JPH0833407B2 - 鉄道車輪と摩擦駆動ローラとの間の滑りの検出方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は再成形機械に回転駆動可能に支承された車軸
の少なくとも１つの車輪とそのような車輪を摩擦接触を
介して駆動する少なくとも１つの摩擦ローラとの間に再
成形中発生する滑りを検出するための方法及びこの方法
を実施するための再成形機械に関する。

（従来の技術） 既に駆動される鉄道車軸又はそのような鉄道車軸の少
なくとも１つの車輪とこの車軸又は車輪が転動されるレ
ールとの間の滑りの検出のための装置は例えばATL67/4
の119〜121頁における論文「高精度の電子的滑り測定装
置」又はGlasers Annalen 93（1969 Nr.12、366〜370
頁）」中の論文「軌条車両の自動的な牽引及び制動調整
のための部分問題としての滑り測定」に開示されてい
る。そのような装置は鉄道車輪とレールとの間の滑り検
出及び滑り制御によって把握されかつそこで満足な作業
に役立つ。しかし車軸の車輪が摩擦ローラの踏面を介し
て駆動される車輪の再成形機械に使用するためにこの装
置は適さない、そのわけはそのような再成形機械での再
成形では鉄道車軸の車輪の直径が一定に保持されずまた
鉄道車軸又は車輪も常に摩擦ローラの同一の直径上を転
動するわけではないからである。従って摩擦ローラと鉄
道車輪との間の変速比は鉄道車輪の直径変化並びに摩擦
ローラの直径が変化する転動平面に従って変化する。

西独国特許明細書3823832によって既に鉄道車軸の車
輪の再成形のための床下車輪旋盤が公知であり、その際
鉄道車輪は再成形の間駆動される摩擦ローラを介して駆
動されかつ摩擦ローラとその駆動される車輪との間に生
じる滑りの検出のための装置が設けられており、装置は
検出される滑りに依存して工具送り台の送り速度を制御
する。しかしこれではどこでかつ如何なる条件で滑りが
正確に確認されるべきかが認識不可能でありかつ特に滑
りの検出のための装置の構成が不明である。そこでは更
に装置が摩擦ローラと所属の車輪の周速度の測定のため
の装置並びに評価ステーションを有するべきであること
が指摘されている。しかし摩擦ローラの周速度及び所属
の車輪の周速度はそのような装置では検出できない。周
速度はレール上を進んだ区間とレール上を転動する車輪
の周速度と比較されるのみであり，その際そこでは相応
した滑り合致が存在しない場合に推論されることにな
る。更にそこでは車輪の周速度の測定装置は測定ローラ
を有する。この測定ローラは車輪の内端面に当接される
（第１図）。しかし第１図において認められる車軸の車
輪の固定方法に従って、測定ローラ61の正確なラジアル
方向の位置が分からず、その結果測定ローラ61によって
いかなる場合にも「なんらかの」周速度が測定されはす
るが、駆動ローラ上を転動する車輪の周面の周速度では
ないものが測定されることができる。車輪及び摩擦ロー
ラの転動直径が変化する場合でも測定ローラ61の位置は
一定であり、その結果変化によって生じる車輪の速度変
化が測定ローラ61によって正負の符号を持った滑りとし
て表示されなければならない。この滑り測定によって得
られた工具送り台の送り速度の制御は最適な結果にはつ
ながらない。

（発明の課題） 本発明は冒頭に記載された方法を確実な滑り決定が可
能なように改良することを課題とする。更にこの方法を
実施するための装置を提供することも課題とする。

（課題の解決のための手段） 本発明の課題は方法的には再成形の間少なくとも連続
して少なくとも１つの車輪と摩擦ローラ対の少なくとも
１つの摩擦ローラの相互に転動する周囲線の周速度が特
定されかつ瞬間的な滑りの検出のために相互に比較され
ることによって解決される。一方鉄道車輪は再成形工程
の間摩擦ローラによって駆動されかつその際摩擦ローラ
上を転動し、実際上相互に転動する車輪と摩擦ローラの
周囲線は変わる、そのわけは鉄道車輪の踏面は摩擦ロー
ラの下で再成形工程によって切削されるからである。そ
れによって一般にアキシャル方向に進む切削縁は摩擦ロ
ーラ上に周囲線として転動し、その結果摩擦ローラ上に
負荷された周囲線も切削縁と共にアキシャル方向に移動
する。摩擦駆動ローラはそのような床下旋盤では円錐状
の部分を有するので、そこでは相互に転動する周囲線の
みならず、同様な方法で相互に転動する部分の間の変速
比も変化する。このことは滑りの具体的な決定のために
必ず注意されなければならない。再成形工程の間に生じ
る滑りは常に既知であるべきなので、その都度生じる瞬
間的な条件が常に考慮されなければならない。少なくと
も再成形工程の間連続して相互に転動する周囲線の周速
度が決定されなければならない。このために、先ずこれ
らの周囲線がその直径及びそのアキシャル方向の位置に
関して検出され又は他の方法で考慮されることが必要で
ある。それから周囲線の速度が決定されかつ相互に比較
されることができる。比較によって生じた差から直接存
在する滑りが決定される。相異なる速度で相互に運動す
る２つの部分の滑り計算は既知であり、その結果ここで
は精しい説明をしない。

