WO2020156804A1 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung von eisenbahn-radsätzen auf oberflächenfehler - Google Patents

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WO2020156804A1
WO2020156804A1 PCT/EP2020/050819 EP2020050819W WO2020156804A1 WO 2020156804 A1 WO2020156804 A1 WO 2020156804A1 EP 2020050819 W EP2020050819 W EP 2020050819W WO 2020156804 A1 WO2020156804 A1 WO 2020156804A1
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WO
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wheel
coil arrangement
test
coil
wheel set
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PCT/EP2020/050819
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Nathanael Riess
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Helling Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/84—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields by applying magnetic powder or magnetic ink
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for testing the wheels and axles of railway wheel sets by means of a magnetic powder test method.
  • the invention also relates to a device for testing such wheel sets.
  • the magnetic powder test method it is possible to determine defects, such as cracks and cracks, on the surfaces of metallic magnetizable products, to determine and evaluate the size and meaning of the displays and to classify the products as usable or damaged.
  • the reject rate can be determined with such a method and components can be certified.
  • the workpiece to be tested is sprayed with magnetic powder taken up in a suspension and then exposed to a strong magnetic field.
  • the magnetic powder particles reorient themselves at defects in the workpiece, so that they become optically recognizable. Visibility can be improved if the magnetic powder is fluorescent and is viewed under UV radiation.
  • Rail car wheel sets essentially consist of an axle, two wheels and possibly one or more brake discs. These elements are made of magnetizable steel. Accordingly, it is possible to use the magnetic powder method on these elements.
  • DE 20 2016 101 253 U1 discloses a device for checking the magnetic powder of axle shafts for transverse defects in the surface of the workpiece, in which a semicircular coil can be placed axially displaceably on the axle shaft. After flushing the surface of the axle shaft with magnetic powder and switching on the magnetizing current, the surface of the axle shaft can be examined for the presence of non-random structures, such as elongated changes in the magnetic powder distribution.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for testing railway wheel sets for surface defects with the aid of the magnetic powder method, wherein a combined test of one or both wheels of a wheel set can be carried out together with a test of the axle shaft in order to thereby Reduce test effort and be able to achieve extensive automation of the test.
  • the invention relates to a method for testing railroad wheel sets for defects in the surface of the wheel sets by means of a magnetic powder method, in which elements of the wheel sets, in particular axles and wheels, are magnetized in regions for testing by means of an electrical coil arrangement, in the test area of Magnetic powder is applied to the coil arrangement and the distribution of the magnetic powder that results when the magnetic field is switched on is evaluated.
  • a first coil arrangement arranged in a stationary manner with respect to the wheel to be tested is used for section-wise magnetization and testing of the wheel and a second coil arrangement axially displaceable with respect to the axis to be tested for partial magnetization and testing of the axle shaft.
  • the wheel is rotated after each test of a wheel section by an angle of rotation that is less than or equal to the angle of the respective previous test segment.
  • the axle shaft is checked by means of the second coil arrangement at positions which are successive in the axial direction in each case partially around the circumference. After checking the complete circumference of the axle shaft, the second coil arrangement is moved to a subsequent adjacent position.
  • wheel sets of railways can be quickly and easily identified for defects in the surfaces of the wheels and the axle. This advantage is particularly evident in the regular maintenance of railroad wheel sets in order to keep downtimes as short as possible.
  • a coil arrangement is preferably used for the wheel test, each of which partially encloses a wheel section, so that not only the running surface but also the radial rim surface and further side regions of a wheel can be tested. After each test of a wheel section, the wheel is rotated by an angle which is slightly smaller than the angle of the wheel section to be tested, so that after a series of wheel sections has been checked, the entire wheel is tested.
  • the wheel axle is preferably checked by means of a half-coil aligned at right angles to the axle shaft, which can detect the complete axle circumference when the axle is rotated by 120 ° to 180 °.
  • the first coil arrangement is preferably arranged stationary, while the wheel to be tested is rotated step by step. After a complete circumferential inspection of a section of the axle, the second coil arrangement is moved in the axial direction to a next axle section, so that this and the following sections can then be checked one after the other.
