JP6589910B2

JP6589910B2 - レール頭部幅測定用ノギス、レール頭部幅測定方法、及び、レールの製造方法

Info

Publication number: JP6589910B2
Application number: JP2017042498A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎山口; 正紀祐恒
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP2018146418A

Description

本発明は、レール頭部幅を測定するレール頭部幅測定用ノギス、レール頭部幅測定方法、及び、レールの製造方法に関する。

旅客や貨物の輸送手段としての鉄道に用いられるレールにおいては、レール製造過程やレール使用時のメンテナンスなどで形状検査が行われる。一方で、レール頭部の上面は曲面形状を有しているため、一般的なノギスを作業者が用いてレール頭部幅を測定した場合には、レール頭部に対してノギスが正規の測定位置や測定姿勢からずれやすく、作業者が変わることによる測定誤差が発生したり、同一の作業者であっても測定ごとにバラツキが生じたりすることが懸念される。また、レール頭部の側面は、レール長手方向に直交する断面において、レール起立時の上下方向で下側に広がった傾斜平面形状となっている。そのため、レール頭部の上面と側面との境目の位置をレール頭部幅として測定する際に、ノギスの外側測定用ジョーの先端が、正規の測定位置であるレール頭部の上面と側面との境目よりも下方に当たり、正規の測定位置でレール頭部幅を測定できないおそれがある。

特許文献１には、レール頭部の断面形状を測定するために、レール頭部の表面に沿った方向にレーザー光を射出する出射部と、射出されたレーザー光を反射してレールに照射する反射部と、レールで反射されたレーザー光を検出する検出部と、レールに対する出射部の位置を可動に設定する位置設定部と、で構成されたレール断面形状測定装置をレールに固定して、レール頭部幅を測定する技術が開示されている。

特許文献２には、レール頭部の摩耗を測定するために、レール頭部の頂面及び内軌側のＲ面部にそれぞれ当接し得る二つのマイクロメータ、レール頭部頂面に接合してこれを弾圧する間隙除去用の弾性部材、及び、クランプ装置を有する固定側器具本体と、レール頭部の外軌側の顎部に係合する測定基準面の設置部を有する可動側器具本体と、で構成されたレール摩耗測定装置をレール頭部に固定して、レール頭部幅を測定する技術が開示されている。

特許文献３には、レール頭部の幅方向の変位や摩耗量を測定するために、三次元測定機によるレール測定装置において、レール変位に追従するフレーム、フレームに固定されたレーザービーム反射体、及び、フレームからレール側面までの距離を測定する短距離レーザー距離計からターゲット部を構成し、このターゲットをレール上の移動体に取り付けて、レール頭部幅を測定する技術が開示されている。

特開２０１５−１４４８４号公報特開平１０−７３４０１号公報特開平６−３２３８２９号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示された技術では、レール頭部幅を測定するための装置が大掛かりとなってしまう。そのため、レールの製造ラインや、製造後のレール置場で複数のレールが並列に密着している状態などでは、装置をレール頭部や移動体に固定するなどしてレール頭部幅を測定することができない。また、装置をレール頭部や移動体に固定してレール頭部幅の測定が可能であっても、装置の固定や測定に時間が掛かるため測定の能率が悪いなどの問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、レール頭部幅を精度良く、且つ、容易に測定することができるレール頭部幅測定用ノギス、レール頭部幅測定方法、及び、レールの製造方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレール頭部幅測定用ノギスは、本尺目盛りが付された本尺と、前記本尺に設けられた固定ジョーと、前記本尺に対して本尺長手方向へスライド可能に設けられたスライド部材と、前記スライド部材に設けられた可動ジョーと、を備えており、被測定対象物であるレールのレール頭部に前記固定ジョーと前記可動ジョーとを接触させてレール頭部幅を測定するレール頭部幅測定用ノギスであって、前記固定ジョーの本尺長手方向で前記可動ジョー側の面が、固定ジョー測定面部と固定ジョー斜面部とで構成されており、前記固定ジョー測定面部は、前記本尺の各ジョー側の端面である基準端面と連続しており、レール起立時における上下方向で前記レール頭部の最頂部からレール頭部幅測定位置までの距離と同じ長さだけ、前記基準端面から垂直に延びており、前記固定ジョー斜面部は、前記固定ジョー測定面部と連続しており、本尺長手方向で前記可動ジョー側とは反対側に、前記レール頭部の頭側面と同じ傾斜角度で、前記固定ジョー測定面部に対して傾斜しており、前記可動ジョーの本尺長手方向で前記固定ジョー側の面には、前記基準端面から前記距離と同じ長さだけ、本尺長手方向と直交する方向である本尺幅方向に離れた位置に、前記固定ジョー側へ突出した可動ジョー測定面部が設けられている、ことを特徴とするものである。

