JP2001264184A - Method and instrument for measuring temperature of rotary body - Google Patents
Method and instrument for measuring temperature of rotary bodyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車輪やモータ
ー等の回転体の温度を測定する装置及びその方法に関す
る。特には、スリップリングを介して回転体に取り付け
た熱電対を用いて回転体の温度を正確に測定することの
できる測定装置及び測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for measuring the temperature of a rotating body such as a railway wheel or a motor. In particular, the present invention relates to a measuring device and a measuring method capable of accurately measuring the temperature of a rotating body using a thermocouple attached to the rotating body via a slip ring.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄道車輪等の回転体から電気信号を取り
出したり、回転体に電気信号を供給したりする場合、ス
リップリングが使用される。スリップリングにはブラシ
と、このブラシに挟まれて摺動接触しつつ回転するスリ
ップ軸とが設けられており、電気信号が回転体と固定部
との間で伝達される。2. Description of the Related Art A slip ring is used when extracting an electric signal from a rotating body such as a railway wheel or supplying an electric signal to the rotating body. The slip ring is provided with a brush and a slip shaft that rotates while being in sliding contact with the brush, and an electric signal is transmitted between the rotating body and the fixed portion.
【０００３】図３は、鉄道車両の車軸に試験用に取り付
けたスリップリング及びその周囲の構造の一例を模式的
に示す断面図である。このスリップリング６０は、回転
する車軸６１の信号（軸方向荷重値、軸応力、温度等）
を外部に取り出すものである。スリップリング６０は外
筒６３と、外筒６３に植設されたブラシ６５と、そのブ
ラシ６５間に挟まれている軸６７を有する。外筒６３は
回転止め６９によって固定フレーム７１に固定されてい
る。軸６７は、外筒６３に対してベアリング７３によっ
て回転自在に保持されている。また、軸６７の一端はフ
ランジ７５に連結されている。車軸６１が回転する時に
は、軸６７及びフランジ７５、ベアリング７３の内輪は
回転し、ベアリング７３の外軸や外筒６３は回転しな
い。回転側端子Ｃは、フランジ７５のスリップリング６
０側の側面に設けられる。非回転側端子Ｄは、外筒６３
の外側端面に設けられる。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a slip ring attached to an axle of a railway vehicle for testing and a structure around the slip ring. The slip ring 60 generates a signal (axial load value, axial stress, temperature, etc.) of the rotating axle 61.
Is taken out to the outside. The slip ring 60 has an outer cylinder 63, a brush 65 implanted in the outer cylinder 63, and a shaft 67 interposed between the brushes 65. The outer cylinder 63 is fixed to the fixed frame 71 by the rotation stopper 69. The shaft 67 is rotatably held by the bearing 73 with respect to the outer cylinder 63. One end of the shaft 67 is connected to the flange 75. When the axle 61 rotates, the shaft 67, the flange 75, and the inner ring of the bearing 73 rotate, and the outer shaft of the bearing 73 and the outer cylinder 63 do not rotate. The rotation side terminal C is connected to the slip ring 6 of the flange 75.
It is provided on the 0 side surface. The non-rotating side terminal D is
Is provided on the outer end surface of the.
【０００４】フランジ７５は複数のボルト７６で回転内
枠７７に固定されている。回転内枠７７は、回転外枠７
９に接着された防振材８１に接着されている。回転外枠
７９は車軸６１に固定されており、車軸６１の回転とと
もに、回転外枠７９、防振材８１、回転内枠７７、フラ
ンジ７５、軸６７が回転する。車軸６１の信号は内部配
線８３から回転側端子Ｃを介して軸導線８５を通り、軸
６７の表面に伝達される。軸６７の表面とブラシ６５は
摺動接触して導通状態を保っているので、信号はブラシ
６５から外筒６３内の導線８７を通り、非回転側端子Ｄ
を介して外部配線８９に取り出されて測定器（図示され
ず）で測定される。The flange 75 is fixed to the rotating inner frame 77 by a plurality of bolts 76. The rotating inner frame 77 is the rotating outer frame 7.
9 is adhered to the vibration damping material 81 adhered to. The rotating outer frame 79 is fixed to the axle 61, and the rotating outer frame 79, the vibration isolator 81, the rotating inner frame 77, the flange 75, and the shaft 67 rotate with the rotation of the axle 61. The signal of the axle 61 is transmitted from the internal wiring 83 to the surface of the axle 67 via the axle lead 85 via the rotation-side terminal C. Since the surface of the shaft 67 and the brush 65 are in sliding contact with each other to maintain a conductive state, the signal passes from the brush 65 through the conducting wire 87 in the outer cylinder 63 and passes through the non-rotational terminal D
And is taken out to the external wiring 89 via a measuring device (not shown) and measured.
【０００５】ところで、鉄道車輪や車軸は、車体とレー
ル間にあって車体を支える重要保安部品であり、激しい
振動や曲げ・ねじり等の諸荷重を受けている。また、車
輪とレールの摩擦や、軸受による発熱のためかなり高温
となる。したがって、車輪や車軸の温度は、車両設計の
重要なパラメータであり、測定の正確さが求められる。[0005] Incidentally, railway wheels and axles are important security components that support the vehicle body between the vehicle body and the rails, and receive various loads such as severe vibration and bending and torsion. In addition, the temperature becomes considerably high due to friction between wheels and rails and heat generated by bearings. Therefore, wheel and axle temperatures are important parameters in vehicle design and require accurate measurement.
