KR100317663B1 - 철도차량 바퀴의 검사장치 - Google Patents

철도차량 바퀴의 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 자동으로 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치에 관한 것이다. 본 발명의 검사장치는 교류발진기(20)로부터 인가되는 교류전압에 의해 바퀴(12)의 주위에 와전류를 발생시키고 그 검출전압을 검출하는 검출회로부(60)를 갖는 탐촉자 유닛(30)과, 검출회로부(60)의 검출전압를 디지털 신호의 데이터로 변환시키는 전압변환부(70)를 갖추고 있다. 전압변환부(70)의 데이터는 신호수집부(80)에 수집되고, 제어부(90)는 비교부(92)의 프로그램을 통하여 신호수집부(80)의 데이터와 메모리(94)의 데이터를 비교하여 바퀴(12)의 이상 유무를 판단한다. 탐촉자 유닛(30)은 레일(10) 사이에 길이 방향을 따라 설치되는 베이스 플레이트(32)의 양쪽 측면에 설치되는 실린더(34)를 가지며, 실린더(34)의 보어(36)에는 탐촉자(44)가 장착된다. 탐촉자(44)의 후단에 스프링력을 부여하는 스프링(52)이 장착되며, 실린더(34)의 제1 및 제2 안내구멍(38, 40)과 탐촉자(44)를 관통하여 직선 왕복 운동할 수 있도록 슬라이더(54)가 장착되고, 슬라이더(54)의 선단에 바퀴(12)와 구름접촉하여 회전하는 롤러(56)가 바퀴(12)와 탐촉자(44) 사이에 일정한 간격을 유지시킬 수 있도록 장착된다. 본 발명에 의하면, 바퀴의 이상 유무를 탐촉자 유닛의 검출회로부를 통하여 검출한 후, 바퀴의 이상을 제어부에 의해 시각적으로 표시하여 검사 작업을 자동으로 수행할 수 있는 것이다.

Description

철도차량 바퀴의 검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING WHEEL IN RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 자동으로 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치에 관한 것이다.
철도차량의 바퀴에 대한 균열 및 결함 등과 같은 이상 유무를 검사하는 초음파 탐상방법은 철도차량을 정지시킨 상태에서, 바퀴의 대향면에 초음파 탐상장치의 발진장치와 수진장치를 각각 접촉시킨 후, 발진장치로부터 연속적으로 발진되는 초음파를 바퀴에 입사시키고 그 반사파를 수진장치에서 검출하여 이상 유무를 검사하게 된다.
이와 같은 초음파 탐상방법은 작업자가 초음파 탐상장치를 직접 들고 다니면서 바퀴의 이상 유무를 수동 조작에 의해 일일이 검사해야 하며, 초음파의 전도도를 높이기 위하여 오일을 도포시켜 주어야 하므로, 상당한 시간과 수고가 소요되어 작업성이 크게 저하될 뿐만 아니라, 작업자가 바퀴의 정확한 검사를 게을리 할 우려가 높은 문제가 있었다. 또한, 발진장치와 수진장치의 접촉 상태가 불안정하여 검사에 지장을 받으며, 여러 방향으로 발생되는 바퀴의 균열로 인하여 검사의 정확성을 기하기 어려운 문제를 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 바퀴의 이상 유무를 자동으로 검사할 수 있도록 한 철도차량 바퀴의 검사장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 작업성 및 신뢰성이 향상되도록 한 철도차량 바퀴의 검사장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 한쌍의 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치로서, 교류발진기와; 교류발진기로부터 인가되는 교류전압에 의해 바퀴의 주위에 와전류를 발생시키고 그 전압을 검출하는 검출회로부를 갖는 탐촉자 유닛과; 검출회로부의 검출전압를 디지털 신호의 데이터로 변환시키는 전압변환부와; 전압변환부의 데이터를 수집하는 신호수집부와; 신호수집부에 수집된 데이터와 메모리에 기 설정되어 있는 데이터를 비교부의 프로그램을 통하여 비교하여 바퀴의 이상 유무를 판단하는 제어부를 포함하는 철도차량 바퀴의 검사장치에 있다.
