JPH08210950A - 鉄道車輪用非接触試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量のある鉄道用の車輪の物理的特徴を容易
に試験することができる。 【解決手段】 本発明はＡＡＲ（アメリカ鉄道協会）規
格を満足する鉄道車輪の品質に対する寸法パラメータ及
び特性を評価するため複数の感知信号を送る非接触セン
サによって鋳造直後の鉄道車輪を評価する装置を提供す
るものである。この鉄道車輪用非接触試験装置は、車輪
（10）を支持する車輪支持フレーム（48）と、車輪（1
0）の車輪後面（14）上の少なくとも一つの点の感知パ
ラメータの出力信号を供給する複数の非接触センサ（6
0、100）と、車輪（10）の座標関係を固定する３軸移動
式の第１のセンサ装置（50）と、軸孔（28）の位置で車
輪（10）の外側表面近くの複数の地点で車輪（10）の寸
法パラメータを感知する外側センサ（100）を有する２
軸移動式の第２のセンサ装置（52）と、車輪（10）のト
レッド面外側直径の近くに少なくとも１個のセンサ（5
8、60、62）を有する固定式の第３のセンサ装置（54）
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輪の試験技術、
特に鉄道用車輪の試験方法と試験装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用の車輪は広く客車、機関車及び貨
車など全ての型式の車両に使用される。大部分は貨車に
使用される車輪を使用する前に、車輪の技術的評価を促
進するため、車輪に対して迅速かつ信頼性の高い検査装
置が必要である。迅速かつ信頼性のある評価を行う理由
は、出荷に対する生産性を向上するのではなく、再加工
を促進する車輪を評価し、在庫を削減して補正装置に対
する製造方法の迅速な評価を与えるためである。

【０００３】鉄道車輪は、一般に鉄道工業の基準を決定
するアメリカ鉄道協会（ＡＡＲ）で規定された規格に合
致しなければならない。鉄道車輪は所定の目的に対して
正しい物理的特性を備えていなければならない。ＡＡＲ
（アメリカ鉄道協会）は車輪の化学的組成、ブリンネル
硬度試験に基づく車輪硬度に対する規格を定義し、車輪
は円形度、偏心度及び寸法許容量等の種々の物理的寸法
及びパラメータに対する規格に最終的に合致しなければ
ならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】大部分の歯車、軸類及
び他の回転部品と同様に、鉄道車輪の規格は、通常、車
輪の外周が円形であり、車軸孔が車軸の中央縦軸に一致
し、車輪の前面と背面が平坦であり、また正しい踏み
面、即ちトレッド面直径、並びに正しい厚さ及びトレッ
ド面の正確なテーパを有することが要求される。車輪の
前記物理的特性基準の全ては、車輪の受注仕様に適合
し、ＡＡＲ（アメリカ鉄道協会）規格に合致しなければ
ならない。従来のジグ、取付ジグ及びゲージを使用して
２７０ｋｇ（６００ポンド）以上の重量を有する車輪を
試験することは時間を要しかつ面倒な作業である。従っ
て車輪の取扱は困難で、測定の正確度は、検査員の熟練
度及び特定の寸法を測定する検査工具の品質によって幾
分変わる。しかし現在では、鉄道車輪の各種寸法及び特
性を測定して、ＡＡＲ（アメリカ鉄道協会）の標準に合
致する評価に対する全ての必要なパラメータ試験値を与
える接触型又は非接触型装置は存在しない。

【０００５】本発明は重量のある鉄道車輪を容易に試験
することのできる非接触試験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】本発明による鉄道車輪用
非接触試験装置は、内径を有する軸孔（28）と共に、前
面（12）、後面（14）、トレッド面（18）が形成された
鉄道用の車輪（10）を試験位置に維持しかつ車輪（10）
を回転して試験パラメータを分析するために車輪（10）
を支持する車輪支持フレーム（48）と、車輪（10）の車
輪後面（14）上の少なくとも一つの点の感知パラメータ
の出力信号を供給する複数の非接触センサ（60、100）
と、車輪（10）の周辺、車輪（10）の面の横断方向、及
び車輪（10）の前面（12）と後面（14）との間の複数の
データ点を感知する複数のセンサ（58、60、62）を備
え、車輪（10）の基準平面を作図し、車輪（10）の座標
関係を固定する３軸移動式の第１のセンサ装置（50）
と、車輪（10）の軸孔（28）の内径を計測するための少
なくとも一つの内側直径センサ（108、110、112、114）
及び車輪（10）の寸法パラメータを車輪支持フレーム
（48）上で車輪（10）を回転した時、軸孔（28）の位置
で車輪（10）の外側表面近くの複数の地点で車輪（10）
の寸法パラメータを感知する外側センサ（100）を有す
る２軸移動式の第２のセンサ装置（52）と、車輪（10）
のトレッド面外側直径の近くに少なくとも１個のセンサ
（58、60、62）を有する固定式の第３のセンサ装置（5
4）と、第１のセンサ装置（50）、第２のセンサ装置（5
2）、第３のセンサ装置（54）の検出信号を受信し、複
数の基準パラメータと受信した検出信号と比較し、分析
出力を演算して、車輪（10）の寸法的特性を出力する測
定制御装置（64）と、第１のセンサ装置（50）、第２の
センサ装置（52）及び第３のセンサ装置（54）と測定制
御装置（64）とを電気的に接続する接続装置（68、70、
104、142、143、144）とを備えている。

