-
"Maschinelle Prüfeinrichtung für die Radsätze von Schienenfahrzeugen,
mit Fernübertragung und Registrierung der gemessenen Deformationen" Die Sicherheit
der Eisenbahnzüge, die Erhöhung ihrer Geschwindigkeit, die Bequemlichkeit der Reisenden
und die wirtschaftliche Erhaltung des Oberbaumaterials verlangen eine mit größter
Genauigkeit erfolgende Herstellung jedes Radsatzes, bestehend aus Rädern und Achse.
-
Die allgemein Ubliche Anwendung von Radsatzdrehbanken mit Kopiereinrichtung
setzt die Kenntnis der anzuwendenden Bordlehre bzw. des wiederherzustellenden Bandagenprofils
vor Beginn der Arbeit voraus, wobei der größte Durchmesser des Laufkranzes ebenso
wie die Neigung und der Verlauf der inneren Oberfläche der Bandagen zu berUcksichtigen
sind. Diese Methode ergibt die geringste Metallabnahme beim Reprofilieren und verlanger
dadurch die Lebensdauer der Bandage bzw. des Rades.
-
Es ist also notwendig, vor Beginn der Instandsetzungsarbeiten an
dem Radsatz genau den Verlauf dessen Hauptseiten, deren Fehler nach Lage und Größe
und Rückwirkung auf andere Teile des Radsatzes zu kennen
Die hierzu
erforderlichen Feststellungen beziehen sich z. B. auf folgende Punkte : 1) Stellung
der Räder mit Bezug auf die Achse des Radsatzes, 2) Abstand der inneren Seite der
Bandagen, 3) Verlauf der Innenseiten, 4) Durchmesser des Laufkranzes und Unrundheiten,
5) Höhe der Spurkränze, 6) Dicke der Spurkranze, 7) Durchmesser der Achsstummel,
Ovalisierung und Exzentrizität, und 8) Konizität der Achsstummel.
-
Die geometrische Untersuchung eines Radsatzes wird vorteilhaft maschinell
vorgenommen.
-
Zwei Untersuchungsmethoden werden bisher benutzt, nämlich a) die
Methode, bei welcher jeder der vorerwahnten Punkte mit einem dafiir besonders entwickelten
Meß-oder VergleichsgerEt für sich geprüft wird, Diese Methode gestattet aber weder,
die ganze Amplitude der Deformationen festzustellen, da der Radsatz nur an einzelnen
Stellen, nicht aber überall untersucht wird, noch die Rtekwirkung der festgestellten
Deformationen auf andere Dimensionsgroßen, die vor der Bearbeitung festgestellt
sind, und b) die Untersuchung des Radsatzes auf einer Prüfmaschine, wobei der Radsatz
zwischen Spitzen eingespannt wird und die Deformationen mittels einzelner, nicht
registrierender
MeBuhren festgestellt werden.
-
Die hierfür bisher bekannten Maschinen haben nur eine geringe Genauigkeit
; sie zeigen zwar die Grume der Deformationen, aber nicht die Dimension an (Durchmesser,
Dicke des Spurkranzes etc.). Um über letztere suverlässige Daten zu erhalten, muß
man zu den bei der Methode a) erwdhnten Spezialmeßgeräten zuruckkehren, wodurch
der Zeitaufwand für die Untersuchung erheblich erhöht wird.
-
Die Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten der bisher üblichen Radeatzuntersuchung
werden durch die Erfindung beseitigt.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine PrUfmaschine zur Untersuchung von
Radsätzen, die gleichzeitig die Dimensionen und Fehler eines Radsatzes messen und
registrieren kann, so daß mit hoher Genauigkeit die erforderlichen Nachbearbeitungsvorgänge
unter Berücksichtigung der größten, dabei erreichbaren Dimensionen bei einem überraschend
kurzen Zeitbedarf für die Untersuchung festgelegt werden können. Die Registrierung
der MeBergebnisse bzw. der festgestellten Fehler des Radsatzes erfolgt auf einem
einsigen Papierblatt bzw.-streifen, so daß der EinfluB der Fehler auf die Dimensionen
des fertig instandgesetzten Radsatzes erkennbar und die durch die Nachbearbeitung
erreichbaren Grenzwerte vorbestimmbar sind.