본 발명의 다른 특징은, 한쌍의 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치로서, 레일 사이에 설치되는 베이스 플레이트와; 베이스 플레이트의 양쪽 측면에서 레일을 향하여 설치되는 복수개의 실린더와;바퀴에 대하여 직선 왕복 운동할 수 있도록 상기 실린더 각각에 장착되고, 선단에는 바퀴의 이상 유무를 탐지하기 위한 탐촉자가 설치되는 슬라이더와; 슬라이더를 바퀴쪽으로 바이어스시키는 스프링과; 바퀴의 내면과 구름접촉할 수 있도록 슬라이더에 회전가능하게 장착되는 롤러로 이루어지는 철도차량 바퀴의 검사장치에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 철도차량 바퀴의 검사장치를 나타낸 제어블록도,
도 2는 본 발명에 따른 검사장치에서 탐촉자 유닛의 검출회로부를 나타낸 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 검사장치를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 검사장치에서 탐촉자 유닛을 부분적으로 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 검사장치에서 바퀴와 롤러의 접촉 상태를 나타낸 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 검사장치에 의한 바퀴의 자화 상태를 부분적으로 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 검사장치의 다른 실시예를 부분적으로 나타낸 단면도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 레일 12: 바퀴
20: 교류발진기 30: 탐촉자 유닛
34: 실린더 44: 탐촉자
54: 슬라이더 56: 롤러
60: 검출회로부 70: 전압변환부
80: 신호수집부 90: 제어부
92: 비교부 94: 메모리
100: 센서 102: 표시부
이하, 본 발명에 따른 철도차량 바퀴의 검사장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 철도차량 바퀴의 검사장치를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 검사장치는 한쌍의 레일(10) 위를 지나는 바퀴(12)의 이상 유무를 교류발진기(20)로부터 인가되는 교류전압에 의해 검사할 수 있도록 설치되는 탐촉자 유닛(30)을 갖추고 있다. 교류발진기(20)에는 대략 100 내지 990Hz 이내에서 주파수를 가변시켜 사용할 수 있도록 컨트롤러(22)가 구비된다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 탐촉자 유닛(30)의 베이스 플레이트(32)는 레일(10) 사이에 길이 방향을 따라 설치되고, 베이스 플레이트(32)의 양쪽 측면에는 복수개의 실린더(34)가 동일한 간격으로 설치된다. 실린더(34)는 전방이 트인 보어(36)를 가지며, 실린더(34)의 양쪽 측면에는 제1 안내구멍(38)이 길이 방향을 따라 형성되고, 제1 안내구멍(38)의 후방에는 제2 안내구멍(40)이 길이 방향을 따라 형성된다. 보어(36)의 내면에는 제1 안내구멍(38)과 제2 안내구멍(40) 사이에위치되도록 걸림턱(42)이 돌출 형성된다.
또한, 실린더(34)의 보어(36)에 탐촉자(44)가 출몰 가능하게 끼워져 장착되며, 탐촉자(44)의 후단에는 걸림턱(42)에 걸려 돌출 거리가 제한되도록 관통구멍(46)을 갖는 스토퍼(48)가 형성된다. 탐촉자(44)의 외주에는 보어(36)의 내면에 접촉하여 탐촉자(44)의 이동을 보조하는 가이드 부시(50)가 장착되고, 보어(36)의 후방에는 탐촉자(44)의 후단에 스프링력을 부여하여 전방으로 바이어스시키는 스프링(52)이 장착된다. 실린더(34)의 제1 안내구멍(38)과 제2 안내구멍(40), 그리고 탐촉자(44)의 관통구멍(46)을 통하여 탐촉자(44)와 함께 직선 왕복 운동할 수 있도록 슬라이더(54)가 장착된다. 슬라이더(54)는 선재를 절곡하여 만들며, 슬라이더(54)의 선단에는 롤러(56)가 각각 회전 가능하게 장착된다. 또한, 롤러(56)의 선단은 탐촉자(44)의 선단보다 전방에 위치되도록 장착된다. 즉, 롤러(56)는 바퀴(12)와 탐촉자(44) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 바퀴(12)에 구름접촉되게 장착된다. 여기에서, 바퀴(12)와 탐촉자(44) 사이의 간격은 대략 2mm 정도로 유지시키는 것이 바람직하다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 탐촉자 유닛(30)의 탐촉자(44)는 교류발진기(20)로부터 인가되는 교류전압에 의해 바퀴(12)의 주위에 와전류를 발생시키고 그 출력전압을 검출하는 검출회로부(60)를 갖추고 있다. 검출회로부(60)는 브리지 회로를 만족하는 한변의 가변저항(R1) 및 세변의 저항(R2, R3, R4)과, 출력단에 연결되는 가변저항(R5)과 전압계(V)로 구성된다. 그리고, 한변에 연결되어 있는 저항(R2)의 양단자와 병렬로 연결되는 저항(R6)과, 이 저항(R6)에 직렬로 연결되는 드라이버코일(C1)과, 이 드라이버 코일(C1)과 상호작용하는 픽업 코일(C2, C3)로 구성된다. 드라이버 코일(C1)과 픽업 코일(C2, C3)은 도 4에 나타낸 바와 같이 탐촉자(44)에 내장되는 페라이트 코어(58)에 감아 구성시킨다.