【０００７】複数のセンサはレーザセンサ及び磁気誘導
センサを含む。車輪（10）は周辺にフランジ（20）、ト
レッド面（18）の近くの前方フランジ面、後方フランジ
面、ほぼ中心のハブ（16）、ハブ後面（26）、ハブ前面
（24）を有する。車輪（10）の中心軸（30）に沿って軸
孔（28）はほぼ中心にあってハブ（16）を貫通し、テー
プラインを備えた周辺を有するトレッド前面（22）が車
輪（10）の前面（12）の周辺に形成される。第１のセン
サ装置（50）は、トレッド前面（22）の近くに配置され
た第１の誘導センサ（58）と、フランジ後面の近くの第
２誘導センサ（60）と、トレッド面の近くの第１のレー
ザセンサ（62）とを有する。第２のセンサ装置（52）
は、第３の誘導センサ（100）、第２レーザセンサ（10
8）、第３レーザセンサ（110）、第４レーザセンサ（11
2）及び第５レーザセンサ（114）を有し、これらのレー
ザセンサ（100〜114）を車輪（10）の軸孔（28）内に配
置できる。第３のセンサ装置（54）は、トレッド面（1
8）の近くの第４の誘導センサ（132）と、トレッド前面
（22）の近くの第５の誘導センサ（133）とを有する。

【０００８】３軸位置決め用の駆動装置（56）及び第１
のセンサ装置（50）は、車輪（10）とトレッド前面（2
2）の近くに第１誘導センサ（58）を配置するため駆動
装置（56）上に可動的に装着され、駆動装置（56）は、
トレッド前面（22）とハブ前面（24）を追跡し、感知出
力信号を測定制御装置（64）に送り、車輪（10）の前面
（12）の仮想的基準面を形成する。

【０００９】第２のセンサ装置（52）は第２の装着装置
（102）上に装着され、車輪（10）の軸孔（28）内の１
群のレーザセンサ（108、110、112、114）を位置決め
し、車輪支持フレーム（48）による車輪（10）の回転
間、軸孔（28）と車輪（10）の中心軸（30）の位置を決
め、かつハブ後面（26）の近くに第３誘導センサ（10
0）を配置し、第１のセンサ装置（50）のセンサ（58、6
0、62）からの信号による評価のため感知信号を測定制
御装置（60）に送り、車輪規格と比較するため比較信号
を供給して試験パラメータを指示する。

【００１０】第３のセンサ装置（54）は、直線状に伸長
して車輪（10）のトレッド面（18）とトレッド前面（2
2）の近くの所定位置に第４及び第５誘導センサ（132、
133）を移動する第３の駆動装置（140）に装着できる。
車輪（10）は車輪支持フレーム（48）内で回転してトレ
ッド面（18）とトレッド前面（22）を、第３の駆動装置
（140）を通して移動し、トレッド面（18）及びトレッ
ド前面（22）上の複数位置を検査する。

【００１１】この鉄道車両用非接触試験装置は、出力装
置（65）を備えた測定制御装置（64）及び接続装置（6
8、70、104、142、143、144）を含み、複数の寸法パラ
メータ及び特性に対して鉄道車輪（10）の迅速な静的及
び動的分析を行う。車輪（10）はトレッド面（18）、フ
ランジ（20）、車輪前面（12）、車輪後面（14）、軸孔
（28）を有するほぼ中心のハブ（16）、ハブ後面（26）
及びハブ前面（24）を有し、試験装置（44）は車輪（1
0）を一定方位で維持して回転する車輪支持フレーム（4
8）と、第１の駆動装置（56）で移動される第１のセン
サ装置（50）と、第２の駆動装置（102）で移動される
第２のセンサ装置（52）と、第３の駆動装置（140）に
より移動される第３のセンサ装置（54）とを備えてい
る。

【００１２】第１のセンサ装置（50）〜第３のセンサ装
置（54）はフレーム構造体（48）上に装着され、第１の
センサ装置（50）〜第３のセンサ装置（54）は接続装置
（68、70、104、142、143、144）によって測定制御装置
（64）に連結された少なくとも１個の非接触型センサ
（58、60、62）を含む。

【００１３】試験装置（44）は下記の手順に従い車輪
（10）の物理的パラメータと特性を分析するように動作
する。 ａ． 車輪（10）を所定の方位で車輪支持フレーム（4
8）内に配置する過程と、 ｂ． 車輪後面（14）近くに少なくとも一つの定位置セ
ンサ（58、60、62）を有する第１の駆動装置（56）によ
り車輪前面（12）近くに第１のセンサ装置（50）を移動
する過程と、 ｃ． 第１のセンサ装置（50）を第１の駆動装置（56）
によって移動し、車輪前面（12）を広く追跡し、少なく
とも１個のセンサ（58、60、62）は測定制御装置（64）
に信号を供給して車輪前面（12）の仮想的基準面を確立
する過程と、 ｄ． 第２のセンサ装置（52）を第２の駆動装置（10
2）によって移動し、複数のセンサ（100〜114）をハブ
（16）内及びハブ後面（26）の近くに配置し、複数のセ
ンサ（100〜114）はハブ（16）の中心軸（30）、軸孔
（28）の直径及び軸孔（28）の前面から後面までの軸孔
（28）の傾斜を分析する過程と、 ｅ． 第３のセンサ装置（54）を第１のセンサ装置（5
0）の少なくとも一つの固定センサ（58、60、62）とほ
ぼ直径上反対位置のトレッド面（18）の近くに移動する
過程と、 ｆ． 仮想的基準面と比較するため静的位置の第１のセ
ンサ装置（50）〜第３のセンサ装置（54）の各々によっ
て車輪（10）の物理的特性を抽出する過程と、 ｇ． 車輪支持フレーム（48）内の車輪（10）を回転
し、車輪（10）の回転の間に車輪（10）の物理的特性を
連続的に抽出して、車輪（10）に関する動的動作特性を
評価するため複数のセンサ（58、60、62）から感知され
た複数のデータを供給する過程と、 ｈ． 分析、評価及び複数の実験的基準との比較のた
め、感知信号を測定制御装置（64）に送り、次に感知さ
れたパラメータにより車輪（10）を特徴づける出力装置
（65）に測定制御装置（64）の分析結果を送る過程。

