JP2004028587A - Wheel shape measuring device - Google Patents

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wheel
groove
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Pending
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JP2002180739A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Matsuno
松野 哲也
Shinichi Watabe
渡部 慎一
Original Assignee
Hitachi Industries Co Ltd
株式会社 日立インダストリイズ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a wheel shape accurately even when the vehicle wheel is running obliquely in a wheel shape measuring device. <P>SOLUTION: It is determined whether the wheel is running obliquely or not by comparing a reference groove provided on the back face of the wheel and the interval between flange tops on the inrush side and on the retreat side. When running obliquely, the inclination of the reference groove and the distance between the reference grooves are determined, and measured values of each wheel part are corrected by using them, to thereby determine the wheel shape highly accurately. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪形状測定装置に係り、特に計測している車両の車輪が斜めに走行している場合にも精度良く車輪形状を測定できる車輪形状測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の車輪形状測定装置では、特開2001−88503号公報に記載のように、車輪がレーザ光照射方向に対して常に一定の距離を維持しながら通過することを前提として車輪形状を測定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近は車輪のバック面に基準溝を設けてその溝を基準として車輪形状を決定するようにしている。
【0004】
ところで、車両の走行中には、必ずしも車輪がレールに対して平行になるとは限らない。このため、測定地点における車輪の走行向きが、レーザセンサの照射向きに対して斜めに測定される場合が発生する。その場合、従来の方法のように車輪がレーザセンサに対して一定の距離を保っているとして処理すると、計測した車輪径やフランジ径が実際よりも小さく測定されてしまう。
【0005】
そこで、本発明では、車輪が斜めに走行しても、誤差の無い計測結果の得られ、車輪の異常判定を正確に行えるる車輪形状測定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための手段としては、車輪バック面の基準溝を検知するために設定する基準線を、車輪が斜めに走行した場合でも基準溝検知が可能なように一次式とする手法を採用した。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の車輪形状測定装置のブロック図を示す。
【0008】
本発明の車輪形状測定装置は、レール32上を走行して来る車両31の車輪18に対して、レーザ光を照射してその反射光を受光する測定部1と、測定部位からの信号を切り分け制御する制御部3とデータ処理部5とからなる。車輪18の形状を測定するための測定部1は、レール32を挟んで複数のレーザセンサ(SE1〜SE4)からなる検出部2が設けてある。この検出部2で測定された測定値は光電変換され、制御部3の制御により切り出され、送信部4からデータ処理部5に送られる。
【0009】
データ処理部5は、測定値を受け取るための受信部6と、測定結果から車輪各部の数値に変換するための演算処理部7と、測定結果及び演算処理結果を格納するためのデータベース9を備えている。
【0010】
また、データ処理部5には、摩耗の判定を行うための摩耗判定基準値記憶部12と、測定異常の判定を行うための異常判定基準値記憶部13、及び車輪の新製・転削情報記憶部14と、それらのデータを入力する入力部11とが設けてある。さらに、データ処理部5に設けてある異常値判定処理部8では、入力部11で入力された基準値、及び新製、転削情報をもとに演算処理結果から車輪転削の要否等を判定する。
【0011】
データベース9に格納された測定結果は、出力部10からモニタ装置に送られ、モニタ装置を用いて参照可能となっている。なお、後述するように、車輪バック面28には、車輪の基準寸法となる基準溝が設けてあり車輪寸法を求めるための基準として用いている。この基準溝を正確に測定することが車輪形状測定では重要となる。
【0012】
図2(a)に車輪踏面側より見た車輪の状態を、(b)にフランジ部の側面拡大図を示す。また、図3に車輪バック面側から見た車輪の正面図を示す。
【0013】
図に示すように車輪のバック面28(バックゲージBG側)には、車輪18の基準寸法となる基準溝19が設けてある(例えば車軸中心を中心とした直径790mmの位置に溝が設けてある)。図2(b)に示すように車輪18の直径Wdは車輪のバックゲージ(BG)面28から65mmの車輪踏面の点21の直径である。車輪の踏面は、曲線通過を行いやすくするため、通常1/20のテーパが設けてある。フランジ17の踏面21側は、フランジ面27が垂直軸に対してフランジ角度θの傾きを有して設けてある。ここでフランジ厚さ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21上のポイント25から垂直に10mmの距離の地点である。フランジ高さh3はフランジ先端部から踏面の所定の点(バックゲージ面から65mmの点)21までの距離をいう。また、レーザセンサ(SE1〜SE4)の車輪18の計測点20の位置は車輪中心からh2の位置としている。
