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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vermessen des Spaltes zwischen der Oberfläche eines Prüflings, insbesondere der Lauffläche einer Vignolschiene und einer nahe dieser Oberfläche angeordneten geraden Bezugskante bzw. ebenen Bezugsfläche. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch als
Schalteinrichtung bei der spanabhebenden oder spanlosen Formgebung von Profilen Verwendung finden.
Bevorzugt erfolgt die Anwendung jedoch im Gleisbau. Hier werden zur Herstellung eines lückenlosen
Gleises die Schienenenden (ein Schienenstück aus der Erzeugung ist 30 m lang) zunächst im Werk auf
60 m oder 120 m Länge verschweisst. An der Baustelle werden diese Stücke dann auf 360 m Länge mittels
Thermitschweissung bzw. Elektroschweissung verlängert.
Um an der Baustelle vor dem Verschweissen die Schienenenden zueinander in die gleiche Richtung bzw. Höhe zu bringen, wurde bisher mit einem 2 m langen Stahllineal im Lichtspaltverfahren gemessen.
Dies ist jedoch sehr problematisch, da sich die zu messende Fläche in Bodennähe befindet, was eine Messung nach der herkömmlichen Methode erschwert und darüber hinaus die erzielbare Genauigkeit unbefriedigend ist. Dies ist vor allem unangenehm, weil-bedingt durch die immer höher werdenden Fahrgeschwindigkeiten - eine steigende Präzision bei der Herstellung der Schienenstösse gefordert wird.
Der Erfindung liegt die Augabe zugrunde, eine Einrichtung, mit der die Lichtspaltmessmethode ausgeführt werden kann, so zu verbessern, dass die vorgenannten Mängel nicht mehr auftreten, die Einrichtung in ihrem Aufbau jedoch einfach bleibt, um ein möglichst hohes Mass an Funktionssicherheit zu erzielen. Nun gibt es bereits (AT-PS Nr. 321346) Vorrichtungen an Schienenfahrzeugen zum Erfassen von Parametern, insbesondere der Spurweite, von Eisenbahngleisen, die mit berührungsfreien Abtastern, nicht jedoch nach der Lichtspaltmethode arbeiten und mit welchen auch Gleisabnutzungen festgestellt werden können. Die bekannte Vorrichtung enthält hiebei ein Paar von Punktlichtlampen, die unter dem Schienenfahrzeug so angeordnet sind, dass sie Lichtstrahlen auf jeden der Schienenköpfe werfen.
Die Lichtstrahlen beleuchten lediglich die Schienenköpfe, wogegen sie die Füsse der Schienen und das Schienenbett verhältnismässig dunkel belassen.
Reflexionen der Lichtstrahlen von jeder Schiene werden fokussiert, so dass sie auf eine aus mehreren Elementen bestehende Photo-Dioden-Anordnung geworfen werden. Jede Anordnung besteht aus hundert lichtempfindlichen Elementen, welche zeitlich nacheinander in häufigen Intervallen abgetastet werden, wobei jedes Element ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, welches den Beleuchtungsgrad des entsprechenden Teiles des Schienenkopfes anzeigt. Auf diese Weise wird für jede Abtastung der Anordnung ein Ausgangssignal erhalten, welches die relative Beleuchtung quer über den Schienenkopf anzeigt. Die Ausgangssignale aus den beiden Anordnungen werden dann einem elektronischen Komparator zugeführt, welcher die Lagen der Signale feststellt, die von den Reflexionen von der Innenfläche jeder Schiene abgeleitet sind, um eine Anzeige der Spurweite der Schienen zu liefern.
Die bekannte Einrichtung arbeitet auf opto-elektrischer Basis, jedoch nicht nach dem Prinzip der Lichtspaltmessmethode, sondern benutzt als Referenzfläche jeweils die zweite Schiene eines Gleises und baut damit relativ sperrig.
Zur Lösung der vorstehend dargelegten Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass gemäss der Erfindung die Messeinrichtung in an sich bekannter Weise als opto-elektrische, einen Lichtsender und einen Empfänger samt optoelektrischem Wandler für die vom Sender erzeugten Strahlen umfassende Einrichtung ausgebildet ist und dass Sender und Empfänger auf verschiedenen Seiten des Spaltes angeordnet sind, wobei der Empfänger im Bereich der direkten, von den den Spalt begrenzenden Körpern nicht abgedeckten, durch den Spalt hindurchgehenden Strahlen des Senders liegt, wobei die parallel gebündelten Strahlen entweder bei Vorliegen einer Bezugskante senkrecht zur vorgegebenen Vermessungsebene bzw. bei Vorliegen einer ebenen Bezugsfläche parallel zu derselben gerichtet sind.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann hiebei sowohl als Mess-und Kontrollgerät nach der Bearbeitung und bei der Überwachung der Schweissstösse im Betrieb als auch als Sollwertvorgabe zum Ausschalten der Schleifmaschine bei Erreichen der geforderten Profilform eingesetzt werden.
