JP4455255B2 - Axle flaw detection apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、超音波装置を用いた鉄道車両用車軸等の新規な車軸探傷装置とその方法に関する。 The present invention relates to a novel axle flaw detector such as a railway vehicle axle using an ultrasonic device and a method therefor.
従来の電車の車軸探傷装置は、特許文献1及び2に詳細に記載されている。空中超音波探触子と超音波の送受信を行う探触子(斜角・垂直探触子を組合せたもの)を配置した第1探触子ヘッド、超音波の送受信を行う探触子(斜角探触子)を配置した第2探触子ヘッド、第1探触子ヘッドと第2探触子ヘッドとの上下、左右、前後の移動及び回転を行う機構装置、第1探触子ヘッドと第2探触子ヘッドとの移動時の移動量を検出する移動量検出部、第1探触子ヘッドに配置された探触子、空中超音波探触子及び第2探触子ヘヅドに配置された探触子に超音波の送信指示、各探触子から入力した反射エコーを受信する超音波探傷器、超音波探傷器の出力を表示するディスプレイ、超音波探傷器の探傷データを入カしそのデータのグラフ表示や印字、超音波探傷器への車軸の長さや探傷ゲート等の各パラメータの設定を行うデータ処理部、第1の探触子ヘッドと車軸の端面との間及び第2の探触子ヘッドと車軸の円周上の表面との間のギャップに油の充填を行う給油ユニット、駆動装置及び給油ユニットに動作指令を行い、移動量検出部から第1の探触子ヘッドと第2の探触子ヘッドとの移動量を入カする操作・制御部、操作・制御部から移動量検出部が検出した移動量を入力し、駆動装置の戻り量を計算する演算部を有するものである。
Conventional train axle flaw detectors are described in detail in
又、特許文献3においては車軸を探傷する探触子を搭載した昇降体を車軸の軸芯に制御する制御装置を有することが示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses that a control device for controlling a lifting body equipped with a probe for flaw detection on an axle to the axle center of the axle.
前述の従来技術おいては、車軸の中心を求める基準として車軸センタ穴を利用しているので、距離センサは車軸センタ穴を横切って上下、左右に往復動作させる必要がある。しかし、車輪が消耗して車軸中心位置が下がった場合を想定すると車軸センタ穴の無い位置から上下、左右走査をして車軸センタ穴を検知する工程が必要となり、位置決めに時間がかかるという問題があった。又、上下、左右の2軸駆動機構の構築が必要なため装置製作及び制御システム構築に時間がかかるという問題があった。 In the above-described prior art, since the axle center hole is used as a reference for determining the center of the axle, the distance sensor needs to be reciprocated vertically and horizontally across the axle center hole. However, assuming that the wheel center wears down and the axle center position is lowered, a process of detecting the axle center hole by scanning up and down and left and right from a position where there is no axle center hole is required, and positioning takes time. there were. In addition, since it is necessary to construct a vertical and lateral biaxial drive mechanism, there is a problem that it takes time to manufacture the apparatus and to construct a control system.
更に、近年は車軸の検査工数を短縮するため、軸箱本体を車軸に取付けた状態で探傷できる装置が求められているが、従来技術では探傷ヘッドが取付けボルトを含めた軸箱に干渉しない距離から車軸センタ穴を検出しようとすると車軸センタ穴境界部の位置検出精度が低下し、精度よく位置決めできないという問題点があった。 Further, in recent years, in order to shorten the inspection time of the axle, a device capable of flaw detection with the axle box body attached to the axle is required. However, in the conventional technology, the distance at which the flaw detection head does not interfere with the axle box including the mounting bolt. If an attempt is made to detect the axle center hole, the position detection accuracy of the axle center hole boundary portion is lowered, and there is a problem that the positioning cannot be performed accurately.
本発明の目的は、車軸の中心と探傷ヘッド中心との位置決め時間の短縮と車軸検査工数の低減を図ることができる車軸探傷装置及びその方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an axle flaw detection apparatus and method that can shorten the positioning time between the axle center and the flaw detection head center and reduce the number of axle inspection steps.
本発明は、車輪を有する車軸をその端面で探傷ヘッドにより超音波探傷する車軸探傷装置において、前記車輪をレール上にて固定する車輪固定装置と、前記車軸の軸長方向に対して間隔を設けて前記車軸の高さを複数個所測定可能に配置した距離センサと、該距離センサで測定して得られた複数のデータを基に前記車軸中心に対する前記探傷ヘッド中心との高低差を演算する演算処理部と、前記車軸中心に対して前記探傷ヘッド中心の位置決めを行う駆動装置とを有し、前記車輪固定装置が以下に示す構成を有することを特徴とする。 The present invention relates to an axle flaw detector that ultrasonically flaws an axle having wheels at its end surface with a flaw detection head, and provides a wheel fixing device that fixes the wheel on a rail, and an interval with respect to the axial length direction of the axle. And calculating the height difference between the center of the flaw detection head and the center of the flaw detection head based on a plurality of data obtained by measuring the distance of the axle so that the height of the axle can be measured at a plurality of locations. a processing unit, wherein possess a drive device for positioning the inspection head centered with respect to the axle center, the wheel locking device characterized in that it have the following construction.