【０００６】３００℃程度までの温度を測定する際は、
一般に熱電対が使用される。図４は、基本的な熱電対回
路を模式的に示す図である。熱電対は、２種の合金や金
属材料の導線１００、１００’の対からなり、二つの接
点Ａ、Ｂの温度が異なると起電力が生じる。起電力は各
導線間に配置した電力計１１０で測定されて温度に換算
される。なお、熱電対で測定できるのは温度差であり、
一方の接点Ｂ（氷接点）の温度をある一定値に保てば、
他方の接点Ａ（測点）の温度の絶対値を測定できる。使
用される金属材料は、例えばＣＡ（Ｋ）系の場合はアル
メルとクロメルで、ＣＣ（Ｔ）系の場合は銅とコンスタ
ンタンである。When measuring temperatures up to about 300 ° C.,
Generally, a thermocouple is used. FIG. 4 is a diagram schematically showing a basic thermocouple circuit. The thermocouple is composed of a pair of wires 100 and 100 'made of two kinds of alloys and metal materials, and an electromotive force is generated when the temperatures of the two contacts A and B are different. The electromotive force is measured by a wattmeter 110 disposed between the conductors and converted into a temperature. What can be measured with a thermocouple is the temperature difference.
If the temperature of one contact B (ice contact) is kept at a certain value,
The absolute value of the temperature at the other contact point A (measuring point) can be measured. The metal materials used are, for example, alumel and chromel in the case of CA (K) system, and copper and constantan in the case of CC (T) system.
【０００７】図５は、種々の熱電対回路を模式的に示す
図である。図５（Ａ）は、氷接点を電気補償回路で置き
換えた熱電対回路（ハイブリッドレコーダ）である。こ
の回路は図４の回路と同じ作用を有するもので、氷接点
Ｂの替わりに電気的補償回路１２０が設けられている。
なお、通常は、電気的補償回路を組み込んだ温度表示・
記録装置（ハイブリッドレコーダ）が用いられる。図５
（Ｂ）は、各導線の途中から異種金属である補償導線１
３０、１３０’を接続した熱電対回路である。補償導線
は、常温の元で熱電対線とほぼ同等の起電力特性を有す
る金属線であり、高価な熱電対線の替わりに常温部の配
線として用いられる。FIG. 5 is a diagram schematically showing various thermocouple circuits. FIG. 5A shows a thermocouple circuit (hybrid recorder) in which an ice contact is replaced by an electric compensation circuit. This circuit has the same operation as the circuit of FIG. 4, and an electric compensation circuit 120 is provided instead of the ice contact B.
Normally, the temperature display and the electric compensation circuit
A recording device (hybrid recorder) is used. FIG.
(B) shows a compensating lead 1 which is a dissimilar metal from the middle of each lead.
This is a thermocouple circuit to which the thermocouple circuits 30 and 130 'are connected. The compensating lead wire is a metal wire having an electromotive force characteristic substantially equal to that of a thermocouple wire at room temperature, and is used as a wiring at a room temperature portion instead of an expensive thermocouple wire.
【０００８】図５（Ｃ）は、各熱電対線の途中に異種金
属をはさんだ熱電対回路である。各導線と異種金属１４
０、１４０’との接点Ｃ、Ｄの温度が同一であれば、図
４の熱電対と同様の作用となる。異種金属の氷接点Ｂ側
の導線は補償導線１３０、１３０’である。上述のスリ
ップリング装置は、図５（Ｃ）の熱電対回路と等価と考
えるのが妥当である。FIG. 5C shows a thermocouple circuit in which different kinds of metals are interposed in the middle of each thermocouple wire. Each conductor and dissimilar metal 14
If the temperatures of the contacts C and D with 0 and 140 'are the same, the operation is similar to that of the thermocouple of FIG. The conductor on the ice contact B side of the dissimilar metal is the compensation conductor 130, 130 '. It is reasonable to think that the above-described slip ring device is equivalent to the thermocouple circuit of FIG.
【０００９】図６は、途中にスリップリング装置を介在
させた熱電対回路を模式的に示す図である。この回路で
は、測点Ａ側とスリップリング部の片側の接点Ｃの間
（熱電対線１００、１００’）が回転する。一方、氷接
点Ｂ側とスリップリングの反対側の接点Ｄの間（補償導
線１３０、１３０’）は回転しない。この回路では、ス
リップリング部１５０、１５０’は異種金属部と考える
ことができる。FIG. 6 is a diagram schematically showing a thermocouple circuit in which a slip ring device is interposed in the middle. In this circuit, the portion between the measurement point A and the contact C on one side of the slip ring portion (thermocouple wires 100 and 100 ') rotates. On the other hand, the portion between the ice contact B side and the contact D on the opposite side of the slip ring (compensation conducting wires 130, 130 ') does not rotate. In this circuit, the slip ring portions 150, 150 'can be considered as dissimilar metal portions.
