特許 7217672 レール溶接部切削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-26

(45)【発行日】2023-02-03

(54)【発明の名称】レール溶接部切削装置

(51)【国際特許分類】

   E01B 31/13 20060101AFI20230127BHJP

   B23C 3/12 20060101ALI20230127BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20230127BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20230127BHJP

   B23K 37/08 20060101ALI20230127BHJP

【ＦＩ】

E01B31/13

B23C3/12 A

B23Q17/22 A

B23Q17/24 C

B23K37/08 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019108209

(22)【出願日】2019-06-10

(65)【公開番号】P2020200655

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-04-15

(73)【特許権者】

【識別番号】597110995

【氏名又は名称】株式会社レールテック

(73)【特許権者】

【識別番号】390041379

【氏名又は名称】株式会社山崎歯車製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100113712

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】松浦 義剛

(72)【発明者】

【氏名】三嶋 智志

(72)【発明者】

【氏名】山崎 清水

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５６２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３７５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１２４８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３２６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２４５２９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｂ ３１／１３

Ｂ２３Ｃ ３／１２

Ｂ２３Ｑ １７／２２

Ｂ２３Ｑ １７／２４

Ｂ２３Ｋ ３７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道のレールの溶接部を切削するためのレール溶接部切削装置であって、
レールを切削する切削工具と、
前記切削工具の３次元における位置及び向きを動かす可動アームと、
前記可動アームの動きを制御する制御部とを備え、
前記切削工具がレールの溶接部を切削する切削パスは、レール長手方向に対して直交し、切削対象面に沿う方向であり、
前記切削対象面は、レールの底部裏面、底部側面及び底部上面から選択され、選択された切削対象面は、複数パスの前記切削パスによって切削され、
前記制御部は、前記複数パスにおける各パスの前に、切削パスに直交する方向に前記切削パスを移動させることを特徴とするレール溶接部切削装置。

【請求項2】

前記溶接部の余盛量並びに溶接された一方のレールと他方のレールの上下方向の段差及びレール幅方向の食違いを測定するためのセンサを備え、
前記制御部は、前記余盛量、段差及び食違いに基づいて、前記各パスの前における前記切削対象面に接近する方向及びレール長手方向の前記切削パスの移動量を決めることを特徴とする請求項１に記載のレール溶接部切削装置。

【請求項3】

前記段差又は食違いがある場合、切削パスに直交する方向の前記切削パスの移動に、レール長手方向の移動が少なくとも１回含まれることを特徴とする請求項２に記載のレール溶接部切削装置。

【請求項4】

前記センサは、レールの底部裏面の、溶接部、及び前記一方のレールと他方のレールの前記溶接部ではない箇所の高さを測定し、
前記制御部は、前記底部裏面における前記測定値に基づいて、その底部裏面の前記余盛量及び前記段差を算出し、
前記センサは、レールの底部側面の、溶接部、及び前記一方のレールと他方のレールの前記溶接部ではない箇所の水平位置を測定し、
前記制御部は、前記底部側面における前記測定値に基づいて、その底部側面の前記余盛量及び前記食違いを算出することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレール溶接部切削装置。

【請求項5】

前記切削工具は、正面フライスであり、
前記制御部は、前記正面フライスの回転軸を前記切削パスの方向に傾ける制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のレール溶接部切削装置。

【請求項6】

前記可動アームは、多関節ロボットであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレール溶接部切削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道のレールの溶接部を切削するためのレール溶接部切削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道において、車輪を直接支持、誘導する部材としてレールが用いられている（非特許文献１参照）。図２３に示すように、レール２は、頭部２１、腹部２２及び底部２３から構成される（非特許文献２参照）。頭部２１は、車輪が接触する部分である。底部２３は、マクラギ等の支承体に締結される部分である。腹部２２は、車両の荷重を頭部２１から底部２３に伝達する部分である。

【0003】

レールは、長手方向の端部が溶接されて延伸される。一般的に、レールメーカで製造された２５ｍの定尺レールは、道路で運ばれてレール溶接センター等に搬入される。レール溶接センターでは、定尺レールを溶接して２００ｍの長尺レールが製作される。長尺レールは、専用貨車で敷設現場に運搬され、敷設現場でレールの継ぎ目を溶接してロングレールにされる。

