JPH07189205A - レール締結ロボットの把持ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レール締結ロボットの把持ハンドに係り、空
気圧源等の付帯設備を排除してコンパクト化を図る。 【構成】 締結金具４の両側方に配置される一対の把持
部３４を締結金具４に向けて近接させる駆動手段３５
を、両把持部３４を対向方向に連動させて直線移動可能
に支持するスライド機構４０と、これを介して両把持部
３４を同時に直線移動させるトルクモータ４２とから構
成し、把持部３４の対向面に、締結金具４に密接させら
れる弾性摩擦部材４４を設け、弾性摩擦部材４４を変形
させつつ一定の把持力で締結金具４を把持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、枕木に付設されたレー
ルに沿って走行させられつつ枕木とレールとを固定する
ための締結金具の脱着を行うレール締結ロボットの把持
ハンドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道線路のレールは締結金具に
よって枕木にボルト締結されているため、レール交換を
行う場合には、レールを枕木に固定している全ての締結
金具を一旦取り外し、レール交換後に前記締結金具を枕
木に、再度ボルト締結する必要がある。従来、このよう
な作業は、作業員の手作業により行われていたが、近年
になって、レール上を走行しつつ締結金具の脱着を短時
間で実施し得るレール締結ロボットが開発されている。

【０００３】このレール締結ロボットとしては、すでに
種々のタイプのものが創案されているが、それらは基本
的には同様の構成を有している。すなわち、レール上を
走行させられる走行台車上に、前記締結金具の脱着を行
うロボット本体と、該ロボット本体を制御する制御装置
ならびに該制御装置およびロボット本体を駆動するため
の電源を供給する発電手段とを搭載する構成となってい
る。

【０００４】また、上記ロボット本体は、締結金具を脱
着するという作業内容から、基本的に締結金具を把持す
る把持ハンドと、該把持ハンドを移動させるハンド移動
機構と、締結金具を枕木に締結するボルトを緊締あるい
は緩解するインパクトレンチとを具備する構成となって
いる。そして、まず、ハンド移動機構の作動によって把
持ハンドを締結金具を把持し得る適当な位置に配置し、
次いで、締結金具に対してインパクトレンチを作動さ
せ、ボルトを緊締あるいは緩解することによって、締結
金具の脱着を行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるロボ
ット本体の把持ハンドとしては、その把持力を均一に保
持することができる点で、エアーシリンダを使用したも
のが一般的に使用されている。しかしながら、空気圧を
使用することとすると、ロボット本体、制御装置および
発電装置の他に、コンプレッサ等の空気圧源を走行台車
上に搭載する必要があり、走行台車およびレール締結ロ
ボット自体をコンパクトに構成することが困難になると
いう不都合がある。また、走行台車の積載重量も増加
し、搬送・移動性能等が低下するという不都合が考えら
れる。

【０００６】また、把持ハンドの形状を下顎付として締
結金具を下から持ち上げる方式があるが、金具ボルトの
ネジが引掛かる等の原因によって持ち上がらずに、過負
荷停止となる不都合が考えられる。さらに、把持ハンド
を下ろす操作においても、下限手前において砕石等の異
物に当接すると上下搬送機構に過負荷が作用するという
問題も考えられる。

【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、レール締結ロボットのコンパクト化を図
ることができるレール締結ロボットの把持ハンドを提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、枕木に付設されたレールに沿って走行さ
せられつつレールを枕木に固定するための締結金具の脱
着を行うレール締結ロボットに搭載され、前記締結金具
を把持する把持ハンドであって、前記締結金具の両側方
に配置される一対の把持部と、該把持部を締結金具に向
けて近接させる駆動手段とを具備し、該駆動手段が、両
把持部を対向方向に連動させて直線移動可能に支持する
スライド機構と、該スライド機構に接続され該スライド
機構を介して両把持部を同時に直線移動させるトルクモ
ータとからなり、前記把持部の対向面に、締結金具に密
接させられる弾性摩擦部材が設けられているレール締結
ロボットの把持ハンドを提案している。

