JP5758247B2 - 鉄道車両用台車の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用台車を構成する輪軸とその上に搭載される台車枠とを、簡易且つ正確に位置決めして組み立てるための鉄道車両用台車の組立方法に関する。

鉄道車両用台車の軸箱支持装置は、軸バネや軸箱等が検修作業において定期的に分解され、傷や磨耗等の点検補修が行われている。部品の点検などを終えた後は、鉄道車両用台車の組み立てが行われるが、その際、輪軸と台車枠との正確な位置決めが必要である。そのため、前後の輪軸における輪軸中心間の距離（軸距）の調整の他、前後の輪軸や台車枠の芯出し作業が行われる。下記特許文献１には鉄道車両用台車の組立方法が開示されている。図８は、同文献に記載された鉄道車両用台車の組立装置の概略斜視図である。

機枠１０１上には、定盤面１０２（一部のみ図示する）により基準面が形成され、車輪に対応した４箇所には車輪受け機構１０３が設けられている。車輪受け機構１０３は回転可能に支持された一対のローラ１１１を備えたものである。その他、車輪に対応した４箇所には、鉄道車両用台車の軸箱を下から支えてその回転を抑える軸箱支持機構１０４、台車のずれを直すバック芯出し機構１０５、そして鉄道車両用台車に荷重を負荷する加圧機構１０６が設けられている。

更に、この装置には、プローブ１２１を移動して先端球を接触させて測定を行う３次元測定器１２０が設けられている。３次元測定器１２０では、プローブ１２１の先端球を定盤面１０２に接触させてその測定を行い、次いで車輪についてプローブ１２１の先端球を接触させる等することにより３箇所以上の測定結果から直径が算出される。この測定結果により車輪踏面の真円度等が算出される。測定の終了後には、鉄道車両用台車の軸距や対角距離の計算が行われ、その値に基づいて車輪受け機構１０３やバック芯出し機構１０５の操作により芯出し作業が行われる。

特開２００２−２２５７０６号公報

鉄道車両用台車は、図８に示すような組立装置などによって軸距などが測定され、車輪受け機構１０３やバック芯出し機構１０５による位置決め調整の後、輪軸と台車枠との組み立てが行われる。その際、輪軸と台車枠との正確な位置決め調整には精度が要求される。３次元測定器１２０を使用することにより、鉄道車両用台車の軸距や対角距離の正確な計算が可能にはなったが、その測定にはプローブ１２１の先端球を複数箇所に接触させなければならず、算出した値によっては測定及び位置決めを繰り返さなければならず、測定及び位置決め作業が極めて手間のかかる、また時間を要するものであった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、輪軸と台車枠とを簡易且つ正確に位置決めして組み立てるための鉄道車両用台車の組立方法を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用台車の組立方法は、基準面を構成する定盤部のレールに配置した輪軸に対して台車枠を載せ、その輪軸と台車枠とを組み立てるものであって、車輪を載せて輪軸の車軸中心の位置決めを行うための軸距芯出し機構と、車輪を裏面から押し出して輪軸中心の位置決めを行うための車輪バック芯出し機構と、受座を介して支持した前記台車枠を前記輪軸に対して位置決めし、輪軸側の受座との間で軸箱支持装置に備えられた軸バネを圧縮させる荷重負荷機との各々の所定箇所について、レーザビームを使用した３次元測定器によって当該箇所の３次元座標の測定データを得る測定工程と、前記測定データに基づいて前記軸距芯出し機構、車輪バック芯出し機構及び荷重負荷機における前記輪軸や台車枠の位置決め箇所の調整を行う調整工程と、前記調整工程によって調整済みの前記輪軸や台車枠を前記定盤部や荷重負荷機に配置した後に、前記車輪バック芯出し機構の作動、或いは前記軸距芯出し機構及び荷重負荷機への配置によって前記輪軸及び台車枠の芯出しを行う芯出し工程と、前記芯出し工程によって位置決めした前記輪軸と台車枠との受座を前記荷重負荷機により挟み込んで前記軸バネを圧縮して組み立てる組立工程とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両用台車の組立方法は、前記測定工程が、前記軸距芯出し機構、車輪バック芯出し機構および荷重負荷機に対して形成されたそれぞれの取付穴に被測定ピンを挿入し、前記３次元測定器によって当該箇所の３次元座標の測定データを得るようにしたものであることが好ましい。