【００１４】本発明は、製造直後の車輪（10）の物理的
パラメータを評価する非接触センサを備えた試験装置を
提供するものである。一好適の実施の態様では、車輪支
持フレーム（48）は、垂直直立位置、即ちハブ軸が水平
の位置で鉄道車輪（10）を収容し、勿論車輪（10）の方
位を使用者の選択によって変えることができる。車輪
（10）を垂直に保持する車輪支持フレーム（48）は、車
輪（10）の上方及び下方部分の整列対向位置に配置され
た車輪支持用の２組のローラ（92〜98）間に車輪（10）
を保持する。車輪支持用のローラ（92〜98）は車輪（1
0）のフランジ（20）を支持する滑車に類似し、車輪（1
0）の試験の間に独立して回転するため、少なくとも一
つの滑車に動力が加えられる。

【００１５】車輪（10）の前面（12）と後面（14）の一
つに仮想基準面を設定するため、誘導及びレーザセンサ
の組合せを使用する３組のセンサ装置（50〜54）が設け
られる。次にこの基準面を使用し、車輪（10）の周辺近
くの複数の試験点、前面（12）と後面（14）、ハブ前面
（22）とハブ後面（23）、及び軸孔（28）内の試験点に
対する試験装置（44）の相対的位置を決定する。感知さ
れたデータ、即ち信号点の信号は標準化鉄道車輪、即ち
ゲージから測定された経験的標準パラメータとの比較の
ため測定制御装置（64）に供給され、更に分析信号をプ
リンタ又は他の記憶及び表示装置等の出力装置（65）に
分析信号を供給する。この種の比較器に対する特殊アセ
ンブリ及びハードウェアはプリンタ及び／又はＬＥＤパ
ネルに接続されたコンピュータ関連機器でよい。信号出
力の特殊の型式は本発明に対する限定とはならない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による鉄道車輪用非
接触試験装置の実施の形態を図１〜図８について説明す
る。図面中の同一の参照数字は類似の構成要素を示す。

【００１７】図１の鉄道車輪１０は機械加工又は鍛造で
も作られるが、多くの場合、黒鉛鋳型又は砂型を使用し
て加圧鋳造で作られる鋼製の鋳造車輪である。図１の車
輪１０は前面１２、車輪後面１４、ハブ１６、トレッド
面１８及びフランジ２０を含む。トレッド面１８は車輪
後面１４にトレッド後面２３を有し、トレッド面１８と
フランジ２０との交差点からトレッド前面２２に対して
僅かに下方かつ内側に傾斜するテーパが形成される。ハ
ブ１６は、ハブ前面２４と、ハブ後面２６と、中心軸３
０に沿ってハブ１６を貫通するボアを形成する軸孔２８
とを含む。軸孔２８は通常、車輪１０の仕上加工時に形
成され、車軸（図面省略）上に車輪１０を装着するた
め、軸孔２８は研磨機内で回転されて滑らかな表面に形
成されるが、車輪１０の残りの表面は一般に鋳造の鋳放
し状態のまま残される。

【００１８】苛酷な使用状態に暴露される鉄道車輪１０
は、通常２７０ｋｇ（６００ポンド）以上の重量を有す
る。従って各車輪１０の取扱いは困難である。車輪１０
は大型で取扱いが不便であるが、ＡＡＲ（アメリカ鉄道
協会）による厳密な寸法基準が規定されている。車輪１
０はトレッド前面２２とハブ前面２４からトレッド後面
２３とハブ後面２６までそれぞれ比較的平坦でなければ
ならない。トレッド前面２２、トレッド後面２３及びハ
ブ前面２４の間の厚さは規定許容量が存在する。例え
ば、フランジ２０の外径及びフランジ２０に隣接するト
レッド面１８の円周を表すテープライン（巻尺）でのト
レッド面１８の外径を含む幾つかの直経寸法も同様にＡ
ＡＲによって規定された規格制限量と許容量の範囲内の
臨界的特性を備えている。テーパが形成されたトレッド
面１８とトレッド前面２２の交差点での車輪１０の直径
とテープラインの車輪１０の直径を比較してトレッド面
１８のテーパを分析する。

【００１９】車輪１０の臨界寸法は、軸孔２８の直径と
中心軸３０の位置を与える唯一機械加工した軸孔２８で
ある。車輪１０の中心から中心軸３０が不整列となりず
れていると、カム軸の突子に車輪１０が食い込む。従っ
て、ＡＡＲに特定されるように、中心軸３０及びボア２
８の物理的寸法と相対的位置は重要でる。

