6
U.D.C.d29.45.027.23 車両用新形式台車 HitachiNew TYPe Bogie Truck 妓近,単向用台車でも吏に軽良化,無保守化及び・j丸亀化への-要求が強まってきて いる。日立‾製作所はこれらの要求にこたえるため,ポルスタレス式単体支持装置, 丘持板式軸箱支持装置,又はシェブロンJ(軸符支持装置などの新しい試みを種々採 用し,従来台車の壁を破るものとして卓所j用新形式子i車を開発した。 本論文では,この新形式f‾i申の概要と特長につし、て述べる。 t】 近年,エネルギーコストの上昇に伴い,鉄道卓山についても 省エネルギー化への要求が強まっている。こグ)要求にこたえる ため,日立製作所はこのたび車両用新形式亡;車を開発した。 ‾本子i車は徹成した軽呈化と′ト形化を図るため,まく らばl) のないボルスタレスニ式車体支持装置を採用するとともに,優 れた乗心地,走行安定性を得るため,また低馬重吉化を図るた め,各部に新Lい.試みを採り入れた。 この論文では,本fi車の概要と各椎の特長について述べる。 新形式台車の概要 車両用新形士じ汽卓は,小形・軽量であること(Lightweight & Compact),似守にfのかからないこと(Maintenance Free),快適であること(Comfortability)を目指したもので あり,これらの頗文7二をとってLMC形台車と名付けた。 LMC形fi車は軸梢支持方∫℃の追いに.より,LMC形fト車 とLMC-A形汽車の2種類がある()各台軒グ)諸ノ亡を表1に, その±≠真を図1,2に,また二‾血1女ほ図3,4にホすぐ、 (1)LMC形子i車 LMC形台車は軸栢支持装置に支持枇∫じを抹川した。つ これ は薄い2枚のばね鋼製の支持板で,軸締体のfT中わ、くへの位 ■-{■、′ 匡= +CM形台車 支持板式軸箱支持装置とボルスクレス式車体支持装 置をもっている。 岩崎文雄* 高井英夫* 弘津暫二** 寺田勝之*** JIJm.g†JJぴα5dん/ 〟∠de〃 mたαJ T`)∠5〟ノJ■ 〃けりJぶ以 肋Jぶ打y以ん∫ r(,′r(J(んJ 表I LMC形,+MC-A形台車の主要諸元 本台車の主要諸元を示 す。20m級の通勤電車用の台車を目標とLて設計してある。 台車種別 項目 +MC形台車 LMC-A形台車 軸箱支持方式 エリゴばね併用支持板式 ▼J lシェブロンゴム支持 車体支持方式,空気ばねポルスクレス式 ま巨 ジャーナル径 ブレーキ方式 満員心ぎら荷重 l′067mm 2′000mm ;波打 860mm 】20mm ディスクブレーキ 空気ばねオりレスタレス式 l′067mm Z′000mm 波打 860mm 120mnl ティスクブレーキ ー20k二L_+____■ / 2l′400kg 4′700 2l′400 kg kg 図2 LCM-A形台車 体支持装置をもっている.っ 、革■■■■ シェブロン式車由箱支持装置,ポルスクレス式車 *日立製作所笠戸工場 **日立製作所日立研究所工学博士 ***日立製作所機械研究所 63

車両用新形式台車 - Hitachi車両用新形式台車 221 グリースの流れ グリ 排;由だめ \ \-- ノ ' 断面A A ースニッフル l\ Aイ t l l 蒔 n 一q-l 生二-

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U.D.C.d29.45.027.23

車両用新形式台車HitachiNew TYPe Bogie Truck

妓近,単向用台車でも吏に軽良化,無保守化及び・j丸亀化への-要求が強まってきて

いる。日立‾製作所はこれらの要求にこたえるため,ポルスタレス式単体支持装置,

丘持板式軸箱支持装置,又はシェブロンJ(軸符支持装置などの新しい試みを種々採

用し,従来台車の壁を破るものとして卓所j用新形式子i車を開発した。

本論文では,この新形式f‾i申の概要と特長につし、て述べる。

t】 緒 言

近年,エネルギーコストの上昇に伴い,鉄道卓山についても

省エネルギー化への要求が強まっている。こグ)要求にこたえる

ため,日立製作所はこのたび車両用新形式亡;車を開発した。

‾本子i車は徹成した軽呈化と′ト形化を図るため,まく らばl)