前記周囲線の周速度の差を検出するために、追加的に
測定輪は車軸の測定される車輪の踏面に当接されること
ができ、その結果この測定輪は回転する車輪によって駆
動される。測定輪の回転数及びこの測定輪の構造から既
知の寸法から車輪の周速度と等しくなければならないそ
の周速度が決定される。その際周速度は両構造部分の相
互に転動する周囲線の周速度を意味する。測定輪が摩擦
ローラと等しい外形寸法を有しかつ同時に少なくとも測
定工程の間摩擦ローラと同一のアキシャル方向の位置に
配設されていることを考慮すれば、一方では摩擦ローラ
と車軸の車輪との間、他方では測定輪と車軸の車輪との
相互に転動する周囲線は等しくなければならない。この
非常に簡単な前提の下に、アキシャル方向の位置及び相
互に転動する周囲線の長さを別個に決定することは必要
なく、むしろ発生する少なくとも１つのを知ることがで
きるために測定輪の回転数と車軸の同一の車輪に当接す
る摩擦ローラとの比較で充分である。

しかし測定輪が摩擦ローラ対の１つの摩擦輪と等しい
外形寸法を有することは必ずしも必要ではない。摩擦ロ
ーラ上を転動する鉄道車輪の周囲線が同一のラジアル平
面中で測定ローラ上をも転動することが確認されること
で充分である。如何なるアキシャル方向の位置を前記周
囲線がその都度転動するかはその位置が送り発信器によ
って制御されることができる切削工具の位置から分か
る。測定ローラの外形寸法は既知なので、原理的に常に
転動平面におけるその都度の周速度が検出されることが
できる。アキシャル方向の転動平面の位置によって同様
に測定ローラの既知の寸法に基づいて測定ローラの転動
平面の周囲長が分かる。測定ローラ61の回転数も監視さ
れかつ既知なので、周囲長及び回転数から問題なしに相
互に転動する周囲線の周速度が計算されることができ
る。しかし追加的に再成形工程の間一方では工作物と測
定ローラの、他方では摩擦ローラと工作物の相互に転動
する周囲線が位置するラジアル方向の転動平面がアキシ
ャル方向に移動しかつその際各摩擦ローラ円錐又は測定
輪円錐が相互に移動するので、を移動するので、この工
作物が前記円錐から離れ、工作物が再び摩擦ローラ対の
摩擦ローラ並びに測定ローラの円筒状の部分と当接する
時点が生じる。この時点は検出されなければならない、
そのわけはこの状態が基準となって再び他の周囲長の周
囲線相互の転動に移るらである。この時点はこの上記の
ローラとの接触可能性の範囲において鉄道車軸の各車輪
の磨耗によって生じた実際プロフィルが分れば直ちに把
握される。この輪郭が充分な精度で検出されることがで
きる測定装置又は走査装置は技術水準において公知であ
り従ってここでは記載しない。工具の位置の実際プロフ
ィルのラジアル方向の位置と工具によって製造される輪
郭のラジアル方向の位置との間の差としての工具位置及
び既知の工具位置における切込み深さに基づいて、転動
平面が工具の平面内にあるか又は切込み深さに基づいて
「転換」が行われたかどうかが検出されることができ
る。一方では転換の範囲は非常に正確に検出されること
ができ、他方では転換の直接の範囲において測定結果従
って計算結果も非常に正確に把握されることができるの
で、転換の直接の範囲において少なくとも１つの制御を
実施しないで済むことは有利である。

再成形工程の間アキシャル方向の工具位置及びその都
度の工具位置によって決定される切込み深さが実際プロ
フィルと目標プロフィルの把握によって分かる場合、摩
擦ローラ対の摩擦ローラと等しい長さに渡って車軸の車
輪の周面に当接しない測定輪の使用の下１つの結果が得
られることもできる。多分、例えばラジアル対称平面を
有し、アキシャル方向においては非常に狭い測定輪がそ
のアキシャル方向の位置を正確に特定された車軸の車輪
の測定円平面内で移動されかつ車輪の踏面に当接されか
つ再成形工程の間公知の方法でそのような測定輪によっ
てこの平面内で鉄道車輪の周囲長を測定することが可能
である。この周囲長測定及び測定された周囲長が位置す
る既知のアキシャル方向の位置並びに実際プロフィルの
既知の経過に基づいて少なくとも１つの測定のための車
輪の全ての寸法が分かるので、測定された周囲線及び実
際プロフィルの経過から踏面と摩擦ローラとの接触範囲
における他の周囲線の長さが計算される。しかしそれに
よって、切削工具の既知の位置に基づいて切削工具の範
囲における周囲線の長さが計算される。同様にその寸法
が既知の前記測定輪は寸法制御のために役立ち、その際
測定輪の回転数従って測定輪の周速度が決定されかつバ
イトの範囲における周囲線の周速度に換算される。この
周速度は摩擦ローラの相応した周速度と比較され、それ
から滑りが決定される。

装置としては本発明は機械フレームと車軸の支承装置
と少なくとも１つのバイトを有する工具送り台及び機械
制御装置並びに車輪に当接可能な測定輪及び機械制御装
置に接続された、摩擦ローラ及び測定輪の回転数の検出
のための装置とを備えた鉄道車車軸の車輪の再成形ため
の機械から出発する。そのような機械では本発明によれ
ば、測定輪が摩擦ローラ対の摩擦ローラと同一の外形及
び寸法でありかつ摩擦ローラと同一のアキシャル方向の
位置で鉄道車軸の車輪の踏面と当接されることができる
ことが提案される。冒頭に既に記載されたような測定輪
によって、特別に簡単な方法で、発生する滑りが量的に
も質的にも把握されることが可能で位置している。

（実施例） 第１図による機械は倣い旋削による車軸の車輪の磨耗
した踏面の再成形のための旋盤を示す。実施例において
は床下旋盤を対象とする。しかし本発明はこれに限定さ
れない。車軸１はその両軸受箱２、２′で各１つの支持
部３、３′によって水平位置に支持されておりかつ押下
装置４、４′によって支持部３、３′に押圧されかつ保
持されている。車軸１の回転軸線５は、回転軸線が機械
の縦中心平面６にあるように配設されている（第２
図）。車軸１を駆動することができるために、摩擦ロー
ラ対７、７′は力によってそれぞれ車軸１の車輪８、
８′に当接している。摩擦ローラ対７、７′は各々モー
タ10、10′によって駆動される。その際車輪８、８′の
回転方向11は、バイト12、12′（第１図及び第２図）が
各車輪を切削加工することができるように設定されてい
る。バイト12′は車輪８′に係合し、一方バイト12（第
２図）は車輪８と係合していない。