【0004】

図２４に示すように、レール２を溶接すると、溶接部３に余盛ができる（斜線で示す部分）。このため、溶接部３は、余盛部とも呼ばれる。溶接部３（余盛部）のレール長手方向Ｙの幅Ｗは、２０ｍｍ程度である。レール２の溶接後、溶接部３を切削して余盛が除去される。

【0005】

敷設現場でのレールの溶接において、溶接継ぎ目の余盛を切削するレールの溶接継ぎ目用切削機が知られている（特許文献１参照）。溶接継ぎ目用切削機は、フライスによって溶接継ぎ目の底部裏面（底面）を切削する。しかし、この溶接継ぎ目用切削機は、レールの底部側面及び底部上面の切削はできない。

【0006】

長尺レールの製作において、製作誤差として、溶接された一方のレールと他方のレールに若干の段差及び食違いが生じる。溶接部の段差は、上下方向Ｚの誤差であり、１．５ｍｍ以内である。溶接部の食違いは、レール幅方向Ｘの誤差であり、１．０ｍｍ以内である。

【0007】

溶接継ぎ目用切削機では、溶接継ぎ目の段差や食違いは考慮されていない。

【0008】

従来から、レール溶接センターには、レールの溶接部を切削するレール荒仕上げ機が設置されている。しかし、レール荒仕上げ機は、レールの底部裏面２３１は切削できるが、底部側面２３２及び底部上面２３３の切削はできない（図２３参照）。このため、レールの底部側面２３２及び底部上面２３３の溶接部は、手作業となっており、省人化が望まれていた。また、レール荒仕上げ機は、カッターでレール長手方向にレールの底部裏面２３１を切削するので、溶接部の段差を緩和しようとすると、レール長手方向の切削範囲が大きくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００２－１４６７０３号公報

【非特許文献】

【0010】

【文献】ＪＩＳ Ｅ１００１：２００１

【文献】ＪＩＳ Ｅ１１０１：２００１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記問題を解決するものであり、レールの底部裏面、底部側面及び底部上面の溶接部を切削でき、レールの溶接部の段差及び食違いに対応できるレール溶接部切削装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明のレール溶接部切削装置は、鉄道のレールの溶接部を切削するための装置であって、レールを切削する切削工具と、前記切削工具の３次元における位置及び向きを動かす可動アームと、前記可動アームの動きを制御する制御部とを備え、前記切削工具がレールの溶接部を切削する切削パスは、レール長手方向に対して直交し、切削対象面に沿う方向であり、前記切削対象面は、レールの底部裏面、底部側面及び底部上面から選択され、選択された切削対象面は、複数パスの前記切削パスによって切削され、前記制御部は、前記複数パスにおける各パスの前に、切削パスに直交する方向に前記切削パスを移動させることを特徴とする。

【0013】

このレール溶接部切削装置において、前記溶接部の余盛量並びに溶接された一方のレールと他方のレールの上下方向の段差及びレール幅方向の食違いを測定するためのセンサを備え、前記制御部は、前記余盛量、段差及び食違いに基づいて、前記各パスの前における前記切削対象面に接近する方向及びレール長手方向の前記切削パスの移動量を決めることが好ましい。

【0014】

このレール溶接部切削装置において、前記段差又は食違いがある場合、切削パスに直交する方向の前記切削パスの移動に、レール長手方向の移動が少なくとも１回含まれることが好ましい。

【0015】

このレール溶接部切削装置において、前記センサは、レールの底部裏面の、溶接部、及び前記一方のレールと他方のレールの前記溶接部ではない箇所の高さを測定し、前記制御部は、前記底部裏面における前記測定値に基づいて、その底部裏面の前記余盛量及び前記段差を算出し、前記センサは、レールの底部側面の、溶接部、及び前記一方のレールと他方のレールの前記溶接部ではない箇所の水平位置を測定し、前記制御部は、前記底部側面における前記測定値に基づいて、その底部側面の前記余盛量及び前記食違いを算出することが好ましい。