【００２０】図８に示すように、車輪支持フレーム４８
に装着された４個の滑車状のローラ９２、９４、９６及
び９８によって構成される支持装置内に車輪１０を装入
する。図示の例では、単一のスタンド状構造体として車
輪支持フレーム４８を示すが、車輪１０を試験装置４４
に移動する他の装置に装着してもよい。試験サイクル間
に車輪１０を回転する駆動モータ４０にシャフト４２で
連結した支持ローラ９２を示す。駆動モータ４０を含む
車輪駆動装置は単なる例示であり発明の限定を意味しな
い。図示のように、各支持ローラ９２、９４、９６及び
９８は、試験位置において車輪１０のフランジ２０を支
持する凹部９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａを有す
る。図示の例では、垂直試験位置に車輪１０を支持する
が、車輪１０の支持位置は水平位置でも傾斜位置でもよ
く、本発明では限定されない。フレーム構造体４８は移
送間車輪１０を固持し、複数の支持ローラ９２〜９８内
で車輪１０を回転する操作を含む試験のための固定位置
に車輪１０を保持する強固な構造を有する。

【００２１】図２において、支持ローラ９２〜９８を図
示せずに、３軸移動式の第１のセンサ装置５０、２軸移
動式の第２のセンサ装置５２及び固定式の第３のセンサ
装置５４を備えた試験装置４４と共に、車輪１０を試験
位置に保持した状態を示し、第１のセンサ装置５０、第
２のセンサ装置５２及び第３のセンサ装置５４は必要な
間隔をあけた相対的位置に配置され、それぞれセンサと
位置決め装置を含む。第１のセンサ装置５０、第２のセ
ンサ装置５２及び第３のセンサ装置５４は検出信号を抽
出するサンプリングサブアセンブリである。第１のセン
サ装置５０は、トレッド前面２２を追跡するトラック磁
気誘導センサ型式「ＢＩ１０Ｍ３０ＬＩＵ」等の第１の
センサ５８を作動する駆動装置５６を有する３軸移動式
アセンブリである。第１のセンサ装置５０は、トレッド
後面２３の近くの所定の位置に装着された誘導センサで
ある第２のセンサ６０と、トレッド面１８の近くのＡＲ
ＯＭＡＴレーザセンサ型式「ＭＱＬＡＳ４ＬＡＣ１２０
Ｓ１５」等のレーザセンサとして示す第３のセンサ６２
とを含む。誘導センサとして構成される第１のセンサ５
８と第２のセンサ６０は、点接触ではなく磁気インダク
タンスの場で測定区域の位置及び区域又は亀裂の感知信
号を感知し、感知された出力信号はそれぞれ導線６６と
６８によってコントローラとなる測定制御装置６４に供
給される。この実施の形態での第３のセンサ６２は、ト
レッド面１８上の点光源になるレーザセンサである。測
定制御装置６４は線路６７によってプリンタ、レコーダ
又は他の装置により構成される出力装置６５に接続され
る。同様に、第３のセンサ６２は導線７０を経て点接触
信号を測定制御装置６４に送る。

【００２２】図示の構成では、駆動装置５６は、図４及
び図７に示す滑動アーム７４上で横方向にる伸長可能な
装着用ヘッド７２上に設けられた第１のセンサ５８を有
する。装着用ヘッド７２を垂直に移動するため、伸長可
能な装着用ヘッド７２は第２の端部７８で第２の滑動ア
ーム７６に沿って滑動できる。第２の滑動アーム７６は
上端８２で上方駆動アーム８０に取付けられ、第２滑動
アーム７６の下端８６で下方駆動アーム８４に取付けら
れる。第２の滑動アーム７６は、上方駆動アーム８０及
び下方駆動アーム８４の各第１の端部８８と第２の端部
９０との間で移動できる。このように、図７の直角座標
に示すように、第１のセンサ５８は３軸方向に移動さ
れ、車輪１０の相対的位置及び特に図８に示す支持ロー
ラ９２、９４、９６及び９８内の保持位置のトレッド前
面２２とハブ前面２４の感知に利用できる。トレッド前
面２２とハブ前面２４の追跡及び第１のセンサ５８から
測定制御装置６４への感知信号のため、トレッド前面２
２及びハブ前面２４の電子的作図及び標準試験車輪から
供給される較正データと比較して限定される車輪１０の
前面１２の仮想的基準面を決定する。

【００２３】第２のセンサ装置５２の出力は、特にハブ
１６と軸孔２８の作図に使用される。図２に示す第２の
センサ装置５２は、第２の装着装置１０２から伸び出す
ブラケット１０１上の中心軸３０に沿う固定位置に装着
された第３の誘導センサ１００を有する。第３の誘導セ
ンサ１００は導線１０４によって測定制御装置６４に接
続される。

【００２４】図３に示すように、第２のセンサ装置５２
は中心軸３０に沿って平行に伸長できるアーム１０６を
有し、導線１１８、１２０、１２２及び１２４によって
測定制御装置６４に接続される一群のレーザセンサ１０
８、１１０、１１２及び１１４がアーム１０６の遠隔端
１１６に設けられる。レーザセンサ１１０、１１２及び
１１４は一定角度間隔、好適には互いに１２０゜の分離
角度間隔で同一平面内の同一円周上の遠隔端１１６に取
り付けられる。レーザセンサ１０８は、レーザセンサ１
１０からアーム１０６に沿って縦方向に短距離だけ変位
し、レーザセンサ１０８とレーザセンサ１１０の間の軸
孔２８の傾斜即ちテーパを決定する第２内側軸孔の検出
信号を供給する。