本発明によれば、台車組立装置を構成する軸距芯出し機構、車輪バック芯出し機構および荷重負荷機の所定箇所の精度を管理することにより、台車枠を荷重負荷機へ搭載することで自ずと芯出しが行われ、軸距芯出し機構に車輪を載せることにより自ずと軸距が設定値に合わせられ、更に車輪バック芯出し機構を作動させることによっても輪軸の芯出しが自ずと行われて、輪軸と台車枠とを簡易且つ正確に位置決めすることができる。

台車組立装置の実施形態を示した平面図である。 図１のＡ部分について示した部分拡大図である。 定盤部内に設けられた軸距芯出し機構を示した側面図である。 荷重負荷機を示した側面図である。 実施形態の台車組立装置についてその一部を示した平面図である。 軸距芯出し機構の支持ローラについてその回転軸の位置確認に関する図である。 軸箱支持装置の一例を示した側面図である。 従来の鉄道車両用台車の組立装置を示した概略斜視図である。

次に、本発明に係る鉄道車両用台車の組立方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、台車組立装置の一実施形態を示した平面図であり、図２は、図１のＡ部分について示した部分拡大図である。鉄道車両用台車は、こうした台車組立装置１に輪軸と台車枠とが搬入されて組立が行われる。台車組立装置１は、その中央に基準面となる定盤部３と左右２本のレール５、更に定盤部３を囲むように４箇所に配置された荷重負荷機１０を有している。

鉄道車両用台車を構成する前後の輪軸は、レール５に沿った２基の荷重負荷機１０の位置にそれぞれ配置され、それぞれ左右の車輪がレール５の上に載せられる。そうした輪軸に対しては、正確な位置決めをするため、前後左右の車輪に対して軸距芯出し機構７と車輪バック芯出し機構８による位置決め手段が設けられている。軸距芯出し機構７は、図２に示すようにレール５の外側に一対の支持ローラ３３を有し、その上に車輪を載せて輪軸の車軸中心の位置決めを行うためものである。軸距芯出し機構７の内側に位置する分割レール５ａは、輪軸を搭載する際に下降して支持ローラ３３に車輪が移るようになっている。ここで、図３は、定盤部３内に設けられた軸距芯出し機構７を示した側面図である。

軸距芯出し機構７は、レール５に沿って移動可能なＶブロック３１を有し、レール方向に当てられたボルト３２の送り量によってＶブロック３１の移動位置が調整できるように構成されている。Ｖブロック３１には前後に支持ローラ３３が軸支され、その上に車輪３０５を搭載することで車軸の中心位置がＶブロック３１に対して一義的に定まるようになっている。軸距芯出し機構７は、レール５に沿った前後方向に対称的に構成され、更に２本のレール５に沿ってそれぞれ左右対称に設けられている。従って、前後一対のＶブロック３１について位置調整を行うことによって前後（図３の左右）の輪軸についてその車軸中心間の距離（軸距）が調整されることになる。

次に、この台車組立装置１には、レール５の内側には車輪を裏面から押し出して輪軸中心の位置決めを行うための車輪バック芯出し機構８が設けられている。車輪バック芯出し機構８は、車輪３０５を台車内側から外側に押圧する左右調整用アクチュエータであるエアシリンダ３７を有し、そのロッド先端に車輪３０５に当接する押圧ブロック３８が固定されている。車輪バック芯出し機構８も前後左右の車輪３０５毎に設けられ、前後の輪軸毎に行われる車輪３０５に対する押圧により、前後それぞれの輪軸について中心の位置決めが行われるようになっている。

続いて、鉄道車両用台車枠を構成する台車枠は、台車組立状態で軸バネの加圧を行う荷重負荷機１０によって位置決めが行われるよう構成されている。台車組立時には、台車枠側に固定されたモータと輪軸側に設けられたギヤとの連結が定員荷重状態で行われる。荷重負荷機１０は、運行時の定員荷重（例えば６トン）をかけた状態にまで軸バネを圧縮させるためのものである。そして、本実施形態では、その荷重負荷機１０が台車枠を位置決めするための構成を有している。

