TW510969B - Method and device for the detection of the flow in a wheel on a railway - Google Patents

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510969 A7 B7 五、發明說明（（ 對 在 測 偵 供M 法 〇 方 圍種 範一 術於 技關 全係 安中 之 例 用化 路變 鐵一 於第 屬在 明明 發發 本本 第車火 使火在 ，的是 而形波 因圓音 ，為超 用上一 之質第 縫實， 裂對且 內則而 輪器 ， 車換動 車轉移 火波圍 的音周 S 超 嗦 轉 一 軸 可之動 線響轉 蚰回在 動音而 S 超輪 nf *33* 一 一 車 ffo 1ml 印 1®Γ 發車 本火 中的 例動 化轉 變線 二 軸 第動 在轉 ο 一 響對 回在 而測 面偵 胎使 胎 % 輪法 由方 經種 內 一 輪於 車關 車係 轉勖 33- 39 波移 音圍 超周 一 線 之軸 響動 回轉 波在 音而 超輪 一 車 第車 使火 , 的 而形 因圓 ，為 用質 之實 縫對 裂則 內器 輪換 關之 係中 明例 發化 本變ο 二 響第 回或 内一 輪第 車施 車實 火 Κ 在置 是裝 波各 音之 超下 一 況 第情 , 種 旦兩 而在 ,於 實 點 缺 各 對 內 隔 間 間 時 定1 在 須 必 輪 車 各 之 車 火 0 路 法鐵 方 一 由 〇 是 驗要 檢主 之 ， 裂致 斷所 或力 鏠應 裂熱 對及 ，勞 是疲 別料 特材 ♦ 於 驗由 撿係 的成 性形 壞之 破縫 非裂 施般 了時 為短 0 在 生應 產則 所 ， 程害 過損 形命 變致 的的 起來 引而 所之 載隨 負能 力可 壓及 及裂 程破 過輪 動車 制除 於排 (請先閱讀背面之注意事^!^填寫本頁) 項f -裳 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因而 〇 車 驗火 檢輛 的一 複對 重 ， 成之 完言 內換 天 ， 五速 至迅 天須 三必 在驗 須檢 必的 ，性 如壞 例破 ILL ， W3V 内 ， 間此 完 驗86 撿9’ I 4 司 3 就 5 1 S 内 U 時號 小編 一 利 在專 約國 大美 ,在 言 舉 一 自 供M 置 裝 If 1 種1 述 敘 曾 火可 在不 波 ， 音是 超但 用 〇 利結 並聯 力可 張而 的面 內端 緣一 輪之 輪緣。 車輪內 之輪在 輪車驗 車由檢 車經縫 火內裂 在輪含 量車包 測車能 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 玉、發明說明（>) 從作業指令編號W 0 9 0 / 1 3 8 1 4中則為知一種偵測在火車 内缺陷之方法，在該方法中超音波不僅可經由輪胎 B台面而且亦經由一車輪輪緣之正面而回響，在此期間火 車車輪_旋轉。從作業指令W090/ 1 38 1 4中亦習知一種作 g程序，更確切地說其為P於藉由對火車車輪轉動作整 個車輪周邊掃瞄，因而，僅能確切地可偵測少數具有一 定方位之裂縫。 在網際網址 http ：//www.ndt.net/article/report/df97/hin tze/ hUtze-d.htm中則於1998年6月10日在10點13分由德國 _路局的砍茨（H.Hintze)公佈一篇專題論文。在該專題 中曾說明一種借肋於表面波而作超音波檢驗火車車輪之 方法，即所諝之瑞利波（R a y 1 e i g h w a v e )。因而，利用W 永久磁鐡為基礎之一電動轉換器（所謂”電磁性超音波轉 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 r)經圍整換被過驗範小 te則範一轉器越檢圍很 ΘΓ波近成動換上的周度 nv面附完電轉器面之深 10表面輪。各換表轂入 C 該表車收內轉輪輪透 ΠΙ。在繞接向各車在之 so波始環所方在之或波 ra面開在器駛駛輪面利 It表內。換行行車表瑞 U 的器展轉車緩車部於 1C波換擴動火媛火內在 et音轉側電在度括之則 gn超從兩一 一速包輪點 Ina種並向另內的能車缺 ΓΟ一 ，面被軌小僅車一 ct生合胎又鐵較術火另 le產耦胎波各 Μ 技含之 :Ε內而輪利在則驗包術 US料面之瑞配車檢不技 ΕΜ材胎輪該裝火種並種 ，輪胎車後被。此，此 器車輪沿之則開 Μ 程 。 換在由内圈器隔 Η 圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明說明（+ ) (僅有數公厘深），使得僅具有甚小深度延伸之裂縫與具 有較大深度延伸之裂鏠之間並不能區分。此種檢驗技術 之另一重大缺點在於在車輪輪胎胎面上之磨損由於弱聲 波之提高而對瑞利波之擴張能力影響甚大。因而，在新 車輪上此種檢驗技術之功能極佳，而在舊車輪上，特別 是具有10, 〇〇〇公里Μ上輪胎胎面，正好是在火車車輪上 預期形成更多的裂縫，但是，該檢驗技術卻不能有力的 表明並因而被迫放棄。 