【００１０】測点Ａは、被試験体である車輪や軸受けの
発熱、または実験のための人為的な加温等によって高温
となっている。このため、回転側の測点Ａと非回転側の
氷接点Ｂの間に温度差が生じ、起電力が発生する。ここ
で、スリップリング部の二つの接点Ｃ、Ｄ間に温度差が
なければ、測点Ａの温度を正確に測定できる。なお、実
際のスリップリングにおいては、この接点Ｃと接点Ｄは
回転側と非回転側の端子である。The measuring point A has a high temperature due to heat generation of wheels or bearings to be tested or artificial heating for experiments. Therefore, a temperature difference occurs between the measurement point A on the rotating side and the ice contact B on the non-rotating side, and an electromotive force is generated. Here, if there is no temperature difference between the two contacts C and D of the slip ring portion, the temperature at the measurement point A can be accurately measured. In an actual slip ring, the contact C and the contact D are terminals on the rotation side and the non-rotation side.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際は、途中
に介在する二つの接点Ｃ、Ｄには、温度差が生じる。図
３に示すように、スリップリング６０は、回転する軸６
７と非回転の外筒６３から構成されている。外筒６３と
軸６７はブラシ６５の摺動接触によって接続しているた
め両者の間は熱的に隔離されている。このため、回転側
では軸受や車輪の発熱で温度が高く、非回転側は外気で
冷却されて温度が比較的低くなる。However, actually, a temperature difference occurs between the two contacts C and D interposed therebetween. As shown in FIG. 3, the slip ring 60 includes a rotating shaft 6.
7 and a non-rotating outer cylinder 63. Since the outer cylinder 63 and the shaft 67 are connected by sliding contact of the brush 65, they are thermally isolated from each other. For this reason, the temperature on the rotating side is high due to heat generated by the bearings and wheels, and the temperature on the non-rotating side is relatively low due to cooling by the outside air.
【００１２】このような事情により、スリップリングの
非回転側端子である接点Ｃと回転側端子である接点Ｄの
間に温度差が生じ、測点Ａの温度にドリフトが生じる。
ドリフト後の温度は、通常接点Ｃの温度が接点Ｄの温度
より高ければ、測点Ａの温度は低く、接点Ｃの温度が接
点Ｄの温度より低ければ、測点Ａの温度は高くなる。Due to such circumstances, a temperature difference occurs between the contact C, which is a non-rotational terminal of the slip ring, and the contact D, which is a rotation side terminal, and the temperature of the measurement point A drifts.
As for the temperature after the drift, if the temperature of the contact C is usually higher than the temperature of the contact D, the temperature of the measuring point A is low, and if the temperature of the contact C is lower than the temperature of the contact D, the temperature of the measuring point A becomes high.
【００１３】上述のように、接点Ｃを含むスリップリン
グの回転側は、温度が高くなる要因を複数有しており、
ドリフトは測点Ａで測定される目的の温度に対して無視
できない値となる。しかし、これらの接点の温度がどれ
ほど影響を与えるかについては定量的に表されておら
ず、このような状態で測定を行わないように注意が喚起
されているだけであった。また、測定温度の補償方法も
開示されておらず、接点の温度管理が不可能な場合に
は、精度の十分でない測定が行われる結果となってい
た。As described above, the rotating side of the slip ring including the contact point C has a plurality of factors that increase the temperature.
The drift is a value that cannot be ignored for the target temperature measured at the measurement point A. However, the effect of the temperature of these contacts is not quantitatively described, and attention has only been paid not to perform the measurement in such a state. In addition, there is no disclosure of a method for compensating the measured temperature, and when the temperature control of the contact point is impossible, the measurement is performed with insufficient accuracy.
【００１４】ところで、回転体とスリップリングの回転
側との間に温度絶縁構造をとることでこのような問題は
解消されるが、実際の車両や試験機の構造上スペースを
とることができず、実際にはそのような温度絶縁構造は
設置不能である。Although such a problem is solved by providing a temperature insulating structure between the rotating body and the rotating side of the slip ring, a space cannot be taken due to the structure of an actual vehicle or a test machine. In practice, such a thermal insulation structure cannot be installed.
【００１５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、スリップリングを介して回転体に取り付け
た熱電対を用いて回転体の温度を正確に測定することの
できる測定装置及び測定方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a measuring apparatus and a measuring apparatus capable of accurately measuring the temperature of a rotating body using a thermocouple attached to the rotating body via a slip ring. It is intended to provide a measuring method.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第１態様の回転体温度測定方法は、 回転
体に熱電対を取り付け、該熱電対の起電力をスリップリ
ングを介して非回転部に導出して計測することにより該
回転体の温度ＴA を測定する方法であって；スリップリ
ングの回転側端子の温度ＴC 及び非回転側端子の温度Ｔ
D を測定し、それらの温度に応じて上記回転体の温度Ｔ
A を補正することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a rotating body temperature measuring method according to a first aspect of the present invention comprises attaching a thermocouple to a rotating body, and applying an electromotive force of the thermocouple via a slip ring. a method of measuring the temperature T a of the rotating body by measuring derive the non-rotating portion Te; rotational-side terminals of the slip ring temperature T C and the temperature T of the non-rotating side terminal
D , and according to those temperatures, the temperature T of the rotating body
It is characterized in that A is corrected.
【００１７】回転側端子（接点Ｃ）の温度ＴC と非回転
側端子（接点Ｄ）の温度ＴD をリファレンス値として、
回転体の温度ＴA とこのリファレンス値との相関を求め
ることで、外的要因によって回転側端子に発生した熱の
影響を除外した回転体の温度ＴA の測定が可能になる。[0017] The temperature T D of the temperature T C and the non-rotating side terminal of the rotary-side terminal (contact point C) (contact D) as a reference value,
By calculating the correlation between the temperature T A of the rotating body and this reference value, it becomes possible to measure the temperature T A of the rotating body excluding the influence of heat generated in the rotating terminal due to external factors.
