JP2003240520A - Wheel-shape measuring apparatus - Google Patents

Wheel-shape measuring apparatus

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JP2003240520A
JP2003240520A JP2002039434A JP2002039434A JP2003240520A JP 2003240520 A JP2003240520 A JP 2003240520A JP 2002039434 A JP2002039434 A JP 2002039434A JP 2002039434 A JP2002039434 A JP 2002039434A JP 2003240520 A JP2003240520 A JP 2003240520A
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JP
Japan
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wheel
rolling
flange
profile
wheel diameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002039434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Watabe
慎一 渡部
Original Assignee
Hitachi Industries Co Ltd
株式会社 日立インダストリイズ
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that an enormous time is required for processing many wheels because a rotating period of a wheel is decided by man power in conventional cases while a flange thickness is used as a reference. <P>SOLUTION: At a data processing part in a wheel-shape measuring apparatus, a function which judges whether a rotating operation is required or not on the basis of a found wheel shape, which finds a wheel diameter after the rotating operation regarding a wheel requiring the rotating operation, and which judges whether the wheel diameter exceeds a rotating limit or not so as to report its result, is installed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、車輪の摩耗状態を
管理する装置に係り、特に、車輪の転削後車輪径を予測
する機能を設けた車輪形状測定装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の車輪検査装置としては、特開20
01−88503号公報に記載のものがある。前記公報
には、1つの車輪形状を1本のレールを挟んで設置した
2つの距離センサにより測定して、その測定結果を用い
て車輪フランジの厚みを演算処理して求める構成が開示
されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、車輪は車両
が走行することにより主にフランジが摩耗する。一定量
フランジが摩耗した場合、踏面形状(フランジを含む)
を元の状態に戻すために車輪の転削を行う。この車輪の
転削により車輪径が小さくなるが、実際に転削しなけれ
ば転削後の車輪径はわからない。車輪径が一定量を下回
った場合、使用できなくなり、新製車輪との交換をしな
ければならない。従来技術では車輪形状を正確に測定す
ることは開示されているが、車輪の転削時期はフランジ
厚さを基準として人手により判定していた。また、転削
後の車輪径不足による転削限界は経験者が判断してい
た。そのため、膨大な数の車輪における転削後の車輪径
を予測していたため、車輪の転削時期や新製時期を計画
することが困難であった。 【0004】本発明の目的は、車輪転削後の車輪径を転
削実施前に予測し、転削可能か新製車輪との交換かの判
断を容易にすることで修繕計画への支援を行うことにあ
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、車輪形状測定装置のデータ処理部に、
求めた車輪形状から、転削の要否を判断し、転削が要な
車輪について、転削後の車輪径を求め、転削限界を超え
るか否かを判断し、その結果を報知する機能を設けたも
のである。 【0006】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の車輪管理システ
ムの全体構成を示すブロック図である。図1において、
車両6の車輪8の形状を測定するための測定部1は、そ
れぞれのレール7を挟んで設けられたレーザ変位センサ
(SENS1〜SENS4)11と、車両6の進入を検
知するための光電スイッチ(SWa、SWb、SWc)
12とで構成されている。 【0007】車両6の両側には車両情報を記録したID
プレート9が取り付けられている。この車両6に取り付
けられたIDプレート9の情報を読取るID読取部2が
車両6の両側にそれぞれ設けてある。 【0008】制御部3では、測定部1の複数のレーザ変
位センサ11(SENS1〜SENS4)と、複数の光
電スイッチ12(SWa、SWb、SWc)、及びID
読取部2の情報を取得したり各機器をコントロールす
る。制御部3は、レーザ変位センサ11からの測定デー
タ(光電変換されたデータ)を入力するためのインタフェ
ース部31(IF部)と、CPU34と、光電スイッチ
12からのディジタル信号を入力するDI部32及び、
ID読取部2からIDプレート9の情報を入力するため