도 1을 다시 참조하여 설명하면, 전압계(V)의 검출전압은 전압변환부(70)를 통하여 데이터로 변환된다. 전압변환부(70)는 기 설정된 기준주파수이상의 주파수만을 통과시키는 고역통과필터(72)와, 이 고역통과필터(72)를 통과한 주파수와 위상이 반대인 역상주파수를 중첩시켜 잡음을 제거하는 잡음제거부(74)와, 증폭기(76) 및 아날로그/디지털 변환기(78)로 구성된다.
또한, 전압변환부(70)에서 변환된 데이터는 신호수집부(80)에 수집된다. 제어부(90)는 비교부(82)의 프로그램을 통하여 신호수집부(80)에 수집된 데이터와 메모리(94)에 기 설정되어 있는 데이터를 바퀴(12)의 이상 유무를 판단한다. 비교부(92)는 제어부(90)와 메모리(94)에 연결되고 메모리(94)에 저장되는 데이터와 전압변환부(70)에서 출력되는 데이터를 저장하고 있는 신호수집부(80)의 데이터를 비교하는 비교기로 구성된다. 그리고, 제어부(90)는 바퀴(12)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 바퀴(12)의 위치를 감지하는 센서(100)의 감지 신호에 의해 해당 바퀴(12)가 표시부(102)에 도달하였는가를 판단한 후, 제어신호의 출력에 의해 표시부(102)를 작동시켜 해당 바퀴(12)에 이상을 표시하게 된다. 표시부(102)의 한 예로는 시각적으로 식별할 수 있는 물감을 바퀴(12)에 분사시키는 스프레이가 있다.
도 7에는 본 발명의 검사장치에 대한 다른 실시예가 나타나 있다. 이에 따르면, 실린더(34)의 제1 안내구멍(38)과 제2 안내구멍(40), 그리고 탐촉자(44)의 관통구멍(46)을 통하여 탐촉자(44)와 함께 직선 왕복 운동할 수 있도록 장착되는 각 슬라이더(54)가 일체로 작동될 수 있도록 서로 연결된다.
이와 같이 각 슬라이더(54)가 서로 연결되는 것에 의해 각 슬라이더(54)중 하나의 롤러(56)가 바퀴(12)와 접촉하게 되면, 각 슬라이더(54)가 일체로 작동되어 바퀴(12)와 탐촉자(44) 사이의 간격이 전체적으로 일정하게 유지된다.
지금부터는 본 발명에 따른 철도차량 바퀴의 검사장치에 대한 작동을 설명한다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 사용자는 정상적인, 즉 균열 및 결합 등이 없는 바퀴(12)의 재질, 두꼐와 형태 등을 고려하여 그 데이터를 메모리(94)에 저장시킨다. 그리고, 교류발진기(20)의 구동에 의해 교류전압을 탐촉자 유닛(30)의 검출회로부(60)에 인가시켜 와전류를 발생시킨 상태에서, 레일(10) 위를 바퀴(12)가 서서히 지나도록 한다.
한편, 바퀴(12)와 롤러(56)가 접촉하지 않은 상태에서는, 탐촉자(44)의 스토퍼(48)가 실린더(34)의 걸림턱(42)에 걸려 탐촉자(44)는 실린더(34)의 보어(36)로부터 일정한 돌출 거리를 유지하게 되며, 탐촉자(44)와 연동하는 슬라이더(54)의 선단에 장착되는 바퀴(12)도 일정한 위치를 유지하게 된다. 이때, 탐촉자(44)는 공기중에 위치하여 그 검출회로부(60)에서의 순출력은 '0'이 된다.
이러한 상태에서 도 5에 나타낸 바와 같이, 바퀴(12)가 지나면서 롤러(56)와 접촉하게 되면, 롤러(56)가 후방으로 밀리면서 슬라이더(54)는 실린더(34)의 제1안내구멍(38)과 제2 안내구멍(40)을 따라 후방으로 직선 왕복 운동하게 된다. 슬라이더(54)의 직선 왕복 운동에 의해 탐촉자(44)는 스프링(52)의 스프링력을 극복하면서 실린더(34) 내로 몰입되고, 이에 따라 바퀴(12)와 탐촉자(44) 사이의 간격이 일정하게 유지된다. 그리고, 검출회로부(60)의 드라이버 코일(C1)에서 발생되는 와전류에 의해 탐촉자(44)의 선단 주위에 자계가 형성되고, 이 자계는 도 6의 은선으로 나타낸 바와 같이 바퀴(12)를 자화시키게 된다. 바퀴(12)의 자화 상태는 균열과 결함 등에 의해 다르게 변화되며, 자화된 바퀴(12)로부터 형성되는 자계에 의해 픽업 코일(C2, C3)에는 전류가 유도된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 픽업 코일(C2, C3)에 흐르는 전류는 전압계(V)에 의해 검출되고, 전압계(V)의 검출전압은 전압변환부(70)의 고역통과필터(72)를 통하여 기 설정된 기준주파수이상의 주파수가 통과되고, 기준주파수이하의 주파수는 고역통과필터(72)에 의해 차단된다. 고역통과필터(72)를 통과한 검출전압은 잡음제거부(74)에서 출력되는 역상신호에 의해 단일파가 되고, 잡음이 제거된 검출전압은 증폭기(76)에 의해 증폭된 후, 아날로그/디지털 변환기(78)에 의해 디지털 신호의 데이터로 신호수집부(80)에 수집된다.