【００１８】本発明の第２態様の回転体温度測定方法
は、 回転体に熱電対を取り付け、該熱電対の起電力を
スリップリングを介して非回転部に導出して計測するこ
とにより該回転体の温度ＴA を測定する方法であって；
スリップリングの回転側端子の温度ＴC 及び非回転側
端子の温度ＴD を測定し、（ＴC −ＴD ）の値（端子温
度差）に応じて上記回転体の温度ＴA を補正することを
特徴とする。回転側端子（接点Ｃ）の温度ＴC と非回転
側端子（接点Ｄ）の温度ＴD の差（ＴC −ＴD ）をリフ
ァレンス値とすることで、外的要因の回転側端子への影
響を導き出すことができ、回転体の温度ＴA との相関に
よってより正確な回転体温度ＴA を測定することができ
る。In a second aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the temperature of a rotating body, wherein a thermocouple is attached to a rotating body, and an electromotive force of the thermocouple is led out to a non-rotating portion via a slip ring and measured. A method of measuring body temperature T A ;
The temperature T C of the rotating side terminal and the temperature T D of the non-rotating side terminal of the slip ring are measured, and the temperature T A of the rotating body is corrected according to the value of (T C −T D ) (terminal temperature difference). It is characterized by the following. The difference in temperature T D of the temperature T C and the non-rotating side terminal of the rotary-side terminal (contact point C) (contact D) a (T C -T D) With reference value, to the rotation-side terminal of the external factors effect can be derived, can be measured more accurately rotating body temperature T a by correlation to the temperature T a of the rotating body.
【００１９】本発明の回転体温度測定装置は、 回転体
に取り付けられた熱電対と、 該熱電対の接続された回
転側端子、及び、該回転側端子の信号が取り出される非
回転側端子を有するスリップリングと、 該非回転側端
子に接続された一対の導線と、 該一対の導線間の電圧
を計測する起電力計と、 該一対の導線間の反スリップ
リング側の端部の温度補償手段と、 上記回転側端子の
温度ＴC を測定する温度計と、 上記非回転側端子の温
度ＴD を測定する温度計と、 ＴC 及びＴD に応じて上
記回転体の温度ＴA を補正する温度補正器と、 を具備
することを特徴とする。回転体の温度測定用熱電対とは
別に、回転側端子の温度ＴC を測定する温度計と、非回
転側端子の温度ＴD を測定する温度計を設けて、両端子
台間の温度差を測定することができる。A rotating body temperature measuring device according to the present invention comprises: a thermocouple attached to a rotating body; a rotating terminal connected to the thermocouple; and a non-rotating terminal from which a signal from the rotating terminal is taken out. A pair of conducting wires connected to the non-rotating side terminal; an electromotive force meter for measuring a voltage between the pair of conducting wires; and a temperature compensating means at an end on the side opposite to the slip ring between the pair of conducting wires. When a thermometer for measuring the temperature T C of the rotary-side terminals, and a thermometer for measuring the temperature T D of the non-rotating side terminals, the temperature T a of the rotating body in accordance with the T C and T D correction And a temperature compensator. Apart from the temperature measuring thermocouple of the rotating body, provided with a thermometer for measuring the temperature T C of the rotation-side terminals, a thermometer for measuring the temperature T D of the non-rotating side terminals, a temperature difference between both the terminal block Can be measured.
【００２０】この態様においては、 上記ＴC を測定す
る温度計を温度ＩＣとすることが好ましい。回転側端子
の温度ＴC の測点は、スリップリング回転側の狭い部分
にある。この部分の温度の測定に熱電対を使用すると、
起電力を得るための十分な長さをとることがむずかし
い。また、このＴC 測定用の熱電対のドリフトもある。
したがって、スペース的及び精度的にも温度ＩＣを使用
することが好ましい。In this embodiment, it is preferable that the thermometer for measuring T C is a temperature IC. The measurement point of the temperature T C of the rotation side terminal is in a narrow portion on the slip ring rotation side. If you use a thermocouple to measure the temperature in this area,
It is difficult to take enough length to obtain an electromotive force. There is also a drift of the thermocouple for the T C measurement.
Therefore, it is preferable to use the temperature IC in terms of space and accuracy.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図２は、スリップリングの組み込まれた回転接触抵
抗測定装置の全体構成を模式的に示す図である。この装
置１は、被試験体である模擬車輪３１とレール模擬車輪
５５を備える。車輪３１はモータ３５によって回転駆動
され、レール模擬車輪５５はモータ５７により回転駆動
される。このとき車輪３１は押圧機構２９により種々の
条件下でレール模擬車輪５５に押し当てられて、車輪３
１の回転接触抵抗が測定される。また、車輪３１とレー
ル模擬車輪５５との回転接触による車輪３１の温度上昇
のの測定を行う。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram schematically showing an entire configuration of a rotary contact resistance measuring device incorporating a slip ring. This apparatus 1 includes a simulated wheel 31 and a simulated rail wheel 55, which are test objects. The wheels 31 are rotationally driven by a motor 35, and the rail simulation wheels 55 are rotationally driven by a motor 57. At this time, the wheel 31 is pressed against the rail simulation wheel 55 by the pressing mechanism 29 under various conditions,
One rolling contact resistance is measured. Further, the temperature rise of the wheel 31 due to the rotational contact between the wheel 31 and the simulated rail wheel 55 is measured.