【0014】
図2、及び図3を用いて基準溝の測定結果らから車輪径を求める一例を説明する。
【0015】
車輪径Wdは、車輪中心からレール踏面21までの距離で表すことができ、下記の式で求める。
【0016】
Wd=(h1+h2)×2        (数1)
レーザ光の照射高さh1は、レール踏面21からレーザ光の照射位置までの距離とする。
【0017】
車輪中心からレーザ光照射位置までの距離h2は、レーザ光が基準溝19間を通過した距離LSと基準溝径WSにより下記の式で求める。
【0018】
h1=SQR((LS/2)+(WS/2)) (数2)
このため、車輪径の測定部位である車輪直径Wdを算出するためには、レーザ光により基準溝19の検出点間の距離LSを正確に検知することが重要となる。
【0019】
走行する車両の車輪18のバック面28にレーザ光を照射することにより、車輪18の突入側フランジ先端部15と、基準溝19間の距離C1と、基準溝19から退出側フランジ先端部16までの距離C2を求める。前述の両者の距離を比較することで、車輪18が斜め走行しているか否かを判定する。例えばと突入側のフランジ先端部15から基準溝までの距離C1と退出側のフランジ先端部と基準溝までの距離C2がC1=C2であれば、車輪は斜めになっていないと判断する。図のように右側に斜めになっているとC2>C1となる。左側に斜めになるとC1>C2となる。レーザ光の照射位置20で測定したデータは、車輪18が斜めに走行した場合、例えば図3のバック面形状として捉えられる。
【0020】
基準線35は、バック面形状23に対して平行となるように設定する線であり、下記の式となる。
【0021】
y=ax+b           (数3)
斜めに走行した車輪のバック面データは、レーザ照射位置からの距離の連続で構成されていることから、この連続データの傾きaは、車輪のバック面の地点P1と、地点P2の2点間の測定データから求める。この地点P1、P2は車輪が斜めで無い時の基準溝19の内側の点を用いればよい。
【0022】
切片bは、車輪のバック面から任意の距離T1に基準線が通ることを前提として設定する。例えば傾きが無いときのレール面からの測定位置h2が車輪中心位置になるように設定する。
【0023】
これにより、基準線35から距離T1に車輪バック面のデータが存在することになるため、このバック面のデータを基準溝の外側又は内側から繰返し参照し、溝の深さT2の変化があった位置(T2の最も大きな点)を基準溝として検知することが可能となる。
【0024】
図4に、演算処理7における基準溝の判定処理フローを示す。
【0025】
まず、レーザセンサで検出した測定データを取り込む(S1)。次に測定データから車輪のバック面のデータを抽出する(S2)。抽出したバック面のデータから傾きの有無を求め、傾きがあればその傾きを算出する(S3)。算出した傾きデータを用いて、基準線y=ax+bの式を決定する(S4)。
【0026】
バック面のデータnを基準線の式xに代入する(S5)。そして、その時のyの値と1つ前のyの値の差と、溝の基準深さを比較する(S6)。基準溝の深さが未満の場合は、バック面のデータn=n+1式とする(S7)。そして再びステップS5に戻り次のデータn+1をxに代入して、ステップS6を繰り返す。
【0027】
一つ前のデータとの差が基準溝の深さ以上となった場合は、このデータを基準溝として決定する(S8)。
【0028】
このように、車輪が斜めに走行してきた場合でも、基準溝位置を精度良く検出することで、この検出した基準溝の位置データを用いて、車輪各部の測定値を補正して、フランジ高さフランジ厚み車輪径等を高精度に求めることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車輪が斜めに走行してきた状態で車輪各部を測定しても、基準溝の測定値から各部の寸法を高精度に補正が可能となるため、測定値の異常発生を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車輪形状測定装置の構成を示すブロック図である。
【図2】車輪径の求め方を示す。
【図3】車輪バック面の基準溝の検知方法を示す。
【図4】基準溝の判定処理フローを示す。
【符号の説明】
1…測定部、2…レーザセンサ、3…制御部、4…送信部、5…データ処理部、6…受信部、7…演算処理部、8…異常値判定処理部、9…データベース、10…出力装置、11…入力装置、12…摩耗判定基準値、13…異常判定基準値、14…新製・転削情報、15…突入側フランジ先端部、16…退出側フランジ先端部、17…フランジ、18…車輪、19…基準溝、20…レーザ光照射位置、21…レール踏面、28…車輪バック面。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wheel shape measuring device, and more particularly to a wheel shape measuring device capable of accurately measuring a wheel shape even when a wheel of a vehicle being measured is traveling diagonally.
[0002]
[Prior art]
In a conventional wheel shape measuring device, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-88503, the wheel shape is measured on the assumption that the wheel always passes a laser beam irradiation direction while maintaining a constant distance. Was.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, recently, a reference groove is provided on a back surface of a wheel, and a wheel shape is determined based on the groove.