の情報制御部33(CNT)とから構成されている。制
御部3に設けられたCPU34は、前記各部の制御を行
う制御機能を有する。情報制御部33は、得られた各デ
ータをメモリ35や補助記録部36記録する管理機能と
を備えている。なお、この管理機能により、測定部1及
び、ID読取部2から取り込んだデータ及びディジタル
信号などの情報を一時的にメモリ35に保持すると共
に、ファイルとして補助記憶部36へ保存する。この保
存されたデータは、I/O部37を経由して処理部4へ
送信される。 【0009】処理部4は、制御部3から送出された情報
を取り込むためのI/O部41と、取り込んだ情報を融
合して蓄積するためのデータベース(DB)42と、情
報を表示出力するためのCRT43と、前記各部の制御
等を行うCPU44で構成される。なお、I/O部41
は、他の装置との接続が可能なインタフェースを持って
おり、本装置以外の他システム5との接続が可能な構成
となっている。 【0010】次に、図2に車輪のフランジ部プロフィー
ルを示す。図2おいて、車輪径Dは車輪踏面20のポイ
ント25を外周とした円の直径である。車輪の踏面20
を規定するのは、バック面28から65mmの距離のポ
イント25である。 【0011】フランジ角度θはフランジ面27の垂直軸
に対する傾きのことである。ここではフランジ厚さDf
は車輪の軸の中心からポイント26までの距離を示す。
ポイント26はフランジ面27上の、踏面20上のポイ
ント25から垂直に10mmの距離の地点である。ま
た、左右の車輪のバック面28間の距離BG(内面距
離)を示してある。更に、踏面20の勾配は通常1/2
0としてある。 【0012】ところで、車輪径Dやフランジ角θ、フラ
ンジ厚さDf等は予め所定の許容値の範囲が決めれてお
り、許容値が範囲外になると、転削し許容範囲内になる
ようにしている。表1に摩耗判定基準値の設定例を示す。
この表において、車輪径の限界は760mmであること
を示している。また、この表にはフランジ角は示してい
ないが、当然のことながら所望の範囲の角度が設定され
ている。 【0013】 【表1】 尚、車輪径に関しては、範囲外になると新製車輪と交換
するようにしている。 そのため、転削した後の車輪のプロフィールを転削する
前に把握することで、無駄な転削作業を行う必要がなく
なるように判断することは重要である。 前記車輪を転削した時、転削後の車輪径D0は下記のよ
うにして求めることができる。まず、転削前のプロフィ
ールのフランジ部は、 Y=RAD(90−θ)X−10 …(1) 転削前プロフィールの踏面は、 Y=0.0005X−(0.0005(65−(Df−(BG/2))) …(2) 転削後プロフィールのフランジ部は、 Y=RAD(90−θ0)X+(10/(RAD(90−θ0)*(Df0− Df))) …(3) 転削量=ポイント26のY座標の絶対値−ポイント25のY座標の絶対値 …(4) D0=D−転削量 …(5) として求められる。ここで、前記したように、D0は転
削後の車輪径(単位:mm)、Dは転削前の車輪径(単
位:mm)、Df0は転削後のフランジ厚さ(単位:m
m)、Dfは転削前のフランジ厚さ(単位:mm)、θ
は転削前のフランジ角度(単位:度)、θ0は転削後の
フランジ角度(単位:度)を表している。 【0014】以上の演算式を図1の処理部4に設けてお
くと共に、フランジ厚さ、フランジ角度、車輪径の許容
値の範囲を予めデータベース42に記録しておき、ここ
で転削後の車輪形状を予測する機能を有する。処理部4
ではまず、形状測定部で測定した結果が、データベース
42に記録されている各許容値の範囲内にあるか否かを
判断する。車輪径が許容値の範囲外の場合は、その車輪
は交換時期であることを表示等を用いて報知する。車輪
径は許容値の範囲内であるが、フランジ角度やフランジ
厚みが許容値の範囲外にあるときは、転削の指示を出す
必要が有るが、転削することで車輪径が許容範囲外にな
るか否かを判断する必要がある。そこで、下記に示すよ
うに転削後のフランジ部のプロフィールから転削量を求
めて、それにより、転削後の車輪径を求める方法を下記
に示す。 図3に転削前と転削後のフランジ部のプロフィールから
転削量を求める方法を示す。 図3(a)に、転削前のフランジ部のプロフィール8f
(細線)と転削後のフランジ部プロフィール8b(太
線)を重ねたものを示す。また、細線で示した転削前の
フランジ部のプロフィール8fの点線で囲んだ部分51
が摩耗した部分を示している。この図のように、転削前
のフランジ厚さDfが許容値を超えて摩耗した場合添削
して許容値内に戻す必要が有る。本実施形態ではフラン
ジ厚さや、フランジ角度は新製時の値になるように戻す
ものと考える。 図3(b)には転削前のフランジ部プロフィール8fの
転削予測ポイント35の位置に転削後のフランジ部プロ
フィール8bを並べて示したものである。先に述べたよ
うに、図3(a)の点線で囲った細線部分51はフラン
ジ部が摩耗したことを示す。図のようにフランジ角度・
フランジ厚さともに小さくなっている。この摩耗したフ
ランジ部を転削することで新製時の形状に戻すため、矢
印52のように、図3(b)に示すところの上の方(車
輪中心方向)に向かって車輪を削るものである。計算で
は、摩耗した車輪のフランジ部の形状を、新製時の形状
に戻すためにどの程度転削すれば良いかを事前に求める
ものである。 【0015】26は転削前のフランジ部プロフィールの
フランジ厚さDfを示すポイントである。22は転削後
のフランジ部プロフィールのフランジ厚さDf0を示す
ポイントである。21は前述通り転削後予測ポイントで
あり、転削前のフランジ部と踏面の延長線の交点であ
る。27はポイント21の垂線と転削後フランジ部プロ
フィールの交点である。21と27を結ぶ直線距離を転
削量とする。 【0016】図4にポイント24を原点(0,0)とし
た座標を示す。ポイント21とポイント27は、座標上
に示した転削前プロフィールのフランジ部の式1と転削
前プロフィールの踏面の式2、及び転削後プロフィール
のフランジ部の式3より求める。ポイント21は式1と
式2の交点とする。27は式3における21のX値のと
きの座標とする。転削量は式4で求める。最後に、式5
で求めた値を、転削後の車輪径の予測値とする。 【0017】図5に転削予測した結果の表示画面の一例
を示す。表示画面では車輪毎に2行のデータ101を表
示できるようにした。上段には現在の車輪寸法を表示
し、下段に予測した転削後車輪寸法を表示する。102