【００２２】車輪３１には車軸３３が嵌合されて固定さ
れており、車軸３３は車輪３１の両側で２個の軸受（駆
動側２７、反駆動側２８）によって回転自在に支持され
ている。軸受２８の外輪は軸受フレーム２５で支持さ
れ、内輪は車軸３３に固定されている。An axle 33 is fitted and fixed to the wheel 31. The axle 33 is rotatably supported on both sides of the wheel 31 by two bearings (a drive side 27 and a non-drive side 28). The outer ring of the bearing 28 is supported by the bearing frame 25, and the inner ring is fixed to the axle 33.
【００２３】図１（Ａ）は、図２の装置のスリップリン
グ部を模式的に拡大して示す斜視図である。図１（Ｂ）
は、この装置の温度制御系の系統図である。スリップリ
ング４３（図１（Ｂ）のＳＲの部分）は回転部４３ａと
非回転部４３ｂを有する。車軸３３が回転すると、回転
部４３ａは軸受２８の内輪とともに回転する。非回転部
４３ｂは回り止め４５（図２では図示省略）に支えられ
て振れないよう固定されている。回転部４３ａ及び非回
転部４３ｂには端子台４４ａ、４４ｂが設けられてい
る。FIG. 1A is a perspective view schematically showing an enlarged view of the slip ring portion of the apparatus shown in FIG. FIG. 1 (B)
Is a system diagram of a temperature control system of this device. The slip ring 43 (SR part in FIG. 1B) has a rotating part 43a and a non-rotating part 43b. When the axle 33 rotates, the rotating portion 43a rotates together with the inner ring of the bearing 28. The non-rotating portion 43b is supported by a detent 45 (not shown in FIG. 2) and fixed so as not to swing. Terminal blocks 44a and 44b are provided on the rotating portion 43a and the non-rotating portion 43b.
【００２４】この装置において、車輪３１の温度を測定
する系は、測点である車輪３１（測点Ａ）の温度を測定
する熱電対１０、スリップリング回転部４３ａの端子台
４４ａ（接点Ｃ）の温度を測定する温度ＩＣ１２、スリ
ップリング非回転部４３ｂの端子台４４ｂ（接点Ｄ）の
温度を測定する熱電対１４を有する。さらに、スリップ
リングの回転部と非回転部の温度差から発生するドリフ
トを確認するために、測点である車輪３１の温度を測定
する別の校正用熱電対１６が設けられる。校正用熱電対
１６は、電源（ＤＣ１２Ｖ）で作動し、車輪３１が静止
しているときに測点Ａ’で取り付けられ、測点Ａ’の温
度を測定する。In this apparatus, a system for measuring the temperature of the wheel 31 includes a thermocouple 10 for measuring the temperature of the wheel 31 (measurement point A), which is a measurement point, and a terminal block 44a (contact point C) of the slip ring rotating portion 43a. And a thermocouple 14 for measuring the temperature of the terminal block 44b (contact point D) of the slip ring non-rotating portion 43b. Further, another calibration thermocouple 16 for measuring the temperature of the wheel 31, which is a measurement point, is provided in order to confirm the drift generated from the temperature difference between the rotating portion and the non-rotating portion of the slip ring. The calibration thermocouple 16 operates with a power supply (DC 12 V), is attached at the measurement point A ′ when the wheel 31 is stationary, and measures the temperature of the measurement point A ′.
【００２５】温度ＩＣは、例えばＣＭＯＳ型のＳ−８１
００Ｂ（セイコー社販売）を使用する。この温度ＩＣは
測定温度範囲が−４０〜１００℃であり、リニアリティ
が±１．０％である。大きさは約４×３×２mmである。The temperature IC is, for example, a CMOS type S-81.
00B (available from Seiko) is used. This temperature IC has a measurement temperature range of −40 to 100 ° C. and a linearity of ± 1.0%. The size is about 4 × 3 × 2 mm.
【００２６】車輪温度測定用熱電対１０は、一端がスリ
ップリング４３の回転部４３ａの端子４４ａ（接点Ｃ）
で接続されている。同熱電対１０は、車軸３３の中心孔
を通って、被測定物である車輪３１の外面に達して測点
Ａとなっている。スリップリング４３の非回転部４３ｂ
の端子４４ｂ（接点Ｄ）には、補償導線１１が接続され
ている。この補償導線１１は、氷接点Ｂで電圧計１１０
につながっている。One end of the wheel temperature measuring thermocouple 10 has a terminal 44a (contact point C) of a rotating portion 43a of the slip ring 43.
Connected by The thermocouple 10 passes through the center hole of the axle 33 and reaches the outer surface of the wheel 31 which is the object to be measured, and is a measurement point A. Non-rotating portion 43b of slip ring 43
The compensating lead wire 11 is connected to the terminal 44b (contact D). The compensating conductor 11 is connected to the voltmeter 110 at the ice contact B.
Is connected to
【００２７】回転端子用温度ＩＣ１２は、電源（ＤＣ１
２Ｖ）１６０で作動し、スリップリング４３の回転部４
３ａの端子４４ａに接点Ｃで取り付けられている。この
温度ＩＣ１２は電圧計に接続されており、接点Ｃの温度
を測定する。The rotating terminal temperature IC 12 is connected to a power source (DC1).