【０００９】

【作用】本発明に係るレール締結ロボットの把持ハンド
によれば、レール締結ロボットの作動によって、該把持
ハンドが締結金具を把持するための適当な位置に配置さ
れると、該把持ハンドの把持部が締結金具の両側方に配
される。そして、駆動手段が作動されることによって、
把持部が締結金具に向けて近接させられる。この場合
に、把持部は、スライド機構によって対向方向に直線移
動可能に支持されており、かつ、その移動動作は連動す
るようになっているので、トルクモータの作動によっ
て、両把持部が同時に締結金具に向けて直線移動させら
れて、該締結金具を把持する。そして、把持部に設けら
れた弾性摩擦部材を締結金具に密接させ、その弾性変形
によって把持ハンドと締結金具との位置ずれが吸収さ
れ、両把持部によって締結金具が確実に把持される。ま
た、弾性摩擦部材に一定以上の弾性変形が発生して、ト
ルクモータに所定の把持トルクが作用した場合には、締
結金具の移動が停止され、締結金具が把持状態に保持さ
れることになる。

【００１０】また、把持力が弾性摩擦部材の押し付けに
よる摩擦力であるため、締結金具がボルトの引掛かり等
によって持ち上がらない場合に、ハンドを上方に移動す
るレール締結ロボットに過負荷が作用する前に、弾性摩
擦部材にすべりが生じ把持状態が解除されることによっ
てレール締結ロボットが保護される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係るレール締結ロボットの把
持ハンドの一実施例について図１ないし図９を参照して
説明する。図４ないし図６は、レール締結ロボット１を
示す正面図、側面図および平面図である。また、図７な
いし図９は、本実施例の把持ハンド２を上下左右に移動
させ、レール３に対して締結金具４の脱着を実施し得る
所定位置に配置させるためのハンド移動機構５を示して
いる。ここで、本実施例の把持ハンド２を説明するに先
立って、レール締結ロボット１について図面を参照して
説明する。

【００１２】レール締結ロボット１は、図４ないし図６
に示すように、レール３上を走行させられる走行台車６
の上に、ロボット本体７と制御装置８と発電装置９とを
備えた構成とされている。走行台車６は、２本のレール
３に対して直交するように配される矩形フレーム１０
と、該矩形フレーム１０の下面の４箇所に配設される車
輪１１とを具備している。そして、枕木１２上に付設さ
れたレール３上において、前記車輪１１を転動させるこ
とにより、走行台車６をレール３に沿って走行させるこ
とができるようになっている。図４において、符号１３
は、一の車輪を駆動するためのモータであって、例え
ば、チェーン１４、スプロケット１５を介して車輪１１
に連結されている。

【００１３】前記ロボット本体７は、一のレール３の上
方に配置され、該レール３の両サイドにおいて該レール
３を枕木１２に固定する締結金具４の脱着を行うように
なっている。このため、それぞれの締結金具４に対して
配される後述する本実施例の把持ハンド２を上下方向お
よびレール３に直交する左右方向に移動させるハンド移
動機構５と、ボルト１６の緊締、緩解作業を行う一対の
インパクトレンチ１７とを具備している。これらハンド
移動機構５およびインパクトレンチ１７は矩形フレーム
１０上に設けられたロボットフレーム１８にそれぞれ取
り付けられ、図４ないし図６に鎖線で示すカバー１９に
よって被覆されるようになっている。

【００１４】前記ハンド移動機構５は、図７ないし図９
に示すように、ロボットフレーム１８に固定される水平
移動機構２０と、該水平移動機構２０のスライダ２１に
固定される垂直移動機構２２とを具備している。これら
の移動機構２０・２２は、それぞれレール３に直交する
水平方向またはレール３真上の鉛直方向に配される直線
ガイド２３・２４と該直線ガイド２３・２４に沿って移
動させられるスライダ２１・２５と、該スライダ２１・
２５を移動させるためのボールネジ（図示略）およびモ
ータ２６・２７とを具備している。また、水平移動機構
２０のモータ２６は、ロボット本体７をコンパクトに構
成するために、図９に示すように、プーリ２８、ベルト
２９を介して反転配置されている。

【００１５】上記ハンド移動機構５においては、水平移
動機構２０のスライダ２１には、垂直移動機構２２の直
線ガイド２４が固定され、該垂直移動機構２２のスライ
ダ２５には、把持ハンド２を先端に取り付けるアーム３
０が固定されている。該アーム３０は、レール３を跨ぐ
ように配される二股形状に形成されており、それぞれの
先端に把持ハンド２を搭載するようになっている。そし
て、水平移動機構２０の作動によって把持ハンド２のレ
ール３に直交する左右方向の位置が調整され、垂直移動
機構２２の作動によって把持ハンド２が昇降させられる
ようになっている。なお、レール３に沿う方向の把持ハ
ンド２の位置調整は、走行台車６の走行によって行われ
るようになっている。