【００２５】第２の装着装置１０２は、アーム１０６と
一群のレーザセンサ１０８〜１１４の中心軸３０に沿う
位置を決定し、第１の端部１２８と第２の端部１３０と
の間でアーム１０６とブラケット１０１を移動する第２
の駆動装置１２６は、アーム１０６とレーザセンサ１０
８〜１１４を軸孔２８内に移動する。第２の装着装置１
０２の運動により、ハブ後面２６近くに第３の誘導セン
サ１００を移動する。前記操作間に、第１のセンサ５８
から送出される信号と協力して、第３の誘導センサ１０
０から送られる静的信号により、前方ハブ表面２４と後
方ハブ表面２６との間の相対的ハブ厚が初期決定され
る。

【００２６】図２に示すように、第３のセンサ装置５４
はアーム１３８の遠隔端部１３６上に装着された第４の
誘導センサ１３２と、第５の誘導センサ１３３と、第６
の誘導センサ１３４とを有する。アーム１３８を固着し
た第３の駆動装置１４０は、第４の誘導センサ１３２及
び第５の誘導センサ１３３をトレッド面１８の近くに垂
直に移動すると共に、第６の誘導センサ１３４をトレッ
ド前面２２の近くに移動する。第４〜第６の誘導センサ
１３２、１３３及び１３４は、導線１４２、１４３及び
１４４で接続された測定制御装置６４に感知信号を送
る。

【００２７】図４〜図６において、第１のセンサ装置５
０、第２のセンサ装置５２及び第３のセンサ装置５４を
含む試験装置４４を装着したフレーム構造体１５０を示
し、フレーム構造体１５０は、フレーム１５０の包囲体
１５２内の所定の位置に供給するため、車輪支持フレー
ム４８の周囲に車輪１０を装着できる。フレーム構造体
１５０は、上端１６０、１６２で交差ブレースとなるフ
レーム部品１５８によって連結された第１対の直立する
平行な支柱１５４と１５６を有する。第２対の直立する
平行な支柱１６４と１６６は第１支柱１５４、１５６と
対向位置にあり、第２交差ブレース１７２によって各垂
直上端部１６８、１７０で連結される。２対の垂直ブレ
ース１５４、１５６及び１６４、１６６はそれぞれ上方
平行フレーム部品１７４と１７６によって対向上端部１
６０、１６８及び１６２、１７０で連結される。従っ
て、フレーム構造体１５０は数個のフレーム部品１５
８、１７２、１７４、１７６内に包囲体１５２を形成す
る。図示のように、包囲体１５２内の第１のセンサ装置
５０は、支柱１６４、１６６と平行な第２の滑動アーム
７６と共に、フレーム部材１６４と１６６上に装着され
て動作する。第２のセンサ装置５２は、包囲体１５２内
の垂直な第１支柱１５４と１５６の間のブラケット１７
８とブレース１８０によって支柱１５４に固着され、ブ
レース１８０は上方フレーム部品１７４とブラケット１
７８に連結される。第３のセンサ装置５４は上方フレー
ム部品１７４と１７６上に固着された矩形の支持構成部
品１８２上に装着される。この構成では、第３の駆動部
材１４０はアーム１３８を垂直に移動し、車輪１０に対
して第４〜第６の誘導センサ１３２、１３３及び１３４
を所定の位置に配置する。これらの図面中の車輪１０の
特定位置は図３に示すように車輪１０の中心軸３０と水
平横軸１８４との交差点である。

【００２８】これらの図面で、複数のセンサ及びこの駆
動装置の相対的位置及び運動を明瞭に示すため、車輪１
０及び車輪支持フレーム４８の図示を省略する。しか
し、車輪１０を試験位置に装入するとき、図８の車輪支
持フレーム４８を包囲体１５２内に配置できることは明
らかである。図４は、第１のセンサ５８、第２のセンサ
６０及び６２並びに初期段階の車輪１０の位置の第１の
センサ装置５０の駆動装置５６を明示し、この図で第３
のセンサ装置５４の伸長可能アーム１０６は伸長されて
第３の誘導センサ１００、レーザセンサ１０８、１１
０、１１２及び１１４は車輪１０の分析のため正しい空
間位置に移動される。同様に第４の誘導センサ１３２、
第５の誘導センサ１３３及び第６の誘導センサ１３４は
車輪試験のための正常位置にある。