  • the first coil arrangement can also be used to test the brake disks in accordance with the test of a wheel if the first coil arrangement is implemented appropriately.
  • the test is preferably controlled semi-automatically or fully automatically, the control device controlling both the rotation of the wheel set and the offset of the second coil arrangement along the axis.
  • the control device controlling both the rotation of the wheel set and the offset of the second coil arrangement along the axis.
  • the wheelset can be checked not only step by step, but also continuously with even rotation. If the second coil arrangement is displaced laterally during the rotation of the wheel set, the circumference of the wheel axle is recorded in a spiral.
  • a device consists of a test arrangement which has a frame with a first holder for receiving a first trapezoidal coil arrangement and a second holder for receiving a second semicircular coil arrangement.
  • a wheel set to be tested is held on a base frame so that it can rotate about its axis.
  • the first coil arrangement can be lowered onto a wheel of the wheel set and encloses it in sections.
  • the second coil arrangement can be placed on the circumference of the axle shaft and can be displaced along the axle shaft. Both coil arrangements can generate magnetic fields simultaneously or in succession, which magnetize the wheel set to carry out the magnetic particle test in some areas.
  • the first coil arrangement can preferably be moved vertically up and down by means of a lifting device.
  • the second coil arrangement can also be moved in the horizontal direction.
  • the first coil arrangement can additionally also be moved horizontally in two or more positions in order to check a second wheel and / or a brake disc.
  • the base frame preferably contains support wheels on which a wheel set is rotatably held over the running surfaces of the wheels.
  • the device preferably also contains a control device for stepwise or continuous motor rotation of the wheel set and for controlling the positions of the coil arrangements relative to the wheel set.
  • Fig. 1 is a side view of a device for testing a wheel set by means of
  • Fig. 2 is a front view of the device of Figure lund
  • Fig. 3 is a side view of the device of FIG. 1 in a second working position.
  • a frame 1 with two pairs of legs 2 and 3 which carries two horizontally displaceable coil arrangements 11 and 18 on its upper-side sliding table 23.
  • the first coil arrangement 11 can be moved up and down in the vertical direction by means of a cable, the cable being guided over a deflection roller 14 fastened to a support 12 and provided with a counterweight 13 at the distal end.
  • the first coil arrangement can thus be moved vertically, but essentially remains in an equilibrium position.
  • the lateral displacement of the first coil arrangement takes place via a roller guide on the sliding table 23 and can be effected via a lever 20 or a motor drive.
  • a control is identified by 21, which on the one hand contains the current required for the formation of a strong magnetic field through the first coil arrangement provides and on the other hand contains the necessary switching and measuring equipment. Power is supplied via a ribbon cable 19.
  • the device also includes a second coil arrangement 18, which is also vertically adjustable.
  • a cable is used which is guided over a deflection roller 16 fastened to a carrier 24, on the distal end of which a counterweight 17 hangs in order to be able to hold the second coil arrangement in equilibrium position without a drive.
  • a controller 15 is also assigned to the second coil arrangement, equivalent to the controller 21 for the first coil arrangement.
  • the second coil arrangement can be moved in the horizontal direction by means of the hand lever 22 or motor drive.
  • the base frame 4 contains pairs of rollers 5 and 6, on which the running surfaces of the wheels 9 and 10 rest rotatably.
  • the method for testing a wheel set is as follows: First, the first coil arrangement 11 is lowered onto the wheel 10 so that it encompasses a circular section of the wheel.
  • the wheel can now be magnetized by building up a magnetic field in the first coil arrangement, controlled by the controller 21.
  • the measuring area of the magnetized circular section is now sprayed with magnetic powder.
  • the fact that the magnetic powder is pretreated fluorescent and the visual inspection is carried out under UV light, the visibility of the errors is considerably increased.
  • the test of the entire wheel takes place in that after the test of a first circular section of the wheel has been completed, the wheel set is rotated several times by means of a drive motor 7 by an angle of rotation which is in each case smaller or at least equal to the angle of the circular section of the wheel which can be detected in a test cycle is.
  • the first coil arrangement 11 is raised vertically and manually shifted horizontally via the hand lever 20 until it can be lowered onto the second wheel of the wheel set.
  • the second wheel can now be tested in the same way as when testing the first wheel.