在網際網址 http://wwtf.ndt.net/article/0698/salzb/saltzb· h t m中則於1 9 9 8年6月1 0日1 0點1 0分公佈一篇報告，該報 告是在德國林道（Lindau)於1996年5月13日至15日所舉 行非破壞材料檢驗學會在年會中由薩爾堡及欣茨（Η · - J Salzburger and H. Hintze)之演講。在該年會報告中 則說明在火車車輪內偵測裂縫用之一種脈衝回波檢驗法 (Inpulse-echo test method),在該方法中從火車車輪 之正面上K線性極化之横向波對該正面垂直射入。 在該檢驗方法中聲波之衰減可利用裂縫橫向之極化波 。因而，必須產生極化的超音波，如同在首先所提到檢 驗法中必須Μ電磁操作之超音波轉換器（E M U S )。此種所 謂之EMUS轉換器在目前的技術水準中對火車車輪之裂縫 檢驗已不夠準確。 最後所提到的檢驗方法中火車車輪則放置在滾動塊上 並藉一驅動輪之肋而轉動，而E H U S轉換器則在徑向内移 -5 一 (請先閱讀背面之注意事^5填寫本頁) 鞴 -裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 Α7 Β7 五、發明說明（4 ) 動。該 上僅在 轉方向 因此 具有許 型式。 規在一 外表面 緣上或 上，因 因此 檢驗， 檢驗方 Μ此目 且亦能 此關 檢驗方法之另一缺點在於一個可能的裂縫在實質 偵測，例如，對輪胎胎面之運 一徑向 内之垂 ，本發 多可能 在檢驗 外表面 上或者 輪轂上 而，在 ,迫切 對較預 法更可 的為基 提供達 於目的 方位上才可 直校準。 明削從Κ下 的裂縫位置 時必須對特 (外周邊）上 ，在内表面 。裂縫出現 從車輪輪緣 需要在火車 期還數目多的 靠及迅速的 礎，本發明 此目標之一 的方法，是 的考慮著手 及裂縫方位 殊的裂縫偵 ,特別是在 (內周邊）上 在火車車輪 或從輪毅至 車輪上Μ精 位置及方位 方式進行偵 之目的不僅 種裝置。 ,即基 之火車 測，這 輪胎胎 ,例別 之厚度 輪盤之 確可靠 上之裂 測。因 能提供 於所預期之 車輪的複雜 些裂縫則出 面或輪毅之 是在車車輪 改變的位置 轉變區上。 的方式實施 縫Κ比習知 此，本發明 一種方法而 (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) .裝 訂· 在一個在一關始所提到的根據 ;線· 及 : 響 決回 解生 而產 因内 中體 法心 方輪 的至 例緣 化輪 變輪 一'車 第由 明經 發 0 本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 組個 之整 。間之 動變輪 擺改車 內的車 面向火 平方使 體響能 心 回可 輪與盡 在變可 向改面 方的方 響置一 回位 ， 之響點 波回優 音由之 超經下 一 法 Μ 第方有 b)該具 合 而 〇 ，率 測然 偵或 可大 上重 術之 技位 驗方 檢琨 在出 積將 體縫 手 著 慮 考 的 下 的 同 相 及 個 裂 K 方 測從的 偵續同 能繼不 可則從 盡明次 則發多 面本能 方 ，可 一 而縫 另因裂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Α4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 五、發明說明（夂 方此危 該 Μ 無 在則與 縫明縫 裂發裂 即本之 ，據險 大根危 極。無 能號而 可信全 的收安 生接即 發定 ， 率測生 然可發 或的會 種好不 此良分 〇 一 區 響放可 回釋法 內內方 向向種 高 提 須 必 則 向 方 響 回 之 用 使 所 個 幾 測 偵 僅 。 縫 縫裂 裂對 之若 險 若計 。 不 擾為 干變 的頭 界驗 外檢 到波 受音 易超 容的 最要 驗需 檢所 使削 性 動 AT ΠΒΣΠ 感擺 敏之 驗向 檢方 強響 增回 及無 心 輪 在 是 上 際 實 在 πυ 貝 向 方 響 回 中 法 方 之 例 化 變1 。 第 數在 其 體在式 面瞄 平掃 該可 ，間 動期 擺動 內擺 面在 平於 由 經 可 波 音 超 中 則方經 點的並 優利響 其有回 ，種內 面此緣 平在輪 動。輪 擺積車 一 容在 的而 大面 別胎 特胎 輪 第 表 代 則 (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 胎因作 輪 。Η 由行 一 經執在 係式可 若方亦 中的外 響單體 回簡心 在 Κ 輪 。可及 響動緣 回擺輪 內之輪 體内車 心面 ， 輪平面 至體胎 直心胎 緣輪輪 輪在了 輪則除 由面因 據 根 的 到 提 所 始 開1 在 由 經 是 的 目 的 係 〇 關 驗所 檢法 中 方 序此 程 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 響 回 内 殹 輪 在 而 : 面 決端 解一 而之 法體 方心 的 輪 例由 化經 變波 二音 第超 的一 明第 發 β 本 及 本 毅 輪 及 體 心 輪 查 〇 檢 動於 擺用 可適 向則 方法 響方 回之 之內 波例 音化 超變 一二 第第 b)在 火特 果 ， 結外 響此 回 。 