【0016】

このレール溶接部切削装置において、前記切削工具は、正面フライスであり、前記制御部は、前記正面フライスの回転軸を前記切削パスの方向に傾ける制御を行うことが好ましい。

【0017】

このレール溶接部切削装置において、前記可動アームは、多関節ロボットであることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明のレール溶接部切削装置によれば、切削工具の３次元における位置及び向きを動かす可動アームを有するので、レールの底部裏面、底部側面及び底部上面の溶接部を切削できる。制御部が複数パスにおける各パスの前に、切削パスに直交する方向にその切削パスを移動させるので、溶接部の段差及び食違いに対応できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るレール溶接部切削装置の斜視図。

【図2】同装置における切削パスを示すレールの底面図。

【図3】同装置における切削パスを示すレールの底部の断面図。

【図4】同装置のセンサによる底部裏面の余盛量及び段差の測定示す側面図。

【図5】同装置のセンサによる底部側面の余盛量及び食違いの測定を示す底面図。

【図6】同装置の切削工具による平削りを示す側面図。

【図7】同装置の切削工具を傾けた精密削りを示す断面図。

【図8】同装置の切削工具による精密削りを示す側面図。

【図9】同装置における切削パスの移動を示す側面図。

【図10】同装置によって切削されたレールの溶接部の側面図。

【図11】同装置を用いたレール溶接部の切削のフロー図。

【図12】同フローにおける第１工程を示す斜視図。

【図13】（ａ）は同切削フローにおける第２工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ２の部分拡大図。

【図14】同フローにおける第３工程を示す斜視図。

【図15】（ａ）は同フローにおける第４工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ４の部分拡大図。

【図16】（ａ）は同フローにおける第５工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ５の部分拡大図。

【図17】（ａ）は同フローにおける第６工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ６の部分拡大図。

【図18】（ａ）は同フローにおける第７工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ７の部分拡大図。

【図19】同フローにおける第８工程を示す斜視図。

【図20】（ａ）は同フローにおける第９工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ９の部分拡大図。

【図21】（ａ）は同フローにおける第１０工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ１０の部分拡大図。

【図22】（ａ）は同フローにおける第１１工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の円Ａ１１の部分拡大図。

【図23】レールの断面図。

【図24】溶接部を有するレールの側面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の一実施形態に係るレール溶接部切削装置を図１乃至図１０を参照して説明する。図１に示すように、レール溶接部切削装置１は、鉄道のレール２の溶接部３を切削するための装置である。このレール溶接部切削装置１は、切削工具４と、可動アーム５と、制御部６とを備える。切削工具４は、レール２を切削する工具である。本実施形態では、切削工具４は、正面フライスである（ＪＩＳ Ｂ ０１７０－１９９３「切削工具用語（基本）」参照）。切削工具４は、エンドミルであってもよい。可動アーム５は、切削工具４の３次元における位置及び向きを動かす装置である。本実施形態では、可動アーム５は、多関節ロボットである（ＪＩＳ Ｂ ０１３４：２０１５「ロボット及びロボティックデバイス－用語」参照）。制御部６は、可動アーム５の動きを制御する。本実施形態では、制御部６は、プログラマブルコントローラである。制御部６は、コンピュータであってもよい。

【0021】

レール溶接部切削装置１は、センサ７、ユニット８、撮像部９、昇降ローラー１１、レール移動装置１２等をさらに備える。それらの詳細は後述する。

【0022】

図２に矢印で示すように、切削工具４がレール２の溶接部３を切削する切削パスＰは、レール長手方向Ｙに対して直交し、図３に矢印で示すように、切削対象面に沿う方向である。すなわち、切削パスＰの方向は、切削工具４の送り方向である。切削対象面は、レール２の底部裏面２３１、底部側面２３２及び底部上面２３３から選択され、選択された切削対象面は、複数パスの切削パスＰによって切削される。制御部６は、複数パスにおける各パスの前に、切削パスＰに直交する方向にその切削パスＰを移動させる。