即ち、本発明は、左右方向の中心位置については車輪を固定するための専用装置を設置することで常に車軸中心を定位置で固定できるようにし、左右の位置検出を不要とすることで左右方向の駆動部制御をなくすことができ、又、上下方向については固定された車輪間の車軸中央近傍直下に距離センサを2個設置して車軸外周までの最短距離を測定し、このデータをもとに車軸端部中心に対する探傷ヘッド中心との高低差を演算する演算部を備え、車軸中心と探傷ヘッド中心の位置決めを行なう駆動機構を有するものである。 That is, according to the present invention, with respect to the center position in the left-right direction, by installing a dedicated device for fixing the wheel, the center of the axle can always be fixed at a fixed position, and the left-right direction is eliminated by eliminating the need to detect the left-right position. In the vertical direction, two distance sensors are installed just below the center of the axle between the fixed wheels, and the shortest distance to the outer periphery of the axle is measured. And a driving mechanism for positioning the center of the axle and the center of the flaw detection head, with a calculation unit for calculating the height difference between the center of the flaw detection head and the center of the flaw detection head.
前記距離センサは、前記車軸の軸長方向に対して間隔を設けて前記車軸の高さを複数個所測定可能に配置した複数の距離センサからなり、各距離センサで各々前記車軸の高さを測定して得られたデータを基に前記車軸中心に対する前記探傷ヘッド中心との高低差を演算することが好ましい。 The distance sensor is composed of a plurality of distance sensors arranged so as to be capable of measuring the height of the axle at a plurality of positions at intervals with respect to the axial direction of the axle, and the distance sensor measures the height of the axle. It is preferable to calculate the height difference between the flaw detection head center and the axle center based on the data obtained in this manner.
前記駆動装置は、前記探傷ヘッドと、該探傷ヘッドを固定し前記車軸端面に対する衝撃を吸収し所定の圧力で押圧する押圧手段と、前記探傷ヘッド及び押圧手段を回転させる回転機構部と、該回転機構部を搭載し前記探傷ヘッド及び押圧手段と共に前記車軸方向に移動可能な前後移動テーブルと、該前後移動テーブルを前後に移動させる前後駆動手段と、前記前後移動テーブル及び前後駆動手段を搭載する上下移動テーブルと、該上下移動テーブルを上下に移動させる上下駆動手段とを有すること、又、前記前後移動テーブルを搭載し左右に移動させる左右移動テーブルと、該左右移動テーブルを左右に移動させる左右駆動手段とを有することが好ましい。 The driving device includes the flaw detection head, a pressing unit that fixes the flaw detection head, absorbs an impact on the axle end surface, and presses the flaw detection head and the pressing unit with a predetermined pressure, and a rotation mechanism unit that rotates the flaw detection head and the pressing unit. A front / rear moving table mounted with a mechanism portion and movable in the axle direction together with the flaw detection head and pressing means, a front / rear drive means for moving the front / rear movement table back and forth, and an upper / lower position mounting the front / rear movement table and the front / rear drive means A moving table; and a vertical driving means for moving the vertical moving table up and down; a left / right moving table for mounting the front / rear moving table to move left and right; and a left / right drive for moving the left / right moving table to the left and right Means.
前記車輪固定装置は、
前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該2個の車輪固定具を保持する車輪保持機構と、該車輪保持機構を上下移動させる上下移動手段とを有し、該車輪固定具の一方が前記車輪保持機構の一方の端部に保持され、前記車輪固定具の他方が前記車輪保持機構の他方の端部に保持されること、又、
前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該車輪固定具の一方を保持し前記車輪を所定の位置に停止し前記車輪の位置を決める位置決めアームと、前記車輪固定具の他方を保持する可動アームと、前記位置決めアームと前記可動アームとを保持するアーム固定具と有し、前記位置決めアームが前記アーム固定具の一方の端部に保持され、前記可動アームが前記アーム固定具の他方の端部に前記アーム固定具に対して回転可能に保持され、前記車輪固定具が前記車輪の円周に沿って所定の間隔で設けられた車輪保持ガイドであり、該2個の車輪保持ガイドによってV字型を形成することが好ましい。
The wheel fixing device is
Possess the two wheels fixture to prevent rotation of the wheel on the rail, the wheel holding mechanism for holding the two wheels fixture said, a vertical moving means for vertically moving the wheel holding mechanism, one of the wheel fixture is held at one end of the wheel holding mechanism, Rukoto other of the wheel fixture is held at the other end of the wheel holding mechanism, also,
And two wheels fixture to prevent rotation of the wheel on the rail, a positioning arm for holding one of the wheel fixture stop the wheel in position determines the position of the wheel, the wheel fixturing A movable arm that holds the other of the tool, an arm fixing tool that holds the positioning arm and the movable arm, the positioning arm is held at one end of the arm fixing tool, and the movable arm is A wheel holding guide which is rotatably held with respect to the arm fixing tool at the other end of the arm fixing tool, and the wheel fixing tool is provided at predetermined intervals along the circumference of the wheel; It is preferable to form a V shape by the wheel holding guides.