に示す列に車輪径を表示し、103に転削後の予測車輪
径を表示している。転削後車輪径が転削限界を超えてい
る場合は、転削後車輪径を赤色で表示する。また、転削
後車輪径が転削限界に近くなる場合は、転削後車輪径を
黄色で表示することにより、作業者の視認性を良くす
る。転削後車輪径の小さい順番で並び替えを行い表示す
ることで、転削限界を超えている車輪や転削限界の近い
車輪の検索を容易にする。 【0018】 【発明の効果】以上のように、本発明では、許容値の範
囲を越えて摩耗したフランジ部のプロフィールから、転
削後のフランジ部のプロフィール(新製時のプロフィー
ル、但し車輪径は除く)を用いて、転削量を予測し、転
削後の車輪径を予測して転削の要否、新製車輪との交換
を報知できる車輪形状測定装置を実現した。これによ
り、これまで作業員がこれまでの経験で判断していた転
削時期等を簡単に報知できるようになった。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus for managing a worn state of a wheel, and more particularly, to a wheel shape provided with a function of predicting a wheel diameter after rolling of the wheel. It relates to a measuring device. 2. Description of the Related Art A conventional wheel inspection apparatus is disclosed in
There is one described in JP-A-01-88503. The publication discloses a configuration in which one wheel shape is measured by two distance sensors installed with one rail interposed therebetween, and the thickness of the wheel flange is calculated and obtained using the measurement results. . [0003] By the way, the flange of the wheel mainly wears as the vehicle travels. If a certain amount of flange wears, tread shape (including flange)
The wheels are rolled in order to restore the original condition. Although the wheel diameter is reduced by the rolling of the wheel, the wheel diameter after the rolling is not known unless the wheel is actually rolled. If the wheel diameter falls below a certain amount, it cannot be used and must be replaced with a new wheel. Although the prior art discloses that the wheel shape is accurately measured, the rolling time of the wheel is manually determined based on the flange thickness. In addition, an experienced person judged the rolling limit due to insufficient wheel diameter after the rolling. For this reason, since the wheel diameter of a huge number of wheels after rolling has been predicted, it has been difficult to plan the rolling time and new manufacturing time of the wheels. An object of the present invention is to provide a support for a repair plan by predicting a wheel diameter after a wheel is rolled before the rolling is performed, and making it easy to determine whether the wheel can be rolled or replaced with a new wheel. To do. In order to achieve the above object, according to the present invention, a data processing unit of a wheel shape measuring device includes:
A function that determines whether or not rolling is necessary from the obtained wheel shape, finds the wheel diameter after rolling for wheels that require rolling, determines whether or not the rolling limit is exceeded, and reports the result. Is provided. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a wheel management system according to the present invention. In FIG.