【0023】

図４に示すように、レール２ａと２ｂを溶接した際、一方のレール２ａと他方のレール２ｂに公差内の上下方向Ｚの段差Ｚ１が生じる。図５に示すように、レール２ａと２ｂを溶接した際、一方のレール２ａと他方のレール２ｂに公差内のレール幅方向Ｘの食違いＸ１が生じる。また、溶接部に余盛３１が生じる。底部裏面２３１の余盛量Ｚ２は、余盛３１の頂部と下側のレール２ａの底部裏面２３１との間の上下方向Ｚの距離である（図４参照）。底部側面２３２の余盛量Ｘ２は、余盛３１の頂部と手前側のレール２ａの底部側面２３２との間のレール幅方向Ｘの距離である（図４参照）。

【0024】

センサ７は、溶接部３の余盛量Ｚ２、Ｘ２、段差Ｚ１、食違いＸ１を測定するための測定器である。本実施形態は、センサ７は、レーザセンサである。制御部６は、余盛量Ｚ２、Ｘ２、段差Ｚ１及び食違いＸ１に基づいて、各パスＰの前における切削対象面に接近する方向及びレール長手方向Ｙの切削パスＰの移動量を決める。切削対象面がレール２の底部裏面２３１である場合、その切削対象面に接近する方向は、上方向Ｚである。切削対象面が底部側面２３２である場合、その切削対象面に接近する方向は、レール幅方向Ｘである。切削対象面が底部上面２３３である場合、その切削対象面に接近する方向はほぼ下方向－Ｚである。

【0025】

センサ７は、レール２の底部裏面２３１の溶接部３の所定基準位置からの高さＺ３、一方のレール２ａの溶接部３ではない箇所の所定基準位置からの高さＺ４と他方のレール２ｂの前記溶接部ではない箇所の所定基準位置からの高さＺ５を測定する（図４参照）。例えば、溶接部３のレール長手方向Ｙの幅Ｗ（余盛幅）は、２０ｍｍであり、レール２ａの測定箇所は、溶接部３の中心からＬ１＝３０ｍｍ離れた位置にあり、レール２ｂの測定箇所は、溶接部３の中心からＬ２＝３０ｍｍ離れた位置にある。制御部６は、底部裏面２３１における測定値Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５に基づいて、その底部裏面２３１の余盛量Ｚ２及び段差Ｚ１を算出する。余盛量Ｚ２＝Ｚ４－Ｚ３であり、段差Ｚ１＝Ｚ５－Ｚ４である。

【0026】

同様に、センサ７は、レール２の底部側面２３２の溶接部３の所定基準位置に対する水平位置Ｘ３、一方のレール２ａの溶接部３ではない箇所の所定基準位置に対する水平位置Ｘ４と他方のレール２ｂの溶接部３ではない箇所の所定基準位置に対する水平位置Ｘ５を測定する（図５参照）。例えば、溶接部３のレール長手方向Ｙの幅Ｗ（余盛幅）は、２０ｍｍであり、レール２ａの測定箇所は、溶接部３の中心からＬ１＝３０ｍｍ離れた位置にあり、レール２ｂの測定箇所は、溶接部３の中心からＬ２＝３０ｍｍ離れた位置にある。制御部６は、底部側面２３２における測定値Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５に基づいて、その底部側面２３２の余盛量Ｘ２及び食違いＸ１を算出する。余盛量Ｘ２＝Ｘ４－Ｘ３であり、食違いＸ１＝Ｘ５－Ｘ４である。

【0027】

レール２の底部上面２３３の段差は、底部裏面２３１の段差Ｚ１と同じ大きさである。また、底部上面２３３の余盛量は、底部裏面２３１の余盛量Ｚ２及び底部側面の余盛量Ｘ２から推定され、ほぼ同じ値である。

【0028】

切削工具４について詳述する。切削工具４は、正面フライスである。正面フライスは、複数の刃が円周上に配置され、その円を回転することによって、その円の正面方向を切削する工具である。正面フライスにおいて、刃先の回転面は、回転軸に直交する円である。通常、刃先の回転面は切削対象面と平行であり、回転軸は切削対象面に直交する方向、すなわち切削対象面の法線方向である。以下、このような回転軸が切削対象面に直交する切削工具４による切削を、平削りと呼ぶ。