【００１６】また、前記インパクトレンチ１７は、それ
ぞれロボットフレーム１８に固定した昇降ガイド３１に
取り付けられ、その上方に配される昇降モータ３２に巻
回されるワイヤ３３に吊持されることにより、昇降ガイ
ド３１に沿って昇降させられる。これにより、ボルト１
６を緊締・緩解することができるようになっている。

【００１７】次に、本実施例の把持ハンド２について図
１ないし図３を参照して説明する。本実施例の把持ハン
ド２は、図１に示すように、対向状態に配される２個一
対の把持板３４（把持部）と、該把持板３４を対向方向
に直線移動させるハンド開閉機構３５（駆動手段）とを
具備している。

【００１８】前記ハンド開閉機構３５は、前記ハンド移
動機構５のアーム３０に固定されるベース３６と、該ベ
ース３６に取り付けられレール３と平行に配される２本
の支持ロッド３７と、該支持ロッド３７に平行に配され
前記ベース３６に回転自在に取り付けられるボールネジ
３８と、前記支持ロッド３７に沿って摺動させられる摺
動スリーブ３９とからなるスライド機構４０と、前記ボ
ールネジ３８にカップリング４１を介して接続されるモ
ータ４２とを具備している。

【００１９】前記ボールネジ３８は、その中央部を境界
として逆ネジの関係となるネジ部３８ａ・３８ｂが形成
されており各ネジ部３８ａ・３８ｂにナット４３が螺合
させられている。また、前記摺動スリーブ３９は、２本
の支持ロッド３７に対してそれぞれ２個ずつ嵌合させら
れている。これらナット４３および摺動スリーブ３９
は、前記把持板３４にそれぞれ固定されている。したが
って、モータ４２を作動させることにより、ベース３６
に対してボールネジ３８が回転させられると、各ネジ部
３８ａ・３８ｂに螺合しているナット４３がボールネジ
３８に沿って逆方向に移動させられる。そして、その結
果、把持板３４が支持ロッド３７に支持されつつ、その
間隔寸法を変化させるように連動して対向方向に移動さ
せられるようになっている。

【００２０】前記把持板３４には、図３に示すように、
その先端内面に、例えば、ＮＢＲ等のゴム板等よりなる
弾性摩擦部材４４が貼着されている。該弾性摩擦部材４
４は、把持ハンド２が閉じられることによって、締結金
具４の側部に密接させられるようになっている。また、
把持板３４は、ピン４５によって垂直面内において揺動
可能とされている。これにより、把持ハンド２が下降さ
せられることにより、把持板３４が砕石等に当接した場
合には、把持板３４が上方に揺動させられて、把持ハン
ド２およびレール締結ロボットの機構部に過大な負荷が
作用することが防止されるようになっている。

【００２１】また、前記モータ４２は、回転数に関わら
ず一定トルクを発生する小型トルクモータである。これ
により、把持板３４が締結金具４を把持することによっ
て把持板３４の移動が停止されても、過大なトルクを発
生することなく、一定の把持トルクによって締結金具４
を把持し続けることができるようになっている。

【００２２】このように構成された把持ハンドによっ
て、締結金具を把持する場合には、まず、ハンド開閉機
構３５を作動させることにより把持板３４をその間隔が
広がる方向に移動させる。そして、走行台車６のレール
３上の走行によって、レール３の長手方向に沿う把持ハ
ンド２の位置調整を行う。次いで、ハンド移動機構５を
作動させることにより、把持ハンド２の左右方向および
上下方向の位置調整を行った後に、ハンド開閉機構３５
の作動によって締結金具４を把持する。

【００２３】すなわち、ハンド開閉機構３５が作動させ
られると、モータ４２によってボールネジ３８が回転さ
れ、該ボールネジ３８のネジ部３８ａ・３８ｂにそれぞ
れ螺合させられているナット４３の移動に伴って把持板
３４が対向方向に近接させられる。したがって、この際
に両把持板３４の間に締結金具４が配置されるように把
持ハンド２の位置調整を行っておくことにより、締結金
具４が把持ハンド２に把持される。この場合に、レール
３の両サイドに配される締結金具４が同時に把持される
ことになる。