面件 端工 之查 體撿 心其 輪施 由實 經才 〇 後 圍卸 範折 的上 近軸 附從 穀必 輪不 一 輪 之車 身車 釐 公 7 9 2 X 10 (2 格 規 A4 S) N (C 準 標 家 國 lilf 中 用 適 度 尺 |張 紙 本 510969 A7 B7 五、發明說明（^ 別是回響位 其優點，如 示之優點。 在第二變 分量並在垂 ，在輪心體 能的裂縫方 回響方向 運動，或者 ，在每一步 置之改變與回響方向之改變間的組合亦適用 同在上述有關第一變化例之方法在組合中所 化例之 直於第 之平面 位0 之擺動 ，例如 驟之後 方法中第一超音波之回響方向具有一 一擺動平面之轉動軸線上擺動，例如 內擺動。因而，可偵測特別大量而可 圓形蓮動可在兩 火車車輪之一周邊 產生。圓形 可在兩種方 ，圓形蓮動 發生回響方 種方法變化 線上之運動 利用被支承 運動是 而在未對轉動軸線旋轉之超音 輪亦可在一行駛方向內K 一行 行駛速 波轉換器Μ 圓形蓮動 為了接收 度在行駛方 則在兩種方法變化 第一超音波則在兩 法變化 可Κ逐 向之擺 例中經 而在未 及可轉 波轉換 駛速度 向内隨 例中與 種方法 例中同時實 步方式實施 動0 由超音波轉 轉動之火車 動火車車輪 器上完成， 緩緩行駛， 同移動。 施圓形 ，因而 換器沿 車輪上 之轉動 火車車 而超音 另一種運動重疊。 變化例中存在一特 (請先閱讀背面之注意事3填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 化 變 個 兩 據 根 於 關 是 置 配 及 展 。 發 器步 換一 轉進 波之 音到 超提 收所 接下 的 Κ 殊 第 在 僅 不 波 音 超 1 第 則 展 發 步 1 進 之 法 方 mu 種 ο 1 法第 方照 之按 例 而位 軸方 轉裂 於測 行偵 平可 在 ， 量而 分因 一 ο M動 亦擺 且內 而面 , 平 39 it 撩 0. 內二 面第 平之 動 向 擺定 一 被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 五、發明說明（7) 及位置之數量則在有利之方式中更進一步提高。 根據本發明之方法可Μ有利之方式因而繼續形成： -第二超音波可在火車車輪內回響，對其回響而存在 之超音波轉換器則Μ如同對第一超音波之回響而存 在的超音波轉換器的相同方式而移動，及 -第二超音波之回響方向具有一分量其在一個平行於 轉動軸而定向之第二擺動平面内擺動。 第二超音波削盡可能使一回響在第一回響位置上，換 言之，特別是在另一外表面上產生如同第一超音波，因 而，可偵測的裂縫方向及位置的數目繼續以有利的方式 提高。 為了使第一超音波及第二超音波回響，最好採用相同 的超音波轉換器，例如，該轉換器可從一控制器内並從 一回響位置移動至另一回響位置。 根據本方法之較佳的配置此火車車輪為一整體車輪（ 實心輪，solid wheel)。 第一超音波或第二超音波最好係用電子聚焦。 此外，焦點之位置最好能變動，其優點在於可受運轉 路線影饗之檢驗靈敏度。此外，亦可產生另一優點，即 一可能的裂縫可能從較多的方向內產生回響。因此，超 音波可在難Μ接近之範圍內Μ不同的發散角（D i v e r a n g 1 e )及不同的光速直徑產生回響，使得在火車車輪内 可檢驗較大容積之範圍。因而，偵測或然率在整體而言 可更加提高。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事^^填寫本頁) -裝 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510969 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（# ) 根據本發明之方法進一步有利的配置是關於第二超音 波之回響位置及方向。 按照較佳的配置則第二超音波是在輪胎胎面上回響。 因而，最好是經由輪胎胎面及經由車輪輪緣而在輪心體內 回響。同樣亦可能經由輪胎胎面而在車輪輪緣及輪心體 間之過渡區內回響。 特別是，尤其是在輪心體內之回響中，焦點之位置可 在輪胎胎面如此的變更，致使第一超音波之音束寬度可 在車輪輪緣及輪心體間之過渡區內改變。 根據另一個較佳的配置則第二超音波可利用輪心體之 端面而回響。因而，較佳是經由輪心體之端面而在輪穀 內回響。 此外，較佳的是在輪心體與輪毅之間的過渡區 域中回響。 在本方法之另一有利配置中第二超音波可經由車輪輪緣 之一端面而回響。因而，特別可經由車輪輪緣之端面而 在車輪輪緣及輪心體間之過渡區內回響。 第一超音波或第二超音波在不同回響位置上及/或具 有不同回響方向內所產生之接收信號最好能重疊。例如 ,此種重疊是按照回波及曆析人射線照相法（Method of E c h ο - t o m o r a p h y )完成。此種重鲞有利地於俯視中在火 車車輸之一端面上說明。 關於K 一個裝置來執行第一變化例之方法之課題是根 據本發明而獲得解決，其經由之在輪胎胎面上可K音波 聯接之第一組放射體K產生第一超音波型式的第一聲波 -10- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁)

