JPH04208670A - 電気式転轍機 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、入力側回転子が駆動源に接続され、出力側回
転子が負荷に接続されたクラッチ部を有する電気式転轍
機に関し、入力側回転子と出力側回転子とを電磁誘導結
合させ、出力側回転子に加わる負荷トルクに応じて入力
側回転子と出力側回転子との間に発生ずる回転速度差を
回転センサ部で検出し、演算処理部において回転速度差
から負荷トルクを算出することにより、負荷トルクを常
時測定可能にし、保守が容易でしかも信頼性の高い電気
式転轍機を提供できるようにしたものである。

〈従来の技術〉 第１４図は従来の電気式転轍機の構成を示すブロック図
である。図において、１は駆動源、２はクラッチ部、３
は負荷である。駆動源１はモーター等の回転動力を発生
するもので構成され、クラッチ部２へ動力を供給する。

クラッチ部２は入力側回転子２１と出力側回転子２２と
が電磁結合し、駆動源１から入力側回転子２１に与えら
れた回転動力を出力側回転子２２に伝達する。

負荷３は出力側回転子２２に接続された減速機構部３１
と、減速機構部３１の出力側に接続された動作桿３２と
、動作桿３２により転換される分岐器３３とを含んで構
成されている。動作桿３２及び分岐器３３の構造や分岐
器３３の転換動作等は当業者にとフで周知である。クラ
ッチ部２の入力側回転子２１と出力側回転子２２とは直
結されておらず、出力側回転子に付与される負荷トルク
に応じて入力側回転子２１と出力側回転子２２との間に
回転速度差を生ずるので、大負荷トルクによる駆動源１
のロック防止作用と共に、駆動源１の起動及び停止時に
おける減速機構部３１及び動作桿３２に対する衝堅力伝
達防止作用が得られる。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしなから、上述した従来の電気式転轍機は、負荷ト
ルクまたは動作桿の転換力を常時測定する機構を有して
おらす、定期点検時にその負荷トルクを測定して保守を
行っている。一方、負荷トルクは床板の給油状態、表面
状態等によって時々刻々変化するので、分岐器か定期点
検前に転換不能となり、列車の運行に支障をきたすこと
かある。

そこて、本発明の課題は、上述した従来の問題点を解決
し、負荷トルクまたは動作桿の転換力を常時測定可能に
し、保守か容易でしかも信頼性の高い電気式転轍機を提
供することである。

〈課題を解決するための手段〉 上述する課題解決のため、本発明は、入力側回転子が駆
動源に接続され、出力側回転子が負荷に接続されたクラ
ッチ部と、回転センサ部と、演算処理部とを有する電気
式転轍機ｉ機であって、前記クラッチ部は、前記入力側
回転子及び出力側回転子が、前記出力側回転子に加わる
負荷トルクに応じて両者間に回転速度差を発生するよう
に、互いに電磁誘導結合しており、 前記回転センサ部は、前記入力側回転子と前記出力側回
転子との回転速度差を検出して前記演算処理部に供給し
、 前記演算処理部は、前記回転速度差から前記負荷トルク
を算出すること を特徴とする。

更に、前記負荷は、前記出力側回転子に接続された減速
機構部と、前記減速機構部に接続され分岐器を転換させ
る動作桿と、分岐器とを含み、前記動作桿の位置を検出
して前記演算処理部に併給する位置センサを備えており
、 前記演算処理部は、検出された前記動作桿の位置と、算
出された前記負荷トルクとから、前記動作桿の位置に対
する前記動作桿の転換力との関係を算出することを特徴
とする。

〈作用〉 クラッチ部は、入力側回転子及び出力側回転子か、出力
側回転子に加わる負荷トルクに応じて両者間に回転速度
差を発生するように、互いに電磁銹導結合しているので
、負荷トルクと回転速度差との間に安定した特性が得ら
れる。

回転センサ部はクラッチ部の入力側回転子と出力側回転
子との回転速度差を検出して演算処理部に供給するので
、演算処理部はクラッチ部の負荷トルクと回転速度差と
の関係に基づいて、検出された回転速度差から負荷トル
クを算出できる。