  • the second coil arrangement 18 can also be displaced horizontally to such an extent that it can be lowered onto the axle shaft 8 between the wheels.
  • the second coil arrangement 18 essentially surrounds the surface of the axle shaft 8 in a semicircular manner, so that only a rotation of the wheel set by 120 ° to 180 ° is required for a section of the surface.
  • the wheel set can be checked simultaneously or in succession using the first and second coil arrangements.
  • a third coil arrangement can be provided which is designed in accordance with the first coil arrangement.
  • both wheels can be checked without moving the coil arrangement.
  • the first and third coil arrangements can thus also be arranged essentially stationary in the horizontal direction, since the distance between the wheels is uniform in most railway networks.
  • the wheels can be positioned relative to the coil arrangements as soon as the base frame is moved into the base frame. An upward and downward movement in the vertical direction can then be dispensed with.
  • the wheel set can also be provided by means of a Introduce the lifting arrangement in the vertical direction into the first and possibly third coil arrangement arranged in a stationary manner, or to arrange the coil arrangement on the underside of a raised wheel set.
  • Figure 2 shows a front view of the test device.
  • the first coil arrangement 11 is designed as a trapezoidal coil with five turns, which comprise a circular section of a wheel to be tested. In this way, transverse and longitudinal defects in the tread as well as in the rim and side areas of the wheel can be determined.
  • the second coil arrangement 18 is a semicircular coil that can be placed on the surface of the axle shaft 8 and essentially serves to detect transverse errors of the axle shaft.
  • FIG. 3 shows a second working position of the device according to FIG. 1.
  • the first coil arrangement 11 is located on the right wheel 9 of the wheel set after the coil arrangement on the frame 1 has been manually shifted to the wheel 9 and lowered onto the wheel 9.
  • the second coil arrangement was also shifted to the right so far that the second coil arrangement 18 could be lowered onto the axle shaft 8. In this working position, the two coil arrangements can be operated simultaneously.
  • the mobility of the coil arrangements can be achieved by manual displacement.
  • the necessary displacements, the switching on of the current in the coil arrangements, the measurement of the magnetic field and the time sequences of the magnetization can be programmed.
  • the rinsing of the surfaces to be inspected with magnetic powder and the optical detection of errors that can be shown by camera systems up to automatic documentation can also be integrated into the automated process.
  • the wheelset is preferably rotated continuously.
  • the second coil arrangement is continuously laterally moved so that the test area takes a spiral course. Camera systems running along with the coil arrangements can continuously record the test areas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Eisenbahn- Radsätzen auf Fehler in der Oberfläche der Radsätze mittels eines Magnetpulver- Verfahrens, bei dem Elemente der Radsätze, insbesondere Achsen und Räder, zur Prüfung mittels einer elektrischen Spulenanordnung bereichsweise magnetisiert werden, im Prüfungsbereich der Spulenanordnung mit Magnetpulver beaufschlagt werden und die sich bei Einschaltung des Magnetfeldes ergebende Verteilung des Magnetpulvers ausgewertet wird. Erfindungsgemäß wird eine Kombination einer ersten gegenüber dem zu prüfenden Rad (9, 10) stationär angeordneten Spulenanordnung (11) zur abschnittsweisen Magnetisierung und Prüfung des Rades (9, 10) und einer zweiten gegenüber der zu prüfenden Achse axial verschiebbaren Spulenanordnung (18) zur teilumfänglichen Magnetisierung und Prüfung der Achswelle (8) verwendet. Zur vollständigen Prüfung eines Rades wird das Rad nach jeder Prüfung eines Radabschnitts gedreht. Die Prüfung der Achswelle (8) mittels der zweiten Spulenanordnung (18) erfolgt an in axialer Richtung aufeinander folgenden Positionen jeweils teilumfänglich. Die Magnetisierung und Prüfung von Rädern (9, 0) und Achsen (8) der Radsätze kann gleichzeitig oder zeitlich im Wechsel nacheinander erfolgen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Eisenbahn-Radsätzen auf
Oberflächenfehler
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Rädern und Achsen von Eisenbahn-Radsätzen mit Hilfe eines Magnetpulver-Prüfverfahrens. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Prüfung derartiger Radsätze.