2V) It operates at 160, and the rotating part 4 of the slip ring 43
It is attached to a terminal 44a of 3a by a contact C. The temperature IC 12 is connected to a voltmeter and measures the temperature of the contact C.
【００２８】非回転側端子用熱電対１４は、一端がスリ
ップリング非回転部４３ｂの端子４４ｂに接点Ｄで取り
付けられている。この熱電対１４は、氷接点Ｂで電圧計
につながり接点Ｄの温度を測定する。この非回転側端子
用熱電対１４の替わりに温度ＩＣを用いてもよい。校正
用熱電対１６は、必要に応じて静止している車輪３１に
取り付けられ、電圧計に接続して測点Ａ’の温度を測定
する。上記電圧計の替わりにハイブリッドレコーダを用
いてもよい。The non-rotating side terminal thermocouple 14 has one end attached to a terminal 44b of the slip ring non-rotating portion 43b at a contact point D. The thermocouple 14 is connected to a voltmeter at the ice contact B and measures the temperature of the contact D. A temperature IC may be used instead of the thermocouple 14 for the non-rotating side terminal. The calibration thermocouple 16 is attached to the stationary wheel 31 as required, and is connected to a voltmeter to measure the temperature at the measurement point A ′. A hybrid recorder may be used instead of the voltmeter.
【００２９】この装置を用いて実験を行う際には、最初
にドリフト確認のために、測点Ａ、Ａ’、接点Ｃ、接点
Ｄの温度を測定する。この温度補正用予備実験では、測
点Ａ、Ａ’及び接点Ｃの付近を人為的に加温や冷却し、
各点の温度変化を測定する。When conducting an experiment using this apparatus, first, the temperatures of the measuring points A and A ', the contact points C and D are measured for drift confirmation. In this preliminary experiment for temperature correction, the vicinity of the measuring points A and A 'and the contact point C were artificially heated and cooled,
Measure the temperature change at each point.
【００３０】測点Ａ’の温度は、途中にスリップリング
を介さずに測定されるもので、正確な実際の値と判断で
きる。しかし測点Ａの測定温度は、上述の作用によって
接点Ｃの温度と接点Ｄの温度の差によってドリフトが生
じ、測点Ａ’の温度とは異なる。ここで、ドリフトは
「測点Ｃの温度−測点Ｄの温度」、すなわちスリップリ
ングの回転部と非回転部の端子台の温度差である。The temperature at the measurement point A 'is measured without passing through a slip ring on the way, and can be determined as an accurate actual value. However, the measured temperature at the measuring point A is different from the temperature at the measuring point A 'due to a drift caused by a difference between the temperature of the contact point C and the temperature of the contact point D due to the above-described action. Here, the drift is “the temperature of the measuring point C−the temperature of the measuring point D”, that is, the temperature difference between the terminal block of the rotating part and the non-rotating part of the slip ring.
【００３１】この測定においては、実験系や加温及び冷
却の仕方によって各点の温度変化度合いは異なる。した
がって、実際の実験系に則した系で予備実験を行い、各
点の温度を測定する必要がある。測定結果に基づいて、
測定対象である測点Ａの温度と、実際温度（測点Ａ’の
温度）及びドリフト温度（接点Ｃの温度−接点Ｄの温
度）との相関関係を求める。すなわち、接点Ｃと接点Ｄ
の温度が測定できれば、熱電対を使用して測定した測点
Ａの温度から実際温度を推定できるような相関関係を導
き出す。この関係から、比例定数の算出や補正値のテー
ブルを作成して、測点Ａの温度を推定する。最も簡易化
した例では、測点Ａの温度に上記ドリフト温度をそのま
ま差し引きして修正温度とすることができる。In this measurement, the degree of temperature change at each point differs depending on the experimental system and the manner of heating and cooling. Therefore, it is necessary to perform a preliminary experiment in a system conforming to the actual experimental system and measure the temperature at each point. Based on the measurement results,
The correlation between the temperature of the measurement point A to be measured, the actual temperature (the temperature of the measurement point A '), and the drift temperature (the temperature of the contact C minus the temperature of the contact D) is obtained. That is, contact C and contact D
Is measured, a correlation is derived so that the actual temperature can be estimated from the temperature of the measurement point A measured using a thermocouple. Based on this relationship, a table of the calculation of the proportionality constant and the correction value is created, and the temperature of the measurement point A is estimated. In the simplest example, the drift temperature can be directly subtracted from the temperature at the measurement point A to obtain the corrected temperature.
【００３２】図７は、測定対象である測点Ａの温度と実
際温度（測点Ａ’の温度）の差とドリフト温度（接点Ｃ
の温度−接点Ｄの温度）の関係の一例を示す表である。
この表から、測定対象である測点Ａの温度と実際温度
（測点Ａ’の温度）の差は、ドリフト温度（接点Ｃの温
度−接点Ｄの温度）にほぼ等しいことがわかる。したが
って、本実験では、接点Ｃと接点Ｄの温度を各々温度Ｉ
Ｃ、熱電対又は温度ＩＣで測定して、熱電対で測定した
測点Ａの温度から、比例定数や補正テーブルを使用して
測点Ａの実際の温度を補正する。FIG. 7 shows the difference between the temperature of the measuring point A to be measured and the actual temperature (the temperature of the measuring point A ') and the drift temperature (contact point C).