【００２４】また、把持板３４の内面には、弾性摩擦部
材４４が設けられているので、締結金具４に密接させら
れた弾性摩擦部材４４が変形されることにより、把持ハ
ンド２と締結金具４とのある程度の位置ずれが吸収され
る。そして、変形された弾性摩擦部材４４を介して両把
持板３４による締結金具４の把持力がボールネジ３８に
伝達され、締結金具４が確実に把持される。しかも、モ
ータ４２がトルクモータにより構成されているので、把
持力が一定となるように保持され、締結金具４の把持状
態が維持されることになる。

【００２５】そして、インパクトレンチ１７を作動さ
せ、ボルト１６の緩解作業を実施した後に、把持ハンド
２で締結金具４を把持し、搬送することによって、締結
金具４の緩解・把持・搬送作業を実施することが可能と
なる。また、この締結金具４の解体作業をレール３に沿
って実施することにより、レール交換に要する作業時間
の短縮を図ることが可能となる。

【００２６】したがって、本実施例の把持ハンド２によ
れば、ハンド開閉機構３５が、一つのモータ４２によっ
て２つの把持板３４を作動させるので、コンパクトな構
造とすることができる。また、アクチュエータをモータ
４２としたので、空気圧源等の付帯設備を必要とせず、
発電手段８によって発電された電力を利用することがで
きる。その結果、レール締結ロボット１自体のコンパク
ト化、軽量化を図ることができ、また、搬送性能および
走行性能を向上させることができる。

【００２７】なお、本実施例においては、スライド機構
４０として支持ロッド３７、ボールネジ３８等よりなる
構成としたが、これに代えて、例えば、リニアガイド、
ラックアンドピニオン等の任意の構成とすることができ
る。また、把持ハンド２の先端内面に設ける弾性摩擦部
材４４をＮＢＲ等のゴム板よりなるものとしたが、これ
に代えて、他の任意の弾性摩擦部材を採用することがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るレー
ル締結ロボットの把持ハンドは、締結金具の両側方に配
置される一対の把持部を締結金具に向けて近接させる駆
動手段を、両把持部を対向方向に連動させて直線移動可
能に支持するスライド機構と、これを介して両把持部を
同時に直線移動させるトルクモータとから構成し、把持
部の対向面に、締結金具に密接させられる弾性摩擦部材
を設け、把持部を上方に自由に揺動し得るピンを設けた
ので、以下の効果を奏する。 空気圧源等の付帯設備を必要とせず、レール締結ロ
ボットをコンパクトに構成することができる。 トルクモータによって一対の把持部を連動させると
ともに弾性摩擦部材を介して締結金具を把持するので、
両把持部が一定な把持力によって締結金具を確実に把持
することができる。 締結金具を把持部に設けた弾性摩擦部材の摩擦力に
よって把持するので、手結金具のボルトの引掛かり等に
よって、締結金具が持ち上がらない場合に、弾性摩擦部
材と締結金具との間にすべりを生じさせて、レール締結
ロボットに過負荷が作用することを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレール締結ロボットの把持ハンド
の一実施例を示す一部を破断した正面図である。

【図２】図１の把持ハンドの平面図である。

【図３】図１の把持ハンドの把持部を示す側面図であ
る。

【図４】図１の把持ハンドが適用されるレール締結ロボ
ットの外観構成を示す正面図である。

【図５】図４のレール締結ロボットの側面図である。

【図６】図４のレール締結ロボットの平面図である。

【図７】図４のレール締結ロボットのハンド移動機構を
示す正面図である。

【図８】図７のハンド移動機構を示す側面図である。

【図９】図７のハンド移動機構の水平移動機構を示す平
面図である。

【符号の説明】

１ レール締結ロボット ２ 把持ハンド ３ レール ４ 締結金具 １２ 枕木 ３４ 把持板（把持部） ３５ ハンド開閉機構（駆動手段） ４０ スライド機構 ４２ モータ（トルクモータ） ４４ 弾性摩擦部材 ４５ ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枕木に付設されたレールに沿って走行さ
   せられつつレールを枕木に固定するための締結金具の脱
   着を行うレール締結ロボットに搭載され、前記締結金具
   を把持する把持ハンドであって、 前記締結金具の両側方に配置される一対の把持部と、該
   把持部を締結金具に向けて近接させる駆動手段とを具備
   し、 該駆動手段が、両把持部を対向方向に連動させて直線移
   動可能に支持するスライド機構と、該スライド機構に接
   続され該スライド機構を介して両把持部を同時に直線移
   動させるトルクモータとからなり、 前記把持部の対向面に、締結金具に密接させられる弾性
   摩擦部材が設けられていることを特徴とするレール締結
   ロボットの把持ハンド。