[0004]
By the way, while the vehicle is running, the wheels are not always parallel to the rails. Therefore, there is a case where the traveling direction of the wheel at the measurement point is measured obliquely with respect to the irradiation direction of the laser sensor. In this case, if the processing is performed assuming that the wheel keeps a certain distance from the laser sensor as in the conventional method, the measured wheel diameter or flange diameter is measured smaller than actual.
[0005]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a wheel shape measuring device capable of obtaining a measurement result without error even if the wheel travels diagonally and performing accurate wheel abnormality determination.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a means for achieving the above-mentioned object, a method of setting a reference line set for detecting a reference groove on the wheel back surface to be a primary expression so that the reference groove can be detected even when the wheel travels diagonally. Adopted.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a block diagram of a wheel shape measuring device of the present invention.
[0008]
The wheel shape measuring apparatus of the present invention separates a signal from a measuring unit 1 that irradiates a laser beam to a wheel 18 of a vehicle 31 traveling on a rail 32 and receives a reflected light thereof, and a signal from a measuring site. It comprises a control unit 3 for controlling and a data processing unit 5. The measurement unit 1 for measuring the shape of the wheel 18 includes a detection unit 2 including a plurality of laser sensors (SE1 to SE4) with a rail 32 interposed therebetween. The measurement value measured by the detection unit 2 is photoelectrically converted, cut out under the control of the control unit 3, and sent from the transmission unit 4 to the data processing unit 5.
[0009]
The data processing unit 5 includes a receiving unit 6 for receiving a measured value, an arithmetic processing unit 7 for converting a measured result into a numerical value of each unit of the wheel, and a database 9 for storing the measured result and the arithmetic processing result. ing.
[0010]
The data processing unit 5 includes a wear determination reference value storage unit 12 for determining wear, an abnormality determination reference value storage unit 13 for determining measurement abnormality, and new / milled wheel information. A storage unit 14 and an input unit 11 for inputting the data are provided. Further, an abnormal value determination processing unit 8 provided in the data processing unit 5 determines whether or not wheel rolling is necessary based on the calculation processing result based on the reference value input by the input unit 11 and the new product and the rolling information. Is determined.
[0011]
The measurement results stored in the database 9 are sent from the output unit 10 to the monitor device, and can be referenced using the monitor device. As described later, the wheel back surface 28 is provided with a reference groove which is a reference dimension of the wheel, and is used as a reference for obtaining the wheel dimension. Accurate measurement of this reference groove is important in wheel shape measurement.
[0012]
FIG. 2A shows a state of the wheel viewed from the wheel tread side, and FIG. 2B shows an enlarged side view of the flange portion. FIG. 3 shows a front view of the wheel as viewed from the wheel back surface side.
[0013]
As shown in the figure, a reference groove 19 serving as a reference dimension of the wheel 18 is provided on the back surface 28 (back gauge BG side) of the wheel (for example, a groove is provided at a position having a diameter of 790 mm centered on the axle center). is there). As shown in FIG. 2B, the diameter Wd of the wheel 18 is the diameter of the point 21 on the wheel tread surface 65 mm from the back gauge (BG) surface 28 of the wheel. The tread surface of the wheel is usually provided with a taper of 1/20 in order to make it easy to pass through a curve. On the tread surface 21 side of the flange 17, a flange surface 27 is provided so as to have an inclination of a flange angle θ with respect to a vertical axis. Here, the flange thickness Df indicates a distance from the center of the wheel shaft 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 21. The flange height h3 refers to the distance from the flange tip to a predetermined point (point 65 mm from the back gauge surface) 21 on the tread surface. The position of the measurement point 20 of the wheel 18 of the laser sensor (SE1 to SE4) is a position h2 from the center of the wheel.
[0014]
An example of obtaining the wheel diameter from the measurement results of the reference groove will be described with reference to FIGS.
[0015]
The wheel diameter Wd can be represented by the distance from the wheel center to the rail tread surface 21 and is calculated by the following equation.
[0016]
Wd = (h1 + h2) × 2 (Equation 1)
The irradiation height h1 of the laser light is a distance from the rail tread surface 21 to the irradiation position of the laser light.
[0017]
The distance h2 from the center of the wheel to the laser light irradiation position is obtained by the following equation based on the distance LS of the laser light passing between the reference grooves 19 and the reference groove diameter WS.
[0018]
h1 = SQR ((LS / 2) 2 + (WS / 2) 2 ) (Equation 2)
Therefore, it is important to accurately detect the distance LS between the detection points of the reference groove 19 by using the laser beam in order to calculate the wheel diameter Wd, which is the measured portion of the wheel diameter.