Eine besonders einfach zu verwirklichende erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in Weiterbildung der Erfindung die Bezugskante bzw. Bezugsfläche gemeinsam mit dem Sender und dem Empfänger auf einer Schiene, insbesondere gleitbar in Längsrichtung der Schiene montiert ist, wobei die Schiene, insbesondere in ihrem Abstand von der zu prüfenden Fläche, justierbar auf dem Prüfling gehalten, insbesondere geklemmt ist, wobei bei Messung einer Vignolschiene die Klemmeinrichtung als den Schienenkopf umfassende Klemmzange ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung der Einrichtung ist es möglich, sobald die Einrichtung an dem zu prüfenden Objekt in Stellung gebracht wurde, Messungen an verschiedenen Stellen des zu prüfenden Objektes auszuführen.
Um hiebei die Mannigfaltigkeit der
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Messungen weiter zu steigern, kann in Weiterbildung der Erfindung die Führungsschiene für das den Sender, die Bezugskante bzw. Bezugsfläche und den Empfänger enthaltende Aggregat schwenkbar in einem mit der Klemmzange verbundenen Lagerkörper gelagert sein.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig. 1 in Seitenansicht die grundsätzliche Anordnung für die Durchführung der Lichtspaltmessmethode, Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. l, Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung in einem Querschnitt, wobei die Halterungen der erfindungsgemässen Einrichtung nicht dargestellt sind, Fig. 4 eine erfindungsgemässe Einrichtung in Seitenansicht mit den Halterungen, Fig. 5 eine der Fig. 4 zugeordnete Seitenansicht, die Fig. 6 und 7, die erfindungsgemässe Einrichtung in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen an einer Vignolschiene, und Fig. 8 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung.
In Fig. l ist die prinzipielle Anordnung für die Durchführung der Lichtspaltmessmethode dargestellt.
Mit --1-- ist hiebei der Prüfling bezeichnet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Vignolschiene vorliegt. Die Verhältnisse im Schienenstoss sind hiebei übertrieben dargestellt, d. h. die an die links gezeichnete Schiene anschliessende rechte Schiene ist stark gegenüber der Oberfläche der linken Schiene geneigt. Mit --8-- ist ein Körper bezeichnet, der auf die Schiene auflegbar ist und eine Bezugskante - besitzt. Im Hinblick darauf, dass das rechte Schienenstück mit dem linken Schienenstück in Fig. l nicht fluchtet, ergibt sich ein Spalt zwischen der Bezugskante --8'-- des den Spalt begrenzenden Körpers --8-- und der Oberfläche des Schienenkopfes --1'--. Dieser Spalt wird nun mittels der erfindungsgemässen Einrichtung vermessen.
Die Messeinrichtung ist hiebei in an sich bekannter Weise als opto-elektrische Ausbildung ausgebildet, die einen Lichtsender-2-- und einen Lichtempfänger --3-- für die vom Sender --2-- erzeugten Strahlen aufweist. Wie aus den Fig. 3 und 8 ersichtlich ist, sind Empfänger --3-- und Sender --2-- auf verschiedenen Seiten des Spaltes --4-- angeordnet. Der Empfänger --3-- liegt hiebei im Bereich der direkten, von den den Spalt --4-- begrenzenden Körpern --8, 9 bzw. l-nicht abgedeckten, durch den Spalt --4-- hindurchgehenden Strahlen des Senders --2--. Die Strahlen
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gerichtet.
Wird hingegen die Messung unter Verwendung einer ebenen Bezugsfläche --9'-- durchgeführt, so sind die parallel gebündelten Strahlen des Lichtsenders --2-- parallel zur ebenen Bezugsfläche --9'-- gerichtet, wie dies aus Fig. 8 zu ersehen ist. Als ebene Bezugsfläche --9'-- kann hiebei die Stirnfläche einer Schleifscheibe, die bevorzugt eine Topfschleifscheibe ist, verwendet werden, wie sie zur Bearbeitung der Schweissstellen im Bereich der Schienenstösse eingesetzt wird. Der Antrieb der Schleifscheibe erfolgt hiebei durch einen Motor --17--.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann die Bezugskante --8'-- bzw. im Falle der Fig. 8 die Bezugsfläche gemeinsam mit dem Sender --2-- und dem Empfänger --3-- auf einer Schiene --10-- gleitbar in Längsrichtung dieser Schiene montiert sein.