The measuring unit 1 for measuring the shape of the wheels 8 of the vehicle 6 includes a laser displacement sensor (SENS1 to SENS4) 11 provided with each rail 7 interposed therebetween, and a photoelectric switch (SENS1 to SENS4) for detecting the entry of the vehicle 6. SWa, SWb, SWc)
And 12. On both sides of the vehicle 6, IDs for recording vehicle information
Plate 9 is attached. ID reading units 2 for reading information on an ID plate 9 attached to the vehicle 6 are provided on both sides of the vehicle 6, respectively. The control section 3 includes a plurality of laser displacement sensors 11 (SENS1 to SENS4) of the measuring section 1, a plurality of photoelectric switches 12 (SWa, SWb, SWc), and IDs.
It acquires information of the reading unit 2 and controls each device. The control section 3 includes an interface section 31 (IF section) for inputting measurement data (photoelectrically converted data) from the laser displacement sensor 11, a CPU 34, and a DI section 32 for inputting a digital signal from the photoelectric switch 12. as well as,
An information control unit 33 (CNT) for inputting information of the ID plate 9 from the ID reading unit 2 is provided. The CPU 34 provided in the control unit 3 has a control function of controlling each of the above units. The information control unit 33 has a management function of recording the obtained data in the memory 35 and the auxiliary recording unit 36. With this management function, information such as data and digital signals fetched from the measuring unit 1 and the ID reading unit 2 are temporarily stored in the memory 35 and also stored in the auxiliary storage unit 36 as a file. The stored data is transmitted to the processing unit 4 via the I / O unit 37. The processing unit 4 displays and outputs the I / O unit 41 for taking in the information sent from the control unit 3, the database (DB) 42 for integrating and storing the taken-in information. And a CPU 44 for controlling the above-described units. The I / O unit 41
Has an interface that can be connected to another device, and has a configuration that can be connected to another system 5 other than this device. Next, FIG. 2 shows a profile of a flange portion of a wheel. In FIG. 2, the wheel diameter D is the diameter of a circle having the point 25 of the wheel tread surface 20 as the outer periphery. Wheel tread 20
Is a point 25 at a distance of 65 mm from the back surface 28. The flange angle θ is the inclination of the flange surface 27 with respect to the vertical axis. Here, the flange thickness Df
Indicates the distance from the center of the wheel axis to the point 26.
Point 26 is a point on flange surface 27 at a distance of 10 mm vertically from point 25 on tread surface 20. Also, the distance BG (inner surface distance) between the back surfaces 28 of the left and right wheels is shown. Further, the slope of the tread 20 is usually 1/2.