のないボルスタレスニ式車体支持装置を採用するとともに,優

れた乗心地,走行安定性を得るため,また低馬重吉化を図るた

め,各部に新Lい.試みを採り入れた。

この論文では,本fi車の概要と各椎の特長について述べる。

囚 新形式台車の概要

車両用新形士じ汽卓は,小形・軽量であること(Lightweight

& Compact),似守にfのかからないこと(Maintenance

Free),快適であること(Comfortability)を目指したもので

あり,これらの頗文7二をとってLMC形台車と名付けた。

LMC形fi車は軸梢支持方∫℃の追いに.より,LMC形fト車

とLMC-A形汽車の2種類がある()各台軒グ)諸ノ亡を表1に,

その±≠真を図1,2に,また二‾血1女ほ図3,4にホすぐ、

(1)LMC形子i車

LMC形台車は軸栢支持装置に支持枇∫じを抹川した。つ これ

は薄い2枚のばね鋼製の支持板で,軸締体のfT中わ、くへの位

■-{■、′

匡= +CM形台車 支持板式軸箱支持装置とボルスクレス式車体支持装

置をもっている。

岩崎文雄*

高井英夫*

弘津暫二**

寺田勝之***

JIJm.g†JJぴα5dん/

〟∠de〃 mたαJ

T`)∠5〟ノJ■〃けりJぶ以

肋Jぶ打y以ん∫ r(,′r(J(んJ

表I LMC形,+MC-A形台車の主要諸元 本台車の主要諸元を示

す。20m級の通勤電車用の台車を目標とLて設計してある。

台車種別

項目+MC形台車 LMC-A形台車

軸箱支持方式 エリゴばね併用支持板式

▼J

lシェブロンゴム支持式】

車体支持方式,空気ばねポルスクレス式

軌 間

定 朝 ま巨

輪 径

ジャーナル径

ブレーキ方式

最 高 速 度

台 車 重 量

満員心ぎら荷重

l′067mm

2′000mm

;波打 860mm

】20mm

ディスクブレーキ

空気ばねオりレスタレス式

l′067mm

Z′000mm

波打 860mm

120mnl

ティスクブレーキ

ー20k二L_+____■20_km/ご/

2l′400kg

4′700

2l′400

kg

kg

図2 LCM-A形台車

体支持装置をもっている.っ

、革■■■■増

シェブロン式車由箱支持装置,ポルスクレス式車

*日立製作所笠戸工場 **日立製作所日立研究所工学博士 ***日立製作所機械研究所

63

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220 日立評論 VOL.62 No.3(1980-3)

11

1 〈号‾‾ト

+ L 「

仙感

h

\ク/ \/;\\r

T書 2,000

⊥ 一打.--+「

l

1,067

l

図3 LMC形台車三面図 台車わくはシンプルなH形の構造であり,直線を基調とLた合王里的な形状となっている

芯決めを行なう ものであり,紬ばねのたわみに伴う車由純の_L

下割に対しては支持枇がたわんで垂わきを詐?妄するが,前後・

左イ_Jプ了向の動きに対しては支持枇の拘り件が悔めて岳いため,

軸机を台車わくに対しL/ノかり とイ立置f太めするようにな一-1て

いる。本方式では支持枇は,ポ/レトで1白二接軸柿体位びゎ中わ

くに何誌されてjゴり,極めて郎■打し〔‡敗の少ない構造となって

、≠

ざ鼠′ち

ナ1′Y

山一--+

いる′+

紬ばメJにはコイJしばねをゴムで被穫したエり ゴばねを用い

て,ゴムのl勺郎減二妄そによ りダンピングを与えている。軸ばjよ

はみ帥杓に1佃ずつで,軸柿休の血+二に軸ばねを配置する通

称タコ坊主プ丁式を才采川し,f‾i卓わく側ばりのばね附から外側

′\のオー,バハングを省略L,小形化と怪去主化をLメトている。

L

し/牌

】】

2,000 巳1

+--

1,067

図4 LMC-A形台車三面図 台車わくはシンプルなH形の構造であり,軸箱支持郡はシェブロンゴムのくさび力に耐えるよう丈夫な構造を採用Lている

64

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車両用新形式台車 221

グリースの流れ

グリ

排;由だめ

--■■

ノ■'