-
Diese Untersuchung wird erfindungsgemäß bei einer einzigen gleichfdrmigen
Umdrehung des Radsatzes ausgeführt.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung weist als wesentliche Merkmale Abtastorgane
an den zu untersuchenden Stellen und
registrierende bzw. schreibende
Empfänger fUr die von den Abtastorganen gegebenen Signale auf einem Registrierstand
oder-pult auf.
-
Abtastorgane und Empfänger sind dabei elektrisch unter Vermittlung
von Schaltungsgeräten verbunden, die Sernsteuerungs-, Regel-und Schutzelemente enthalten,
wobei jedes Abtastorgan und jeder Empfänger eine Registriereinheit bildet.
-
Die Abtastorgane übertragen elektrisch auf die in praktisch beliebigqpEntfernung
angeordneten registrierenden Empfänger die von ihnen aufgenommenen Signale (geometrische
Deformationen) nach dem Prinzip der Wheatstone'schen Brücke.
-
Für jede Registrierungseinheit besteht diese Brücke aus zwei Potentiometern
von passendem Widerstand, von denen das eine dem Taster, das andereciem Empfänger
zugeordnet ist.
-
Das Gleichgewicht der Wheatstonezschen BrUcke wird gestört, sobald
das Abtastglied seine Lage ändert, durch eine Veränderung des Widerstandes in einem
Zweig der Brücke. Darauf wird das Gleichgewicht durch automatische Veränderung des-Widerstandes
des entgegengesetzten BrUckenzweiges wiederhergestellt, und zwar durch motorische
Verstellung des Läufers des dem Empfänger zugeordneten Potentiometers.
-
Diese Veränderung wird in Längeneinheiten umgewandelt, die mit der
gewunschten Vergrößerung die LageverEnderung des Tastgliedes, d. h. also die geometrische
DeformationSwiedergeben, die festgehalten werden sollen.
-
Auf den anliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen
der
Erfindung als Beispiel wiedergegeben, und zwar zeigt : Fig. 1 eine allgemeine schematische
Ansicht der erfindungsgemäBen Prüfeinrichtung, Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab
Ansichten der Tastanordnung für die Bandage in Vorder-und Seitenansicht, Fig. 4
die Gesamtanordnung der Abtasteinrichtung für die Achsstummel eines Radsatzes, Fig.
5 einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 ein Schaltungsschema für die
elektrische Fernübertragung von Anzeigen des Abtastorgans auf den zugehörigen registrierenden
Empfänger, Fig. 7 eine Ansicht eines Abtastorgans mit geöffnetem Gehäuse, Fig. 8
und 9 Ansichten von zwei verschiedenen Ausführungsformen des registrierenden Empfängers,
und Fig. 10 ein Schaltungsschema, das gegenüber Fig. 6 die Gesamtanordnung zeigt.
-
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Prüfstand aus einem starren
Sockel 1, auf dem zwei Reitstäcke 2 zum Einspannen der Radachse 3 angeordnet sind.
Eine (nicht dargestellte) Schraubenwinde o. dgl. dient dazu, die Achse bis auf die
Höhe der Reitstockspitzen anzuheben und nach der Untersuchung wieder auf den Schienen
4 abzusetzen.
-
Ein Gestell 5 in Form eines zwecks Vermeidung-einer Verwindung
und
Durchbiegung geschlossenen Rahmens trägt einen Schlitten 9, der in waagerechter
Richtung auf der oberen Traverse des Gestells 5 mittels einer durch das Handrad
10 betätigten Stellschraube verschiebbar ist.