【００２９】製造されたままの車輪１０の試験の前に、
試験装置４４は試験スタンド内に導入された標準化レー
ル車輪又はゲージで較正され、次にセンサ及び測定制御
装置６４の較正をチェックするため種々の試験が反復さ
れる。標準化車輪は、種々のセンサ、ローラ及び駆動装
置の整列と位置の評価に使用される。試験装置４４の動
作間、第１のセンサ装置５０、第２のセンサ装置５２及
び第３のセンサ装置５４の位置決め前に、車輪１０は包
囲体１５２内に移動され、支持ローラ９２、９４、９６
及び９８上の所定の位置に移送される。車輪移送装置は
自動装置又は手動装置を使用してよい。この試験位置で
は、車輪１０の回転数を制限すると共に車輪１０の少な
くとも完全な一回転を検出するため、計測点を示す印を
付けるが、計測点はＡＡＲで要求されるブリネル硬度試
験区域でもよい。この分析試験を開始するため、車輪１
０の前記静止位置では、第２のセンサ６０と第３のセン
サ６２は一列に整列される。装着用ヘッド７２と第１の
センサ５８は駆動装置５６によって滑動アーム７４上の
定位置に移動される。次に第１のセンサ装置５０の駆動
装置５６は装着用ヘッド７２と第１のセンサ５８を車輪
１０の前面１２又はトレッド前面２２の周囲で移動し、
車輪１０の前面１２を測定し、仮想的基準面を限定す
る。滑動アーム７６と駆動アーム８０によって第１のセ
ンサ５８が移動する平坦な検出面が形成されると考えら
れ、平坦な検出面から一定距離離れた第１のセンサ５８
の回転によって、車輪１０の前面１２の比較的滑らかな
輪郭を感知する間に、残りの試験に対する基準として前
面１２の評価に必要なデータが与えられる。次に、前方
ハブ面２４は、同様に第１のセンサ５８で作図される。
第１のセンサ５８による感知データは測定制御装置６４
に送られ、車輪１０の動的試験の間に送られるデータに
対する比較基準として保持される。勿論、駆動装置５６
は絶対的な意味の平面を作らないが、駆動装置５６は反
復通路を与えることに注意すべきである。試験中の車輪
１０に対して形成された仮想的基準面との比較のため、
標準化車輪に対して駆動装置５６で形成される反復通路
を測定できる。

【００３０】滑動アーム７４を前進して第１のセンサ５
８を車輪１０の前面１２の近く配置すると、第２の駆動
装置１２６はブラケット１０１を移動して、ハブ前面２
４の後方近くに第３の誘導センサ１００を配置し、アー
ム１０６を伸長して一群のレーザセンサ１０８、１１
０、１１２及び１１４を軸孔２８内に移動する。また、
第３のセンサ装置５４は図２のトレッド面１８及び車輪
１０の垂直上部の近くのトレッド前面２２の近くに配置
される。レーザセンサ１０８、１１０、１１２及び１１
４の配置により、共通平面内にあるレーザセンサ１１
０、１１２及び１１４を利用して軸孔２８の中心軸３０
及び軸孔２８の静止直径を決定する。中心軸３０に沿っ
てレーザセンサ１１０と同一線上にあるレーザセンサ１
０８を利用して軸孔２８の傾斜又はテーパを測定する。
第３の誘導センサ１００は第１のセンサ５８からのデー
タと共に静止したハブ１６の厚さを示す信号を測定制御
装置６４に供給する。前記全データは車輪１０の限定さ
れた仮想的基準面と比較される。

【００３１】静的試験の完了時に、車輪１０は駆動モー
タ４０と支持ローラ９２で回転され、寸法、配置及びオ
リエンテーションに対する複数の試験が行われる。測定
された試験の表示及びパラメータは次の通りである。 ａ． 第３のセンサ６２と第４の誘導センサ１３２は、
車輪１０の回転間に単一平面内のトレッド面１８の直径
を３６０回の独立して測定し、測定制御装置６４は全読
取値を平均して平均直径を得るが、この測定数は各試験
サイクルの速度及び試験装置４４の分析速度によって増
減できる。 ｂ． レーザセンサ１１０と第３のセンサ６２は協力し
て軸孔２８の縁部からトレッド面１８までの車輪１０の
半径を測定する。 ｃ． レーザセンサ１１０、１１２及び１１４は協力し
て軸孔２８の直径を測定する。 ｄ． 項目ｂ及びｃで得られた測定値を測定制御装置６
４に供給して、円形度の不足に対する軸孔２８の中心軸
３０からの半径の変動を表示する。 ｅ． 第１のセンサ５８と第４の誘導センサ１３２によ
りリム厚（図１のＸ）を測定できる。 ｆ． トレッド前面２２の計測中の最大読取値と最小読
取値との間の差異により、事実上標準化車輪との較正値
であるトレッド前面（リム面）２２の狂いを決定する。 ｇ． トレッド前面２２の計測中に得られる最適合面又
は基準面に対応する後方リム面（リム厚をＸで示す）に
関する第２のセンサ６０の読取値出力間の差異で車輪１
０の総合的そりを決定できる。 ｈ． 第１のセンサ５８と第２のセンサ６０又は第６の
誘導センサ１３４と第２のセンサ６０の出力であるトレ
ッド前面２２の計測点とトレッド後面２３の計測点の間
の差異としてトレッド面１８の平均幅を較正できる。 ｉ． 第１のセンサ５８（前方ハブ面２４の計測）及び
第３の誘導センサ１００からの出力で軸孔２８の長さを
計算できる。 ｊ． 車輪１０の中心軸３０に対する軸孔２８の中心位
置は半径の変化で決定できる。 ｋ． 軸孔２８の角度はレーザセンサ１０８から第３の
誘導センサ１００までの軸孔２８の半径の変化で決定で
きる。 ｌ． ハブ前面２４から前方リム面（計測した基準平
面）までの平均距離に軸孔２８の長さ以下のトレッド面
１８の平均幅（共に既に決定される）を加えて、車輪１
０の後面１４からのハブ後面２６の突出量を決定でき
る。 ｍ． 前方リム面に対する前方ハブ面の基準面距離に対
して感知された点を評価し、最小変化よりも小さい最大
変化を記録してハブの傾斜を決定できる。

【００３２】種々のパラメータを評価する個々の試験機
器に対する無数の電子測定装置が存在し、多数の前記試
験は大型で不便かつ面倒な車輪１０の試験片で行われる
が、鉄道車輪１０は検査員と接触することなく、試験サ
イクル時間は６０秒以下である。