断面A A

ースニッフル

l\

Aイ

t

l ln

蒔 一q-

l

生二-■■

l】l

Aイ

図5 MF軸受 グリースニップルから新Lいグリースを補給すると,車由箱内の古いグリースは押L出されて矢印の方向に進み,最終的にはグリースニップル

の反対側に設けナニ排油ための中にナニまる したが一つて,長期間軸受を分解する必要がない

ま/二,1こノノJ・〔`.土鵜川や付き托部分から-し、たれ1一三ユリ‖~~】にわた--ノ

て納期グ)什能が純化されるとし、う1寸1主をも′ノてし、るL、

f川り)くは舶枇ジ)f糾削推j韮で9mmと12mmグ)枇をiミ休とL、

‾1く紫な「仙寸を㌣ト、て一軒lと化するノ/ゞJ三を拭一-ノたたれ 征衣fい1t

llトジ‾)強壮をら-ノている..側ばリー勺部+土,乍1毛ばメユの帥1リノタ

ンク とな・+てし、る.

・舶純一イこは,比に紘迫l卜Il】り=トトi一に刺機でり三川化されている

Ⅰ-ACKJ-=11いヱ亡ン叫兢jこリtを応川したれ1F(九′laintenance一戸lree)柵

ノニヱであり,帥柑を分解Lないでグリース女推,小輪【1日消Ijノ之び

小鮒超.I】1二沌探一之才が.;吐地に付なえる.

MF紬′壬♂)梢j立を図5に′+七す べアりンブの仙ケIju従米子丁

小とノヾノ仁ないか.鮒桁体グ〕一一端;にク■■リー一ユニい/フ′しを,他J!-JJ.i

には排仙だめを-;設けたことに特上一主がある._.すなわら、グ■リー一

1二‥ノブルか⊥、〕1上柑j的に糾い、ブリ・-スを別紙すると,帥約

された糾Lいデり=乙は少Lずつ.1】▲いグリー-スキ排油だめの

ほうへと抑L一やl),ベアりングは′.1=二郎Lいグリー一スで澗汁i

される′上うにち■る.、.また排flllだめノ‾\一J生排J【1されたIl-▲いグリ

ースかノ)も,川桁†+この川・iヒ三に什う古土.1_性♂)_卜汁などにより,ま

た、ク、■リー1山に伐一-ノていた汁■■与川†にイ川Jな仏川けナが少Lず一‾ノウナ

離Lてベアりングのはうへi允れj生むので,ベアリングはノ.甘に

j■上ノけな盲l‡=別人態に付こたれるし,帥ヱl勺糀〝ノアり■一乙が少lノず

つ人れ作わるため,上主耕一rりにわたって従来の帥折グ〕ように軸

打iを分晰1い一軒Lて卜恥1二i;グ)グリー一スをムーiめ作える′∠、紫がなく,

仙約の†1ミ\〕:作某が人帖に収拝される∴.また上之j訓「‖=二わたノノて

軸純をウナ解しない♂)で,従水は紬抑の分解暗に施行Lていた

小輪ク)転H■川や・it軸超f■ぅ:披探似が紬締を分解Lろごいでい1√能な

・ように,舶ぶたのニゴムキャノブを外すだけで軸端が捕川するよ うにな/1ている.、.

プレーーキは,ダイアフラムシりンダを川いたテ■ィ スクプレ

ーーキであり,プレ=キディスクには熱I心ノJの綴付1鵜j韮をもつ

2分1刊ハット彬ディ スクを拭HJLた。

図6にそグ)構造を小す。プレー一千ィ スクを取り付けるボス

に滞内トl川万邦が.i設けてあり,ここがディスクの熱変形をり女収

することにより執心ノJを緩和する.。チャスクは2分1仙二な一1

ており、摩耗左・どにより交櫓する必安のあるときはノヂ羊軌二収

り外L如負することができる.、.圭たディスクの仙1うも,従水の

2分1仰J‥ラのものに比べて、l'二分以‾卜に描くなノーノており,雌-し1と化

をトズトノている..