-
Der Schlitten 9 trägt zwei Tragblöcke 7, 7', an welchen die Tastergruppen
zur Prüfung des Zustandes der Achsstummel des zu untersuchenden Radsatzes angeordnet
sind ; diese Tragblöcke können in vertikaler Richtung motorisch und in waagerechter
Richtung von Hand verstellt werden. Der Schlitten 9 seinerseits trägt u. a. einen
zweiten, in senkrechter Richtung motorisch verstellbaren Schlitten 11, an dem zwei
Tragblöcke 6 bzw. 6'fUr die Tastergruppen zur Untersuchung der Radbandagen angebracht
sind.
-
Ein Schaltpult 8 o. dgl. vereinigt die elektrischen Anzeige-und Schreibgeräte,
die von den Tastern beeinflußt werden und deren Bewegungen bzw. Lageveränderungen
auf ein Papierband o. dgl. schreiben, so daß daraus die Größe der Fehler der Bandagen
und deren Relativlage abgelesen werden kann.
-
Die zugehörigen Dimensionen werden auf Meßwerken abgeben, die mechanisch
mit den verschiedenen Schlitten verbunden sind und z. B. in 0, 1 mm anzeigen.
-
An einem Tragblock 6 für die Tastergruppen einer Bandage (vergl.
Fig. 2 und 3) sind angeordnet eine Tastrolle 1 zùibtasten des Laufkranzdurchmessers,
eine Tastrolle'14 ftir die Dicke der Spurkranzes, eine Tastrolle 15 für die Spurkranzhöhe
und eine Tastrolle 16 fUr die Innenseite des Rades. Die zu diesen
Tastrollen
geh6renden Steuereinrichtungen sind in den Gehäusen 13', 14', 15' bzw. 16' angeordnet,
auf denen Skalenscheiben 132, 142, 152, 162 zum Messen der abgetasteten Deformierungen
angebracht sind. Die Taster 14, 16 werden mittels der Hebel 143 und 163 ein- und
ausgeschaltet, die auf der Achse 21 bzw.
-
22 schwenkbar gelagert sind. Um einen Radsatz auf der Prüfbank aufzuspannen,
werden die Taster 14, 16 schräg gestellt, indem man ihre Traghebel 143, 163 mittels
Stellschraube 17 und Zugorgan 18, an dem Mitnehmer 19, 20 für die Enden der Hebel
143, 163 befestigt sind, verschwenkt.
-
Ein MeBwerk 12 (Fig. 1), das vorher geeicht und mechanisch mit dem
vertikal beweglichen Schlitten verbunden ist, gibt den Durchmesser des Laufkranzes
der einen Bandage an, wenn der zugehörige Taster seine Nullage einnimmt ; der Durchmesser
der anderen Bandage kann dann aus der Abweichung des Zeigers des diesem sugeordneten
Tasters abgelesen werden.
-
Ein Tragblock 7 fUr die Abtaster der Achsstummel (Fig. 4 und 5) besitzt
zwei Taatrollen 23, 24 o. dgl., deren Gehäuse 231, 241 wassgerecht verschiebbar
auf einer Traverse 25 angebracht ist und in der gewünschten Stellung mittels Stellschrauben
29, 30 festgestellt werden kann. Ein dem Stellmotor 27 für die Vertikalbewegung
des Blockes 7 zugeordnetes MeBwerk gibt ablesbar den Durchmesser jedes Achsstummels
an, wenn der vougeérige Taster, z. B. 23 in Nullstellung ist. Der andere Taster
(24) seigt dann sittels seines Zeigers auf der Skalenscheibe 28 die Konizität der
Aches an.
-
Alle Taster, also sowohl die der Bandagen als auch die der Achsstwnmel,
sind mit Sicherungen (z. B. einstellbaren Federn) versehen, um Beschädigungen bei
tberschreiten ihres begrenzten Verstellweges zu verhindern ; ihre Anbringung an
den Tragorganen, Schlitten oder Gleitbahnen ist isostatiech.
-
Die Abtaster sind mit Einrichtungen verbunden, die eine elektrische
Ferntibertragung der Anzeige von Deformierungen an registrierende Empfangseinrichtungen
bewirken, die auf dem Schaltpult 8 (Fig. 1) angeordnet sind.