Mit Hilfe des Magnetpulver-Prüfverfahrens ist es möglich, Fehlstellen, wie Spalten und Risse, an Oberflächen von metallischen magnetisierbaren Produkten festzustellen, die Größe und Bedeutung der Anzeigen zu ermitteln und zu bewerten und die Produkte als verwendbar oder beschädigt zu klassifizieren. Im Produktionsprozess kann mit einem derartigen Verfahren die Ausschussrate festgestellt und eine Zertifizierung von Bauteilen durchgeführt werden.
Beim Einsatz solcher Produkte zeigen sich Fehlstellen jedoch oft erst nach längerer Zeit oder übermäßiger Beanspruchung. Daher ist es in sicherheitskritischen Bereichen erforderlich, derartige Produkte regelmäßig zu überprüfen. Insbesondere bei Eisenbahn-Radsätzen können fehlerhafte Bauteile zu katastrophalen Unfällen und erheblichen Schäden an Personen und Material führen. Die Prüfung und Überwachung von Eisenbahn-Radsätzen ist daher von besonderer Bedeutung.
Mit Hilfe des Magnetpulverfahrens können optisch nicht leicht zu erkennende oder nahe unterhalb der Oberfläche vorhandene Fehlstellen eines Werkstücks ermittelt werden. Hierzu wird das zu prüfende Werkstück mit in einer Suspension aufgenommenem Magnetpulver besprüht und dann einem starken Magnetfeld ausgesetzt. An Fehlstellen des Werkstücks orientieren sich dadurch die Magnetpulverteilchen um, so dass sie optisch erkennbar werden. Die Sichtbarkeit kann verbessert werden, wenn das Magnetpulver fluoreszierend ausgebildet ist und unter UV-Bestrahlung betrachtet wird.
Radsätze von Eisenbahnwagen bestehen im Wesentlichen aus einer Achse, zwei Rädern und gegebenenfalls einer oder mehrerer Bremsscheiben. Diese Elemente bestehen aus magnetisierbarem Stahl. Entsprechend ist es möglich, an diesen Elementen das Magnetpulververfahren anzuwenden. Aus der DE 20 2016 101 253 Ul ist eine Einrichtung zur Magnetpulver-Prüfung von Achswellen auf Querfehler in der Oberfläche des Werkstücks bekannt, bei der eine halbkreisförmige Spule axial versetzbar an die Achswelle angelegt werden kann. Nach Bespülung der Oberfläche der Achswelle mit Magnetpulver und Einschalten des Magnetisierungsstroms kann die Oberfläche der Achswelle auf das Vorhandensein von nicht zufälligen Strukturen, wie länglich verlaufende Änderungen der Magnetpulververteilung, untersucht werden.
Für die Ermittlung von Fehlstellen an Rädern ist die Verwendung einer trapezförmigen Magnetisierungsspule bekannt, bei der einzelne Abschnitte des Rades von der Magnetisierungsspule umschlossen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Eisenbahn-Radsätzen auf Oberflächenfehler mit Hilfe des Magnetpulververfahrens anzugeben, wobei eine kombinierte Prüfung von einem oder beiden Rädern eines Radsatzes zusammen mit einer Prüfung der Achswelle vorgenommen werden kann, um damit den Prüfaufwand verringern und eine weitgehende Automatisierung der Prüfung erreichen zu können.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Prüfung von Eisenbahn-Radsätzen auf Fehler in der Oberfläche der Radsätze mittels eines Magnetpulver-Verfahrens, bei dem Elemente der Radsätze, insbesondere Achsen und Räder, zur Prüfung mittels einer elektrischen Spulenanordnung bereichsweise magnetisiert werden, im Prüfungsbereich der Spulenanordnung mit Magnetpulver beaufschlagt werden und die sich bei Einschaltung des Magnetfeldes ergebende Verteilung des Magnetpulvers ausgewertet wird.
Gemäß der Erfindung wird bei der Prüfung eine erste gegenüber dem zu prüfenden Rad stationär angeordnete Spulenanordnung zur abschnittsweisen Magnetisierung und Prüfung des Rades und eine zweite gegenüber der zu prüfenden Achse axial verschiebbare Spulenanordnung zur teilumfänglichen Magnetisierung und Prüfung der Achswelle verwendet.