摩擦ローラ対７、７′はローラ支持体19、19′によっ
て収容されかつそこで駆動可能に支承されている。ロー
ラ支持体19、19′はその外端でジョイント20、20′に運
動可能に保持され、その結果ローラ支持体19、19′はジ
ャッキ９、９′によって各側で持ち上げられることがで
きる。側方ではローラ支持体19、19′は機械架台中で公
知の、案内装置によって案内されかつ支持されている。

機械の右側13上に測定輪16を備えた測定装置14が機械
架台15に配設されている。測定装置14の測定輪16は特定
された直径を有しかつ車輪８の前記の測定円平面17内で
充分な圧着力で車輪８に当接している。圧着力は流体圧
シリンダ18によって発生される。このシリンダ18によっ
て測定装置14はピストンロッド25（第２図）の縦方向に
運動可能でありかつ図示しない装置によって回転を阻止
されている。測定装置14はピストンロッド25の移動方向
において車軸１の車輪８から完全に離されることができ
る。測定装置14は２つの機能を有する。一つはこの測定
装置は測定円平面17で又はさもなければ特定された平面
内で磨耗した車輪直径を検出することであり、他は駆動
される車軸の車輪の周速度を検出することである。

測定装置14自体は前記の測定輪16とパルス発信器26と
から成り、パルス発信器は測定輪16と作用結合しかつ測
定輪によって駆動される。測定装置14の使用によって得
られたパルス発生器26のパルスはそのために形成された
コンピュータであり得る評価装置で処理されるために供
給される。

左の機械側21は同様に測定装置を有するが、測定装置
は車輪８′の測定円直径22の測定のためにのみ設けられ
ることができる。この測定装置は図示しない。

摩擦ローラ対７、７′の回転数の検出のために測定装
置23、23′がモータ10、10′に設けられている。この測
定装置はパルス発生器であり得、そのバルスはそのため
に備えられたコンピュータであり得る評価装置に入力さ
れる。車輪８、８′の磨耗プロフィル27、27′の測定の
ために工具送り台28、28′にそれ自体公知の磨耗測定装
置29、29′が設けられている。

第１図に示された機械にはバイト12、12′を備えた工
具送り台の制御のためにモデル30、30′と液圧フィーラ
31、31′を備えた液圧倣い装置が設けられている。全て
の測定データの記憶及び処理のために液圧倣い装置に加
えて計算能力のある機械制御装置32が設けられている。
工具送り台28、28′はそれ自体公知の方法でＺ方向33の
縦運動及びＸ方向34の横運動のための図示しない案内装
置及び駆動装置を備えている。液圧倣い装置を備えた機
械でも工作物へのバイト12、12′の位置についての情報
を得るために、両工具送り台28、28′はＸ方向34及びＺ
方向33において送り測定装置35、35′及び36、36′を備
えている。

液圧倣い装置を備えた機械の計算能力のある機械制御
装置32は次の構成要素と部分的に示された導線を介して
接続されている。前記の構成要素はパルス発信器26を備
えた測定装置14、測定装置23、23′、磨耗測定装置29、
29′、送り測定装置35、35′及び送り測定装置36、36′
である。

計算能力のある機械制御装置32は従来の機械制御装置
38と接続されておりかつ機械制御装置はさらに全ての液
圧作動部に供給する導線39を介して液圧装置37と接続し
ている。液圧作動部への供給導管を詳しく図示しない。

機械はCNC制御機械としても構成されることができ
る。CNC制御機械は全く類似して形成されている。しか
しモデル30、30′及び液圧フィーラ31、31′は省略され
かつ従来の制御装置38はCNC制御機械40によって代替さ
れる。計算能力のある機械制御装置32はCNC制御装置に
含まれることができる。CNC制御装置は分離しても、CNC
制御機械40と接続しても設けられることができる。液圧
装置37は導線39を介してCNC制御装置40と接続しており
かつリフタ９、９′及びシリンダ18への液圧供給のため
に必要である。

寸法監視による再成形工程はCNC制御装置を備えた機
械について説明されるべきである。車軸１は第１図に示
すように収容されかつ摩擦ローラ対７、７′によってそ
の回転軸線５の回りに回転駆動され、その際摩擦ローラ
対７、７′はモータ10、10′によって駆動される。摩擦
ローラ対７、７′はリフタ９、９′によって充分な力を
もって車輪８、８′に圧着される。圧着力は液圧装置37
から流体を付勢されるシリンダ41、41′によって発生さ
れかつ力センサ42、42′によって測定され、力センサは
導線43、43′を介して計算能力のある機械制御装置32と
接続されかつ作業経過の間継続して機械制御装置32に測
定データを供給する。車輪踏面の再成形の開始前に磨耗
プロフィル及び磨耗したプロフィルの測定円直径を知る
ことが必要である。車軸の車輪での磨耗プロフィルの測
定は技術水準に属し、同様に摩擦輪測定装置による測定
円直径の測定の従来水準に属する。

磨耗プロフィルは機械で測定されることができる。し
かし磨耗プロフィルは例えばヨーロッパ特許出願明細書
86104027.7から機械の外方で測定されて計算能力のある
機械制御装置32又はCNC制御装置40に入力されることが
できる。機械の内方での磨耗プロフィルの測定はヨーロ
ッパ特許出願明細書86108841.7に従って行われる。