前記探傷ヘッドは、前記車軸の探傷面の軸芯を中心とする対応する位置に対称に配置された複数の探触子と、前記車軸の探傷基準穴を検出する近接センサと、前記軸芯に対応する位置に配置された円錐状の突起とを有すること、又、前記車軸の探傷面の軸芯を中心とする対応する位置に対称に配置された複数の探触子と、前記車軸の探傷基準穴を検出する近接センサと、前記車軸の探傷面との距離を検出する距離センサとを有することが好ましい。 The flaw detection head includes a plurality of probes arranged symmetrically at corresponding positions around the axis of the flaw detection surface of the axle, a proximity sensor for detecting a flaw detection reference hole of the axle, and the axis A plurality of probes disposed symmetrically at corresponding positions around the axis of the flaw detection surface of the axle, and flaw detection on the axle. It is preferable to have a proximity sensor that detects a reference hole and a distance sensor that detects a distance from the flaw detection surface of the axle.
接触媒質である油を前記探傷ヘッドへ供給する油供給ユニットと、前記探傷ヘッドの前後移動及び回転を制御する制御部と、探傷結果を演算する演算処理部と、演算データを処理するデータ処理部と、前記データを表示する表示装置とを有することが好ましく、特に制御部と、演算処理部と、データ処理部とを有する収録処理装置により予めプログラム設定することにより全自動探傷が可能とすることができる。 An oil supply unit that supplies oil as a contact medium to the flaw detection head, a control unit that controls forward and backward movement and rotation of the flaw detection head, a calculation processing unit that calculates flaw detection results, and a data processing unit that processes calculation data And a display device for displaying the data, and in particular, fully automatic flaw detection is possible by preprogramming with a recording processing device having a control unit, an arithmetic processing unit, and a data processing unit. Can do.
又、本発明は、車輪を有する車軸をその端面で探傷ヘッドにより超音波探傷する車軸探傷方法において、前記車輪をレール上で固定する車輪固定工程と、前記車輪の内側における前記車軸の高さを軸方向に対して複数箇所測定する高さ測定工程と、該測定して得られたデータを基に前記車軸中心に対する前記探傷ヘッド中心との高低差を求め、該求められた値に基づいて前記車軸中心に対して前記探傷ヘッド中心の位置決めを行う位置決め工程と、前記超音波探傷を行う探傷工程とを順次有し、
前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該2個の車輪固定具を保持する車輪保持機構と、該車輪保持機構を上下移動させる上下移動手段とを有し、該車輪固定具の一方が前記車輪保持機構の一方の端部に保持され、前記車輪固定具の他方が前記車輪保持機構の他方の端部に保持される車輪固定装置を用いて前記車輪固定工程を行うことを特徴とし、特に、車輪をレール上で固定する工程の後の工程を予めプログラム設定することによって自動的に行うことができる。
Further, the present invention provides an axle flaw detection method in which an axle having wheels is subjected to ultrasonic flaw detection with a flaw detection head at an end surface thereof, a wheel fixing step of fixing the wheels on a rail, and a height of the axle inside the wheels. A height measurement step for measuring a plurality of locations in the axial direction and a height difference between the flaw detection head center with respect to the axle center based on the data obtained by the measurement, and based on the obtained value a positioning step for positioning the inspection head centered with respect to the axle center, and a flaw detection step successively closed to perform the ultrasonic flaw detection,
Two wheel fixtures for preventing rotation of the wheel on the rail, a wheel holding mechanism for holding the two wheel fixtures, and a vertical movement means for moving the wheel holding mechanism up and down, One of the wheel fixtures is held at one end of the wheel holding mechanism, and the wheel fixing step is performed using a wheel fixing device in which the other of the wheel fixtures is held at the other end of the wheel holding mechanism. In particular, the process after the process of fixing the wheel on the rail can be automatically performed by setting in advance a program.
更に、本発明に係る車輪固定装置においては、前記車輪固定具が車輪保持ガイドであり、該2個の車輪保持ガイドによって前記車輪をV型に固定することを特徴とする。 Further, the wheel fixturing device according to the present invention, the wheel fixture is wheel-holding guide, characterized by fixing the wheel to the V-type by the two wheel holding guide.
本発明によれば、車軸の中心と探傷ヘッド中心との位置決め時間の短縮と車軸検査工数の低減を図ることができる車軸探傷装置及びその方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the axle flaw detection apparatus which can aim at shortening of the positioning time of the center of an axle shaft and a flaw detection head center, and reduction of an axle inspection time, and its method can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to specific examples.