Zur vollständigen Prüfung eines Rades wird das Rad nach jeder Prüfung eines Radabschnitts um einen Drehwinkel gedreht, der kleiner oder gleich dem Winkel des jeweilig vorhergehenden Prüfsegments ist.
Die Prüfung der Achswelle erfolgt mittels der zweiten Spulenanordnung an in axialer Richtung aufeinander folgenden Positionen jeweils teilumfänglich. Die zweite Spulenanordnung wird nach Prüfung des vollständigen Umfangs der Achswelle jeweils an eine folgende benachbarte Position verschoben.
Die Magnetisierung und Prüfung von Rädern und Achsen der Radsätze erfolgt gleichzeitig oder zeitlich im Wechsel nacheinander.
Mit Hilfe der Erfindung können Radsätze von Eisenbahnen schnell und mit geringem Aufwand auf Fehler in den Oberflächen der Räder und der Achse festgestellt werden. Dieser Vorteil zeigt sich insbesondere bei der regelmäßigen Wartung von Eisenbahnen-Radsätzen, um die Stillstandzeiten möglichst klein zu halten.
Vorzugsweise wird für die Radprüfung eine Spulenanordnung verwendet, die jeweils einen Radabschnitt teilweise umschließt, so dass nicht nur die Lauffläche, sondern auch die radiale Kranzfläche und weitere Seitenbereiche eines Rades geprüft werden können. Nach jeder Prüfung eines Radabschnitts wird das Rad um einen Winkel gedreht, der etwas kleiner als der Winkel des zu prüfenden Radabschnitts ist, so dass nach der Prüfung einer Reihe aufeinanderfolgender Radabschnitte das gesamte Rad geprüft ist.
Die Radachse wird vorzugsweise mittels einer rechtwinklig zur Achswelle ausgerichteten Halbspule geprüft, die bei Drehung der Achse um jeweils 120° - 180° den vollständigen Achsumfang erfassen kann. Die erste Spulenanordnung ist vorzugsweise stationär angeordnet, während das zu prüfende Rad schrittweise gedreht wird. Die zweite Spulenanordnung wird nach vollständiger Umfangsprüfung eines Abschnitts der Achse in Achsrichtung bis zu einem nächsten Achsabschnitt verfahren, so dass dann dieser und die folgenden Abschnitte nacheinander geprüft werden können.
Bei Radsätzen mit einer oder mehreren Bremsscheiben kann die erste Spulenanordnung entsprechend der Prüfung eines Rades auch zur Prüfung der Bremsscheiben verwendet werden, wenn die erste Spulenanordnung geeignet umgesetzt wird.
Vorzugsweise erfolgt die Steuerung der Prüfung halbautomatisch oder vollautomatisch, wobei die Steuereinrichtung sowohl die Drehung des Radsatzes als auch den Versatz der zweiten Spulenanordnung entlang der Achse steuert. Bei Vollautomatik kann auch die Einschaltung der Magnetisierung, die Bespülung mit Magnetpulver und die optische Auswertung der Magnetpulververteilung automatisiert ausgeführt werden.
Der Radsatz kann nicht nur schrittweise, sondern auch kontinuierlich unter gleichmäßiger Drehung geprüft werden. Wenn die zweite Spulenanordnung während der Drehung des Radsatzes seitlich verschoben wird, erfolgt eine spiralförmige Erfassung des Umfangs der Radachse.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Prüfanordnung, die ein Gestell mit einer ersten Halterung zur Aufnahme einer ersten trapezförmigen Spulenanordnung und einer zweiten Halterung zur Aufnahme einer zweiten halbkreisförmigen Spulenanordnung aufweist. Ein zu prüfender Radsatz ist auf einem Basisgestell um seine Achse drehbar gehalten. Die erste Spulenanordnung ist auf ein Rad des Radsatzes absenkbar und umschließt es abschnittsförmig. Die zweite Spulenanordnung ist auf den Umfang der Achswelle aufsetzbar und entlang der Achswelle verschiebbar. Beide Spulenanordnungen können gleichzeitig oder aufeinanderfolgend Magnetfelder erzeugen, die den Radsatz zur Durchführung der Magnetpulverprüfung bereichsweise magnetisieren. Vorzugsweise ist die erste Spulenanordnung mittels einer Hubeinrichtung vertikal auf- und ab bewegbar. Die zweite Spulenanordnung ist zusätzlich in Horizontalrichtung verschiebbar. Die erste Spulenanordnung kann zusätzlich ebenfalls in zwei oder mehr Positionen horizontal bewegt werden, um ein zweites Rad und/oder eine Bremsscheibe zu prüfen.