図１に示すように４基の荷重負荷機１０は、それぞれが定盤部３に対して左右方向に移動可能な構成がとられている。図４は、そうした荷重負荷機１０を示した側面図である。荷重負荷機１０は、ベース１２上に設けられたＬＭガイド１３と、移動用アクチュエータであるロッドレスシリンダ１４によって移動可能な構成がとられている。そのため、ロッドレスシリンダ１４の作動によってＬＭガイド１３に案内された直線移動を可能とする荷重負荷機１０は、実線で示す定盤部３に接近した作業位置と、二点鎖線で示す定盤部３から離れた待機位置とで停止する。台車枠は、作業位置に配置された４基の荷重負荷機１０よって、その中心位置を合わせた芯出し状態で支持される。

荷重負荷機１０は、軸箱支持装置の軸バネに定員荷重をかけるための圧縮機構１５と、その圧縮機構１５を昇降させるための昇降機構１６を備えている。特に、圧縮機構１５は、軸箱支持装置の構造を利用して荷重をかけるようにしたものであるため、ここで簡単に軸箱支持装置について説明する。図７は、軸箱支持装置の一例を示した側面図である。この軸箱支持装置３００は、輪軸３０１の両端部を軸受によって回動可能に保持する軸箱３０２が設けられてる。軸箱３０２のレール方向の前後には、台車枠３０３との間に軸バネ３０７が介装されている。

また、軸箱支持装置３００には、鉄道車両における上下方向の振動減衰手段として軸ダンパ３１０が設けられている。軸箱３０２側と台車枠３０３側には、上下の位置に受座３１１，３１２が形成され、軸ダンパ３１０はこの受座３１１，３１２に両端が連結され、上下方向に配置される。本実施形態の荷重負荷機１０は、この受座３１１と軸箱３０２を利用して圧縮機構１５による荷重を上下から加えるようにしたものである。荷重負荷機１０は、先ず受座３１１を介して台車枠３０３を支持した後、昇降機構１６によって台車枠３０３を輪軸３０１へ下降させ、次いで受座３１１と軸箱３０２の底面３０２ａを介して圧縮機構１５による軸バネ３０７の圧縮を行う。そこで、先ず簡単に軸バネ３０７の圧縮について説明する。

各荷重負荷機１０は、図４に示すように昇降機構１６によって圧縮機構１５が上昇した位置にあり、台車枠３０３は４基の荷重負荷機１０に支えられるようにして配置される。すなわち、定盤部３側に突き出した受板２１の上に、台車枠３０３側に形成された４箇所の受座３１１がそれぞれ載せられ、受座３１１の貫通孔に位置決ピン２１ａが挿入される。

昇降機構１６は、垂直に配置されたネジ軸２３に昇降ナット２４が嵌め合わされたボールネジによって構成され、非回転の昇降ナット２４に対して圧縮機構１５が設けられている。圧縮機構１５は、軸箱支持装置３００の受座３１１と軸箱３０２の底面３０２ａ（図７参照）をそれぞれ上下から挟み込む上旋回アーム２５と下旋回アーム２６が設けられている。上旋回アーム２５と下旋回アーム２６は、圧縮用アクチュエータである油圧シリンダ２７の作動によってコイルバネ１８を圧縮して上下の間隔を狭め、作動油を解放することによりコイルバネ１８の付勢力で上下の間隔を広げるよう構成されている。

水平方向に突き出すようにして固定された受板２１に対し、上旋回アーム２５は回転可能な構造であり、受板２１に対し台車枠３０３の受座３１１が載せられた後、上旋回アーム２５を回転することにより受板２１との間で受座３１１を挟み込むようにしたものである。その際、位置決ピン２１ａが受座３１１の貫通孔に嵌り込み、それによって台車枠３０３の位置決めが行われる。一方、下旋回アーム２６は、昇降機構１６によって台車枠３０３の高さ調節が行われた後、回転により軸箱３０２の下側に配置され、これにより上下の受座３１１と軸箱３０２の底面３０２ａを上旋回アーム２５と下旋回アーム２６とで挟み込むことになる。