図1は、本発明に係る車軸探傷装置の一実施例を示す全体構成図である。図1に示すように、検査対象は車軸1であり、車輪2、2a、軸箱3、3aを有する。探傷ヘッド5、5aはそれを上下、左右、前後及び回転させるための駆動装置4、4aに設けられる。車輪2、2aはレール6、6a上に搭載され、車輪固定装置7、7aによって固定される。他、本発明に係る車軸探傷装置は、探傷ヘッド5、5aに配置された探触子にパルス信号を送信および超音波エコーを受信するための超音波探傷器31、車輪固定装置7、7aを駆動するための車輪固定用エアーシリンダ、探傷ヘッド5、5aを車軸1の端面に押し付けるためのエアーシリンダ駆動用の圧縮空気供給ユニット32、探触子と車軸1の探傷面の音響結合をするために供給される油供給ユニット33を有する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an axle flaw detector according to the present invention. As shown in FIG. 1, the object to be inspected is an
探傷データの収録処理装置22は、探傷データを処理するためのデータ処理部23、演算処理部24及び駆動装置4、4a、超音波探傷器31、圧縮空気供給ユニット32を制御するための操作スイッチを有する制御部25から構成される。データ処理部23の処理結果は表示装置21に表示される。
The flaw detection data recording processing device 22 includes a
距離センサ8、8aはレール6、6aに対して平行で、車軸1の軸長方向に所定の間隔で設けられ、車軸1の所定の間隔で2箇所の高さが測定される。測定されたデータを基に車軸1の両端部中心の各々の高さを基に探傷ヘッド5、5a中心との高低差を演算処理部24で演算される。その演算により車軸1の両端部中心と探傷ヘッド5、5a中心との位置決めを行なう駆動装置4、4aを有する。
The distance sensors 8, 8 a are parallel to the
図2は探傷ヘッドを駆動させる駆動装置の斜視図である。図2に示すように、駆動装置4、4aは、探傷ヘッド5、5aを車軸1に押付けたときの衝撃を吸収すると共に探傷面11aの圧力を一定とするための押圧手段となるエアシリンダ41、探傷ヘッド5、5aの探触子ケーブルを巻き取るケーブル巻き取り部42、探傷ヘッド5、5aを回転させる回転機構部43、探傷ヘッド5、5aと共に回転機構部43を前後に移動させ搭載するための前後移動テーブル44、前後移動テーブル44を上下に移動させるためのエアーシリンダーによる上下駆動手段により上下移動テーブル46を有する。
FIG. 2 is a perspective view of a driving device for driving the flaw detection head. As shown in FIG. 2, the
図3は探傷前後の探傷ヘッドと車軸端部を示す断面図である。図3(a)は探傷前の探傷ヘッドと車軸が離れている状態を示し、図3(b)は探傷状態であって探傷ヘッドと車軸が接触している状態を示している。図3に示すように、車軸1の探傷面11には、車軸1の中心を示す車軸センター穴12、探傷基準穴13を有し、探傷ヘッド5、5aには車軸センター穴12に対応して挿入され使用される油を節約するための突起51が設けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the flaw detection head and the axle end before and after flaw detection. FIG. 3A shows a state where the flaw detection head and the axle are separated from each other, and FIG. 3B shows a flaw detection state where the flaw detection head and the axle are in contact with each other. As shown in FIG. 3, the
図4は、車輪固定装置とその動作を示す構成図であり、図4(a)は車輪固定前の状態を示し、図4(b)は固定後の状態を示す図である。図4に示すように、車輪2はレール6上に車輪2の円周面に沿って設けられた2個の車輪保持ガイド72a、72bによって形成されるV字型により固定される。車輪保持ガイド72a、72bは車輪保持機構72に保持され、それを上下移動させる車輪固定用エアシリンダ71による上下移動手段を有し、車輪保持ガイド72a、72bの上への移動に伴って左右への移動が起こり、車輪2と車輪保持ガイド72a、72bとが接触し、両方の車輪2が予め定められた位置に固定され、駆動装置による探傷ヘッド5、5aの左右への調整を行うことなく固定することができる。車輪固定用エアシリンダ71による移動は全体を持ち上げるものではなく、車輪1を固定する程度のものである。
4A and 4B are configuration diagrams showing the wheel fixing device and its operation. FIG. 4A shows a state before fixing the wheel, and FIG. 4B shows a state after fixing. As shown in FIG. 4, the
車輪2を車輪固定装置7のV字型をした車輪保持ガイド72a、72bの間に保持した状態で図1に示す圧縮空気供給ユニット32から車輪固定装置7の車輪固定用エアシリンダ71に圧縮空気を供給し、車輪保持機構72を上昇させる。車輪保持機構72には車輪保持ガイド72a、72bが固定されているため、始めに車輪保持ガイド72aと車輪2が接触し、車輪2を車輪保持ガイド72bの方向に移動させると共に車輪保持ガイド72bに当たった位置で停止させ、車輪2を固定する。この時、車輪2が固定された状態において車輪保持ガイド72a、72bがV字型をしていることで、車軸1の左右方向の中心位置は車輪2の外径寸法が変化しても一定となる。