한편, 제어부(90)는 신호수집부(80)에 수집된 데이터와 메모리(94)에 기 설정되어 있는 데이터를 비교부(94)의 프로그램을 통하여 비교하여 바퀴(12)의 이상 유무를 판단한다. 그리고, 제어부(90)는 바퀴(12)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 센서(100)의 감지 신호에 의해 해당 바퀴(12)가 표시부(102)에 도달하였는가를 판단한 후, 제어신호의 출력에 의해 표시부(102)를 작동시켜 해당 바퀴(12)에 이상을표시하게 된다. 따라서, 작업자는 표시부(102)의 작동에 의해 시각적인 표시가 되어 있는 바퀴(12)의 이상을 용이하게 확인할 수 있다.
상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 철도차량 바퀴의 검사장치에 의하면, 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 탐촉자 유닛의 검출회로부를 통하여 검출한 후, 바퀴의 이상을 제어부에 의해 시각적으로 표시하여 검사 작업을 자동으로 수행할 수 있는 것이다. 이 결과, 바퀴의 검사가 신속하고 정확하게 이루어져 작업성 및 신뢰성이 향상되는 것이다.

Claims (6)

  1. 한쌍의 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치로서,
    교류발진기와;
    상기 교류발진기로부터 인가되는 교류전압에 의해 상기 바퀴의 주위에 와전류를 발생시키고 그 전압을 검출하는 검출회로부를 갖는 탐촉자 유닛과;
    상기 검출회로부의 검출전압를 디지털 신호의 데이터로 변환시키는 전압변환부와;
    상기 전압변환부의 데이터를 수집하는 신호수집부와;
    상기 신호수집부에 수집된 데이터와 메모리에 기 설정되어 있는 데이터를 비교부의 프로그램을 통하여 비교하여 바퀴의 이상 유무를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 바퀴의 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부에는 상기 바퀴의 이상 유무를 시각적으로 표시하는 표시수단이 추가로 더 연결되고, 상기 표시수단은 바퀴의 위치를 감지하는 센서와, 상기 제어부의 제어신호에 의해 작동되어 해당 바퀴에 이상을 표시하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 바퀴의 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 검출회로부는 브리지 회로를 만족하는 한변의 가변저항 및 세변의 저항과, 출력단에 연결되는 가변저항과 전압계로 구성되며, 한변에 연결되어 있는 저항의 양단자와 병렬로 연결되는 저항과, 이 저항에 직렬로 연결되는 드라이버 코일과, 이 드라이버 코일과 상호작용하는 픽업 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 바퀴의 검사장치.
  4. 한쌍의 레일 위를 지나는 바퀴의 이상 유무를 검사하기 위한 철도차량 바퀴의 검사장치로서,
    상기 레일 사이에 설치되는 베이스 플레이트와;
    상기 베이스 플레이트의 양쪽 측면에서 상기 레일을 향하여 설치되는 복수개의 실린더와;
    상기 바퀴에 대하여 직선 왕복 운동할 수 있도록 상기 실린더 각각에 장착되고, 선단에는 상기 바퀴의 이상 유무를 탐지하기 위한 탐촉자가 설치되는 슬라이더와;
    상기 슬라이더를 상기 바퀴쪽으로 바이어스시키는 스프링과;
    상기 바퀴의 내면과 구름접촉할 수 있도록 상기 슬라이더에 회전가능하게 장착되는 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량 바퀴의 검사장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 롤러의 선단은 상기 바퀴와 상기 탐촉자 사이에 일정한 간격이 유지되도록 상기 탐촉자의 선단보다 전방에 위치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 바퀴의 검사장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 각 슬라이더가 일체로 작동될 수 있도록 서로 연결되는 것을 특징으로 철도차량 바퀴의 검사장치.
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