定盤部３に位置決めして配置された輪軸３０１の上に台車枠３０３が軸バネ３０７を介して搭載される。そして、荷重負荷機１０の圧縮機構１５を使用して定員荷重をかけ、上旋回アーム２５と下旋回アーム２６とが受座３１１と軸箱３０２の底面３０２ａを挟み込んで加圧することにより軸バネ３０７の圧縮が行われる。軸バネ３０７を押し縮めた状態にして輪軸３０１と台車枠３０３の仮締めを行った後、軸距の確認やモータ座の仮締めなどが行われる。その後、再び荷重負荷機１０が作業位置まで前進して軸バネ３０７の圧縮が行われ、その状態でモータの連結や組み立てが行われる。

ところで、本実施形態の鉄道車両用台車の組立方法では、台車組立装置１を構成する軸距芯出し機構７、車輪バック芯出し機構８および荷重負荷機１０の精度管理を行った状態で前述したような組立作業が行われる。すなわち、これらの精度を測定して管理することにより、輪軸３０１に対して軸距芯出し機構７および車輪バック芯出し機構８を作用させたり、荷重負荷機１０へ台車枠３０３を搭載したりすることで、その輪軸３０１と台車枠３０３の芯出し精度が確保できるようにしている。ここで、図５は、台車組立装置１の一部を示した平面図である。

軸距芯出し機構７、車輪バック芯出し機構８および荷重負荷機１０の精度管理には、レーザビームを使用した３次元測定器６が使用される。その３次元測定器６は、所定の高さに位置するようにロッド先端に設置されており、台車の組み立て作業前に定盤部３の中央に配置される。３次元測定器６による測定は、レーザビームを軸距芯出し機構７、車輪バック芯出し機構８および荷重負荷機１０の所定位置に設置された被測定ピンに対してレーザ光が照射され、その反射光を基に３次元座標の測定データが得られるものである。

荷重負荷機１０の測定箇所は、台車枠３０３を直接支える受板２１であるが、特に位置決ピン２１ａの位置が測定される。すなわち、荷重負荷機１０が図４にて実線で示す作業位置にあり、圧縮機構１５を降ろした組み立て位置での測定が行われる。そのためには、位置決ピン２１ａの先端に取付穴があけられており、その中に被測定ピンＰ１が挿入される。そして、３次元測定器６から照射された被測定ピンＰ１の反射光から３次元座標の測定データを得て荷重負荷機１０の作業位置の調整が行われる。このような測定及び位置合わせは、４基の荷重負荷機１０について行われ４基の荷重負荷機１０に台車枠３０３が支えられ、その時点で中心位置を合わせた芯出しが行われる。

次に、軸距芯出し機構７には、そのＶブロック３１の中央位置にあけた取付穴に被測定ピンＰ２が挿入され、同じように３次元測定器６から照射された被測定ピンＰ２の反射光から３次元座標の測定データが得られる。一方、軸距芯出し機構７では輪軸３０１は車輪３０５が支持ローラ３３の上に直接載せられるため、支持ローラ３３の回転軸がずれていればＶブロック３１位置合わせの精度も低下してしまう。そこで、軸距芯出し機構７に関しては、前もって支持ローラ３３の回転軸の確認が行われる。

例えば、図６に示すように支持ローラ３３の代わりにＶ溝４１ａをもった測定用ローラ４１を取り付け、そのＶ溝４１ａに対して複数の被測定球４２を配置させる。３次元測定器６により得られる被測定球４２の３次元座標からは、測定用ローラ４１の回転軸３３ａすなわち支持ローラ３３の回転軸３３ａの軸心を確認することができる。従って、こうした回転軸３３ａと被測定ピンＰ２の座標から輪軸３０１の車軸中心が正確に求められ、その測定データに基づきボルト３２の軸方向の位置をナット３５の回転によって調整することにより、レール５に沿ったＶブロック３１の位置及び高さ調整、すなわち軸距芯出しが行われる。

次に、車輪バック芯出し機構８には、車輪３０５のバック面に当接する押圧ブロック３８にあけた取付穴に被測定ピンＰ３が挿入され、同じように３次元測定器６から照射された被測定ピンＰ３の反射光から３次元座標の測定データが得られる。特にこの場合は、エアシリンダ３７が車輪３０５を押し出しするストロークでの測定が行われる。従って、その測定データに基づいてエアシリンダ３７に取り付けられた不図示のターンバックルを調整することにより、輪軸３０１の芯出し調整が行われる。