Compressed air from the compressed
図5は探傷ヘッドの斜視図であり、図5(a)は車軸との接触面側を示し、図5(b)は探触子ケーブル引出し状態を示す斜視図である。図5に示すように、探傷ヘッドは、車軸1の探傷面の軸芯を中心とする対応する位置に対称に配置された3個の探触子54と、車軸1の探傷基準穴13を検出する近接センサ55と、軸芯に対応する位置に配置された円錐形状の油節約のための油節約突起51とを有し、更に、油保持溝52、油供給穴53、油供給チューブ53a、探触子ケーブル54a、近接センサケーブル55aを有する。探触子54はいずれも探傷ヘッドのベース面より僅かに凹んでおり、探傷面に油が供給される。各探触子54は車軸1の探傷面に対して車軸1の探傷すべき位置に傾斜させて向けるようにスペーサが挿入される。
FIG. 5 is a perspective view of the flaw detection head, FIG. 5 (a) shows a contact surface side with an axle, and FIG. 5 (b) is a perspective view showing a probe cable drawn out state. As shown in FIG. 5, the flaw detection head detects three
図6は本発明の動作を示すフロー図である。駆動装置4と駆動装置4aの動作は同一のため駆動装置4の動作について説明する。図1において、収録処理装置22により探傷パラメータS1を設定する。次に車輪2を車輪固定装置7により車軸固定S2する。この車輪固定動作は前述した図4に示す通りである。図1において、車輪2が固定されていることを確認し、制御部25に取付けられた探傷開始スイッチを押すことで以下の探傷動作が自動的に開始される。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the present invention. Since the operations of the
始めに距離センサ8、8aで車軸1までの最短距離を測定することにより車軸中心位置検出S3が行われる。距離センサ8、8aの値が同一であれば車軸は高さ方向の傾きがなく水平であり、距離センサ8、8aの値に差がでた場合には車輪2の磨耗により車軸1が傾いていることになる。車軸1の外径寸法及び車軸1の長さは決まっているので、距離センサ8、8aの値を演算処理部24で演算することで図3(a)に示す探傷面11に加工された車軸センタ穴12の高さ方向における中心位置を演算する。さらに探傷ヘッド5の中心位置との距離を演算し、上下移動テーブル46の移動距離を制御部25に送る。制御部25は図2に示す駆動装置4の上下移動テーブル46を演算処理部24で求めた位置まで移動させて車軸中心と探傷ヘッド5の中心を一致させる。
First, the axle center position detection S3 is performed by measuring the shortest distance to the
次に、図1に示す制御部25は図2に示す前後移動テーブル44を駆動し、探傷ヘッド5の先端部を図3(a)に示す探傷面11の直前まで移動させ、図2に示すエアシリンダ41を駆動して探傷ヘッド5を図3(b)に示すように車軸1の探傷面11に押付ける。この時、図3に示す探傷ヘッド5の中心に取付けられた油節約突起51は車軸センタ穴12を塞ぐ状態となる。
Next, the
次に、制御部25は油供給ユニット33を制御し、図5bに示す油供給チューブ53aを通して図5aに示す油供給穴53から油保持機構52に油を供給し、一定時間経過後に油の供給を停止する。
Next, the
次に、制御部25は図2に示す駆動装置4の回転機構部43を制御して探傷ヘッド5を回転させ、図5(a)に示す近接センサ55により図3(a)に示す探傷基準穴13を検出S4し、探傷開始位置を設定する。先に探傷ヘッド5の油保持機構52に供給された油は図3に示す探傷基準穴13を検知するために回転することで油保持機構52内で循環しながら図5に示す探触子54の表面と図3に示す探傷面11の間に浸透して音響結合され探傷可能状態となる。又、図5(b)に示すように探傷ヘッド5から引き出された油供給チューブ53a、探触子ケーブル54a、近接センサケーブル55aのケーブル及びチューブは探傷ヘッド5の回転と共に回転するが、何ら対策をしない場合、駆動装置4に巻き付いて動作できない状態となる恐れがあるため、図2に示すケーブル巻取り部42に巻き付く構造とし駆動装置4の動作に支障のない構造とした。
Next, the
次に、探傷開始位置から探傷面11の周方向に1周360°回転させて探傷S5しながら収録処理装置22のデータ処理部23で探傷データを処理し、欠陥の有無を判断すると共に表示装置21に欠陥の有無表示S6を出力する。最後に図2に示す回転機構部43を探傷開始状態まで回転させて初期状態に戻し、ケーブル巻取り部42に巻きついているケーブル、チューブを巻き戻しS7、終了する。
Next, the flaw detection data is processed by the
以上、本実施例によれば、車軸1の左右の位置決め時間の短縮と共に、制御系のシステム構築時間短縮及び車軸1に軸箱3を取り付けた状態で車軸1の中心位置を検出することができ、車軸検査工数の低減を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to detect the center position of the