[0019]
By irradiating a laser beam to the back surface 28 of the wheel 18 of the traveling vehicle, the distance C1 between the rush side flange tip 15 of the wheel 18 and the reference groove 19, and from the reference groove 19 to the exit flange tip 16 Is obtained. By comparing the distance between the two, it is determined whether or not the wheel 18 is traveling obliquely. For example, if the distance C1 from the flange end 15 on the entry side to the reference groove and the distance C2 from the flange end on the exit side to the reference groove C1 = C2, it is determined that the wheel is not inclined. As shown in the figure, if the right side is inclined, C2> C1. When inclined to the left, C1> C2. The data measured at the irradiation position 20 of the laser beam is captured as, for example, the back surface shape in FIG. 3 when the wheel 18 travels obliquely.
[0020]
The reference line 35 is a line set so as to be parallel to the back surface shape 23, and is represented by the following equation.
[0021]
y = ax + b (Equation 3)
Since the back surface data of the wheel traveling obliquely is composed of a continuation of the distance from the laser irradiation position, the slope a of this continuous data is between the point P1 and the point P2 on the back surface of the wheel. From the measured data of The points P1 and P2 may be points inside the reference groove 19 when the wheels are not inclined.
[0022]
The intercept b is set on the assumption that the reference line passes an arbitrary distance T1 from the back surface of the wheel. For example, the measurement position h2 from the rail surface when there is no inclination is set to be the wheel center position.
[0023]
As a result, the data of the wheel back surface exists at the distance T1 from the reference line 35, and the data of the back surface is repeatedly referred to from outside or inside the reference groove, and the depth T2 of the groove changes. The position (the largest point of T2) can be detected as a reference groove.
[0024]
FIG. 4 shows a reference groove determination processing flow in the arithmetic processing 7.
[0025]
First, measurement data detected by the laser sensor is fetched (S1). Next, data on the back surface of the wheel is extracted from the measurement data (S2). The presence or absence of a tilt is determined from the extracted data of the back surface, and if there is a tilt, the tilt is calculated (S3). The equation of the reference line y = ax + b is determined using the calculated inclination data (S4).
[0026]
The data n on the back surface is substituted into the reference line equation x (S5). Then, the difference between the y value at that time and the immediately preceding y value is compared with the reference depth of the groove (S6). If the depth of the reference groove is less than the above, the data of the back surface is set to n = n + 1 (S7). Then, the flow returns to step S5 again, substituting the next data n + 1 for x, and repeating step S6.
[0027]
If the difference from the immediately preceding data is equal to or greater than the depth of the reference groove, this data is determined as the reference groove (S8).
[0028]
As described above, even when the wheel travels diagonally, by accurately detecting the reference groove position, the measured value of each part of the wheel is corrected using the detected reference groove position data, and the flange height is corrected. Flange thickness Wheel diameter etc. can be determined with high accuracy.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if each part of the wheel is measured in a state where the wheel is traveling diagonally, the dimensions of each part can be corrected with high accuracy from the measured value of the reference groove. The effect of reducing the occurrence of abnormalities can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wheel shape measuring device.
FIG. 2 shows how to determine a wheel diameter.
FIG. 3 shows a method of detecting a reference groove on a wheel back surface.
FIG. 4 shows a reference groove determination processing flow.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measurement part, 2 ... Laser sensor, 3 ... Control part, 4 ... Transmission part, 5 ... Data processing part, 6 ... Reception part, 7 ... Calculation processing part, 8 ... Abnormal value judgment processing part, 9 ... Database, 10 ... output device, 11 ... input device, 12 ... wear determination reference value, 13 ... abnormality determination reference value, 14 ... new and milled information, 15 ... entry-side flange tip, 16 ... exit-side flange tip, 17 ... Flange, 18: Wheel, 19: Reference groove, 20: Laser beam irradiation position, 21: Rail tread surface, 28: Wheel back surface.

Claims (1)

  1. 走行する車両の車輪にレーザ光を照射し、その反射光から車輪の形状を測定する車輪形状測定装置において、
    前記車輪のバック面に所定の半径の位置に基準溝を設け、前記基準溝から突入側フランジ端までの距離と、前記基準溝から退出側フランジ端までの距離とを比較することで車輪が斜め走行しているか否かを判定することを特徴とする車輪形状測定装置。
    In a wheel shape measuring device that irradiates a laser beam to a wheel of a traveling vehicle and measures the shape of the wheel from the reflected light,
    A reference groove is provided at a position of a predetermined radius on the back surface of the wheel, and the distance between the reference groove and the intruding flange end is compared with the distance from the reference groove to the exit flange end so that the wheel is inclined. A wheel shape measuring device for determining whether or not the vehicle is running.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007292473A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Hitachi Plant Technologies Ltd Railroad vehicle running wheel measuring instrument
JP2009531234A (en) * 2006-03-29 2009-09-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Railway wheel repair management

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