装
   置。