3 is a table showing an example of the relationship between the temperature and the temperature of the contact D).
From this table, it can be seen that the difference between the temperature of the measurement point A to be measured and the actual temperature (the temperature of the measurement point A ′) is substantially equal to the drift temperature (the temperature of the contact C−the temperature of the contact D). Therefore, in this experiment, the temperature of the contact C and the temperature of the contact D
C. Measure the temperature with a thermocouple or a temperature IC, and correct the actual temperature of the measurement point A from the temperature of the measurement point A measured with the thermocouple using a proportionality constant or a correction table.
【００３３】特に、図２の回転接触抵抗試験機において
は、車輪３１が模擬レール輪５５を押圧するときの圧力
や角度等の実験条件を変えて車輪３１の駆動側トルクや
反駆動側トルクを測定する。また、車輪３１の駆動モー
タと模擬レール輪５５の駆動モータの回転数を調整して
任意のスリップ条件を与えることもできる。各条件下で
スリップリング回転部４３ａの端子４４ａと非回転部４
３ｂの端子４４ｂ間に生じる温度差は異なる。したがっ
て、設定した条件下で温度補正用予備実験を行い、上述
の比例定数や補正値テーブルを作成した後、本実験を行
う。In particular, in the rotary contact resistance tester shown in FIG. 2, the driving side torque and the non-driving side torque of the wheel 31 are changed by changing experimental conditions such as pressure and angle when the wheel 31 presses the simulated rail wheel 55. Measure. Further, the number of rotations of the drive motor of the wheel 31 and the drive motor of the simulated rail wheel 55 can be adjusted to provide an arbitrary slip condition. Under each condition, the terminal 44a of the slip ring rotating part 43a and the non-rotating part 4
The temperature difference between the terminals 44b of the 3b differs. Therefore, a preliminary experiment for temperature correction is performed under the set conditions, and the above experiment is performed after the above-described proportional constant and correction value table are created.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スリップリングの回転側と非回転側の端子台
の温度を測定し、測定された温度差に基づいて回転体の
測点温度を推定することによって、熱電対のドリフトを
補償して正確な温度測定を行うことができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the temperature of the terminal block on the rotating side and the non-rotating side of the slip ring is measured, and the measurement of the rotating body is performed based on the measured temperature difference. By estimating the point temperature, accurate temperature measurement can be performed by compensating for the drift of the thermocouple.
【図１】図１（Ａ）は、図２の装置のスリップリング部
を模式的に拡大して示す斜視図である。図１（Ｂ）は、
この装置の温度制御系の系統図である。FIG. 1A is a perspective view schematically showing an enlarged view of a slip ring portion of the apparatus shown in FIG. 2; FIG. 1 (B)
It is a system diagram of a temperature control system of this device.
【図２】スリップリングの組み込まれた回転接触抵抗測
定装置の全体構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the entire configuration of a rotary contact resistance measuring device incorporating a slip ring.
【図３】鉄道車両の車軸に試験用に取り付けたスリップ
リング及びその周囲の構造の一例を模式的に示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a slip ring mounted on a axle of a railway vehicle for testing and a structure around the slip ring.
【図４】基本的な熱電対回路を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a basic thermocouple circuit.
【図５】種々の熱電対回路を模式的に示す図である。図
５（Ａ）は、氷接点を電気補償回路で置き換えた熱電対
回路（ハイブリッドレコーダ）であり、図５（Ｂ）は、
各導線の途中から異種金属である補償導線を接続した熱
電対回路であり、図５（Ｃ）は、各熱電対線の途中に異
種金属をはさんだ熱電対回路である。FIG. 5 is a diagram schematically showing various thermocouple circuits. FIG. 5A is a thermocouple circuit (hybrid recorder) in which an ice contact is replaced by an electric compensation circuit, and FIG.
FIG. 5C shows a thermocouple circuit in which a compensating conductor made of a dissimilar metal is connected in the middle of each conductor. FIG. 5C shows a thermocouple circuit in which a dissimilar metal is interposed in the middle of each thermocouple wire.
【図６】途中にスリップリング装置を介在させた熱電対
回路を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a thermocouple circuit in which a slip ring device is interposed in the middle.
【図７】測定対象である測点Ａの温度と実際温度（測点
Ａ’の温度）の差とドリフト温度（接点Ｃの温度−接点
Ｄの温度）の関係の一例を示す表である。FIG. 7 is a table showing an example of a relationship between a difference between the temperature of the measurement point A to be measured and the actual temperature (the temperature of the measurement point A ′) and the drift temperature (the temperature of the contact C−the temperature of the contact D).