これによって、負荷トルクか常時測定できるようになる
ので、保守が容易でしかも信頼性の高い電気式転轍機を
提供できるようになる。

更に、動作桿の位置を検出して演算処理部に供給する位
置センサを備えであるのて、演算処理部は減速機構部及
び動作桿の構造によって定まる負荷トルクと動作桿の転
換力との関係に基づいて、検出された動作桿の位置と算
出された負荷トルクとから、動作桿の位置に対する動作
桿の転換力を算出することができる。

これによって、動作桿の転換力の大きい位置、すなわち
、分岐器の転換しにくい位置が特定でき、更に、保守が
容易でしかも信頼性の高い電気式転轍機を提供できるよ
うになる。

第１図は本発明に係る電気式転轍機の構成を示すブロッ
ク図である。図において、第１４図と同一参照符号は同
一性ある構成部分を示す。２はクラッチ部、５は回転セ
ンサ部、６は演算処理部である。

クラッチ部２は、入力側回転子２１及び出力側回転子２
２か、出力側回転子２２に加わる負荷トルクに応じて両
者間に回転速度差を発生するように、互いに電磁誘導結
合されている。第２図は本発明に係る？気式転轍機のク
ラッチ部の部分断面図、第３図は第２図のＡ　３　　Ａ
　３断面図である。

入力側回転子２１は支持体２１１、マグネット２１２〜
２１７によって構成されている。出力側回転子２２はマ
グネット２１２〜２１７と対向する部分２２１か導電性
を有する金属材料で形成している。２３はケースである
。支持体２１１及びケース２３は磁性体で形成している
。

入力側回転子２１か矢印ａの方向に回転すると、電磁誘
導により、出力側回転子２２の部分２２１に入力側回転
子２１と出力側回転子２２との相対速度及びマグネット
２１２〜２１７の発生する磁束密度に従った渦電流か発
生する。また、この渦電流はマグネット２１２〜２１７
の発生する磁界とのｔ　６Ｔ１作用により、矢印すで示
す回転方向に出力側回転子２２を回転させるトルクを発
生する。このトルクは入力側回転子と出力側回転子２２
との相対速度、すなわち、両者の回転速度差の関数とな
る。従って、第４図に示すようなトルク−回転速度差の
特性曲線が得られる。このトルクは、出力側回転子２２
に加わる負荷３の負荷トルクと一致するので、入力側回
転子２１と出力側回転子２２との間に負荷トルクに応じ
た回転速度差が発生し、第４図は負荷トルク−回転速度
差の特性曲線とも読替えることができる。

回転センサ部５は、入力側回転子２１の回転速度を検出
する回転センサ５１及び出力側回転子２２の回転速度を
検出する回転センサ５２を有しており、両者の回転速度
差を演算処理部６に供給する。回転センサ５１．５２は
ロータリ・エンコーダ等により構成され、入力側回転子
２１、出力側回転子２２にそれぞれ設けられている。第
５図は本発明に係る電気式転轍機の回転センサ部の検出
出力の一例を示す図である。斜線部が回転速度差ΔＮと
なり演算処理部６に供給される。

演算処理部６は、第４図に示す負荷トルク−回転速度差
の特性曲線を内部に有しており、その特性曲線に基つい
て、第５図に示された回転速度差ΔＮから負荷トルクＴ
を算出する。第６図は演算処理部６によって算出された
時間−負荷トルク特性図である。第６図の特性は動作桿
の動作特性に基づいて得られる。次に第７図を参照して
、動作桿の動作を説明する。

第７図は転換歯車の回転位置と動作桿の位置との関係を
示す図である。動作桿３２は凹部３２１を有している。

３２２は図示しない転換歯車の回転中心を示している。

転換歯車は減速機構部３１（第１図参明）に含まれてい
る。３２３は転換ローラであり、転換歯車の回転中心３
２２に対して偏心させて設けられている。動作桿３２は
分岐器３３を転換するが、実際の電気式転轍機において
は、複数種の分岐器に対応できるようにするため、動作
桿３２と分岐器３３を構成するトングレール（図示しな
い）との間に、遊びを形成するスイッチアジャスタ（図
示しない）が設けられるのか一般的である。従って、分
岐器３３のトングレールは動作桿３２が遊び量だけ動い
てから動作を開始する。ここでは、説明の都合上、この
点を省略して説明する。