磨耗プロフィルの測定は第７図において回転駆動され
る車軸１の車輪８について詳しく説明される。

測定縁49及び50に関する磨耗測定装置の測定輪45の位
置は例えば計算能力のある機械制御装置32で送り測定装
置35及び36を介してＸ方向34及びＺ方向33について行わ
れることが既知である。測定の始めに車輪８の内端面46
が特定されたＸ方向の位置において測定輪45の測定縁49
によって走査されかつそれから磨耗測定装置29において
切換え工程が開始される。この切換え工程は計算能力の
ある機械制御装置32で導線47を介して伝達され、導線は
送り測定装置35によって導線48を介して内端面のＺ位置
33を検出しかつ記憶する。その後計算能力のある機械制
御装置32と関連して摩擦輪測定装置14によって測定円直
径44の測定円平面17において周囲測定を介して検出され
かつ計算能力のある機械制御装置32に記憶される。その
後、測定円直径44から出発して測定円平面17において磨
耗プロフィルの測定点51、52及び53が磨耗測定装置29の
測定輪45の測定縁50によって走査されかつ各回転毎に磨
耗測定装置29に切換え工程を開始させ、切換え工程は導
線47を介して機械制御装置32に伝達され、機械制御装置
は送り測定装置35、36によって導線48及び85を介してこ
の測定点51、52及び53のＸ方向及びＺ方向における位置
を確認しかつ記憶する。

測定点51、52及び53は、磨耗した実際のプロフィルか
ら出発して経済的な材料切削が保証されるように目標プ
ロフィル56をラジアル方向及びアキシャル方向に位置さ
せることが必要である。測定点51、52及び53が検出され
かつＸ方向34及びＺ方向33におけるその位置が制御装置
32のコンピュータに記憶された後に、測定円平面17から
出発して多数の測定点54が磨耗測定装置29の測定輪45の
測定縁50によって走査され、その測定点のＸ方向34及び
Ｚ方向33の位置は計算能力のある機械制御装置32によっ
て検出されかつ記憶される。この測定点54のＺ方向33に
おける間隔59は機械制御装置32において補間法によって
この実際プロフィル56の充分な精度の閉じた輪郭が得ら
れることがきる。これらの間隔は原則的には任意であ
る。測定データによってバイト12を目標プロフィル56が
材料節約的に再成形されることができるように位置決め
しかつ制御することが可能である。測定縁51及び52のＸ
方向34及びＺ方向33における位置は既知であり，計算能
力のある機械制御装置32で同様に既知の目標プロフィル
56は実際プロフィル27に対してラジアル方向において接
触しなければならないので、目標プロフィル56のＸ方向
34における新たなラジアル方向の位置が分かる。それか
ら目標プロフィル56に対する各任意の車輪直径が機械制
御装置32によって計算可能である。実際のプロフィル27
の測定円直径44に対する測定されかつ補間された実際プ
ロフィル部分55の連係によって機械制御装置は実際プロ
フィル部分55の範囲における実際プロフィル27の各任意
の直径を計算する状態にある。それから実際プロフィル
55の範囲における切削深さ58（第３図）を計算すること
も可能である。

機械中心平面60（第３図）及び車軸１の回転軸線５か
ら出発して、実際プロフィル27及び目標プロフィル56の
位置はＺ方向33及びＸ方向34における測定及び他の計算
によって前記のように分かる。機械中心平面からの摩擦
ローラ対７、７′の距離は機械構造によって既知であ
る。

車軸１の駆動の際摩擦ローラ対７、７′の摩擦ローラ
の損傷的な滑りが認められる場合、車輪８、８′と摩擦
ローラ対７、７′の接触平面61（第４図）における駆動
される車軸１と駆動する摩擦ローラ対７、７′の周速度
が監視されなければならない。接触平面は例えば車輪８
と摩擦ローラ対７の摩擦ローラが相互に接触する所に常
に存在する。各摩擦ローラ対７、７′の摩擦ローラの周
速度は等しい、そのわけは摩擦ローラ対の摩擦ローラは
駆動的に相互に連結されかつ構造的に等しいからであ
る。モータ10、10′の回転数は測定装置23、23′によっ
て測定される。モータ10、10′と摩擦ローラ対７、７′
の間の伝導減速比は既知なので、直ちに摩擦ローラの回
転数「ｎ」、従って摩擦ローラの角速度が計算可能であ
る。角速度によって摩擦ローラの各既知の直径に対して
相応した周速度が計算されることができる。

車輪８と摩擦ローラ対７の接触線61における車軸１の
周囲線の周速度はシリンダ18による力の下に例えば測定
円平面17において車輪８に当接される測定装置14によっ
て、測定輪16が車輪８によって回転駆動されかつ測定輪
16の回転がパルス発信器26（第１図）に伝達され、それ
から機械制御装置32によって単位時間当たりのパルス数
がカウントされるようにして検出される。測定輪16の回
転中パルス発信器26から供給されるパルスの数が分かる
ので、測定輪16の回転数は計算能力のある機械制御装置
32によって計算される。測定輪16のそのようにして計算
された回転数と測定輪16の既知の直径とによって測定円
平面17における測定円直径44での車輪８の周速度が計算
されることができる。周速度はその半径のような種々の
平面内で角速度が存在するので、車輪８、８′の任意の
直径に関して角速度が計算されることができる。