また、本発明に係るレール頭部幅測定用ノギスは、上記の発明において、前記可動ジョー測定面部が半球状であることを特徴とするものである。

また、本発明に係るレール頭部幅測定用ノギスは、上記の発明において、前記固定ジョー測定面部及び前記可動ジョー測定面部を本尺幅方向に移動可能なスライド機構を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明に係るレール頭部幅測定用ノギスは、上記の発明において、前記本尺に対して前記固定ジョーを着脱可能に構成し、前記スライド部材に対して前記可動ジョーを着脱可能に構成したことを特徴とするものである。

また、本発明に係るレール頭部幅測定方法は、上記の発明のレール頭部幅測定用ノギスを用いて、レール頭部幅を測定することを特徴とするものである。

また、本発明に係るレールの製造方法は、上記の発明のレール頭部幅測定方法によって、レール頭部幅を測定する工程を有することを特徴とするものである。

本発明に係るレール頭部幅測定用ノギス、レール頭部幅測定方法、及び、レールの製造方法は、レール頭部幅を精度良く、且つ、容易に測定することができるという効果を奏する。

図１は、被測定対象物であるレールの各部位を示す断面図である。図２は、実施形態に係るレール頭部幅測定用ノギスであるノギスの概略構成図である。図３は、ノギスを用いてレール頭部幅を測定するときの手順１を示す図である。図４は、ノギスを用いてレール頭部幅を測定するときの手順２を示す図である。図５は、ノギスを用いてレール頭部幅を測定するときの手順３を示す図である。

以下に、本発明に係るレール頭部幅測定用ノギス、レール頭部幅測定方法、及び、レールの製造方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、実施形態の説明に先立ち、本実施形態に係るレールの製造方法の概略を説明する。本実施形態に係るレールの製造方法では、加熱炉で再加熱された素材ブルームを、ブレークダウン圧延機で、おおよそレールの形状となるように圧延する。次いで、ブレークダウン圧延機で圧延された素材ブルームは、粗圧延機や仕上げ圧延機にて、所定のレール形状となるまで熱間圧延される。熱間圧延されたレールは、そのままの長さ、あるいは、鋸断機にて長手方向で分割されて冷却装置に送られ冷却される。また、本実施形態に係るレールの製造方法においては、作業者がノギスを用いてレール頭部幅などを測定し、レール軌種ごとに定められた規格を満たしているかを検査する検査工程を有している。

図１は、被測定対象物であるレール１の各部位を示す断面図である。レール１は、レール頭部１１とレール腹部１２とレール足部１３との３つの部位で構成されている。また、レール頭部１１の表面は、頭頂面中央部１１ａ、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃ、頭側面１１ｄ，１１ｅ、及び、顎下面１１ｆ，１１ｇからなる。

頭頂面中央部１１ａは、レール長手方向と直交する方向であるレール幅方向で両端側よりも中央が高くなった曲面形状であり、頭頂面中央部１１ａのレール幅方向中央が、レール頭部１１を上にしたレール起立時の上下方向で、レール１における最も高い位置である最頂部Ｐ_１となっている。頭頂面端部１１ｂ，１１ｃは、頭頂面中央部１１ａとそれぞれ連続しており、頭頂面中央部１１ａよりも曲率が大きい曲面形状となっている。頭側面１１ｄ，１１ｅは、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとそれぞれ連続しており、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃと頭側面１１ｄ，１１ｅとの境目を起点にして、レール起立時の上下方向に対して角度θで傾斜した傾斜平面形状となっている。本実施形態においては、頭頂面端部１１ｂと頭側面１１ｄとの境目、及び、頭頂面端部１１ｃと頭側面１１ｅとの境目を、レール頭部幅Ｗを測定する際の高さ位置である測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３としており、レール幅方向で測定高さ位置Ｐ_２と測定高さ位置Ｐ_３との間の距離を、レール頭部幅Ｗとして測定する。顎下面１１ｆ，１１ｇは、頭側面１１ｄ，１１ｅとレール腹部１２の表面とにそれぞれ連続しており、頭側面１１ｄ，１１ｅと顎下面１１ｆ，１１ｇとの境目を起点として、レール幅方向に対して所定角度で傾斜した傾斜平面形状となっている。

ここで、レール頭部幅Ｗの寸法は、レール軌種の規格によって規定があり、例えば、レールＥＮ規格（ＥＮ１３６７４−１：２０１１（Ｅ））６０Ｅ１の場合には、レール起立時の上下方向でレール頭部１１の最頂部Ｐ_１からの距離Ｌが１４．３［ｍｍ］の測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３における、レール頭部幅Ｗが７２［ｍｍ］と規定されている。そして、実製品におけるレール頭部幅Ｗは、７２［ｍｍ］±０．５［ｍｍ］の範囲と定められている。