-
Die Fernanzeige benutzt eine Wheatstone'sche Brücke (Fig. 6), deren
Leitungsteile R1, R2 nebst Läufer 37 im Gehäuse des Tasters P angeordnet sind, wobei
der Brückenleiter 37 mit dem Taster P verbunden ist und bei dessen Bewegung relativ
zu den Leitungszweigen R1, R2 verschoben wird. Die anderen Leitungszweige R'1 und
R'2 mit ihrem B§ufer 38 sind in dem GehEuse deß registrierenden Empfängers P' angeordnet.
Die elektrischen Verbindungen zwischen R1, R2 einerseits und R'1, R'2 andererseits
sind entsprechend dem Schaltungsschema Fig. 6 mit den mit dem +Pol bzw.-Pol einer
Stromquelle verbundenen Leitern 40, 41 ausgeftihrt. Die Läufer 37, 38 sind durch
die Leiter 42, 43 mit der Spule eines Relais 39 verbunden, z. B. der Bauart eines
polarisierten Telegraphenrelais, dessen Anker 44 drei Stellungen einnehmen kann,
nämlich die obere Kontaktlage 31, die untere Kontaktlage 32 und eine mittlere Ruhelage.
-
Ein Kleinmotor 45, der den Schieber 38 verstellt, wird z. B. auf
folgende Weise gespeist : Einer seiner Pole ist an dem Anker 44, der andere an einem
Potential 0 zwischen dem mit dem
Kontaktstück 31 verbundenen +Pol
der Stromquelle und dem mit dem Kontakt 32 verbundenen-Pol der Stromquelle gelegte
Die Brücke wird derart eingeregelt, daß jede Stellung des mit dem Taster verbundenen
Läufers 37 aus Gleichgewichtsgrunden eine entsprechende Stellung des mit dem Schreibhebel
des registrierenden Empfangsgerätes verbundenen Läufers 38 verlangt. Wenn diese
Stellung von dem Läufer 38 in einem gegebenen Zeitpunktinfolge einer Lageveränderung
des Läufers 37 nicht eingenommen wird, kommt die Brücke aus dem Gleichgewicht, und
es fließt dann durch die Spule 39 des Relais ein Strom in einem o- der Richtung
der Gleichgewichtsstörung entsprechendem Sinne. Der Anker 44 schließt dann einen
der Kontakte 31, 32 und der Motor 45 läuft in der einen oder anderen Drehrichtung
um (je nachdem, ob er über den Kontakt 31 oder den Kontakt 32 gespeist wird), und
zieht dabei den Läufer 38 in derjenigen Richtung mit, die zu einer Wiederherstellung
des Gleichgewichts erforderlich ist.
-
GemäB einer Ausführungsform der Erfindung (Fig. 7) besteht ein Taster
P aus einem Träger 56, auf dem eine Zahnstange 35 verschiebbar ist, deren eines
Ende das Tastorgan T oder dessen Halter bildet, wobei das Tastorgan durch eine Feder
58 ständig gegen den Prüfkörper anliegend gehalten wird. Durch ein Zahnradübersetzungsgetriebe
33, 34, dessen Ubersetzungsverhältnis entsprechend der Amplitude der Ausschläge
des Tastorgans und der verlangten Meßgenauigkeit gewählt wird. Lageveränderungen
der Zahnstange 35 und des damit verbundenen Tastorgans werden auf
das
bewegliche Kontaktstück (Läufer) 37 des Potentiometers P übermittelt. Der maximale
Anschlag des Tastorgans entspricht einer völligen Ausschaltung der Wicklung des
Potentiometers R1, R2 durch den Läufer 37.
-
Eine (nicht dargestellte) Kompensationsfeder auf der Läuferachse
des Potentiometers gleicht das Spiel zwischen den Getriebeteilen aus. Verstellbare
Anschläge 46, 47 begrenzen über den Finger 36 der Zahnstange deren Bewegungsbereich
in beiden Richtungen und gestatten im Bedarfsfalle eine Eichung des Gerätes auf
den Nullpunkt.