n H I 裝 ----訂· --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 五、發明說明（9 輪平 在體 可心 而輪 緣在 輪 是 輪向 車方 由響 經回 體之 射體 發 射 組發 一 組 第一 M第 ，而 而 ， 因響 , 回 響内 回體 之心 —1 種 之 動 33 之 波 音 超 於 關 有 的 定 確 被 指 是 義 〇 定 動之 可 内 面 式 型 置 裝 似 類 之 明 發 本 照 按 於 用 適 亦 點 優 述 上 之 〇 法 式方 方關 及有 類 音之 Μ 式 可型 上波 面音 端超 1 一 之第 體生 心產 輪 Μ 在體 有射 具放 展組 發二 利第 有之 一 合 之耦 置或 裝結 。 本聯 上 波 ------I----齙-裝· —丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 產Μ 禮 射 發 組 三 第 之 結 聯 波 音Μ 上 面 胎 ❶ 胎 響輪 回在 波是 音好 二最 第 有第 具之 上式 面型 端波 一 音 。 之超 響緣二 回輪第 波車生 音車產 三在 Μ 第則體 之展射 式發發 型利組 波有四 音 一 第 超另之 二之接 第置聯 有裝波 具本音 生Μ · 具之 上式 面型 端波 一 音 之超 體 二 心第 輪生 在產 置 Κ 裝體 本射 展發 發組 利五 有第 之之 。 步接 響一聯 回進波 波據音 音根以 四 有 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 行 執 來 列 S 的 次 因 - 為 作Μ 可 體 射 發 。 組 響個 回多 波或 音 個 五一 第 之 起 引 所 法 方 之 例 化 ϋ 0 二 益第 有或 本一 成第 為施 列實 陣 了 次為 因上 二置 於裝 較一 相在 其 心列型 輪陣波 或體音 上射超 面發二 胎之第 胎組及 輪次響 在因回 用兩波 利一 音 可第一 明之第 發接之 本聯式 據波型 根音波 SCM音 法上超 辨面一 決端第 解一生 題之產 問體Μ 釐 公 97 2 X 10 2 /V 格 規 一 4 A S) N (C 準 標 家 國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 510969 A7 B7 五、發明說明（、。） 式第第三音波回響。 在該裝置之進一步發展中則利用在 或車輪輪緣之一端面上K音波聯結之 體陣列Μ產生第一超音波型式之第二 音波型式之第四音波或第五音波回響 從各組發射體之陣列中至少有兩個 回響方向最好在處於垂直之各平面内 數個組發體及/或組發射體陣列被 驗支架上。 例如，至少一個組發射體或組發射 析X射線照相法模式操作。 根據另一種發展則各裝置中之一裝 ，該單元削將信號至少輸入一組發射 ,而且，各信號則與不同的回響位置 方式上所產生之接收信號重疊。 根據本發明之裝置將參照第1至5 述於後。各圖亦用Μ說明本發明之方 第1圖：根據本發明之裝置的第一 輪心體之一端面上 第二兩因次組發射 音波回響及第二超 〇 音波可能回響，其 擺動。 安置在一共同的檢 體陣列是Μ回波層 置構牟一評價單元 體或組發射體陣列 及/或與不同回響 圖並Μ實例方式詳 法。圖式簡單說明 實例Μ供檢驗火車 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 3 4 第 第第 圖 圖圓 車沿剖根沿面 車 火 及 置 裝 〇 之 用圖。 之 1 圖 輪第面

I 輪車 車火 車及 火置 之裝 明之 發圖 本 3 。 據第圖 第一 線 之 I 面 置面 剖 裝剖 輪 驗輪 車 檢車 之 例 實 剖 之 21 一規 IA4 NS) (C 準 標 家 國 國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 釐 公 7 29 510969 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（"） 第5圖：根據本發明之火車車輪檢驗裝置之第三實例。 第1圆及第2圖為沿剖面線]I - Π所示之剖面圖Μ顯示 在剖面圓中之一火車車輪1(整體車輪），該車輪在一轉動 方向3內對一轉動軸線5轉動。火車車輪1包含一輪轂 7 , —輪心體9 ,及具有輪胎胎面1 3之一車輪輪緣1 1 Μ及一 輪凸緣1 5。