第３図に示す車輪８の再成形の開始の際、摩擦ローラ
対７が実際プロフィル部分55の範囲において実際プロフ
ィル27に押圧されかつ車輪８又は車軸１を回転駆動す
る。摩擦ローラ７と車輪８の相互に転動する周囲線の直
径は既知か又は計算可能である。摩擦ローラの周面66の
円筒状直径62は構造から既知である。実際プロフィル27
の周面67の直径63は計算能力のある機械制御装置32にお
いて実際プロフィル部分55の最大直径として既知であ
る。それによって計算能力のある機械制御装置32が転動
する各周面66、67の周囲線の周速度を計算しかつ計算さ
れた周速度によって滑り計算を行う状態にある。バイト
12がＺ方向33において車輪８のプロフィル範囲の外方に
ある限り、計算能力のある機械制御装置32によって周面
67の直径63が滑り計算に使用される。バイト12の刃64が
Ｚ方向33において端面65に達しかつこれを越えると（第
３図及び第８図）、車輪８の各直径68、68′は計算能力
のある機械制御装置32に記憶されたバイト12の刃64のＺ
方向におけるアキシャル位置及び同様に既知の実際プロ
フィル27の輪郭から計算される。Ｚ方向33における刃64
の位置及び記憶された実際プロフィルの位置から、円筒
状の周面66の直径と協働する車輪８の実際プロフィル27
の各直径68、68′が計算可能である。

摩擦ローラ対７、７′は切削によって生じる直径が相
違する場合でも切削中常にジャッキ９によって車輪に圧
着される。円筒状の周面66の直径62は縁69まで不変であ
る。Ｚ方向33におけるバイト12の刃64が円筒状の周面66
の縁69に達するや否や同様に摩擦ローラ対７に対して各
車輪８に当接している直径70（第４図）がＺ方向33にお
ける刃64の位置から計算されなければならない、そのわ
けは直径70は截頭円錐72の範囲におけるフランジ71への
バイト12の接近に従って連続的に変わるからである（第
４図）。縁69から直径70及び68″がバイト12の刃64の位
置から計算されることが必要であるのみならず、実際プ
ロフィル27の経過によって調整される各切込み深さ73も
計算される必要がある。切込み深さ73は刃64の個所での
実際プロフィル27から目標プロフィル56までの距離であ
る。

縁69から切込み深さ73が制御され、それによって切込
み深さ73が截頭円錐72の範囲において寸法74よりも小さ
い場合、截頭円錐72から摩擦ローラ対７の直径62への車
輪８の当接の転換が認められ、かつ滑りの計算は摩擦ロ
ーラ及び車輪での相互に正しく転動する直径によって行
われる。切込み深さ73は計算能力のある機械制御装置32
によって容易に計算可能である、そのわけは目標プロフ
ィル56と実際プロフィル27は機械制御装置32において輪
郭及び位置が既知であるからである。寸法74が切込み深
さ73よりも小さい限り、截頭円錐72の範囲において常に
直径68″と70が相互に駆動接触している。寸法74が切込
み深さ73を越えるや否や、相互に駆動接触している直径
が截頭円錐72から摩擦ローラ対７の円筒状部分への転換
が行われる。寸法74は切削の際縁69に対してバイト12の
刃64が占める距離75及び截頭円錐72の角度76から計算さ
れる。切込み深さ73が寸法74よりも常に大きい場合、刃
64が端面77に達しかつフランジ71の方向に越えて行く場
合に、截頭円錐72から摩擦ローラ対７の円筒状の部分へ
の車輪８の当接の変換が行われる。

計算能力のある機械制御装置32が寸法74が切込み深さ
73と等しいことを確認すると、計算能力のある機械制御
装置32の滑り制御のための測定データは無効になる。滑
りの制御は車輪８及び摩擦ローラ対７のいかなる転動直
径で計算されたかが計算能力のある機械制御装置32によ
って確認されて初めて再び行われる。

摩擦ローラ対７が車輪８に圧着されるためのリフタ９
の圧着力により縁78が変形されるので、相互に駆動接触
している直径68″と70の修正が実施されなければならな
い。第６図において拡大図において変形が示される。一
点鎖線で示す縁78は線接触79における摩擦ローラ対７の
圧着によって変形される。縁78の代わりに車輪８の截頭
円錐80が截頭円錐72と駆動接触しているので直径68″と
70は校正される。相互に駆動接触している直径はＺ方向
においてフランジ71に対して移動されかつ截頭円錐80の
線接触79の区間に略中央で交わる。

例えば計算能力のある機械制御装置32で行われる修正
計算によって截頭円錐72及び80に駆動接触している直径
81及び82が容易に計算される。ジャッキ９によって作用
される摩擦ローラ対７の圧着力FNはその測定値が導線43
を介して計算能力のある機械制御装置32に送られる力セ
ンサ42によって測定された力Ｆからローラ支持体19の構
造寸法によって決定されたローラ支持体19のレバ比によ
って計算される。車輪材料の硬度を考慮しかつ使用され
る摩擦ローラ及び圧着力FNによる試験によって求められ
る材料定数CMと関連して、FN、CMの掛け算によって直角
三角形の各斜辺87及び対辺86及び一辺88から成る三角形
の対辺86が計算される。相互に駆動連結している直径81
と82は斜辺87を中央で交わるので、直径68″及び70の修
正がX1＝X2＝対辺86÷２（Ｘ方向）及び一辺88・1/2
（Ｚ方向）である。

計算に必要な公式は以下の通りである。

対辺86＝FN・CM 一辺88＝FN・CM・1/tan（角136） X1＝X2＝FN・CM・1/2 相互に駆動接触して転動する直径は次のようにある。

直径70＋２・X2＝直径82（新たな摩擦ローラ直径） 直径68″−２・X2＝直径81（新たな車輪直径） 直径70及び68″のそのような修正は、摩擦ローラ対７
と車輪８が截頭円錐72の範囲において相互に駆動接触す
る限り必要である。

バイト12の刃64が摩擦ローラ対７の平面77に達しかつ
Ｚ方向33においてフランジ71を越えるや否や（第５
図）、車輪８及び円筒状の周面66は駆動接触し、かつ常
に変化する直径の計算は最早不要である。