【0029】

切削工具４による溶接部３の切削のし方について実例に基づいて説明する。図６に示すように、レール２の底部裏面２３１を切削工具４で平削りをした。切削工具４の刃先の回転面４１の直径は６３ｍｍであった。余盛３１の余盛量Ｚ２は２．０ｍｍであった。この余盛３１を複数パスの平削りで切削した。１パスの切削量を０．６ｍｍ～１．０ｍｍにすると切削工具が顕著に振動したので、１パスの切削量を０．５ｍｍ以内とした。このような平削りの結果、切削幅６３ｍｍの範囲に母材（レール２）を削った大きな切削痕が出来た。

【0030】

そこで、図７に示すように、正面フライス（切削工具４）の回転軸４２を切削パスＰの方向に角度θ傾けた。これにより、底部裏面２３１と刃先の回転面４１は、角度θを成す。このような回転軸４２の傾きは、制御部６が可動アーム５を制御することよって設定される。そして、切削工具４で余盛３１を削った。刃先の回転面４１が底部裏面２３１に対して斜めになっているので、図８に示すように、余盛３１が側面視で弧状に切削される。刃先の回転面４１が切削対象面に接する面積が小さくなり、切削工具４が母材を削っても切削工具４が振動しなかった。このような切削の結果、大きな切削痕が出来ず、切削した部分の境界に凹凸が無く、なだらかに溶接部３が切削された。切削工具４を傾ける角度θは、５°に設定した場合、仕上がり精度が良好であった。以下、このような切削工具４を傾ける切削を、精密削りと呼ぶ。なお、平削り及び精密削りのし方は、切削対象面が底部側面２３２及び底部上面２３３の場合についても、上述した底部裏面２３１の場合と同様である。

【0031】

切削工具４の切削パスＰについて実例に基づいて説明する。図９に示すように、溶接された一方のレール２ａが他方のレール２ｂよりも低く、底部裏面２３１の段差Ｚ１は、０．５ｍｍであった。余盛３１の余盛量Ｚ２は、１．０ｍｍであった。複数パスの切削パスＰによって、溶接部３を切削した。各切削パスＰの方向、すなわち切削工具４の送り方向は、レール幅方向であり、図９では紙面に垂直な方向である。複数パスにおける各パスの前に切削パスＰをその切削パスＰに直交する方向に移動させた。初期の切削パスＰでは、切削工具４が余盛３１のみを切削するので、切削工具４の回転軸を傾けない平削りとした。途中の切削パスＰから精密削りに切り替えた。このような、切削パスの移動及び回転軸の傾けは、制御部６によって制御される。

【0032】

１パス（最初のパス）では、切削パスＰのレール長手方向Ｙの位置は、レール２の溶接部３の中心であり、平削りで、切削量Ｃ１が０．５ｍｍであった。１パスの後、余盛量は１．０ｍｍから０．５ｍｍ切削されて、０．５ｍｍに減少した。

【0033】

２パスの前に切削工具４を切削対象面に接近する方向Ｚに０．３ｍｍ移動させた。すなわち、切削パスＰの移動量は、上方向Ｚに０．３ｍｍであった。これにより、２パスは、平削りで、切削量Ｃ２が０．３ｍｍとなった。２パスの後、余盛量は０．５ｍｍ－０．３ｍｍ＝０．２ｍｍとなった。

【0034】

３パスの前に切削工具４を切削対象面に接近する方向Ｚに０．３ｍｍ移動させた。すなわち、切削パスＰの移動量は、上方向Ｚに０．３ｍｍであった。切削工具４の回転軸を切削パスＰの方向に５°傾けた。これにより、３パスは、精密削りで、切削量Ｃ３が０．３ｍｍとなった。３パスの後、余盛量は０．２ｍｍ－０．３ｍｍ＝－０．１ｍｍとなった。すなわち、レール２ａが０．１ｍｍ切削された。