在輪心體9之範圍内其寬度比在輪毅7及車 輪輪緣11範圍內之寬度較小，使得各移轉區17, 19構 成變化的車輪寬度。因而，在輪轂7及輪心體9之間為 一內轉移區1 7，而在輪心體9及車輪輪緣11之間為一外 轉移區19。 在輪胎胎面上則根據第一實例第一組發射體2 1 Μ音波 相聯結。該發射體是在所構想的輪心體9的各端面間被 支承，而其回響位置則被定位在輪胎胎面1 3上。從第一 組發射體2 1中第一音波2 3則經由輪胎胎面1 3而在輪心體 9內回響。回響方向-至少Μ其分量-在第一擺動平面 2 5內並在一擺動間隔2 7内擺動，該擺動平面酣在第1圖 內由繪圖平面構成。該擺動平面亦與輪心體平面相同。 在此種關係上一般亦稱之為”垂直擺動”，主要是由於第 一回響角α (對構成一射入槽之半徑線24而測定）是在 擺動間隔2 7內變化。該擺動間隔2 7之寬度約為6 0度並可 調整，使得在半徑線2 4的第一側面之角度範圍，而且， 是經由在第1圖中左側位置2 8而在輪胎胎面1 3上掃瞄， 即利用輪縠7所確定之角度範圍內掃瞄。第一回響角 a 之變化是從0度至6 0度。 -13- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) I· I · I I . · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（p) 在小回響角Of中則與縱向極化（L ο n g i t u d i n a 1 Ρ ο 1 a -r i z a t 丨 ο η ) 回響 ，在大 回響角 α 則與横 向極化 （ T r a n s V -e r al Polarization)回響。 在第1圖中可能的裂縫位置2 9 A , 2 9 B , 2 9 C則分別在輪 胎胎面13上，在車輪輪緣11之內周邊上或在輪毅7之面 對軸線的表面（外表面）上，這些裂縫位置均可用本發明 之裝置容易探測。換言之，各裂縫在實施根據本發明之 方法中可從許多不同的方向中用超音波檢查。 為了提高偵測之或然率本裝置構成另一第一組發射體 3 1，該發射體則在火車車輪1上產生另一第一槃波之回 響。該第一聲波33之回響方向同樣是在與轉動軸線5垂 肓之第一擺動平面25內擺動，而且，具有大約60度的寬 度之一擺動間隔內擺動。在該第二”垂直擺動”中則在第 一側面的相對側面上形成一角度範圍，而且，是經由輪 轂9及經由在相對側面5。在第1圖之半徑線24的右側位 置38而在輪胎胎面13所確定之角度範圍內檢驗。 在第2 _中亦顯示，如第一音波23之焦點41 ,43的位置 則利第一組發射體2 1之相位電子控制而變更。焦點之變 更可藉電子控制之肋，亦可使發射體3 1在有效振動面上 之改變而達成，例如，陣列之邊緣元件的開/關方式亦 可改變。 第2圖亦顯示第一焦點4 1 ,該焦點係由第一組發射體 21的有限橫剖面（在回響方向）之自然聚焦而產生，而且 ，尚未經過電子控制。第二焦點43則經由第一組發射體 (請先閱讀背面之注意事^再填寫本頁) 裝 m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 __B7 五、發明說明（θ ) 2 1之適當相位控制而產生。第二焦點4 3則靠近輪胎胎面 1 3上並構成比第一焦點4 1較小光束橫剖面。因而，隨之 而來的是與第二焦點43有關之第二發散角δ 2大於第一 發散角δ jL。在第1焦點4 1之調整中則第一音波2 3 Μ其 自然的第一發散角Si在繼續不受破壞之情況下回響在 輪心體9內。在第二焦點4 3之調整中僅第一音波2 3之一 部分在輪心體9回回響，而另一部分則擊中在外移轉區 1 9之表面內側上。 第3 _及第4圖在沿剖面線W - IV之橫剖面圖顯示根 據本發明之裝置的第二實例並具有第二組發射體5 1，該 發射體經由輪心體9之一端面Μ第一音波5 3在第二回響 角α2下回響於火車車輪1內。第二音波53之回響方向 在第一擺動平面25上之投影分量則在該擺動平面25內並 在具有約6 0度的一寬度之擺動間隔5 7内擺動。因而，第 二回響角α2仍保持在大約70度內而未改變，因此，在 此種關係上亦稱之為”水平擺動”或斜角之擺動。 第二音波52之發散角（Divergent angle)<5繼纊保持 不變並大約為5度至2 0度。 第二組發射體5 1之擺動間隔5 7可Μ下述之方式調整， 使得第二組發射體5 1所安排之一有關半徑線2 4在一對稱 角麼範圍內掃瞄。第二組發射體5 1是經由輪心輝9而在 內側轉移區17之方向內Μ及在輪轂7之方向内發射。 此外，亦可能設有另一第二組發射體（未繪出），該發 射體之定位如同第二組發射體5 1 ,但是，是在輪胎胎面 -15- 本紙尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事:填寫本頁) 裝 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510969 A7 B7 五、發明說明（K ) 1 3的方向內發射。 