又、本実施例によれば、車輪固定装置7により車輪2、2aが所定の位置に位置決めされるので、従来車軸センタ穴を利用した位置決め方式で必要であった車軸中心位置検出のための左右方向の制御が不要となり作業時間の短縮、制御系のシステム構築時間短縮及び装置を小型化できるという効果を奏すると共に、車軸センタ穴12を走査しないため車軸センタ穴12の検出時に探傷ヘッド5に取付けたセンサが軸箱3と干渉する問題点もなくなり、軸箱3を取付けた状態であっても車軸中心位置の検出が可能となるので、探傷のための軸箱3の取り外し作業がなくなり車軸の検査工数を短縮する。
Further, according to the present embodiment, the
更に、距離センサ8、8aを2個使用することで車輪2が消耗し、左右の車輪外径寸法に差が発生した場合においても距離の差から車軸1の上下方向の傾きを演算して車軸両端におけるそれぞれの車軸中心位置を求めることができる効果がある。尚、本実施例では、2個の距離センサを用いているが、1個でもそれを移動させて用いることにより2個の場合と同様に測定できる。
Further, when the two distance sensors 8 and 8a are used, the
図7は本発明に係る他の車軸探傷装置の全体構成図である。図7に示すように、車軸探傷装置は、検査対象の車軸1は、車輪2、2aを有し、レール6、6a上に搭載されている。図7に示すように、探傷ヘッド5、5aを、上下、左右、前後及び回転させるための駆動装置4、4a、探傷ヘッド5、5aに配置された探触子にパルス信号を送信および超音波エコーを受信するための超音波探傷器31、車軸端面に探傷ヘッドを押し付けるためのエアーシリンダ駆動用の空気圧縮機供給ユニット32、探傷データの収録処理装置22、探傷データを処理するためのデータ処理部23と、演算処理部24、駆動装置4、4a、超音波探傷器31、圧縮空気供給ユニット32を制御するための操作スイッチ付き制御部25から構成される。データ処理部の処理結果は表示装置21に表示される。
FIG. 7 is an overall configuration diagram of another axle flaw detector according to the present invention. As shown in FIG. 7, in the axle flaw detector, the
又、実施例1と同様に、距離センサ8、8aが車軸1の軸長方向に所定の間隔で設けられ、距離センサ8、8aで測定されたデータを基に車軸端部中心に対する探傷ヘッド5、5a中心との高低差を演算処理部24で演算し、その演算結果を基に車軸1の端部中心と探傷ヘッド5、5aの中心との高さ方向の位置決めが駆動装置4、4aによって行なわれる。本実施例においても、距離センサ8、8aによって車軸の高さが測定され、両端での高さ方向での各中心位置が求められるので、その後の左右の車軸1の端部中心と探傷ヘッド5、5aの中心位置を駆動装置4、4aによって簡単に合わせることができる。
Similarly to the first embodiment, the distance sensors 8 and 8a are provided at predetermined intervals in the axial direction of the
図8は、探傷時において車輪が移動しないように固定するための車輪固装置を示す図である。図8(a)は車輪固定装置の正面図及び図8(b)は車輪の固定状態を示した斜視図である。図8に示すように、車輪1は、レール6に乗ったまま車輪固定装置にて固定される。車輪固定装置は、2個の車輪保持ガイド72a、72bがそれぞれ車輪2を所定の停止位置を決めるための位置決めアーム9bと、可動アーム9aに設けられる。位置決めアーム9bと、可動アーム9aとはアーム固定具9に設けられる。先ず、車輪2を位置決めアーム9bの車輪保持ガイド72bに押し付け、次に可動アーム9aの車輪保持ガイド72bを挿入して固定するものである。いずれの車輪保持ガイド72a、72bも車輪2に対してV字型となるように、車輪2との接触面が車輪2の傾斜に沿って傾斜した構造を有する。本車輪固定装置においても、その位置を車輪2の回転中心に固定することにより実施例1と同様に車輪2がその回転中心に固定することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a wheel fixing device for fixing the wheels so as not to move during flaw detection. FIG. 8A is a front view of the wheel fixing device, and FIG. 8B is a perspective view showing a fixed state of the wheel. As shown in FIG. 8, the
図9は、本発明に係る探傷ヘッドの平面図である。図9に示すように、探傷ヘッドは、3個の探触子54、探傷基準穴13を検出するための近接センサ55、探触子54探傷面との距離を測定する距離センサ56を有し、探触子54はいずれもベース面と同じ面になっている。又、探傷ヘッドの裏側は各センサのケーブルが設けられている。
FIG. 9 is a plan view of the flaw detection head according to the present invention. As shown in FIG. 9, the flaw detection head has three