It is set to 0. The wheel diameter D, the flange angle θ, the flange thickness Df, and the like are predetermined in a predetermined allowable range. If the allowable value is out of the range, the wheel is rolled to be within the allowable range. I have. Table 1 shows setting examples of the wear determination reference values.
In this table, it is shown that the limit of the wheel diameter is 760 mm. Further, although the flange angle is not shown in this table, it is needless to say that an angle in a desired range is set. [Table 1] As for the wheel diameter, if it is out of the range, the wheel is replaced with a new wheel. Therefore, it is important to determine the profile of the wheel after rolling before rolling, so that it is not necessary to perform useless rolling. When the wheel is turned, the wheel diameter D0 after the turning can be obtained as follows. First, the flange portion of the profile before rolling is: Y = RAD (90-θ) X-10 (1) The tread surface of the profile before rolling is Y = 0.0005X- (0.0005 (65- (Df- (BG / 2))) ... (2) The flange portion of the profile after rolling is as follows: Y = RAD (90-0) X + (10 / (RAD (90-0) * (Df0-Df))) ... (3) Rolling Cutting amount = absolute value of Y coordinate of point 26−absolute value of Y coordinate of point 25 (4) D0 = D−cutting amount (5) Here, as described above, D0 is Wheel diameter after milling (unit: mm), D is wheel diameter before milling (unit: mm), Df0 is flange thickness after milling (unit: m)
m), Df is the flange thickness before rolling (unit: mm), θ
Represents the flange angle before rolling (unit: degree), and θ0 represents the flange angle after rolling (unit: degree). The above arithmetic expressions are provided in the processing unit 4 of FIG. 1, and the ranges of the allowable values of the flange thickness, the flange angle, and the wheel diameter are recorded in the database 42 in advance. It has a function to predict the wheel shape. Processing unit 4
First, it is determined whether or not the result measured by the shape measuring unit is within the range of each allowable value recorded in the database 42. When the wheel diameter is out of the range of the allowable value, it is notified by using a display or the like that it is time to replace the wheel. Wheel diameter is within the allowable range, but if the flange angle or flange thickness is out of the allowable range, it is necessary to issue a rolling instruction, but by rolling, the wheel diameter is out of the allowable range. Or not. Therefore, as shown below, a method of obtaining the amount of rolling from the profile of the flange portion after rolling and thereby obtaining the wheel diameter after rolling will be described below. FIG. 3 shows a method of obtaining the amount of rolling from the profile of the flange portion before and after rolling. FIG. 3 (a) shows the profile 8f of the flange before rolling.
(Thin line) and the flange portion profile 8b after rolling (thick line) are shown in an overlapped manner. In addition, a portion 51 surrounded by a dotted line of the profile 8f of the flange portion before rolling shown by a thin line.
Indicates a worn portion. As shown in this figure, when the flange thickness Df before rolling is worn beyond an allowable value, it is necessary to perform a correction to return the thickness to within the allowable value. In the present embodiment, it is considered that the flange thickness and the flange angle are returned to the values at the time of new production. FIG. 3B shows the flange portion profile 8b after the rolling at the position of the predicted rolling point 35 of the flange portion profile 8f before the rolling. As described above, the thin line portion 51 surrounded by the dotted line in FIG. 3A indicates that the flange portion has been worn. As shown in the figure,
