CH672183A5

CH672183A5 -

Info

Publication number: CH672183A5
Application number: CH452986A
Authority: CH
Inventors: Martti Kurkinen
Original assignee: Martti Kurkinen
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1989-10-31
Also published as: FR2590666A1; FI78984B; SE464373B; FR2590666B3; SE8604958L; FI78984C; FI853938L; SE8604958D0; DE3637839A1; GB2183840A; GB2183840B; GB8624754D0; FI853938A0

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtastvorrichtung zum Bestimmen der genauen Form eines Schienenradprofils mit zwei separaten Abtastköpfen, sowie ein Verfahren zum Bestimmen der genauen Form eines Schienenradprofils mittels einer Abtastvorrichtung. The invention relates to a scanning device for determining the exact shape of a rail wheel profile with two separate scanning heads, and a method for determining the exact shape of a rail wheel profile using a scanning device.

Diese Art von Vorrichtungen wird sowohl für die Qualitätskontrolle von neuen Schienenrädern als auch für die Folgen der Abnützung der Räder im Verkehr verwendet. This type of device is used both for quality control of new rail wheels and for the consequences of wheel wear in traffic.

Für diesen Zweck wurden bis heute mechanische Schublehren spezieller Art verwendet. Es sind auch Aufzeichnungsinstrumente bekannt, um damit ein Diagramm des Profils der Schienenräder zu erhalten. Das Diagramm wird dann mit dem theoretischen oder ursprünglichen Profil verglichen. To this end, mechanical slide calipers of a special type have been used to date. Recording instruments are also known in order to obtain a diagram of the profile of the rail wheels. The diagram is then compared to the theoretical or original profile.

Der Nachteil dieser bekannten Geräte liegt in der fehlenden Genauigkeit, welche leicht zu falschen Schlüssen führen kann, wie z. B. in bezug auf Abnützung des Schienenrades. Die bekannten Geräte sind ferner schwerfällig in der Handhabung. Mit derartigen Messgeräten ist es nicht möglich, verlässliche Resultate zu erhalten, wenn z. B., um Zeit zu gewinnen, Abnützungstests mit relativ kurzen Fahrdistanzen gemacht werden. The disadvantage of these known devices is the lack of accuracy, which can easily lead to incorrect conclusions, such as. B. in relation to wear of the rail wheel. The known devices are also cumbersome to use. With such measuring devices, it is not possible to obtain reliable results if, for. For example, in order to save time, wear tests can be carried out with relatively short driving distances.

Entsprechend wird in der vorliegenden Erfindung eine Abtastvorrichtung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Accordingly, a scanning device according to the wording of claim 1 is proposed in the present invention.

Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Abtastvorrichtung, um genaues Überprüfen der Profilform und von Standard-Dimensionen von Schienenrädern, auch unter Verkehrsbedingungen, schnell und leicht durchzuführen. Die Hauptanwendung der Erfindung umfasst das kontinuierliche Vergleichen der Messungen des Profils des Schienenrades, The present invention provides an improved scanning device to quickly and easily perform accurate checking of the profile shape and standard dimensions of rail wheels, even under traffic conditions. The main application of the invention comprises continuously comparing the measurements of the profile of the rail wheel,

mit denjenigen eines Masterprofils, während der Profilabtastung. with those of a master profile during profile scanning.