図10は、車軸センタ穴中心位置の検出手順を示す図であり、図10(a)が車軸端部を側面から見た一部断面図、図10(b)が車軸端面における左右方向の車軸中心位置の求め方を示した平面図である。図10(a)に示すように、車軸1の探傷部は車軸端部における探傷面11、車軸センタ穴12、探傷面11に加工された探傷基準穴13を有する。車軸1の中心位置を検出する距離センサ56が図7に示す探傷ヘッド5の先端部中心に設けられている。距離センサ56によって車軸センタ穴12に対してL1及びL2の各位置が検出され、その後にそれらの距離から戻り量が算出され、車軸1の中心位置が求められる。その値を基に駆動装置によって探傷ヘッド5が探傷面11に設定される。
10A and 10B are diagrams showing a procedure for detecting the center position of the axle center hole. FIG. 10A is a partial cross-sectional view of the axle end viewed from the side, and FIG. 10B is the left-right axle on the axle end face. It is the top view which showed how to obtain | require a center position. As shown in FIG. 10A, the flaw detection portion of the
図11は、本実施例の探傷ヘッドの駆動装置を示す斜視図である。本駆動装置は、探傷ヘッド5を車軸1に押付けたときの衝撃を吸収すると共に探傷面の圧力を一定とするための押圧手段のエアシリンダ41、各ケーブルを巻き取るケーブル巻き取り部42、探傷ヘッド5と共に回転機構部43を前後に移動させるための前後移動テーブル44、前後移動テーブル44を左右に移動させるための左右移動テーブル45、左右移動テーブル45を上下に移動させるための上下移動テーブル46、上下移動テーブル46を上下に駆動させる上下駆動手段を有する。
FIG. 11 is a perspective view showing the flaw detection head driving apparatus of the present embodiment. The drive device absorbs an impact when the
次に各動作について説明する。駆動装置4と駆動装置4aの動作は同一のため、駆動装置4について動作を説明する。始めに、図8に示すように、車輪2を車輪固装置の位置決めアーム9bの車輪保持ガイド72bに押し当てた後、可動アーム9aを回して車輪保持ガイド72aを車輪2に対してしっかりと押し付けて固定する。
Next, each operation will be described. Since the operation of the
次に、図9に示す探触子54と図10に示す探傷面11の音響結合をさせるための油を探触子54及び探傷面11に塗布する。各探触子54はそれぞれ探傷位置が設定された角度に向けられて設定される。
Next, oil for acoustic coupling between the
次に、図7に示す制御部25に取付けられている探傷開始スイッチを押すと駆動装置4は図11に示す上下移動テーブル46を制御し、新品車輪の中心位置まで距離センサ56を移動させる。次に左右移動テーブル45を制御し図10(b)に示す開始点a1から終了点a2まで距離センサ56を移動させる。このとき、開始点a1、終了点a2及び距離センサ56で検出した車軸センタ穴12の変異点L1、L2の位置情報を演算処理部24に送る。高さ方向については、距離センサ8、8aによって測定され、車軸中心が設定せれており、その位置情報を演算処理部24に送る。
Next, when the flaw detection start switch attached to the
図7に示す演算処理部24は得られた車軸センタ穴12の変異点L1、L2の位置情報と予め設定されている探傷ヘッド5、距離センサ8との位置関係から探傷ヘッド5の中心を車軸1の中心に一致させるための移動量を演算し制御部25に送る。制御部25は図11に示す上下移動テーブル46、左右移動テーブル45を制御して演算処理部24で求めた移動量だけ探傷ヘッド5を移動させ、車軸中心と探傷ヘッド5の中心を一致させる。
The
次に、制御部25は前後移動テーブル44を制御し、探傷ヘッド5を探傷面11に近づけたのち探傷ヘッド押付け用エアシリンダ41を駆動して探傷ヘッド5を探傷面11に押付ける。
Next, the
次に、回転機構部43を回転させ、車軸1に加工されている探傷基準穴13を検出し探傷開始位置を設定する。
Next, the rotation mechanism 43 is rotated to detect the flaw
次に、探傷開始位置から探傷ヘッド5を回転機構部43により360°回転させ、超音波探傷器31により探傷しながらデータ処理部23で探傷波形を処理し欠陥の有無を判断すると共に表示装置21に出力する。ケーブル巻取り部42は探傷ヘッド5の回転によるケーブル長の過不足を調整すると共に駆動装置4へのケーブル巻き付きを防ぐことができる。
Next, the
本実施例においても、実施例1と同様に、車軸左右の位置決め時間の短縮と共に、制御系のシステム構築時間短縮及び車軸に軸箱本体を取り付けた状態で車軸中心位置を検出することで車軸検査工数の低減を図ることができる。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the axle left and right positioning times are shortened, the system construction time of the control system is shortened, and the axle center position is detected with the axle box body attached to the axle. Man-hours can be reduced.