縁78の変形の際直径68″及び70の修正のみならず、車
輪８の目標プロフィル56と摩擦ローラ対７の摩擦ローラ
の周面66との間に遊隙が生じるか否かの追加的制御も必
要である。切込み深さ73、対辺86及び寸法74（第４図）
によって円筒状の周面66と新たなプロフィル56との間に
遊隙が存在するかどうかが簡単な計算によって検査可能
である。切込み深さ73（第６図）−寸法74（第４図）−
対辺86＝遊隙89（第６図）。遊隙89が存在する限り、相
互に駆動接触している直径又はこれに付設された周囲線
は截頭円錐72の範囲に位置する。この記載の制御によっ
て、円筒状の周面66が目標プロフィル56と接触しかつ截
頭円錐72と80を介しての接触が中断されることが認めら
れる場合、計算能力のある機械制御装置32はこの接触個
所に該当するデータを収容する。

測定装置14の測定輪16は測定円平面17において車輪８
に当接する（第５図）。再成形の進行の際バイト12の刃
64は測定円平面17に達しかつこれを越え、従って測定輪
の当接平面を越える。Ｚ方向33に作用する送り測定装置
35を介してバイト12の刃64が何時測定円平面17に達した
かを確認しかつ測定装置14の測定輪16がバイト12による
切削の下に当接直径を測定円直径44から測定円直径57に
転換するまで（第７図及び第５図）、測定装置14の測定
値は機械制御装置32によって無効にされる。既に説明し
たように目標プロフィル56の測定円直径57の端面におけ
る車輪８の周速度が計算可能である。駆動する摩擦ロー
ラ対７と駆動される車輪８の間の滑りの計算は測定輪16
の転換の際を除いて常に可能である。１つの測定円直径
から他の測定円直径への転換の際の測定輪16の損傷を回
避するために、測定装置14は短時間車輪８から引き離さ
れかつ目標プロフィル56の測定円直径57が存在する場合
に再び車輪８に当接される。車輪８と摩擦ローラ対７と
の間のような滑り制御は車輪８′と摩擦ローラ対７′と
で同様な方法で行われる。測定装置14によって検出され
た測定円平面17内の車輪８の周速度によってこの車輪の
測定された寸法に基づいて車輪８′での必要な周速度が
計算される。摩擦ローラ対７′Ｋ摩擦ローラの周速度は
上記のように摩擦ローラ対７について記載された通りで
あるが、測定装置23′の測定データによって計算され
る。バイト12がＺ方向33においてフランジ71の方向の車
輪８の測定円平面17を越えた場合に相互に転動する直径
83及び84は一定に保持される。

滑りの監視又は測定のための他の可能性は第９図に示
される。部分的にのみ示された車輪91への圧着力98によ
って当接される摩擦ローラ７は車輪１の車輪91を回転方
向92においてバイト93に向かって駆動する。摩擦ローラ
７は共に伝導装置95、モータ96及び測定装置97を有する
駆動装置94によって駆動される。摩擦ローラ７と駆動さ
れる車輪91との間に滑りがない場合、車輪91の周速度は
摩擦ローラ及び車輪の各接触平面内における駆動する摩
擦ローラ７の周速度と等しい。しかし滑りが生じた場
合、摩擦ローラ７の周速度は摩擦ローラと車輪の各接触
平面内の車輪91の周速度よりも大きくなる。車輪91の周
速度はその際まだ未知であるが、第９図に簡単に示す測
定装置99によって測定可能である。測定輪100は摩擦ロ
ーラ７と等しい大きさ及び同じ外形を有し、摩擦ローラ
７は車輪91を駆動しかつ力の作用の下に図示しない押圧
装置によって摩擦ローラ７と同様なアキシャル方向の位
置に圧着される。車輪91上を転動する摩擦ローラ７及び
測定輪100の直径は全て等しい直径で車輪91と駆動接触
している。駆動する摩擦ローラ７と車輪91との間に駆動
する際に滑りがないと仮定すると、車輪91、駆動する摩
擦ローラ７及び摩擦輪100の接触平面内の周速度は等し
い。しかし車輪91の駆動の際に摩擦ローラ７と車輪91と
の間に滑りが生じると、車輪91の周速度は摩擦ローラ７
の周速度よりも小さくなる。しかし測定輪100の周速度
は各転動平面における車輪91の周速度に等しい。直径及
び外形について摩擦ローラ７と測定輪100の同一性のた
めに摩擦ローラ７の回転数と測定輪100の回転数が滑り
計算に考慮される。計算は下記のようにして行われる。

滑り（％）＝100・（ｎ摩擦ローラ７−ｎ測定輪100）
/n摩擦ローラ７。摩擦ローラ７の回転数はパルス発信器
であり得る測定装置97を備えたモータ96によって測定さ
れる。駆動装置94の変速比は既知でありかつ摩擦ローラ
は集う装置135を介して駆動装置94と接続しているの
で、摩擦ローラの回転数は複雑な計算なしに得られる。
測定輪100の回転数は同様に、測定輪100と駆動接触して
いるパルス発信器101によって測定される。パルス発信
器101及び測定装置97は計算評価のために計算能力のあ
る機械制御装置と協働する。記載の滑り監視又は滑り測
定の可能性は例えば第１図による機械にも使用可能であ
る。

第10図において車輪91は摩擦ローラ７及び測定輪100
とともに表されている。摩擦ローラ７はバイト104の切
削個所103でその円錐周面102によって車輪91を駆動す
る。縁105は摩擦ローラの圧延によって第６図に示すよ
うな小さい円錐当接面に変形される。各測定輪100が測
定輪90と等しい形及び直径を有するので、転動直径の修
正のための計算は必要ない。摩擦ローラ７、車輪91及び
測定輪100は相互に常に摩擦ローラ７と測定輪100で転動
周囲の等しい直径を有する接触平面106内で接触する。