【００３３】

【発明の効果】前記のように、本発明により重量のある
鉄道車輪の測定を容易に行うことのできる鉄道車輪用非
接触試験装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一部断面で示す鉄道車輪の斜視図

【図２】 垂直に整列された車輪とセンサ装置との空間
的関係を示す側面図

【図３】 ハブと軸孔の計測に使用する第２のセンサ装
置の装着状態及び第２の駆動装置を示す拡大図

【図４】 センサ装置を備えた試験装置の斜視図

【図５】 反対方向から見た図４の試験装置の斜視図

【図６】 図３のセンサ装置の取付位置を示す図４の試
験装置の斜視図

【図７】 第１のセンサ装置に対する駆動装置の拡大斜
視図

【図８】 車輪支持フレームの支持ローラ上に装着した
鉄道車輪の斜視図

【符号の説明】

１０．．車輪、 １２．．車輪前面、 １４．．車輪後
面、 １６．．ハブ、１８．．トレッド面、 ２０．．
フランジ、 ２２．．トレッド前面、 ２３．．トレッ
ド後面、 ２４．．ハブ前面、 ２６．．ハブ後面、
２８．．軸孔、４０．．駆動モータ、 ４２．．シヤフ
ト、 ４４．．試験装置、 ４８．．フレーム構造体、
５０．．第１のセンサ装置、 ５２．．第２のセンサ
装置、５４．．第３のセンサ装置、 ５６．．駆動装
置、 ５８．．第１のセンサ、６０．．第２のセンサ、
６２．．第３のセンサ、 ６４．．測定制御装置、７
２．．装着用ヘッド、 ７４．．滑動アーム、 ７
６．．第２の滑動アーム、 ８０．．上方駆動アーム、
８４．．下方駆動アーム、 ９２、９４、９６、９
８．．ローラ、 １００．．誘導センサ、 １０１．．
ブラケット、 １０２．．第２装着装置、 １０６．．
滑動アーム、 １０８、１１０、１１２、１１４．．フ
レーム構造体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径を有する軸孔（28）と共に、前面
   （12）、後面（14）、トレッド面（18）が形成された鉄
   道用の車輪（10）を試験位置に維持しかつ車輪（10）を
   回転して試験パラメータを分析するために車輪（10）を
   支持する車輪支持フレーム（48）と、 車輪（10）の車輪後面（14）上の少なくとも一つの点の
   感知パラメータの出力信号を供給する複数の非接触セン
   サ（60、100）と、 車輪（10）の周辺、車輪（10）の面の横断方向、及び車
   輪（10）の前面（12）と後面（14）との間の複数のデー
   タ点を感知する複数のセンサ（58、60、62）を備え、車
   輪（10）の基準平面を作図し、車輪（10）の座標関係を
   固定する３軸移動式の第１のセンサ装置（50）と、 車輪（10）の軸孔（28）の内径を計測するための少なく
   とも一つの内側直径センサ（108、110、112、114）及び
   車輪（10）の寸法パラメータを車輪支持フレーム（48）
   上で車輪（10）を回転した時、軸孔（28）の位置で車輪
   （10）の外側表面近くの複数の地点で車輪（10）の寸法
   パラメータを感知する外側センサ（100）を有する２軸
   移動式の第２のセンサ装置（52）と、 車輪（10）のトレッド面外側直径の近くに少なくとも１
   個のセンサ（58、60、62）を有する固定式の第３のセン
   サ装置（54）と、 第１のセンサ装置（50）、第２のセンサ装置（52）、第
   ３のセンサ装置（54）の検出信号を受信し、複数の基準
   パラメータと受信した検出信号と比較し、分析出力を演
   算して、車輪（10）の寸法的特性を出力する測定制御装
   置（64）と、 第１のセンサ装置（50）、第２のセンサ装置（52）及び
   第３のセンサ装置（54）と測定制御装置（64）とを電気
   的に接続する接続装置（68、70、104、142、143、144）
   とを備えたことを特徴とする鉄道車輪用非接触試験装
   置。
2. 【請求項２】 複数のセンサはレーザセンサ及び磁気誘
   導センサを含む請求項１に記載の鉄道車輪用非接触試験
   装置。
3. 【請求項３】 車輪（10）は周辺にフランジ（20）、ト
   レッド面（18）の近くの前方フランジ面、後方フランジ
   面、ほぼ中心のハブ（16）、ハブ後面（26）、ハブ前面
   （24）を有し、車輪（10）の中心軸（30）に沿って軸孔
   （28）はほぼ中心にあってハブ（16）を貫通し、テープ
   ラインを備えた周辺を有するトレッド前面（22）が車輪
   （10）の前面（12）の周辺に形成され、 第１のセンサ装置（50）は、トレッド前面（22）の近く
   に配置された第１の誘導センサ（58）と、フランジ後面
   の近くの第２誘導センサ（60）と、トレッド面の近くの
   第１のレーザセンサ（62）とを有し、 第２のセンサ装置（52）は、第３の誘導センサ（10
   0）、第２レーザセンサ（108）、第３レーザセンサ（11
   0）、第４レーザセンサ（112）及び第５レーザセンサ
   （114）を有し、これらのレーザセンサ（100〜114）を
   車輪（10）の軸孔（28）内に配置でき、 第３のセンサ装置（54）は、トレッド面（18）の近くの
   第４の誘導センサ（132）と、トレッド前面（22）の近