１ 回転接触抵抗測定装置 １０、１４、１６
熱電対 １１ 補償導線 １２ 温度ＩＣ ２５ 軸受フレーム ２７、２８ 軸
受 ２９ 押圧機構 ３１ 模擬車輪 ３３ 車軸 ３５、５７ モ
ータ ４３ スリップリング ４４ 端子台 ４５ 回り止め ５５ 模擬レー
ル ６０ スリップリング組立 ６１ 車軸 ６３ 外筒 ６５ ブラシ ６７ 軸 ６９ 回転止め ７１ フレーム ７３ ベアリン
グ ７５ フランジ ７６ ボルト ７７ 回転内枠 ７９ 回転外枠 ８１ 防振材 ８３ 内部配線 ８５ 軸導線 ８７ 導線 ８９ 外部配線 １００ 導線 １１０ 電圧計 １２０ 電気補償回路 １３０ 補償導
線 １４０ 異種金属 １５０ スリッ
プリング部 １６０ 電源1 Rotary contact resistance measuring device 10, 14, 16
Thermocouple 11 Compensating wire 12 Temperature IC 25 Bearing frame 27, 28 Bearing 29 Pressing mechanism 31 Simulated wheel 33 Axle 35, 57 Motor 43 Slip ring 44 Terminal block 45 Non-rotating 55 Simulated rail 60 Slip ring assembly 61 Axle 63 Outer cylinder 65 Brush 67 Shaft 69 Rotation stop 71 Frame 73 Bearing 75 Flange 76 Bolt 77 Rotating inner frame 79 Rotating outer frame 81 Anti-vibration material 83 Internal wiring 85 Shaft conductor 87 Conductor 89 External wiring 100 Conductor 110 Voltmeter 120 Electric compensation circuit 130 Compensation conductor 140 Different kind Metal 150 Slip ring section 160 Power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴 巧 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 石田 誠 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 陳 樺 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takumi Ban-cho, 2-chome, 8-chome, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Railway Technical Research Institute (72) Inventor Makoto Ishida, 2-chome 38, 2-chome, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Railway Technical Research Institute (72) Inventor Chen Baba 2-8-8 Hikaricho, Kokubunji-shi, Tokyo 38 Within the Railway Technical Research Institute
Claims (4)
起電力をスリップリングを介して非回転部に導出して計
測することにより該回転体の温度ＴA を測定する方法で
あって；スリップリングの回転側端子の温度ＴC 及び非
回転側端子の温度ＴD を測定し、それらの温度に応じて
上記回転体の温度ＴA を補正することを特徴とする回転
体温度測定方法。1. A method for measuring a temperature T A of a rotating body by attaching a thermocouple to a rotating body and measuring an electromotive force of the thermocouple by leading the electromotive force to a non-rotating portion via a slip ring. ; measuring the temperature T C and the temperature T D of the non-rotating side terminal of the rotation-side terminals of the slip ring, rotary body temperature measurement method characterized by correcting the temperature T a of the rotating body in accordance with their temperatures .
起電力をスリップリングを介して非回転部に導出して計
測することにより該回転体の温度ＴA を測定する方法で
あって；スリップリングの回転側端子の温度ＴC 及び非
回転側端子の温度ＴD を測定し、（ＴC −ＴD ）の値
（端子温度差）を足して／引いて上記回転体の温度ＴA
を補正することを特徴とする回転体温度測定方法。2. A method for measuring a temperature T A of a rotating body by attaching a thermocouple to a rotating body and measuring an electromotive force of the thermocouple by leading the electromotive force to a non-rotating portion via a slip ring. ; the temperature T C and the temperature T D of the non-rotating side terminal of the rotation-side terminals of the slip ring is measured, (T C -T D) values the temperature T of adding (terminal temperature difference) / pulling the rotary member A
A rotating body temperature measuring method, wherein
の信号が取り出される非回転側端子を有するスリップリ
ングと、 該非回転側端子に接続された一対の導線と、 該一対の導線間の電圧を計測する起電力計と、 該一対の導線間の反スリップリング側の端部の温度補償
手段と、 上記回転側端子の温度ＴC を測定する温度計と、 上記非回転側端子の温度ＴD を測定する温度計と、 ＴC 及びＴD に応じて上記回転体の温度ＴA を補正する
温度補正器と、 を具備することを特徴とする回転体温度測定装置。3. A slip ring having a thermocouple attached to a rotating body, a rotating terminal connected to the thermocouple, and a non-rotating terminal from which a signal from the rotating terminal is taken out; A pair of conductors connected to the terminal, an electromotive force meter for measuring a voltage between the pair of conductors, a temperature compensating means at an end on the anti-slip ring side between the pair of conductors, and a temperature of the rotating terminal. comprising: a thermometer, and a thermometer for measuring the temperature T D of the non-rotating side terminal, and a temperature compensator in accordance with the T C and T D to correct the temperature T a of the rotating body, the measuring the T C A rotating body temperature measuring device.
あることを特徴とする請求項３記載の回転体温度測定装
置。4. A rotary body temperature measuring device according to claim 3, wherein a thermometer for measuring the T C is characterized by a temperature IC.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077483A JP2001264184A (en) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Method and instrument for measuring temperature of rotary body |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071132A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Gruppo Cimbali Spa | Improved type automatic milk foaming bar |
| CN106840428A (en) * | 2017-03-13 | 2017-06-13 | 大连理工大学 | A kind of apparatus and method for facing temperature survey |
| WO2024190454A1 (en) * | 2023-03-15 | 2024-09-19 | イーグル工業株式会社 | Temperature detection structure |
-
2000
- 2000-03-21 JP JP2000077483A patent/JP2001264184A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012071132A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Gruppo Cimbali Spa | Improved type automatic milk foaming bar |
| CN106840428A (en) * | 2017-03-13 | 2017-06-13 | 大连理工大学 | A kind of apparatus and method for facing temperature survey |
| WO2018166203A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 大连理工大学 | Apparatus and method for measuring temperature of end face during turning |
| WO2024190454A1 (en) * | 2023-03-15 | 2024-09-19 | イーグル工業株式会社 | Temperature detection structure |
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