切込み深さ107は勿論前述のように監視され、それに
よって場合によっては車輪91の磨耗した踏面から摩擦ロ
ーラ７の円錐周面102への円筒状の摩擦ローラ面110の当
接の変換及び車輪91の縁105から目標プロフィル109の踏
面への車輪91又は摩擦ローラ７の転換が確認される。

そのような転換位相の間短時間縁105又は接触平面106
及び目標プロフィル109の踏面108は共に摩擦ローラ７上
を転動する。

計算能力のある制御装置は既に述べたように、少なく
とも切込み深さ計算を経て、車輪91がラジアル方向の端
面内で摩擦ローラ７と転動接触することができることが
確認される大きさを有する切込み深さ107が確認され
る。

第11図及び第12図においては第10図に類似した装置が
示される。力の下に車輪11に当接している摩擦ローラ７
は第10図中の摩擦ローラ７の形状及び大きさと等しい
が、同様に圧着している測定輪13は第10図における測定
輪100とは異なる円筒状の直径114を有する。摩擦ローラ
７及び測定輪113の他の輪郭は相互に等しい。直径114及
び116は相違する。

摩擦ローラ７及び測定輪113は車輪111の等しいアキシ
ャル方向の位置にありかつその端面133及び134は一平面
内に位置する。摩擦ローラ７が車輪111で車輪111の端面
115内に当接する場合に、測定輪113も車輪111に端面115
内で当接する。摩擦ローラ７が測定輪1131を滑りなしに
駆動する場合、車輪111、摩擦ローラ７及び測定輪113は
等しい周速度で回転する。しかし摩擦ローラ７及び測定
輪113の回転数は相異なる直径116及び114のために相違
する。車輪111の周囲の切削の間端面115はフランジの方
向に移動されかつ端面115′を形成する。端面115及び11
5′が摩擦ローラ及び測定輪の円筒状のローラ範囲118及
び119で当接する限り、摩擦ローラ及び測定輪の直径は
ローラの構造から追加の計算なしに分かる。端面115、1
15′の位置は直接バイト121の刃120の位置を介して例え
ば第１図による機械の送り測定装置35及び35′によって
検出可能である。

バイト121の刃120が摩擦ローラ７の縁122を越えると
（第12図）、摩擦ローラ７はその圧着力の下に車輪111
に当接するが、最早ローラ部分118とではなく、円錐周
面123と当接する。車輪111に圧着される測定輪113は同
様に端面115又は115′に作用しかつラジアル方向におい
て円錐周面124で車輪111に当接する。摩擦ローラ７及び
測定輪113は共にその円錐状周面123及び124を車輪111に
端面125において当接させている。当接直径126及び127
は最早計算なしに分かりかつ摩擦ローラ７及び測定輪11
3に対する刃120の位置から得られる間隔128（第12図）
をもって、相互に等しい角度129及び130で例えば第１図
による機械の計算能力のある機械制御装置内で計算され
なければならない。追加的に相互に転動する当接直径12
6、127及び131の輪郭は縁132の変形のために必要であ
る。縁132の変形の際に相互に転動する直径の検出のた
めの修正計算は既に説明したのでここでは省略する。

この周面によって、摩擦ローラと駆動される車輪との
間で車軸１を駆動する際に滑りが発生するか否かが再び
検出されることができる。

検出された滑りは多くの措置のための出発点であり得
る。摩擦ローラの圧着力が高まり又は切込み深さが減少
し又は切削速度が変化することができる。汚れた転動面
ではこれらは再成形の間に浄化されることができる。滑
りの大きさが飛躍的に高まりかつ高いままであると、こ
のことは刃の破壊を示し得かつ刃は交換されなければな
らない。しかし常に所望の大きさの滑りの発生が警報信
号として役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩擦ローラによって駆動される工作物と駆動さ
れる工作物の測定円平面内の周速度の測定のための装置
とを備えた旋盤、第２図は第１図による機械のＡ方向に
見た部分図、第３図は工作物の周面に圧着され、工作物
を駆動する摩擦ローラの切削開始前の図、第４図は工作
物の周面に圧着され、工作物を駆動する摩擦ローラの切
削中の図、第５図は工作物の接触点が摩擦ローラの円錐
状の範囲から摩擦ローラの円筒状の範囲に戻された状態
における工作物を駆動する摩擦ローラの図、第６図は第
４図の拡大部分図、第７図は測定された磨耗プロフィ
ル、第８図は摩擦ローラの円筒状の周面の範囲における
切削の状態を示す図、第９図は駆動装置によって共通に
駆動される２つの摩擦ローラを備えた車軸の車輪の側面
図及び摩擦ローラと同様な形状及び寸法の測定輪の拡大
図、第10図は測定輪と摩擦ローラとを備えた第９図の側
面図、第11図は磨耗した車輪の踏面に当接する際の相異
なる直径の測定輪と摩擦ローラの図、そして第12図は相
異なる直径を有する測定輪及び摩擦ローラ及び車輪への
その截頭円錐の接触を示す図である。 図中符号 １……鉄道車輪 ７、７′……摩擦ローラ対 ８……車輪 100……測定輪