Gemäss der Erfindung werden das Schienenradprofil und das Masterprofil miteinander verglichen, unter Verwendung einer Vergleichsabtastvorrichtung, welche durch permanente Magnete auf der Spurkranzseite des Schienenrades angebracht ist. Das Masterprofil ist über der auszumessenden Schienenradoberfläche befestigt und die Abtastköpfe werden entlang des Oberflächenprofils quer dazu bewegt, während die berührenden Abtastspitzen die Oberflächen des Schienenrades und des Masterprofils abtasten. Die Abtastmessköpfe sind auf der gleichen vertikalen Linie angeordnet und die berührenden Abtastspitzen tasten die Profiloberfläche in gleichen Abständen vom Referenzpunkt der Profile ab. Während der Abtastung lösen die Messköpfe gemäss dem Schienenradprofil ein elektrisches Signal aus, welches proportional den Abweichungen der Abmessungen des Schienenrades und des Masterprofils ist. Dieses Differenzsignal kann verstärkt und mit einem Diagrammaufzeichner aufgezeichnet werden. According to the invention, the rail wheel profile and the master profile are compared with one another using a comparison scanning device which is attached to the flange side of the rail wheel by permanent magnets. The master profile is fastened over the rail wheel surface to be measured and the scanning heads are moved transversely to it along the surface profile, while the touching scanning tips scan the surfaces of the rail wheel and the master profile. The scanning probes are arranged on the same vertical line and the touching scanning tips scan the profile surface at equal distances from the reference point of the profiles. During the scanning, the measuring heads trigger an electrical signal according to the rail wheel profile, which is proportional to the deviations in the dimensions of the rail wheel and the master profile. This difference signal can be amplified and recorded with a chart recorder.

Durch die Festlegung des höchsten Punktes des Spurkranzes als Nullpunkt der Vorrichtung, wird das Differenzsignal direkt proportional der Abnützung des Schienenrades. By determining the highest point of the flange as the zero point of the device, the difference signal is directly proportional to the wear of the rail wheel.

Das Überstreichen des Schienenrades und des Masterprofils während der Abtastung kann durch mechanische, optische, elektrische, magnetische oder pneumatische Mittel erfolgen. The rail wheel and the master profile can be painted over during scanning by mechanical, optical, electrical, magnetic or pneumatic means.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. A preferred embodiment of the device according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der am Schienenrad befestigten Vorrichtung, 1 shows a side view of the device attached to the rail wheel,

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung, senkrecht zur Ebene des Schienenrades. Fig. 2 shows a front view of the device, perpendicular to the plane of the rail wheel.

In der Folge werden die Konstruktion und Funktionsweise der bevorzugten Anordnung unter Bezugnahme auf die Bezugszeichen in den Figuren beschrieben. The construction and operation of the preferred arrangement are described below with reference to the reference numerals in the figures.

Die Abtastvorrichtung ist mittels zweier Permanentmagnete, welche in die Basisplatte 2 montiert sind, beim Messvorgang derart am Schienenrad 1 befestigt, dass die Haltebolzen 3 am äusseren Radkranz aufliegen und die Basisplatte 2 gegen die Seitenfläche auf der Spurkranzseite des Schienenrades aufliegt, welche gemäss den Standardnormen als Referenzoberfläche in der Dimensionierung verwendet wird. The scanning device is fastened to the rail wheel 1 by means of two permanent magnets, which are mounted in the base plate 2, in such a way that the retaining bolts 3 rest on the outer wheel rim and the base plate 2 rests against the side surface on the wheel flange side of the rail wheel, which according to the standard standards as Reference surface is used in the dimensioning.

Da der äussere Radkranz des Schienenrades, auf welchem die Bolzen 3 aufliegen, sich im Gebrauch nicht abnützt, kann dieser ebenfalls als Referenzdurchmesser verwendet werden. Das Gehäuse der Vorrichtung 4 ist im rechten Winkel zur Basisplatte befestigt. Der Messschlitten 5 wird längs den Gleitschienen auf dem Gehäuse der Vorrichtung in horizontaler Richtung, mittels eines im Schlitten eingelassenen Gewinderinges, und einer durch einen Stufenmotor 6 angetriebenen Schraubengewindespindel 7, verschoben. Since the outer wheel rim of the rail wheel on which the bolts 3 rest does not wear out in use, it can also be used as a reference diameter. The housing of the device 4 is attached at right angles to the base plate. The measuring slide 5 is moved along the slide rails on the housing of the device in the horizontal direction, by means of a threaded ring embedded in the slide, and a screw spindle 7 driven by a stepped motor 6.