図２は、実施形態に係るレール頭部幅測定用ノギスであるノギス２の概略構成図である。ノギス２は、本尺目盛り２１ａが付された本尺２１と、本尺２１に固定された固定ジョー２２と、本尺２１に対して本尺長手方向へスライド可能に設けられたスライダー２３と、スライダー２３に設けられた可動ジョー２４と、スライダー２３に設けられ測定値を表示するための表示部２５と、を備えた、所謂電子ノギスである。なお、本発明を適用可能なノギスとしては、電子ノギスに限定されるものではなく、例えば、本尺に対してスライド可能なスライダーに、表示部ではなく副尺目盛りを付したものであってもよい。

固定ジョー２２における本尺長手方向で可動ジョー２４側の面は、固定ジョー測定面部２２ａと固定ジョー斜面部２２ｂとで構成されている。固定ジョー測定面部２２ａは、本尺２１の固定ジョー２２及び可動ジョー２４側の端面である基準端面２１ｂと連続しており、レール起立時におけるレール１の上下方向で最頂部Ｐ_１から測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３までの距離Ｌと同じ長さＬだけ、基準端面２１ｂから垂直（本尺長手方向と直交する方向である本尺幅方向）に延びている。また、固定ジョー斜面部２２ｂは、固定ジョー測定面部２２ａと連続しており、本尺長手方向で可動ジョー２４側とは反対側に、レール頭部１１の頭側面１１ｄと同じ角度θで、固定ジョー測定面部２２ａに対して傾斜している。

また、可動ジョー２４における本尺長手方向で固定ジョー２２側の面には、固定ジョー２２側へ突出した半球状を有する可動ジョー測定面部２４ａが設けられており、基準端面２１ｂから前記距離Ｌと同じ長さＬだけ本尺幅方向に離れた位置に、可動ジョー測定面部２４ａの軸線が位置している。なお、可動ジョー測定面部２４ａは、例えば、半球状や円錐状などの形状とすることができ、測定時の操作性の観点から半球状であることが好ましい。

図３は、ノギス２を用いてレール頭部幅Ｗを測定するときの手順１を示す図である。図４は、ノギス２を用いてレール頭部幅Ｗを測定するときの手順２を示す図である。図５は、ノギス２を用いてレール頭部幅Ｗを測定するときの手順３を示す図である。なお、図３〜図５においては、本尺目盛り２１ａの図示を省略するなど、図面が見やすいようにノギス２を描いている。

レール製造時の検査工程や、レール使用時のメンテナンスなどで、本実施形態に係るノギス２を用いて作業者がレール頭部幅Ｗを測定するときには、まず手順１として、図３に示すように、固定ジョー測定面部２２ａと可動ジョー測定面部２４ａとの間隔をレール頭部幅Ｗよりも大きくした状態で、ノギス２の基準端面２１ｂと、レール頭部１１の最頂部Ｐ_１とを点接触させる。次に、手順２として、図４に示すように、基準端面２１ｂと最頂部Ｐ_１とが点接触した状態で、レール頭部１１に対し本尺２１を移動させて、固定ジョー２２の固定ジョー斜面部２２ｂと、レール頭部１１の頭側面１１ｄとを接触させる。この際、レール頭部１１の頭側面１１ｄにおける測定高さ位置Ｐ_２には、固定ジョー測定面部２２ａが線接触した状態となる。その後、手順３として、図５に示すように、本尺２１に対してスライダー２３をスライドさせることにより、可動ジョー２４の可動ジョー測定面部２４ａを、レール頭部１１の測定高さ位置Ｐ_３に点接触させる。そして、ノギス２の表示部２５に表示された数値を読み取ることで、レール頭部幅Ｗの測定が完了する。

本実施形態に係るノギス２を用いたレール頭部幅Ｗの測定では、基準端面２１ｂとレール頭部１１の最頂部Ｐ_１とを点接触させ、固定ジョー測定面部２２ａとレール頭部１１の測定高さ位置Ｐ_２とを線接触させ、固定ジョー斜面部２２ｂとレール頭部１１の頭側面１１ｄとを面接触させることにより、レール頭部１１に対してノギス２が正規の測定位置や測定姿勢で位置決めされるため、頭頂面中央部１１ａや頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの曲面形状にならってノギス２が傾くのを抑制することができる。また、可動ジョー測定面部２４ａが半球状であることにより、レール頭部１１に対してノギス２が位置決めされた状態であっても、頭側面１１ｅの形状によらず可動ジョー測定面部２４ａをレール頭部１１の測定高さ位置Ｐ_３に点接触させることができる。これにより、レール頭部１１に対してノギス２が正規の測定位置や測定姿勢からずれることなく、測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３におけるレール頭部幅Ｗの測定を行うことができる。よって、作業者が変わることによる測定誤差や、同一の作業者であっても測定ごとにレール頭部幅Ｗの測定結果がばらついてしまうのを抑制でき、レール頭部幅Ｗを精度良く測定することができる。