小休上川ノブJ▼いま、従水fT中のようにデーr中川転は心ぎ⊥、j丈は

仲之の川三助で子‾+こなし、、まくJ)ばりトドルスタ)を介Lて小作をよ

えるノ∴ぺをやれ 前後・ノ.ニイrノJ一向に人きな餐位が‖†能で,供

ノノーl・′り♂)ばね1占扱が縦めて付い、帆横側作り;モー1‾いごねを介して,fJ

小わくか小二接・i】二休を一女えるポルスクレスノノJ二℃を採川Lた._.

件仲川三の帆い?ヒ1もげねで小体を立えたため、従来の千川tの

心ぎJ〕や†恥壬州官擦プルニよるものよI)む子;中のi川板紙拭をノヾ帖

に純⊥ゝノすことかでき,レーー′しへのf=tの氾従作をl「り卜するこ

とができた′.またまくJ)ばりを抑略することができたた〆),

l

l

薄肉

l

l

l

l

I

l

l

l

t

l

l

I

l

l

l

l__

l

l

l

l

l

トl

l

l

r

円筒部★

断面A-A

図6 2分割ハット形ディスク 2分割されたディスクとボスの間に

ディスクの熟変形を吸収L,熟応力を減少させるための薄肉円筒部をもってし、る、

65

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222 日立評論 VOL.62 No.3い980-3)

車体上下加速度

車体前後加速度

車休左右加速度

台車わく上下加速度

0.2g

0,2タ

0.2♂

0.2g

トーー+三一l

図7 LMC形台車オシログラムの例 約90kmノhで走行中のオシログラムの例を示す._ノ振幅の絶対値は′トさく.また振幅の減衰も良好である。,

0.3

て0・2

(d

N

ナ世買

0.1

0.3

′言 0・2

(1コ

N

彗伺

0,1

0.2

N O.1

彗▲R

上 下

(∋ (∋

そグ〕分だけ輯二造化ができるとともに,心ぎノ〕や側ノ受といった

呼耗部分をr薙!卜することができた‥

荊緒プJの仁七嬉は,中休より‾トノブへ突H L7こ【トL、ヒンの一光端

に.三笠けたリ ンクで行ない,遊間やJ賛耗部分のないイ溝j立とな/1

ている_.

0 二れノブ叫構造を抹嘱して,二帖は約4,200kg/榊とニー川比

較で約1,300kg/fi中の軽量化がづ三:呪できた(〕

0

20

左 右

40 60

速度(km/h)

80 100

0

020

前 後

40 60

速度(km/h)

80 100

(∋

○20 40 60

速度(km/h)

80 100

図8 LMC形台車の乗心地等級 100mごとに加速度の最大値を求め,

それを速度別に分類Lて平均Lたもので,非常に良い乗心地を示Lているが,

特に高速になるほど左右の乗心地が良〈なる特長をもっている。

66

(2)LMC-A形子丁中

本千言中は,-一一つの試みとして軸純上手与にシェブロンゴム(山

什きの横層ゴム)を問いたものであり,軸柿支持以外の構造は,

LMCJ「ラ台中とほぼ「司じになっている。シェブロンJじ軸柿_上

指袋帯は一一切の金属接触なしに軸柿をf‾i巾わくに仙r行状めで

きるため,・抽縮から子iサメっくへの拙動の絶縁がJ辻くなり,コ

ムのダンピングを大恥=二利川できるため低騒汀化が【こ司られるし.