-
Ein auf der Potentiometerachse befestigter Zeiger erlaubt eine direkte
Ablesung der Lageveränderung des Tastorganes.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung hat der registrierende
Empfänger (Fig. 8) ein Gehäuse 57 geringer Grole, z. B. für einen Bewegungsbereich
des Schreibhebels des Empfängers von 80 mm etwa eine Grundfläche von 75 x 50 mm.
In diesem Gehäuse ist das Potentiometer R'1, R'2 befestigt, dessen Achse von dem
Micromotor 45 unter Vermittlung des Übersetzungsgetriebes 48, 51 und der Schnecke
49 angetrieben wird.
-
Ein zweiter Getriebezug 50, dessen Eingangsritzel auf der Schneckenwelle
befestigt ist, treibt in geeignetem Ubersetzungsverhältnis eine auf ihrer ganzen
Länge mit Gewindegangen ausgestattete Spindel 52 an. Sie durchsetzt eine Mutter
5D, die quer verschiebbar, aber undrehbar im Gehäuse angeordnet ist und den Schreibstift
55 des Empfängers trägt.
-
Eine elektro-mechanische Bremse 54 ist der Schneckenwelle zugeordnet
und setzt den Motor still, sobald die Stromzufuhr zu ihm unterbrochen wird. Diese
Bremse wird von einem Elektromagnet gelüftet, dessen Spule in den Motorstromkreis
eingeschaltet ist.
-
Alternativ, vergl. Fig. 9, kann man die Gewindespindel sum Verstellen
des Schreibetiftes durch ein Zugorgan 61 ersetzen, das über einen Satz loser Rollen
60 und um eine fest mit der Potentiometerachse verbundene Antriebsscheibe 59 gelegt
ist, deren Durohmesser entsprechend der gewUnschten Meßgenauigkeit gewählt wird.
Der Träger des Schreibstiftes 55 wird dabei an dem Zugorgan angeklemmt.
-
Auf dem Gesamtschema der elektrischen Schaltungsanordnung einer schreibenden
Abtasteinrichtung, vergl. Fig. 10, die das Schema der Fig. 6 vervollständigt, sieht
man zwischen dem Taster (Geber) P und dem registrierenden EmpfSnger P'elnen Schaltkasten
63, der verschiedene Zusatzeinrichtungen und Gruppen von elektrischen Abzweigungen,
Sicherungen und Reglern enthält, und einen Schaltkasten 62, der die Stromzuführung
enthält.
-
In Schaltkasten 63 sind am Eingang der beiden Rtentiometer zwei regelbare
Widerstände r, r'dargestellt ; diese Widerstände dienen sur Feinregulierung der
Einstellung des schreibenden Empfängers. Sie sind im Kasten 63 befestigt, und man
kann mit ihnen die Brücke etwas aus dem Gleichgewicht bringen, um den Nullpunkt
des Empfängers auf die gewünschte Lage einzustellen.
-
Bine Schmelzsicherung 64 im Kasten 63 ist in den Stromkreis des Motors
eingeschaltet und schützt letsteren gegen Blockieren.
-
RC-Glieder 65 schUtsen die Kontakte des polarisierten Relais 39 gegen
Funkenbildung bzw. Abbrennen.
-
Der Stromzulei#tungskasten 62 enthält einen Transformator 66, dessen
Primärseite an einer Wechselstromquelle angeschlossen wird, und der drei Sekundärspulen
hat, denen Gleichrichter 67, 68 und 69 zugeordnet sind. Der erstere (67) speiet
sit seines + und-Pol die Wheatstone'sche Brücke, wie in Fig. 6 dargestellt.
-
Die Brücken 68 und 69 sind in Serie as Punkt 0 mit einer der Klemmen
des Motore 45 verbunden. Der +Pol der Brücke 69 (z. B.) mit der Klemme 32 des Relais
39 und der-Pol ton 69 mit der Kleme 31 des Relais.