また、本実施形態に係るノギス２は、固定ジョー斜面部２２ｂ及び可動ジョー測定面部２４ａのような特殊な形状の測定面部を有するが、簡易な構成のノギスであり、大掛かりな測定装置をレール１などに固定する必要がないため、短時間で能率良くレール頭部幅Ｗを容易に測定することができる。

なお、レール軌種別によって、頭側面１１ｄ，１１ｅの角度θや、最頂部Ｐ_１から測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３までの距離Ｌが異なる。そのため、ノギス２の本尺幅方向で固定ジョー２２及び可動ジョー２４をスライド移動させて、固定ジョー測定面部２２ａ及び可動ジョー測定面部２４ａの位置調整が可能なスライド式の位置調整機構を設けてもよい。また、レール軌種や測定高さ位置Ｐ_２，Ｐ_３に応じた、固定ジョー測定面部２２ａ及び可動ジョー測定面部２４ａを有する固定ジョー２２及び可動ジョー２４を組替可能なように、本尺２１に対して固定ジョー２２を着脱可能に構成したり、スライダー２３に対して可動ジョー２４を着脱可能に構成したりしてもよい。これにより、複数のレール軌種に対して、１つのノギス２に設けられた本尺２１やスライダー２３などを流用できるため、レール軌種ごとに専用のノギス２を個々で用いる場合よりも、低コスト化や保管場所の省スペース化を図ることが可能となる。

１レール
２ノギス
１１レール頭部
１１ａ頭頂面中央部
１１ｂ頭頂面端部
１１ｃ頭頂面端部
１１ｄ頭側面
１１ｅ頭側面
１１ｆ顎下面
１１ｇ顎下面
１２レール腹部
１３レール足部
２１本尺
２１ａ本尺目盛り
２１ｂ基準端面
２２固定ジョー
２２ａ固定ジョー測定面部
２２ｂ固定ジョー斜面部
２３スライダー
２４可動ジョー
２４ａ可動ジョー測定面部
２５表示部

Claims

本尺目盛りが付された本尺と、
前記本尺に設けられた固定ジョーと、
前記本尺に対して本尺長手方向へスライド可能に設けられたスライド部材と、
前記スライド部材に設けられた可動ジョーと、
を備えており、
被測定対象物であるレールのレール頭部に前記固定ジョーと前記可動ジョーとを接触させてレール頭部幅を測定するレール頭部幅測定用ノギスであって、
前記固定ジョーの本尺長手方向で前記可動ジョー側の面が、固定ジョー測定面部と固定ジョー斜面部とで構成されており、
前記固定ジョー測定面部は、前記本尺の各ジョー側の端面である基準端面と連続しており、レール起立時における上下方向で前記レール頭部の最頂部からレール頭部幅測定位置までの距離と同じ長さだけ、前記基準端面から垂直に延びており、
前記固定ジョー斜面部は、前記固定ジョー測定面部と連続しており、本尺長手方向で前記可動ジョー側とは反対側に、前記レール頭部の頭側面と同じ傾斜角度で、前記固定ジョー測定面部に対して傾斜しており、
前記可動ジョーの本尺長手方向で前記固定ジョー側の面には、前記基準端面から前記距離と同じ長さだけ、本尺長手方向と直交する方向である本尺幅方向に離れた位置に、前記固定ジョー側へ突出した可動ジョー測定面部が設けられている、
ことを特徴とするレール頭部幅測定用ノギス。
請求項１に記載のレール頭部幅測定用ノギスにおいて、
前記可動ジョー測定面部が半球状であることを特徴とするレール頭部幅測定用ノギス。
請求項１または２に記載のレール頭部幅測定用ノギスにおいて、
前記固定ジョー測定面部及び前記可動ジョー測定面部を本尺幅方向に移動可能なスライド機構を設けたことを特徴とするレール頭部幅測定用ノギス。
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のレール頭部幅測定用ノギスにおいて、
前記本尺に対して前記固定ジョーを着脱可能に構成し、前記スライド部材に対して前記可動ジョーを着脱可能に構成したことを特徴とするレール頭部幅測定用ノギス。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のレール頭部幅測定用ノギスを用いて、レール頭部幅を測定することを特徴とするレール頭部幅測定方法。
請求項５に記載のレール頭部幅測定方法によって、レール頭部幅を測定する工程を有することを特徴とするレールの製造方法。