Diese Schiene kann durch justierbare Abstandshalter --12-- in die jeweils gewünschte Relativlage bezüglich der Oberfläche des den Spalt begrenzenden Körpers --1--, im dargestellten Fall einer Vignolschiene, gebracht werden. Die Schiene --10-- wird bei Vorliegen einer Vignolschiene als den Spalt begrenzender Körper, am besten durch eine Klemmzange-Z--, die den Schienenkopf-l'-umfasst, an der Schiene festgehalten. In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung kann die Führungsschiene --10-- für das den Sender --2--, die Bezugskante --8'-- bzw. Bezugsfläche --9'-- und den Empfänger --3-- enthaltende Aggregat schwenkbar an einem mit der Klemmzange --Z-- verbundenen Lagerkörper --11-- gelagert sein.
Die Führungsschiene --10-- kann dann unterschiedliche Relativlagen bezüglich des Schienenkopfes-l'-einnehmen, wie aus einem Vergleich der Fig. 6 und 7 ersichtlich ist.
In Fig. 6 befindet sich hiebei die Schiene --10-- oberhalb der Lauffläche des Schienenkopfes --1'--, und in der Lage nach Fig. 7 seitlich des Schienenkopfes. Der den Lichtsender --2-- und den Empfänger --3--, der mit einem Photoelement --3'-- bestückt ist, enthaltende Messkopf ist über ein Kabel --14-- mit einem Steuergerät --13-- verbunden. Im Steuergerät befindet sich ein Differenzanzeigegerät --15--, ein nicht dargestelltes Nullabgleichpotentiometer, der Hauptschalter sowie zwei Taster zur Steuerung des Messkopfes und eine Stromquelle --7--.
Im Falle bei der Messung von einer von der Stirnfläche einer Schleifscheibe gebildeten ebenen Bezugsfläche --9-- Gebrauch gemacht wird, kann der Messkopf feststehend auf der Schleifmaschine montiert sein. Zur Abschaltung des Motors --10-- nach Erreichen der programmierten
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Genauigkeit kann ein Schaltrelais --16-- vorgesehen sein. Es kann auch ein optisches Signal, z. B. in
Form einer Lampe --17--, oder auch ein akustisches Signal zur Anzeige der erreichten Oberflächengüte vorgesehen sein. Diese Einrichtung berücksichtigt automatisch auch die Abnutzung der Schleifscheibe während des Schleifvorganges, die bekanntlich bei händischer Verstellung nicht berücksichtigt werden konnte.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auf einem Eisenbahnwaggon oder einem andern Schienen- fahrzeug montiert werden und als Kontrollgerät bei der fortlaufenden Bearbeitung des Schienenstosses von einem Waggon aus eingesetzt werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann hiebei auf dem Schienen- fahrzeug fix montiert sein und im Arbeitsverlauf über die zu messende Stelle geschoben werden. Es kann jedoch auch eine Anordnung getroffen werden, bei der die erfindungsgemässe Einrichtung an einem
Schienenfahrzeug derart montiert ist, dass sie nach dem Bearbeitungsvorgang auf die Schiene abgesenkt wird, um solcherart eine Kontrollmessung durchzuführen. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Einrichtung kann auch die Profilabnutzung an der Radlaufseite der Schiene gemessen bzw. kontrolliert werden.
Hiebei kann die erfindungsgemässe Einrichtung so eingesetzt werden, dass auch durch die Abtastung des Schienenprofils quer zur Schienenlängsachse mit einem Taststift eine Abweichung vom Normalprofil in einer Spaltvergrösserung zusammenwirkt, die mit der erfindungsgemässen Einrichtung festgestellt werden kann.
Die mittels der erfindungsgemässen Einrichtung festgestellten Messwerte können durch ein Schreibgerät, das mit der erfindungsgemässen Einrichtung gekuppelt ist, aufgezeichnet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Vermessen des Spaltes zwischen der Oberfläche eines Prüflings, insbesondere der Lauffläche einer Vignolschiene und einer nahe dieser Oberfläche angeordneten geraden Bezugskante bzw. ebenen Bezugsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung in an sich bekannter Weise als opto-elektrische, einen Lichtsender (2) und einen Empfänger (3) samt opto-elektrischem Wandler für die vom Sender (2) erzeugten Strahlen umfassende Einrichtung ausgebildet ist und dass Sender (2) und Empfänger (3) auf verschiedenen Seiten des Spaltes (4) angeordnet sind, wobei der Empfänger (3) im Bereich der direkten, von den den Spalt (4) begrenzenden Körpern (8 ;
9, 1) nicht abgedeckten, durch den Spalt (4) hindurchgehenden Strahlen des Senders (2) liegt, wobei die parallel gebündelten Strahlen entweder bei Vorliegen einer Bezugskante (8') senkrecht zur vorgegebenen Vermessungsebene bzw. bei Vorliegen einer ebenen Bezugsfläche (9') parallel zu derselben gerichtet sind.
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