このようにして３次元測定器６から得られる３次元座標の測定データは不図示の演算装置に送られ、そこで荷重負荷機１０における位置決ピン２１ａの位置、軸距芯出し機構７におけるＶブロック３１の中心位置および、車輪バック芯出し機構８における押圧ブロック３８の出端位置について、その座標値が算出される。そして、その座標値が輪軸３０１の軸距や左右方向の芯出しの他、台車枠３０３の中心の芯出しを行うための各箇所の位置にずれがある場合には調整が行われる。

荷重負荷機１０に関しては、作業位置を特定するロッドレスシリンダ１４の停止位置を不図示の押し当てブラケットにより調整が行われる。軸距芯出し機構７では、ボルト３２によるＶブロック３１の位置調整が行われ、車輪バック芯出し機構８では、エアシリンダ３７に取り付けられた不図示のターンバックルにより押圧ブロック３８の停止位置の調整が行われる。

よって、鉄道車両用台車における本実施形態の組立方法では、台車組立装置１を構成する軸距芯出し機構７、車輪バック芯出し機構８および荷重負荷機１０の所定箇所の精度を管理することにより、輪軸３０１と台車枠３０３とを簡易且つ正確に位置決めすることができるようになった。すなわち、前述したように荷重負荷機１０の位置決ピン２１ａについて台車枠３０３の支持状態での位置を測定することにより、そこへ台車枠３０３を搭載することで自ずと芯出しを行うことができるようになる。また、軸距芯出し機構７に車輪３０５を載せることにより自ずと軸距が設定値に合わせられ、更に車輪バック芯出し機構８を作動させることによっても輪軸３０１の芯出しが自ずと行われる。

以上、本発明に係る鉄道車両用台車の組立方法について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１ 台車組立装置
３ 定盤部
５ レール
６ ３次元測定器
７ 軸距芯出し機構
８ 車輪バック芯出し機構
１５ 圧縮機構
１６ 昇降機構
２１ 受板
２１ａ 位置決ピン
３１ Ｖブロック
３２ ボルト
３３ 支持ローラ
３７ エアシリンダ
３８ 押圧ブロック
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 被測定ピン

Claims (2)

1. 基準面を構成する定盤部のレールに配置した輪軸に対して台車枠を載せ、その輪軸と台車枠とを組み立てる鉄道車両用台車の組立方法において、
   車輪を載せて輪軸の車軸中心の位置決めを行うための軸距芯出し機構と、車輪を裏面から押し出して輪軸中心の位置決めを行うための車輪バック芯出し機構と、受座を介して支持した前記台車枠を前記輪軸に対して位置決めし、輪軸側の受座との間で軸箱支持装置に備えられた軸バネを圧縮させる荷重負荷機との各々の所定箇所について、レーザビームを使用した３次元測定器によって当該箇所の３次元座標の測定データを得る測定工程と、
   前記測定データに基づいて前記軸距芯出し機構、車輪バック芯出し機構及び荷重負荷機における前記輪軸や台車枠の位置決め箇所の調整を行う調整工程と、
   前記調整工程によって調整済みの前記輪軸や台車枠を前記定盤部や荷重負荷機に配置した後に、前記車輪バック芯出し機構の作動、或いは前記軸距芯出し機構及び荷重負荷機への配置によって前記輪軸及び台車枠の芯出しを行う芯出し工程と、
   前記芯出し工程によって位置決めした前記輪軸と台車枠との受座を前記荷重負荷機により挟み込んで前記軸バネを圧縮して組み立てる組立工程と
   を有することを特徴とする鉄道車両用台車の組立方法。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用台車の組立方法において、
   前記測定工程は、前記軸距芯出し機構、車輪バック芯出し機構および荷重負荷機に対して形成されたそれぞれの取付穴に被測定ピンを挿入し、前記３次元測定器によって当該箇所の３次元座標の測定データを得るようにしたものであることを特徴とする鉄道車両用台車の組立方法。

Images