第７図（Ａ）において、；気式転轍機は動作を開始し、
転換ローラ３２３を矢印Ｙで示す方向に回転させる。転
換ローラ３２３が凹部３２１の内壁３２１ａに当接する
まで空回りするので、負荷トルクＴは小さい。転換ロー
ラ３２３が内壁３２１ａに当接しても、内壁３２１ａが
転換ローラ３２３を内接するように形成されているので
、転換ローラ３２３は空回り状態となり、動作桿３２は
動かない。これにより、第６図のｔ８時〜ｔ５時の特性
が得られる。

第７図（Ｂ）において、転換ローラ３２３が凹部３２１
の内壁３２１ｂに当接すると、転換ローラ３２３が回転
とともに凹部３２１の奥に入るように内壁３２１ｂが形
成されているので、動作桿３２は転換ローラ３２３の回
転とともに矢印Ｘで示す方向に直線的に駆動され、分岐
器３３の転換が始まる。分岐器３３の転換動作開始時が
第６図のｔｂ時である。分岐器３３を転換させる力が動
作桿３２の転換力Ｗとなる。一定の転換力Ｗを発生させ
る場合でも、必要とされる負荷トルクＴは動作桿３２の
位置によって異なり、負荷トルクＴは転換歯車の回転と
ともに大きくなる。

第７図（Ｃ）は転換動作の中間の状態を示している。必
要とされる負荷トルクＴはこの位置で最大となる。第６
図のｔｃ時に対応じている。これ以降、負荷トルクＴは
転換歯車の回転とともに小さくなる。

第７図（Ｄ）において、転換ローラ３２３が凹部３２１
の内壁３２１Ｃに当接すると、内壁３２１Ｃが転換ロー
ラを内接するように形成されているので、動作桿３２は
動かなくなり、分岐器３３の転換が終了する。分岐器３
３の転換動作終了時が第６図の１ｄ時に対応する。

第７図（Ｅ）は電気式転轍機が動作を終了した状態を示
している。この位置が第６図の七〇時に対応する。

分岐器３３は第７図（Ａ）、（Ｂ）の動作桿位置を始点
（ストロークＯ位置）とし、第７図（Ｄ）、（Ｅ）の動
作桿位置の位置を終点（ストロークＳ位置）として転換
される。転換力Ｗが一定であるならば、負荷トルクＴは
第６図の参照符号して示すような特性になる。実際の分
岐器３３はトングレールを基本レールに押し付けている
ので、第６図ｔ４時に示す直前の位置に参照符号Ｍで示
すように負荷トルクＴが大きくなる領域ができる。

上述したように、第６図の時間軸は動作桿３２の位置に
対応させて考えることができるので、第６図に示す負荷
トルクＴの経時的な対比によって、動作桿３２の転換力
Ｗの大きくなった位置、すなわち、分岐器３３の転換し
にくい位置が特定でき、保守が容易でしかも信頼性の高
い電気式転轍機を提供できる。

具体的に電気式転轍機の保守か必要か否かは、算出され
た負荷トルクＴが、出力側回転子２２の発生する最大ト
ルク内の所定のトルクになったか否か、分岐器３３の転
換に要する時間が、許容される時間内の所定の時間にな
ったか否か等で決定される。

分岐器３３を逆方向に転換させる場合は、転換歯車の回
転方向を逆にして行なう。

本実施例では、回転センサ部５で回転速度差を得ている
が、入力側回転子２１の回転速度及び出力側回転子２２
の回転速度を直接演算処理部６に人力し、演算処理部６
で回転速度差ΔＮを得ても、同様の効果が得られる。

第８図は本発明に係る電気式転轍機の別の実施例の構成
を示す図である。図において、第１図と同一参照符号は
同一性ある構成部分を示している。本実施例の特徴は、
動作桿３２に位置センサ７を設け、動作桿３２の位置Ｘ
を検出して演算処理部６に供給し、演算処理部６は、検
出された勅作桿３２の位置Ｘと、算出された負荷トルク
Ｔとから、動作桿３２の位置Ｘに対する負荷トルクＴと
の関係を算出することである。動作桿の位置Ｘはストロ
ークＯ位置とストロークＳ位置との間を示す。負荷トル
クＴの算出は第１図の実施例と同様に行なう。