【0035】

４パスの前に切削工具４を切削対象面に接近する方向Ｚに０．３ｍｍ移動させ、レール長手方向ＹにＭ４＝５ｍｍ移動させた。すなわち、切削パスＰの移動量は、上方向Ｚに０．３ｍｍ、レール長手方向Ｙに５ｍｍであった。この５ｍｍは、溶接部３のレール長手方向Ｙの半値幅１０ｍｍの半分である。これにより、４パスは、精密削りで、切削量Ｃ４が０．３ｍｍとなった。４パスの後、余盛量は－０．１ｍｍ－０．３ｍｍ＝－０．４ｍｍとなった。

【0036】

５パス（最後のパス）の前に切削工具４を切削対象面に接近する方向Ｚに０．３ｍｍ移動させ、レール長手方向ＹにＭ５＝５ｍｍ移動させた。この５ｍｍは、溶接部３のレール長手方向Ｙの半値幅１０ｍｍの半分である。すなわち、切削パスＰの移動量は、上方向Ｚに０．３ｍｍ、レール長手方向Ｙに５ｍｍであった。これにより、５パスは、精密削りで、切削量Ｃ５が０．３ｍｍとなった。５パスの後、余盛量は－０．４ｍｍ－０．３ｍｍ＝－０．７ｍｍとなった。すなわち、レール２ｂが計０．２ｍｍ切削された。

【0037】

すなわち、各パスの前に、切削パスＰを切削対象面に接近する方向に移動し、さらに、４パスの前、５パスの前に、切削パスＰをレール長手方向Ｙに移動した。レール長手方向Ｙの移動量は、合計で、溶接部３の半値幅であった。このように、段差又は食違いがある場合、切削パスＰに直交する方向の切削パスＰの移動に、レール長手方向Ｙの移動が少なくとも１回含まれる。

【0038】

図１０に示すように、溶接部３の切削後、レール２ａ、２ｂの底部裏面２３１が滑らかになった。これにより、レール２の溶接部における応力集中が緩和される。

【0039】

上記の数値は一例であり、切削パスＰの移動量は、当初の余盛量Ｚ２及び、段差Ｚ１の測定値に基づいて、レール２ａ、２ｂの底部裏面２３１が滑らかにつながるように決められる。なお、切削パスＰの移動量の決め方は、底部側面２３２及び底部上面２３３についても上述した底部裏面２３１と同様である。

【0040】

上記のように構成されたレール溶接部切削装置１の動作を図１１及び図１２乃至図２２を参照して時系列順に説明する。図１１及び図１２に示すように、レール２がレール長手方向に移動され、溶接部３が所定位置からの所定範囲内に停止する（第１工程Ｓ１）。所定位置は、可動アーム５の定位置の正面である。所定範囲は、可動アーム５の動作範囲であり、本実施形態ではレール長手方向にプラス・マイナス３００ｍｍである。レール２は、回転自在な昇降ローラー１１で支持され、レール移動装置１２でレール長手方向に駆動される。

【0041】

図１３（ａ）（ｂ）に示すように、画像処理によって溶接部３が検知される（第２工程Ｓ２）。レール２の上方に撮像部９が下方に向けて設けられており、撮像部９によって撮像されたレール２の画像が処理され、溶接部３の位置が検知される。撮像部９は、ビデオカメラである。画像処理は、制御部６で行われる。

【0042】

図１４に示すように、溶接部３がユニット８の中心にくるように、そのユニット８がレール長手方向に移動する（第３工程Ｓ３）。ユニット８は、主にレール２を保持するための装置であり、可動の台座８１と、レール２の底部を挟むクランプ８２と、クランプ８２を台座８１上で支持する支持部８３とを有する。ユニット８の移動は、制御部６によって制御される。

【0043】

図１５（ａ）（ｂ）に示すように、昇降ローラー１１が下降し、レール２がレール長手方向に動かないように支持される（第４工程Ｓ４）。

【0044】

図１６（ａ）に示すように、クランプ８２がＯＮになり、レール２を固定する（第５工程Ｓ５）。この時、図１６（ｂ）に示すように、クランプ８２は、先端側がレール２に向くように９０°回転し、レール２の底部を挟む。