またr字耗、捕吏帽βもなく分解組‾、∵も簡jiiなので、イ米′、1:は轍め

てぞi簸である。

臣】 新形式台車の乗心地

LⅣIC形千i中の走行時のオシログラムの--・例を図7に,ま

た乗心地等級を図8にホす。

図7のオンログラムは約90km/hで走行小の例をホすもので

あるが,トト,前後,左イ「とも他州,iの絶対的は十分小さく,

すむ主事力の収束も上呈いことが分かる。また砧川†岐のビビリj■む三上軌も

非瑞■に′トさいことが分かる。)

衆心地写本J主は,上下はA-1維からA-2級,んイー▲はA・-1寺軋

前後はA扱からB級となっており,非常に良い乗心地とし、う

ことができる。特に,左右の乗心地等級が高速になるほど山

くなっているのは,本台車の高速での起そf安1立件が良好で蛇

イナ垂わを起二しにくいことを示している。

本台卓には丁字耗部分がないため、二の憤れた束心地が斯j立

時だけでなく,土主期日与】にjったって多人な保守作業なしに似た

れるという特長をもっている。

B 新形式台車の走行安定性

(1)蛇行勅に対する安て右性

鉄道中内は,一舟芝に高速になると直維線路でも卓_輪がプ.ニイr

に搬勤しながら走行する蛇行動と呼ばれる現象を起こすこと

が某‖られている。そして,激しし、蛇行幼が発サミすると軌道の

変形や中向の地主動,脱線などのイこ郡†ナな田]題が牛じることが

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車両用新形式台車 223

馳柵

妄山転

轟l叫ヽ?

図9 台車試験機に`取り付けた+トノ1C-A形台車 レ【ルに相当する

軌条輪の上に載せて[司転させ,台車の蛇行動に対する走行安定∫性を確認Lた.。

ある:_、

木千丁・山ま従来千丁軒とは歩きなり,従水蛇行j拘の抑;別に有効と

巧■えご)れていた側′乏や心ぎらすり根などに柑1する†筆操ブコを

り一えるr-fI;分が全くなく,チト世の卜Jl転に対する抵抗が非常に低

いため,.汁id】i当みJかご〕蛇行重い二村する検一汁を十分に行なった。

圭ず.言辻.汁Jて貨lこ皆ではコンピュータを用いたシ ミュレーション計

閂二を行なノノて拉過なチト申請ノ亡を求めたこ、

f川iらこI戊後、チト仁一言ぺ験機に千;中を取り付けてrJ二q転させ,ノ実

際にレー′し上を起っているのと等しいご状態で輪軸を強制的に

構に押してノ仁イ√ノブ巾に細則変位をり一え,その後♂)さ城主ぞ二状態を

F言己島長して蛇行三軌に対するノ左芯什を調べた。,チト車.汁し快機にチト車

廿当

(拭片

Ⅰ増‡拭

1.0

0.8

0.6

rく

0.4H⊥j

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0.2

0,0

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0

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計算値

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ヽ町

験\賦

封l

㌦′\台上試験

〃ヮ

振幅比1=〃ノ.ヴ1

区】10 LMC形台車の蛇行動安定性(空車) スくlならば蛇行動は発

生せず,安定てあることを示す。計算値,台上試買奏及び現車試妄強の結果は良く

一致Lている<J140kmハ1程度まで蛇行動に対L安定であることが分かる。

2

(〓)準水嶋増準

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賢3;呂;『≡8 三

1,000

曲線半径(m)

2,000

図11曲線半径と横庄,脱線係数の関係(空車)100汀1ごとの横圧,

脱線係数のそれぞれ最大値を,曲線半径を横軸にとってプロットLたものである。

を取り付けた北態を図9に′Jミす。

最終的には現卓で95km/hまで走行し,蛇行動に対して安

立であることを確認した。その結果をヤ器手堅したものを図10に

ホす。-)計算値と台_卜試験の結果も合わせて示してある。拡幅

比は1切期ごとの‡辰帽の減少1糾合を示し,これが小さいほど

粘勅の収束が良く安定であることを示している。

これから分かるように,現車試験と台h試験の結果は良く

r卜〕ており,山老の対応関係から推起すると本台卓は蛇行割

に対Lては140km/h柑度まで卜分安右三な性能をもっているこ

とが分かる亡)