1…車軸、11、11a…探傷面、12…車軸センタ穴、13…探傷基準穴、2、2a…車輪、21…表示装置、22…収録処理装置、23…データ処理部、24…演算処理部、25…制御部、3、3a…軸箱、31…超音波探傷器、32…圧縮空気供給ユニット、33…油供給ユニット、4、4a…駆動装置、41…エアシリンダ、42…ケーブル巻取り部、43…回転機構部、44…前後移動テーブル、45…左右移動テーブル、46…上下移動テーブル、5、5a…探傷ヘッド、51…突起、52…油保持溝、53…油供給穴、53a…油供給チューブ、54…探触子、54a…探触子ケーブル、55…近接センサ、55a…近接センサケーブル、56…距離センサ、6、6a…レール、7、7a…車輪固定装置、71…車輪固定用エアシリンダ、72…車輪保持機構、72a、72b…車輪保持ガイド、8、8a…距離センサ、9…アーム固定具、9a…可動アーム、9b…位置決めアーム、L1…車軸センタ穴端部、L2…車軸センタ穴端部、L3…車軸センタ穴端部、L4…車軸センタ穴端部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記車輪をレール上にて固定する車輪固定装置と、前記車軸の軸長方向に対して間隔を設けて前記車軸の高さを複数個所測定可能に配置した距離センサと、該距離センサで測定して得られた複数のデータを基に前記車軸中心に対する前記探傷ヘッド中心との高低差を演算する演算処理部と、前記車軸中心に対して前記探傷ヘッド中心の位置決めを行う位置決め装置とを有し、
前記車輪固定装置は、前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該2個の車輪固定具を保持する車輪保持機構と、該車輪保持機構を上下移動させる上下移動手段とを有し、
該車輪固定具の一方が前記車輪保持機構の一方の端部に保持され、前記車輪固定具の他方が前記車輪保持機構の他方の端部に保持される
ことを特徴とする車軸探傷装置。 In an axle flaw detection apparatus that ultrasonically flaws an axle having wheels at its end face using a flaw detection head,
A wheel fixing device for fixing the wheel on a rail; a distance sensor disposed at intervals in the axial direction of the axle so that the height of the axle can be measured at a plurality of locations; and the distance sensor It has an arithmetic processing unit for calculating a height difference between the flaw detection head center for the axle center plurality of data based on the obtained Te, and a positioning device for positioning the inspection head center to the axle center ,
The wheel fixing device includes two wheel fixing tools that prevent rotation of the wheel on the rail, a wheel holding mechanism that holds the two wheel fixing tools, and a vertical movement that moves the wheel holding mechanism up and down. Means,
An axle characterized in that one of the wheel fixtures is held at one end of the wheel holding mechanism, and the other of the wheel fixtures is held at the other end of the wheel holding mechanism. Flaw detection equipment.
前記車輪をレール上にて固定する車輪固定装置と、前記車軸の軸長方向に対して間隔を設けて前記車軸の高さを複数個所測定可能に配置した距離センサと、該距離センサで測定して得られた複数のデータを基に前記車軸中心に対する前記探傷ヘッド中心との高低差を演算する演算処理部と、前記車軸中心に対して前記探傷ヘッド中心の位置決めを行う位置決め装置とを有し、
前記車輪固定装置は、前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該車輪固定具の一方を保持し前記車輪を所定の位置に停止し前記車輪の位置を決める位置決めアームと、前記車輪固定具の他方を保持する可動アームと、前記位置決めアームと前記可動アームとを保持するアーム固定具と有し、
前記位置決めアームが前記アーム固定具の一方の端部に保持され、前記可動アームが前記アーム固定具の他方の端部に前記アーム固定具に対して回転可能に保持される
ことを特徴とする車軸探傷装置。 In an axle flaw detection apparatus that ultrasonically flaws an axle having wheels at its end face using a flaw detection head,
A wheel fixing device for fixing the wheel on a rail; a distance sensor disposed at intervals in the axial direction of the axle so that the height of the axle can be measured at a plurality of locations; and the distance sensor An arithmetic processing unit that calculates a height difference between the center of the flaw detection head and the center of the flaw detection head based on a plurality of data obtained in this manner, and a positioning device that positions the flaw detection head center with respect to the axle center. ,
The wheel fixing device includes two wheel fixing devices that prevent rotation of the wheel on the rail, and one of the wheel fixing devices that holds one of the wheel fixing devices and stops the wheel at a predetermined position to determine the position of the wheel. An arm, a movable arm that holds the other of the wheel fixture, and an arm fixture that holds the positioning arm and the movable arm,
The positioning arm is held at one end of the arm fixture, and the movable arm is held rotatably at the other end of the arm fixture relative to the arm fixture. A featured axle flaw detector.
前記レール上で前記車輪の回転を阻止する2個の車輪固定具と、該2個の車輪固定具を保持する車輪保持機構と、該車輪保持機構を上下移動させる上下移動手段とを有し、該車輪固定具の一方が前記車輪保持機構の一方の端部に保持され、前記車輪固定具の他方が前記車輪保持機構の他方の端部に保持される車輪固定装置を用いて前記車輪固定工程を行う
ことを特徴とする車軸探傷方法。 In an axle flaw detection method in which an axle having wheels is subjected to ultrasonic flaw detection at its end surface by a flaw detection head, a wheel fixing step of fixing the wheel on a rail, and a plurality of heights of the axle inside the wheel with respect to the axial direction. A height measurement step for measuring the location, and a height difference between the flaw detection head center with respect to the axle center based on the data obtained by the measurement, and based on the obtained value, the height with respect to the axle center. A positioning step for positioning the center of the flaw detection head and a flaw detection step for performing the ultrasonic flaw detection are sequentially provided,
Two wheel fixtures for preventing rotation of the wheel on the rail, a wheel holding mechanism for holding the two wheel fixtures, and a vertical movement means for moving the wheel holding mechanism up and down, One of the wheel fixtures is held at one end of the wheel holding mechanism, and the wheel fixing step is performed using a wheel fixing device in which the other of the wheel fixtures is held at the other end of the wheel holding mechanism. axle testing method according to claim <br/> be performed.
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