【0045】

図１７（ａ）に示すように、センサ７が溶接部３の余盛量、段差及び食違いを算出するための測定を行う（第６工程Ｓ６）。センサ７は、スライドアーム７１を介してユニットに支持されている。測定をしない時、スライドアーム７１が縮み、扉７２（保護板）が閉じ、センサ７が扉７２の背後に収容される。扉７２により、センサ７が鉄粉等から保護される。図１７（ｂ）に示すように、測定時、スライドアーム７１が伸び、扉７２が開き、センサ７が溶接部３の下方に位置する。

【0046】

図１８（ａ）（ｂ）に示すように、測定した溶接部３の余盛量、段差及び食違いに応じて、切削工具４が溶接部３を切削する（第７工程Ｓ７）。可動アーム５で切削工具４の向きを変えることによって、切削工具４は、レール２の底部裏面２３１、底部側面２３２、底部上面２３３の溶接部３を切削する。

【0047】

図１９に示すように、センサ７は、レール長手方向に対する切削後の切削対象面の凹凸量を測定する（第８工程Ｓ８）。なお、図１９の円Ａ８で示す部分の構成は、図１７（ｂ）と同様である。

【0048】

図２０（ａ）に示すように、クランプ８２がＯＦＦになり、レール２の固定を解除する（第９工程Ｓ９）。この時、図２０（ｂ）に示すように、クランプ８２は、レール２に平行に向くように９０°回転し、レール２の底部から離れる。

【0049】

図２１（ａ）（ｂ）に示すように、昇降ローラー１１が上昇する（第１０工程Ｓ１０）。レール２は、回転自在な昇降ローラー１１で支持され、レール長手方向に移動可能となる。

【0050】

図２２（ａ）（ｂ）に示すように、ユニット８が最初に位置へ移動する（第１１工程Ｓ１１）。

【0051】

以上、本実施形態に係るレール溶接部切削装置１によれば、切削工具４の３次元における位置及び向きを動かす可動アーム５を有するので（図１参照）、レール２の底部裏面２３１、底部側面２３２及び底部上面２３３の溶接部３を切削できる（図３参照）。切削工具４が溶接部３を切削する切削パスＰは、レール長手方向Ｙに対して直交しているので、レール長手方向Ｙの切削範囲を狭くできる（図２参照）。制御部６が複数パスにおける各パスの前に、切削パスＰに直交する方向にその切削パスＰを移動させるので、溶接部３の段差及び食違いに対応できる（図９参照）。

【0052】

レール溶接部切削装置１は、溶接部３の余盛量、段差及び食違いを測定するためのセンサ７を備え、制御部６が、その余盛量、段差及び食違いに基づいて、各パスの前における切削パスＰの移動量を決めるので、溶接部３の切削における余盛量、段差及び食違いの把握が定量化及び省力化される。

【0053】

溶接部３に段差又は食違いがある場合、切削パスＰの移動に、レール長手方向Ｙの移動が少なくとも１回含まれるので、溶接部３の段差及び食違いが緩和される（図９、図１０参照）。

【0054】

センサ７は、レール２の底部裏面２３１の３箇所の高さＺ３、Ｚ４、Ｚ５を測定し、底部側面２３２の３箇所の水平位置Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５を測定し、制御部６がそれらの測定値に基づいて溶接部３の余盛量Ｚ２、Ｘ２、段差Ｚ１及び食違いＸ１を算出するので、余盛量、段差及び食違いの測定が容易である（図４、図５参照）。

【0055】

切削工具４が正面フライスであり、制御部６は、正面フライスの回転軸を切削パスＰの方向に傾ける制御を行うことにより、切削工具４が母材を削っても切削工具４が振動せず、大きな切削痕が出来ない（図７参照）。

【0056】

可動アーム５は多関節ロボットであるので、切削工具４の３次元における位置及び向きを動かすことができる（図１参照）。

【0057】

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、レール溶接部切削装置１は、制御部６が決めた各パスの前における切削パスＰの移動量を表示し、移動量の修正入力を受けるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ レール溶接部切削装置
４ 切削工具（正面フライス）
５ 可動アーム（多関節ロボット）
６ 制御部
７ センサ
Ｐ 切削パス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】