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】再成形機械に回転駆動可能に支承された車
   軸の少なくとも１つの車輪とそのような車輪を摩擦接触
   を介して駆動する少なくとも１つの摩擦ローラとの間に
   再成形中発生する滑りを検出するための方法にして、 再成形の間少なくとも連続して少なくとも１つの車輪
   （８）と摩擦ローラ対（７、７′）の少なくとも１つの
   摩擦ローラの相互に転動する周囲線の周速度が特定され
   かつ瞬間的な滑りの検出のために相互に比較され、滑り
   の検出のために測定輪（16;100;113）が軸線方向の特定
   された位置において車輪（８、８′）の踏面に当接さ
   れ、その検出された周速度又は回転数は各転動直径を考
   慮して同一の踏面に当接する少なくとも１つの摩擦ロー
   ラ対（７、７′）の少なくとも１つの摩擦ローラの周速
   度又は回転数と比較される、そして摩擦ローラ対（７、
   ７′）の摩擦ローラと等しい外径を有しかつ測定中摩擦
   ローラ対（７、７′）と同一のアキシャル方向の位置を
   占める測定輪（100）が使用され、その際測定輪（100）
   及び摩擦ローラ対（７、７′）の摩擦ローラの周速度又
   は回転数が検出されかつ相互に比較されることを特徴と
   する前記方法。
2. 【請求項２】連続して又は周期的に反復して相互に転動
   する周囲線のアキシャル方向の位置及び直径が特定され
   る、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】再成形の間その再成形された部分によって
   少なくとも１つの摩擦ローラ対（７、７′）の摩擦ロー
   ラと当接することになる、少なくとも１つの車輪（８、
   ８′）の少なくとも踏面の範囲に対して、実際の輪郭
   （27、27′）が少なくとも近似の方法でかつこれに関連
   して既知の目標プロフィル（56）のラジアル方向の位置
   が検出されかつ既知の外形及び摩擦ローラ対（７、
   ７′）の摩擦ローラと等しい大きさのアキシャル方向の
   有効長さを持った測定輪（113）が使用され、その際測
   定輪（113）における各転動平面における周速度が検出
   されかつ摩擦ローラ対（７、７′）の少なくとも１つの
   摩擦ローラの相応した転動平面の検出された周速度と比
   較される、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】再成形の間その再成形された部分によって
   少なくとも１つの摩擦ローラ対（７、７′）の摩擦ロー
   ラと当接することになる、少なくとも１つの車輪（８、
   ８′）の少なくとも踏面の範囲に対して、実際の輪郭
   （27、27′）が少なくとも近似的にかつこれに関連して
   既知の目標プロフィル（56）のラジアル方向の位置が検
   出されかつ測定輪（16）は再成形工程の間その周面を少
   なくとも一時的に踏面に当接させており又は、車輪
   （８、８′）の特定された測定円平面（17）で測定され
   ることができるアキシャル方向の位置において検出さ
   れ、その上再成形の間バイト（12、12′）の常に既知の
   位置及び切削工具位置における実際プロフィル（27、2
   7′）の位置に基づいて車輪（８、８′）及び測定輪（1
   6）の瞬間的に転動する周囲線のアキシャル方向の位置
   及び直径並びにその周速度が検出されかつ相互に比較さ
   れる請求項１、２又は３のうちのいずれか一記載の方
   法。
5. 【請求項５】測定輪（16）によって測定円平面（17）又
   は測定された平面内における車輪（８）の周囲線の長さ
   及び周速度が検出されかつそれによって摩擦ローラ対
   （７、７′）の摩擦ローラの瞬間的に転動する周囲線の
   周速度が検出され並びに測定輪（16）の瞬間的に転動す
   る周囲線の周速度が計算され、その上車輪（８）及び摩
   擦ローラ対（７、７′）の擦ローラの瞬間的に相互に転
   動する周囲線の両周速度が相互に比較される、請求項４
   記載の方法。
6. 【請求項６】摩擦ローラが少なくとも非円筒状の部分を
   有する摩擦ローラ対（７、７′）を使用して、非円筒状
   の部分の到達は相互に転動する周囲線の間の接触点によ
   って検出され、その上既知の圧延力、寸法及び材質定数
   を使用して転動に基づいて車輪（８、８′）と少なくと
   も１つの摩擦ローラとの間に生じた、摩擦ローラの母線
   の方向における接触線の長さが計算されかつその後接触
   点はこの長さの中央として、この接触点を通る周囲線の
   周速度が決定されかつ瞬間的な滑りの検出のために相互
   に比較される、請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】請求項１記載の方法の実施のための鉄道車
   軸の車輪の再成形機械にして、機械フレームと車軸の支
   承装置と、少なくとも１つの駆動される摩擦ローラと、
   バイトを有する少なくとも１つの工具送り台と、機械制
   御装置と、この制御装置と接続された摩擦ローラ及び測
   定輪の回転数の検出のための装置とを備えたものにおい
   て、 測定輪（100）の外形及び寸法が摩擦ローラ対（７、
   ７′）の摩擦ローラと同一でありかつ鉄道車軸（１）の
   車輪（８、８′）の踏面との当接のため摩擦ローラと同
   一のアキシャル方向の位置にもたらされ得ることを特徴
   とする再成形機械。
8. 【請求項８】アキシャル方向におけるバイト（12、1
   2′）の送り量の測定のための、機械制御装置（32、38;
   40）と接続した送り測定装置（35、35′）が設けられて
   おり、更に既知の寸法をもつ測定輪（113）が設けられ
   ており、測定輪はアキシャル方向において車輪（８、
   ８′）の踏面のための、摩擦ローラ対（７、７′）の摩
   擦ローラと等しい長さの接触面を有し、測定輪は少なく
   とも再成形工程の間摩擦ローラと同じアキシャル方向の
   位置においてその接触面によって鉄道車軸の車輪の踏面
   に当接されることができる請求項７記載の機械。
9. 【請求項９】少なくとも踏面部分の実際輪郭（27）の位
   置及び輪郭の少なくとも近似的な検出のための、機械制
   御装置（32、38;40）と接続した装置並びにこの機械制
   御装置と接続された、アキシャル方向におけるバイト
   （12、12′）の送り量の測定のための送り測定装置（3
   5、35′）が設けられておりそして更に測定輪（16）は
   測定輪が少なくとも測定過程の間その周面上のその直径
   が既知の周囲線測定円平面（17）において又は踏面上の
   車軸の車輪（８、８′）の踏面の範囲における他の特定
   された平面内で転動することができる、請求項７記載の
   機械。