第９図は第６図と同等の負荷トルクＴが得られた場合に
、演算処理部６から算出される動作桿位置−負荷トルク
特性図である。図では、動作桿３２の位置Ｘを分岐器３
３か転換する領域、すなわち、分岐器３３のストローク
範囲（０〜Ｓ）に限定して示している。

演算処理部６の別の構成例として、動作桿３２の位置Ｘ
と、動作桿３２の転換力Ｗ／負荷トルクＴとの関係を予
め内部に保有し、検出された動作桿３２の位置Ｘと算出
された負荷トルクＴとから、動作桿３２の位置Ｘに対す
る動作桿３２の転換力Ｗを算出することもできる。

第１０図は動作桿３２の転換力Ｗと負荷トルクＴとの関
係を説明する図である。図において、第７図と同一参照
符号は同一性ある構成部分を示している。

負荷トルクをＴ、転換歯車の中心から転換ローラ３２３
の中心まての距離をＲ１動作桿３２の位置をＸ、動作桿
３２の全ストロークをＳ、減速機構部３１のギヤ比を１
とすると、転換歯車におけるトルクＴＲは ＴＲ＝Ｔ・１　　　　　・・・（１） となり、転換力Ｗを発生するために必要なトルクＴｏは ＴＩ、＝Ｆ−Ｒ ＝Ｗ−ｃｏｓα・Ｒ・・・　（２） となる。両者は一致するので、 Ｗ／Ｔ＝　ｉ　／　（Ｒ−ｃｏｓａ） ＝ｉ／　［Ｒ２（ｘ−３／２）２］　”２・・・　（３
） となる。第１１図は（３）式を転換力Ｗ／負荷トルクＴ
と動作桿位置Ｘとの関係で示した図である。転換力Ｗと
負荷トルクＴとの間には（３）式の関係かあるから、負
荷トルクＴと動作桿３２の位置Ｘが分れば動作桿３２の
転換力Ｗか求められる。

第１２図は第６図と同等の負荷トルクＴが得られた場合
に、演算処理部６から算出される動作桿位置−転換力特
性図である。動作桿３２の位置ＸがストロークＳ位置の
付近で転換力Ｗが増大しているのは、トングレールを基
本レールに押し付けているからである。

第１２図の対比によ２て、転換力Ｗが犬きくなっている
動作桿３２の位置Ｘが特定できるので、保守が容易でし
かも信頼性の高い電気式転轍機を提供できる。

演算処理部６の更に別の構成例として、第１１図に示す
動作桿３２の位置Ｘと、動作桿３２の転換力Ｗ／負荷ト
ルクＴとの関係を予め内部に保有し、検出された動作桿
３２の位置Ｘと算出された負荷トルクＴから、時間に対
する動作桿３２の転換力Ｗを算出するように構成するこ
ともできる。

第１３図は第６図と同等の負荷トルクＴが得られた場合
に、演算処理部６から算出される時間−転換力特性図で
ある。

この演算処理部６の構成によっても、第１３図の経時的
な対比によって、転換力Ｗが大ぎくなっている動作桿３
２の位置Ｘが特定てきるのて、保守か容易でしかも信頼
性の高い電気式転轍機を提供できる。

動作桿３２の位置Ｘは、減速機構部３１に多回転ポテン
ショメータ等を取り付け、ギヤ比を考慮して検出するこ
とも可能である。

上記の各実施例では、第４図に示すように、クラッチ部
２のトルクはゼロ以上となっているが、マグネットカッ
プリング等を併用して、所定のトルクまで入力側回転子
２１と出力側回転子２２との回転速度差を発生させない
ようにし、それ以上のトルクで回転速度差を発生させる
ように構成しても、上記実施例と同様の効果が得られる
。この場合、第４図のトルク−回転速度差の特性は正方
向にオフセットされた特性となる。当然、そのオフセッ
ト量は負荷トルクＴの最小値以下に設定ざれる。

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明によれは次のような効果が得
られる。

（１）クラッチ部は入力側回転子と出力側回転子とを電
磁誘導結合させ、負荷トルクと回転速度差との間に所定
の安定した特性を得るようにし、回転センサ部はクラッ
チ部の入力側回転子と出力側回転子との回転速度差を検
出して演算処理部に出力し、演算処理部は検出された回
転速度差から負荷トルクを算出するようにしたので、負
荷トルクが常時測定できるようになり、保守が容易でし
かも信頼性の高い電気式転轍機を提供できる。