従来の通勤電車ノ召台車が100km/h程度から蛇行動に対して

安て右′性が低‾F▲してくる傾「fJJにあるのと比べると,新形Jじ台車

は回転抵抗を大幅に減らしたにもかかわらず,蛇行重い二村し

140km/h程度まで卜分ノ女走であることは大幅な進歩である。

このことと去二右方「Fりのばねを軟らかく したことにより高速で

の憤れた乗心地が得られたく〕

(2)脱線に対する安全性

`実際に線路を走行中の新形千言卓の脱線に対する安全竹三を確

+ばするため,車輪にひずみゲージをはり車輪に加わる輪垂,

横「tを測定した。図11にその結果を曲線半々室について聖器理L

たものをホすが,横圧は1.6tf以下,脱線係数(検圧を卓論垂で

判ったもので,脱線に対する安全竹三の目安となる。)も0.5以

下であり脱線に対する安全限界といわれる0.8に対して 卜分

余裕があI),脱線に対し一女仝であることが分かった。

注臼すべきは横圧の仕もさで,これはイ氏横側件空気ばねを用

いたボルスクレスノノ式とLてチト車の州転抵抗を大幅に小さ く

Lた効果と考えられる。その結果,軌道のいたみが少なくな

りフランジ,

後述するよう

とができた。

二とがなく,

とがて、きる。

レールメ丈‾方の摩耗のi成少が期待できるとともに,

に曲線でのフランジのきしり青も′J、さくするこ

また曲線半径が小さくなっても構庄は増大する

曲線に対する追従竹三が極めて良い台車というこ

匹l 新形式台車の騒音

本汽車は前述Lたように曲線での横圧が′トきいので,曲線

通過中のきしり‾打が大幅に小さくなる。図12に半径220~300

67

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224 日立評論 VOL.62 No.3(t9803)

mの曲線を約40km/hで通過するとき発生するきLリ音を車

内で測定した結果をホすが,従来のすり板の丁字擦プJでチト車

の回転抵抗を与える形式の日立製作所製台車に比べてオ〉1

パオールで約10dB(A)きしり吉が低∴lごした。また周波数別に

従来台車08

07

ハU

O

6

5

(讐)ミて上柵ば

04

30

∫一〇

P(ゝくン′

β●

+qqq廿♪q、りぺヽ

l

LMC形台車

63 125 250 500 tOOO 2β00 4.000 8.000

周波数(Hz)

図12 +MC形台車と従来台車のきLり書比較 半径220へ-300m♂)

曲線を約40km/hで通過する際のきLり音を周波数分析したものを示す。オーバ

オ‾ルで従来台車は約79dB(A),+MC形台車は約69dB(A)である(測定点は車

内床上l.2m)。

文論 =瞬い

みると特に1rにつく高周波城の成分が大帖に低‾卜しているこ

とが分かる。

このことから曲線通過時の検圧を極力下げることにより,

曲線通過時のきしり音の低減に関しては弾性車輪やr妨書車輪

を他用するのと同等あるいはそれ以上の効果を,より簡単な

方i去で得ることができた。

これは,車両の低騒音化に本台車が極めて有用であること

を示すものである。

l司 結 言

以_L述べた新形式fi車の特長を要約すると以下に述べるよ

うになる。

(1)日立製作所の従来台車に比べて1台車当たI)1,300kgの

軽量化を実現した(LMC形台車)。

(2)才筆耗,摺動部分が全くなく,MF軸受の採用とあいまっ

て保ナ1:が布易である。

(3)140km/h車-t三度まで蛇行動に対L安定である。

(4)ム三イJ方向乗心地は日__、工製作三所の従来台車に比べて1ラン

ク向+二する。

(5)曲線通過「‾rlの横庄が小さく,きしり音が日立製作所従来

汽車に比べて約10dB(A)低■卜する(〕

亡i中は中和がそ♂)性能を発揮するためには最も重要な部品

の‾一つであり,その認.撒の上に立って今後共本手卜車の端本+理

念である小形・軽量,無保守化及び快適化に子結って更に努プJ

していく考えである。

妓後に,本fi卓の開発に当たり終始絶人な御協力と御肋言

をいただいた不‖模鉄道株式全社の関係各位に対L,J享く御礼

を小L+二げる。.

意匠部晶のCAD/CAMシステム

日立製作所 兵藤良博・津圧=慣司・他2名

日本機械学会誌 81-713(昭53-4)

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