在第5圖中所示根據本發明之裝置的第三實例中則顯 示各組發射體6 1 , 7 1，8 1 ,各發射體為一角擺動（”垂直擺 動”）並在與火車車輪1之轉動軸線5平行而定位之擺動 平面6 2內擺動，該擺動平面則經由第5圖之圖面而構成 。在圖中之實例內第二擺動平面6 2則經由轉動軸線5而 伸展。 第三組發射體6 1則經由在外側移轉區1 9內之輪胎胎面 1 3而發射第三音波6 3。該第三組發射體δ 1被安排在輪凸 緣15對面之輪胎胎面13的邊緣上。第三音波63之回響方 向則在一擺動間隔6 7內Μ大約6 0度之寬度擺動。該擺動 間隔67是從與轉動蚰線5處於垂直之方向伸延至與轉動 軸線5傾斜之方向。 第四組發射體7 1經由有關火車車輪1之行駛方向而在 火車車輪1內的車輪輪緣11之內側端面上發射第四音波 7 3,其發射之距離則可能在車車輪緣11之徑向外側邊緣 或定位在輪凸緣1 5上。第四音波7 3因而回響在車輪輪緣 11内及在外側移轉區19內。第四音波73之回響方向是在 一擺動間隔77內變化並具有大約60度之寬度。該擺動間 隔7 7則Μ下述方式調整，使得第四音波7 3之回響方向是 從與轉動軸線5平行之一方向至與轉動軸線5傾斜一方 向內變化。 第五組發射體8 1發射第五音波8 3並經由在火車車輪1 内輪心體9之一端面而回響。回響位置則在徑向内並直 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . 裝--- (請先閱讀背面之注意填寫本頁) 訂·· •έ 510969 A7 B7 接在從 的回響 方向是 第三 驗支架 各組 換言之 之發射 陣列可 得該陣 在輪心 體2 1 -23之擺 擺動是 五、發明說明（ 外側所考慮之內側移轉區1 7的前面。第五音波8 3 方向之擺動間隔8 7則Μ下述方式調整，使得回響 在輪轂7之方向內形成約60度之一總間隔寬度。 組發射體6 1及第四組發射體7 1均安裝在一共同檢 100上，在該支架上亦可能安裝第五組發射體81。 發射體21,31，51,61,71，81均對轉動軸線5固定， ,轉動的火車車輪1與各個別聯接面在各個別組 體21，31,51,61，71,81之配置下移動。 組發射體6 1可能構成二因次的組發射體陣列。該 在轉動軸線5的方向內在輪胎胎面13上移動，使 列亦在輪心體9所延長端面之間，在第5圖中亦 體9上面而在輪胎胎面1 3上定位（如第一組發射 參考第2圖）。從第三組發射體6 1上則第一音波 動是在第一擺動平面25內回響，而第三音波63之 在第二擺動平面62內回響，而除此之外並不需要 請 先 閱 讀 背' © 之 注- 意

填丄 |裝 本 . 頁 I 訂 發 組 的 次 因 二 成 構 可 ix 8 體 射 發 。 組 21五 體第 組中 發式 組方 一 的 第同 的相 殊在 特 ¾. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 第 之在 11 緣擺 輪之 輪53 車波 沿音 及二 面第 端使 一 可 之僅 9 不 體列 心陣 輪該 沿得 可使 並 ， 陣移 體面 射 端 第並 或外 / 之 及此 73除 波， 音響 四回 第而 使內 亦62 且面 而平 o c^^. 響擺 回二 而第 內在 2 0 面擺 平之 動皮 擺音 一 五 代 。 Μ 合 列耦 陣或 之結 法聯 方上侧® 二之 。第 9 51施體 體實心 射作輪 發用在 組可及 二61上 第體13 的射面 殊發胎 特組胎 要三輪 需第在 不 替 釐 公 97 2 X 1(210 格 規 4 )Α S) Ν (C 準 標 家 國 國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 510969 A7B7 明說 明發 上 面 端 之 1X 1—一 緣 輪 輪 車 在 可 如 例 β \/ 列 151 /1 τ—1 8 0 體合明 射耦說 發 1 之 S ^ Μ 第聯符 9 1 3 4 2 2 2 火轉轉輪輪車輪輪輪輪第第半第擺位 輪向線 車方軸 車動動毅 緣面 體輪胎緣 心輪胎凸 殹[> WBT 1/ 側 內 裝—— (請先閱讀背面之注意事:填寫本頁) 一徑一動置可能 區 轉 區移 轉之 移間 之緣 間輪 體輪體 面 Λ車射 平 輪及發波 動隔 及體組音線擺間 rtu 俏 外 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 攫 置 射 位置發波 鏠位組音 裂縫一一隔 能裂第第間 他他動置 可其其擺位 ho, 里I 焦 一 第 - 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510969 A7 B7 五、發明說明（7 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4 3… …第 二 焦 點 51… ..第 二 組 發 射 體 53… …第 二 音 波 57… …擺 動 間 隔 61… .，第 三 組 發 射 體 62… …第 二 擺 動 平 面 63… • ♦第 二 音 波 67… ♦ •擺 動 間 隔 71… ♦.