Längs der vertikalen Gleitschienen auf dem Messschlitten 5 bewegt sich ein anderer Messschlitten 8. Ein an diesem Messschlitten 8 montierter starrer Abtastkopf 9 folgt der Form der oberen Oberfläche des Masterprofils 11, welches mit zwei Bolzen 10 am Gehäuse der Messvorrichtung befestigt ist. Auf diese Weise bewegt sich der Messschlitten entsprechend den Bewegungen des Masterabtastkopfes 9, wenn sich dieser entlang der oberen Oberfläche des Masterprofils 11 in vertikaler Richtung bewegt. Another measuring slide 8 moves along the vertical slide rails on the measuring slide 5. A rigid scanning head 9 mounted on this measuring slide 8 follows the shape of the upper surface of the master profile 11, which is fastened to the housing of the measuring device with two bolts 10. In this way, the measuring slide moves according to the movements of the master scanning head 9 when it moves along the upper surface of the master profile 11 in the vertical direction.

Im Messschlitten, welcher in vertikaler Richtung bewegt wird, ist ein Messwandler und, verschiebbar gelagert, der mit einem Abtastkopf 13 ausgestattete Arbeitsmesskopf 12 angeordnet, welcher beim Messen der Form des Schienen- In the measuring slide, which is moved in the vertical direction, there is a measuring transducer and, displaceably mounted, the working measuring head 12 equipped with a scanning head 13, which is used when measuring the shape of the rail

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

672 183 672 183

radprofils folgt, wenn der Messschlitten 5 in horizontaler Richtung bewegt wird. wheel profile follows when the measuring slide 5 is moved in the horizontal direction.

Die Tastspitzen der Abtastköpfe 9 und 13 liegen auf der gleichen Vertikalen und haben daher immer denselben horizontalen Abstand von der Referenzoberfläche. The probe tips of the scanning heads 9 and 13 lie on the same vertical and therefore always have the same horizontal distance from the reference surface.

Gemäss dem Arbeitsprinzip des Arbeitsmesskopfes 12 sind die Änderungen des Ausgabesignals des Arbeitsmesskopfes 12 proportional den Änderungen des gegenseitigen Abstandes der Abtastspitzen der Köpfe 9 und 13. Wenn die Messung begonnen wird, werden die Abtastspitzen durch Verschieben des Messschlittens 5 auf den höchsten Punkt des Spurkranzes gebracht. According to the working principle of the working measuring head 12, the changes in the output signal of the working measuring head 12 are proportional to the changes in the mutual distance between the scanning tips of the heads 9 and 13. When the measurement is started, the scanning tips are brought to the highest point of the flange by moving the measuring carriage 5.

Das Signal des Arbeitsmesskopfes 12 wird in diesem Punkt auf Null gesetzt. Die Messung wird durchgeführt, indem die Abtastspitzen in einem geeigneten Abstand zum Referenzpunkt bewegt werden. (Die Messdistanz von 55 mm, welche in Fig. 1 dargestellt ist, entspricht dem laufenden Kreis (run-ning circle) gemäss UIC-Standard). The signal of the working measuring head 12 is set to zero at this point. The measurement is carried out by moving the scanning tips at a suitable distance from the reference point. (The measuring distance of 55 mm, which is shown in FIG. 1, corresponds to the running circle (running circle) according to the UIC standard).

Das Ausgangssignal des Arbeitsmesskopfes 12 ist dann direkt proportional der Höhendifferenz zwischen dem Masterprofil und dem Schienenradprofil und damit dem Betrag der Abnützung des Schienenrades. Die Messung kann an verschiedenen Stellen des Profils und am Umfang des Schienenrades wiederholt werden, um eine klare Aussage über die Verteilung der Abnützung an verschiedenen Abschnitten des Rades machen zu können. Die Messvorrichtung gemäss der Erfindung kann zur Messung von Schienenrädern gemäss den verschiedenen Standards verwendet werden, indem man einfach das Masterprofil gemäss den entsprechenden Standards auswechselt. The output signal of the working measuring head 12 is then directly proportional to the height difference between the master profile and the rail wheel profile and thus the amount of wear on the rail wheel. The measurement can be repeated at different points on the profile and on the circumference of the rail wheel in order to be able to make a clear statement about the distribution of wear on different sections of the wheel. The measuring device according to the invention can be used to measure rail wheels according to the various standards by simply changing the master profile according to the corresponding standards.