   くの第５の誘導センサ（133）とを有し、 ３軸位置決め用の駆動装置（56）及び第１のセンサ装置
   （50）は、車輪（10）とトレッド前面（22）の近くに第
   １誘導センサ（58）を配置するため駆動装置（56）上に
   可動的に装着され、駆動装置（56）は、トレッド前面
   （22）とハブ前面（24）を追跡し、感知出力信号を測定
   制御装置（64）に送り、車輪（10）の前面（12）の仮想
   的基準面を形成する請求項２に記載の鉄道車輪用非接触
   試験装置。
4. 【請求項４】 更に第２の装着装置（102）を含み、 第２のセンサ装置（52）は第２の装着装置（102）上に
   装着され、車輪（10）の軸孔（28）内の１群のレーザセ
   ンサ（108、110、112、114）を位置決めし、車輪支持フ
   レーム（48）による車輪（10）の回転間、軸孔（28）と
   車輪（10）の中心軸（30）の位置を決め、かつハブ後面
   （26）の近くに第３誘導センサ（100）を配置し、第１
   のセンサ装置（50）のセンサ（58、60、62）からの信号
   による評価のため感知信号を測定制御装置（60）に送
   り、車輪規格と比較するため比較信号を供給して試験パ
   ラメータを指示する請求項３に記載の鉄道車輪用非接触
   試験装置。
5. 【請求項５】 第３のセンサ装置（54）は、直線状に伸
   長して車輪（10）のトレッド面（18）とトレッド前面
   （22）の近くの所定位置に第４及び第５誘導センサ（13
   2、133）を移動する第３の駆動装置（140）に装着で
   き、 車輪（10）は車輪支持フレーム（48）内で回転してトレ
   ッド面（18）とトレッド前面（22）を、第３の駆動装置
   （140）を通して移動し、トレッド面（18）及びトレッ
   ド前面（22）上の複数位置を検査する請求項４に記載の
   鉄道車輪用非接触試験装置。
6. 【請求項６】 出力装置（65）を備えた測定制御装置
   （64）及び接続装置（68、70、104、142、143、144）を
   含み、複数の寸法パラメータ及び特性に対して鉄道車輪
   （10）の迅速な静的及び動的分析を行う鉄道車輪用非接
   触試験装置において、 車輪（10）はトレッド面（18）、フランジ（20）、車輪
   前面（12）、車輪後面（14）、軸孔（28）を有するほぼ
   中心のハブ（16）、ハブ後面（26）及びハブ前面（24）
   を有し、試験装置（44）は車輪（10）を一定方位で維持
   して回転する車輪支持フレーム（48）と、第１の駆動装
   置（56）で移動される第１のセンサ装置（50）と、第２
   の駆動装置（102）で移動される第２のセンサ装置（5
   2）と、第３の駆動装置（140）により移動される第３の
   センサ装置（54）とを備え、 第１のセンサ装置（50）〜第３のセンサ装置（54）はフ
   レーム構造体（48）上に装着され、第１のセンサ装置
   （50）〜第３のセンサ装置（54）は接続装置（68、70、
   104、142、143、144）によって測定制御装置（64）に連
   結された少なくとも１個の非接触型センサ（58、60、6
   2）を含み、 試験装置（44）は下記の手順に従い車輪（10）の物理的
   パラメータと特性を分析するように動作する： ａ． 車輪（10）を所定の方位で車輪支持フレーム（4
   8）内に配置する過程と、 ｂ． 車輪後面（14）近くに少なくとも一つの定位置セ
   ンサ（58、60、62）を有する第１の駆動装置（56）によ
   り車輪前面（12）近くに第１のセンサ装置（50）を移動
   する過程と、 ｃ． 第１のセンサ装置（50）を第１の駆動装置（56）
   によって移動し、車輪前面（12）を広く追跡し、少なく
   とも１個のセンサ（58、60、62）は測定制御装置（64）
   に信号を供給して車輪前面（12）の仮想的基準面を確立
   する過程と、 ｄ． 第２のセンサ装置（52）を第２の駆動装置（10
   2）によって移動し、複数のセンサ（100〜114）をハブ
   （16）内及びハブ後面（26）の近くに配置し、複数のセ
   ンサ（100〜114）はハブ（16）の中心軸（30）、軸孔
   （28）の直径及び軸孔（28）の前面から後面までの軸孔
   （28）の傾斜を分析する過程と、 ｅ． 第３のセンサ装置（54）を第１のセンサ装置（5
   0）の少なくとも一つの固定センサ（58、60、62）とほ
   ぼ直径上反対位置のトレッド面（18）の近くに移動する
   過程と、 ｆ． 仮想的基準面と比較するため静的位置の第１のセ
   ンサ装置（50）〜第３のセンサ装置（54）の各々によっ
   て車輪（10）の物理的特性を抽出する過程と、 ｇ． 車輪支持フレーム（48）内の車輪（10）を回転
   し、車輪（10）の回転の間に車輪（10）の物理的特性を
   連続的に抽出して、車輪（10）に関する動的動作特性を
   評価するため複数のセンサ（58、60、62）から感知され
   た複数のデータを供給する過程と、 ｈ． 分析、評価及び複数の実験的基準との比較のた
   め、感知信号を測定制御装置（64）に送り、次に感知さ
   れたパラメータにより車輪（10）を特徴づける出力装置
   （65）に測定制御装置（64）の分析結果を送る過程。