第 四 組 發 射 體 7 3… ，.第 四 音 波 77… ，•擺 動 間 隔 8 1… .♦第 五 組 發 射 體 83… • •第 五 音 波 87… •.擺 動 間 隔 100… • •檢 驗 支 架 α 1… ，♦第 一 回 響 角 3 1… • ♦第 —* 發 散 角 δ 2… • •第 二 發 散 角 α 2 .. • •第 二 回 響 角 δ… ♦ •發 散 角 (請先閱讀背面之注意事^再填寫本頁) 裝 . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 510969 A8 B8 C8 D8 辟，曰篇 六、申請專利範圍第88110971號「用於偵測火車車輪中裂縫之方法與裝置」專利案 (89年2月修正） 1. 一種偵測可對一轉動軸線（5)旋轉的火車車輪（1)中之 裂縫（29A，29B，29C)所用之方法，因而，使第一超音波 (23, 33)回響而設置之超音波轉換器（21，31)相對於火 車車輪（1)而言貪質上是以圓形方式圍繞轉動軸線（5) 而移動，第一超音波（ 23,3 3 )是在經由輪胎胎面（13) 而回響至火車車輪（1)中，其特徵爲： a) 經由車輪緣（11)而回響至輪心體（9)中，及 b) 第一超音波（23, 33)之回響方向是在輪心體平面 (25)中擺動。 2. —種偵測可對一轉動軸線（5)旋轉的火車車輪（1)中之 裂縫（29A，29B，29C)所用之方法，因而，使第一超音波 (53)回響而設置之超音波轉換器（51)相對於火車車輪 (1)而言實質上是以圓形方式圍繞轉動軸線（5)而移動 ，第一超音波（5 3)是回響火車車輪（1)中，其特徵爲， a )第_超音波（53)經由輪心體（9)之一端面而回響 声療轂（7)中，及 ‘ b 一超音波（53)之回響方向可擺動。 3 .如申¥專利範圍第2項之方法，其中第一超音波（53) 之ΐϊΐΙ方向是以一分量在一種垂直於轉動軸線（5)之 第一擺動平面（25)中擺動。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中第 一超音波（23,33:53)之回響方法是以一分量在一種平 行於轉動軸線（5)而定位之第二擺動平面（62)中擺動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '1T. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510969 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中超音波轉換 器（21,31;51)未對轉動軸線（5)旋轉之情況利用可旋 轉而被支承之火車車輪（1)下之旋轉而實現圓形的移 動。 6. 如申請專利範圍第1，2或3項之方法，其中， -第二超音波（ 63,73, 83 )回響至火車車輪（1)中，一種 就其回響所設置之超音波轉換器（61,71 ,81)則以和 第一超音波（ 23,33)在回響時所用超音波轉換器 (21，31)相同之方式而移動，及 -第二超音波（63, 73 ,83)之回響是以一分量在一平行 於轉動軸線（5)而定位之第二擺動平面中擺動。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中第一超音波（23, 33;53)及第二超音波（63 ,73 ,83)之回響均使用相同的 超音波轉換器。 8. 如申諝專利範圍第1，2或3項之方法.，其中第一超音 波（23)或第二超音波是以電子方式聚焦。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中焦點之位置可變 動。 10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中第二超音波（63) 是經由輪胎胎面（13)而回響。 11·如申請專利範圍第10項之方法，其中第二超音波（63) 是經由車輪輪緣（11)而回響至輪心體（9)中。 12.如申請專利範圍第1〇項之方法，其中第二超音波（63) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510969 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 是回響至車輪輪緣（11)及輪心體（9)間之移轉區（19) 中。 1 3 .如申請專利範圍.第9項之方法，其中焦點之位置對輪 胎胎面（13)是以下述方式而改變，使得第一超音波 (23)之音束寬度在移轉區（19)內變動。 14.如申請專利範圍第6項之方法，其中第二超音波（83) 是經由輪心體（9)之一端面而回響。 15 .如申請專利範圍第14項之方法，其中第二超音波（83) 回響至輪轂（70)中。 16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中第二超音波（83) 回響至輪心體（9 )及輪轂（7 )間之移轉區（1 7 )中。 