Both flange thicknesses are small. In order to return the worn flange portion to the shape at the time of new manufacturing by rolling, the wheel is ground upward (toward the wheel center) as shown by an arrow 52 in FIG. It is. In the calculation, how much the flange portion of the worn wheel should be rolled in order to return the shape to the shape at the time of new manufacture is obtained in advance. Reference numeral 26 denotes a point indicating the flange thickness Df of the flange portion profile before rolling. Reference numeral 22 denotes a point indicating the flange thickness Df0 of the flange portion profile after rolling. As described above, reference numeral 21 denotes a post-rolling prediction point, which is an intersection of an extension line of the flange portion and the tread before rolling. 27 is the intersection of the perpendicular of point 21 and the profile of the flange after milling. The linear distance connecting 21 and 27 is defined as the amount of milling. FIG. 4 shows the coordinates with the point 24 as the origin (0,0). The points 21 and 27 are obtained from the formula 1 of the flange portion of the profile before rolling, the formula 2 of the tread surface of the profile before rolling, and the formula 3 of the flange portion of the profile after rolling shown on the coordinates. Point 21 is the intersection of Equations 1 and 2. Reference numeral 27 denotes coordinates when the X value is 21 in Expression 3. The amount of milling is determined by Equation 4. Finally, Equation 5
Is determined as the predicted value of the wheel diameter after turning. FIG. 5 shows an example of a display screen of the result of the rolling prediction. On the display screen, two rows of data 101 can be displayed for each wheel. The current wheel size is displayed in the upper part, and the predicted wheel size after rolling is displayed in the lower part. 102
, The wheel diameter is displayed, and the predicted wheel diameter after rolling is displayed at 103. If the wheel diameter after rolling exceeds the rolling limit, the wheel diameter after rolling is displayed in red. When the wheel diameter after rolling is close to the rolling limit, the wheel diameter after rolling is displayed in yellow to improve the visibility of the worker. By rearranging and displaying the wheels in order of decreasing wheel diameter after rolling, it is easy to search for wheels exceeding the rolling limit or wheels near the rolling limit. As described above, in the present invention, the profile of the flange portion after rolling (from the profile of the flange portion worn out of the allowable range to the profile of the newly formed flange portion, except for the wheel diameter). ), A wheel shape measuring device capable of predicting the amount of milling, predicting the wheel diameter after milling, and informing the necessity of milling and the exchange with a new wheel is realized. As a result, it has become possible to easily inform the turning time and the like that the worker has determined based on his or her experience so far.
【図面の簡単な説明】 【図1】車輪形状測定システムの全体構成のブロック線
図である。 【図2】車輪のフランジ部のプロフィールの1例を示し
た図である。 【図3】転削前と後のフランジ部のプロフィールを示し
た図である。 【図4】フランジ部の拡大図である。 【図5】車輪形状測定結果と転削後の予測車輪径を表示
した1例を示す図である。 【符号の説明】 1…車輪形状測定部、2…車両ID読み取り部、3…車
輪形状データ収集部、4…処理部、6…車両、7…レー
ル、8…車輪。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration of a wheel shape measuring system. FIG. 2 is a view showing an example of a profile of a flange portion of a wheel. FIG. 3 is a diagram showing a profile of a flange portion before and after milling. FIG. 4 is an enlarged view of a flange portion. FIG. 5 is a diagram showing an example in which a wheel shape measurement result and a predicted wheel diameter after rolling are displayed. [Description of Signs] 1 ... wheel shape measuring unit, 2 ... vehicle ID reading unit, 3 ... wheel shape data collecting unit, 4 ... processing unit, 6 ... vehicle, 7 ... rail, 8 ... wheel.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】走行車両の車輪の両側からレーザ光を照射
    レーザ光照射手段と、その反射光を受光して、その受光
    した光を電気信号に変換して、その変換した電気信号を
    処理して車輪径・フランジ厚さ・フランジ角度からなる
    車輪形状を求める処理部を備えた車輪形状測定装置にお
    いて、 前記処理部は求めた車輪形状から、転削の要否を判断
    し、転削が要な車輪について、転削後の車輪形状を求め
    る機能を有することを特徴とする車輪形状測定装置。
    Claims: 1. A laser beam irradiating means for irradiating a laser beam from both sides of a wheel of a traveling vehicle, receiving the reflected light, converting the received light into an electric signal, and converting the signal into an electric signal. A wheel shape measuring apparatus having a processing unit for processing the electrical signal thus obtained to obtain a wheel shape composed of a wheel diameter, a flange thickness, and a flange angle, wherein the processing unit determines whether or not rolling is necessary from the obtained wheel shape. And a wheel shape measuring device having a function of obtaining a wheel shape after the turning for a wheel requiring the turning.
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