Das Messen und Aufzeichnen der Resultate kann mit der Messvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung auto-s matisiert werden, indem man z. B. einen Microcomputer verwendet und die Resultate der Messungen, welche man unter Einsatzbedingungen erhalten hat, in den Speicher des Microcomputers für spätere Auswertung speichert. The measurement and recording of the results can be automated with the measuring device according to the present invention, e.g. B. uses a microcomputer and saves the results of the measurements obtained under operating conditions in the memory of the microcomputer for later evaluation.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das io Masterprofil 11 durch eine mathematische Funktion, welche in den Speicher eines Microcomputers eingelesen wird, kompensiert werden. Der Messschlitten 8 wird dann durch Verwendung eines durch einen Microcomputer gesteuerten Stufenmotors durch Drehen einer Gewindespindel in vertikaler ls Richtung bewegt, wobei im Messschlitten ein Gewindering eingebaut ist. Die Bewegung geschieht derart, dass die Lage des Messschlittens 8 der Höhe des Masterprofils im entsprechenden Abstand von der Referenzoberfläche entspricht. In a further embodiment of the invention, the io master profile 11 can be compensated for by a mathematical function which is read into the memory of a microcomputer. The measuring slide 8 is then moved in the vertical direction by using a stepping motor controlled by a microcomputer by rotating a threaded spindle, a threaded ring being installed in the measuring slide. The movement takes place in such a way that the position of the measuring slide 8 corresponds to the height of the master profile at the appropriate distance from the reference surface.

Mit den Messvorrichtungen gemäss der Erfindung erhält man leicht eine grosse Anzahl von genauen Messresultaten, von z. B. der Abnützung des Schienenrades. With the measuring devices according to the invention it is easy to obtain a large number of accurate measurement results, e.g. B. the wear of the rail wheel.

Bei durchgeführten Messungen betrug die Genauigkeit 0,03 mm, wenn die Abnützung zwischen 0 und 10 mm 25 betrug. Das Abdrehen von Schienenrädern kann im Unterhaltdienst unter Verwendung von Messungen mit der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung viel ökonomischer durchgeführt werden, als früher. When measurements were made, the accuracy was 0.03 mm when the wear was between 0 and 10 mm 25. The turning of rail wheels can be carried out much more economically than previously in the maintenance service using measurements with the device according to the present invention.

20 20th

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

672 183 PATENT CLAIMS

1. scanning device for determining the exact shape of a rail wheel profile with two separate scanning heads (9, 13), each having a scanning tip for scanning the surface of the rail wheel profile and at the same time the surface of a master profile (11), and which generate a measurement signal which is proportional to the Change of the mutual, vertical distance between the two scanning tips is.

2. Scanning device according to claim 1, characterized in that the scanning tips are arranged on the same vertical.

3. Scanning device according to claim 2, characterized in that mechanical, electrical, magnetic or pneumatic means are provided to move the scanning tips in the lateral direction with respect to the rail wheel profile and the master profile during measurement on the rail wheel.

4. Scanning device according to claim 1, characterized in that the master profile (11) is compensated by a mathematical function which is read into a memory of a microcomputer, and that the vertical position of a measuring slide with the scanning heads (8) by this function during scanning of the rail wheel profile is controlled by the scanning tips.

5. A method for determining the exact shape of a rail wheel profile by means of a scanning device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the scanning device is attached to the rail wheel during the measurement and the scanning tips are moved in the lateral direction with respect to the rail wheel profile and the master profile.