17. 如申請專利範圍第6項之方法，其中第二超音波（73) 是經由車輪輪緣（11)之一端面而回響。 18. 如申諝專利範圍第17項之方法，其中第二超音波（73) 回響至車輪輪緣（11)及輪心體（9)間之移轉區（19)中 〇 19. 如申請專利範圍第1，2或3項之方法，其中第一超 音波或第二超音波在不同的回響位置上及/或以不 同的回響方向所產生之各接收信號重疊在一起而形 成影像（i roage )。 >0.—種實施申請專利範圍第1或4至19項中任一項方法 所用之裝置，其特徵爲：在輪胎胎面（13)上能以音 波耦合之第一組發射體（21，31)可供第一超音波型式 --------0^------1T-----看 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 510969 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 的第一超音波（ 23,33 )回響之用，因而，第一組發射 體（21 ,31)可經由車輪輪緣（11)而回響至輪心（9)中， 而第一組發射 >龍（21,31)之回響方向可在輪心體平面 (25)中擺動。 2 1 .如申請專利範圍第20項可供實施申請專利範圍第1 或4至19項中任一項方法之裝置，其中在輪心體（9) 之端面上能以音波耦合之第二組發射體（51)可供第 一超音波型式之第二音波（53)回響之用。 \ 22 .如申請身利範圍第20或21項可供實施申請專利範圍 第6項及第1，4至19項中任一項方法之裝匱，其中 在輪胎胎面（13)上能以音波耦合之第三組發射體（61 ) 可供第二超音波型式之第三音波（63)回響之用。 23.如申請專利範圍第20或21項可供實施申請專利範圍 第6項及第1，4至19項中任一項方法之裝置，其中在 車輪輪緣（11)之一端面上能以音波耦合之第四組發 射體（71)可供第二超音波型式之第四音波（73)回響 之用。 24 ·如申請專利範圍第20或21項可供實施申請專利範圍 第6項及第1,4至19項中任一項方法之裝置，其中在 輪心體（9)之一端面上能以音波耦合之第五組發射體 (81)可供第二超音波型式之第五音波（83)回響之用 〇 25·如申請專利範圍第20項之裝置，其中許多組發射體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ι||ρ 裝 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 510969 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8__ 六、申請專利範圍 (21，31，51 ,61,71,81)均被安裝在一共同的檢驗支架 (100)上。 2 6.如申請專利範p.第20或25項之裝置，其中在各組發 射體（21 ,3 1 , 51，61 ,71 ,81 )中至少有一組發射體是以 脈衝回波模式（Impulse-Echo mode)來操作。 27.—種實施申請專利範圍第6項及第1至19項或第λ至 19項中任一項方法所用之裝置，其特徵爲：在輪心 體（9)之一端面上能以音波耦合之第二個二維 (dimension)組發射體陣列（61)可供第一超音波型式 之第一音波（23 ,33)及第二超音波型式之第三音波 (63)回響之用。 28 ·如申請專利範圍第27項可供實施申請專利範圍第6項 及第1至19項或第2至19項中任一項方法所用之裝置 ，其中在輪心體（9)之一端面上或在車輪輪緣（11)之 一端面上能以音波耦合之第二個二納.組發體陣列（81 ) 可供第一超音波型式之第二音波（5 3)及第二超音波 型式之第四音波（73)或第五音波（83)回響之用。 29·如申諝專利範圍第27或28項之裝置，其中許多組發 射體陣列均被安裝在一共同的檢驗支架上。 3〇.如申諝專利範圍第27或28項之裝置，其中在各組發 射體陣列中至少有一組發射體陣列可以脈衝回波模 式來操作。 ，31·如申請專利範圍第20，27或28項之裝置，其中在各 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 41^裝 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 510969 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中至 列入 陣輸 體號 信 發收組接 各之 或列 \—/ 1 _ 8 ， 體 7 射 61發1或 5 匱 ， f 1 3 身 1,發 2 且 /V 體一 射有 發少 組至 成ί而置 疊位 ^ 0 號回信的 收同接不各在。使生生元產產 單是而 價號向 評信方該、收響 ，接回元各的 單而同價，不評像以一 影或 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）