（２）動作環の位置を検出して演算処理部に供給する位
置センサを備え、演算処理部が検出された動作環の位置
と算出された負荷トルクから、動作環の位置に対する動
作環の転換力を算出するようにしたので、転換力か大き
くなっている部分を特定でき、更に保守の容易な電気式
転轍機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気式転轍機の構成を示すブロッ
ク図、第２図は本発明に係る電気式転轍機のクラッチ部
の部分断面図、第３図は第２図のＡ３−Ａ３断面図、第
４図はクラッチ部のトルク−回転速度差の特性図、第５
図は本発明に係る電気式転轍機の回転センサ部の検出出
力を示す特性図、第６図は演算処理部から算出される時
間−負荷トルク特性図、第７図（Ａ）〜（Ｅ）は転換歯
車の回転位置と動作環の位置との関係を示す図、第８図
は本発明に係る電気式転轍機の別の実施例の構成を示す
ブロック図、第９図は演算処理部から算出される動作環
の位置−負荷トルク特性図、第１０図は動作環の転換力
と負荷トルクとの関係を説明する図、第１１図は転換力
／負荷トルクと動作桿位置との関係を示す図、第１２図
は演算処理部から算出される動作桿位置−転換力特性区
、第１３図は演算処理部から算出される時間−転換力特
性図、第１４図は従来の電気式転轍機の構成を示すブロ
ック図である。 １・・・駆動源　　　　２・・・クラッチ部２１・・入
力側回転子　２２・・出力側回転子３・・・負荷　　　
　　３１・・減速機構部３２・・動作環　　　　３３・
・分岐器５・・・回転センサ部　６・・・演算処理部７
・・・位置センサ 特許出願人　　日本信号株式会社 一了一 代理人　弁理士　　阿　部　美　次　部、′−１、− 第１図 第４図 第５図 時間 第６図 ｔａ　　　　ｔｂ　　　　　　　　　　　　　　ｔｃ　
　　　　　　　　　　　　ｔｄ　　　　ｔｅ待時 間５６；う− （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（Ｂ）（Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）第８図 第９図 ＯＳ／２　　　　　　Ｓ 動作桿位置　Ｘ 第１０図 ストローク 第１１図 第１２図 動作捏位置　Ｘ 第１３図 第１４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力側回転子が駆動源に接続され、出力側回転子
   が負荷に接続されたクラッチ部と、回転センサ部と、演
   算処理部とを有する電気式転轍機であって、 前記クラッチ部は、前記入力側回転子及び出力側回転子
   が、前記出力側回転子に加わる負荷トルクに応じて両者
   間に回転速度差を発生するように、互いに電磁誘導結合
   しており、 前記回転センサ部は、前記入力側回転子と前記出力側回
   転子との回転速度差を検出して前記演算処理部に供給し
   、 前記演算処理部は、前記回転速度差から前記負荷トルク
   を算出すること を特徴とする電気式転轍機。
2. （２）前記演算処理部は、前記回転速度差から時間に対
   する負荷トルクの関係を算出することを特徴とする請求
   項１に記載の電気式転轍機。
3. （３）前記負荷は、前記出力側回転子に接続された減速
   機構部と、前記減速機構部に接続され分岐器を転換させ
   る動作桿と、分岐器とを含み、前記動作桿の位置を検出
   して前記演算処理部に供給する位置センサを備えており
   、 前記演算処理部は、検出された前記動作桿の位置と、算
   出された前記負荷トルクとから、前記動作桿の位置に対
   する前記負荷トルクの関係を算出することを特徴とする
   請求項１に記載の電気式転轍機。
4. （４）前記演算処理部は、検出された前記動作桿の位置
   と、算出された前記負荷トルクとから、前記動作桿の位
   置に対する前記動作桿の転換力を算出することを特徴と
   する請求項３に記載の電気式転轍機。
5. （５）前記演算処理部は、検出された前記動作桿の位置
   と、算出された前記負荷トルクとから、時間に対する前
   記動作桿の転換力の関係を算出することを特徴とする請
   求項３に記載の電気式転轍機。