Das Basisgestell enthält vorzugsweise Stützräder, auf denen ein Radsatz über die Laufflächen der Räder drehbar gehalten ist.
Die Vorrichtung enthält vorzugsweise auch eine Steuereinrichtung zur schrittweisen oder kontinuierlichen motorischen Drehung des Radsatzes und zur Steuerung der Positionen der Spulenanordnungen gegenüber dem Radsatz.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Prüfung eines Radsatzes mittels des
Magnetpulverfahrens in einer ersten Arbeitsstellung,
Fig. 2 eine Frontansicht der Vorrichtung von Figur lund
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer zweiten Arbeitsstellung.
In dem in Figur 1 dargestellten manuell betätigbaren Ausführungsbeispiel ist ein Gestell 1 mit zwei Beinpaaren 2 und 3 gezeigt, das auf seinem oberseitigen Verschiebetisch 23 zwei horizontal verschiebbare Spulenanordnungen 11 und 18 trägt. Die erste Spulenanordnung 11 ist über einen Seilzug in vertikaler Richtung auf- und ab bewegbar, wobei der Seilzug über eine an einem Träger 12 befestigte Umlenkrolle 14 geführt ist und am entfernten Ende mit einem Gegengewicht 13 versehen ist. Damit lässt sich die erste Spulenanordnung zwar vertikal bewegen, aber hält sich im Wesentlichen in einer Gleichgewichtsstellung.
Die seitliche Verschiebung der ersten Spulenanordnung erfolgt über eine Rollenführung auf dem Verschiebetisch 23 und kann über einen Hebel 20 oder einen Motorantrieb bewirkt werden. Mit 21 ist eine Steuerung gekennzeichnet, die einerseits den für die Ausbildung eines starken Magnetfeldes durch die erste Spulenanordnung erforderlichen Strom bereitstellt und andererseits die erforderlichen Schalt- und Messeinrichtungen enthält. Die Stromzufuhr erfolgt über ein Bandkabel 19.
Die Vorrichtung enthält ferner eine zweite Spulenanordnung 18, die ebenfalls in der Vertikalen verstellbar ist. Auch hierbei wird ein Seilzug verwendet, der über eine an einem Träger 24 befestigte Umlenkrolle 16 geführt ist, an dessen entferntem Ende ein Gegengewicht 17 hängt, um die zweite Spulenanordnung ohne Antrieb in Gleichgewichtslage halten zu können.
Auch der zweiten Spulenanordnung ist eine Steuerung 15 äquivalent der Steuerung 21 für die erste Spulenanordnung zugeordnet. Mittels Handhebel 22 oder Motorantrieb kann die zweite Spulenanordnung in horizontaler Richtung verschoben werden.
Zur Prüfung eines Radsatzes mit Achswelle 8 und zwei Rädern 9 und 10 wird der zuvor auf ein Basisgestell 4 aufgesetzte Radsatz unter das Gestell 1 geschoben und lokal fixiert. Das Basisgestell 4 enthält Rollenpaare 5 und 6, auf denen die Laufflächen der Räder 9 und 10 drehbar ruhen.
Das Verfahren zur Prüfung eines Radsatzes gestaltet sich wie folgt: Zunächst wird die erste Spulenanordnung 11 auf das Rad 10 abgesenkt, so dass sie einen Kreisabschnitt des Rades umfasst. Nun kann die Magnetisierung des Rades durch Aufbau eines Magnetfeldes in der ersten Spulenanordnung, gesteuert über die Steuerung 21, erfolgen. Der Mess-Bereich des magnetisierten Kreisabschnitts wird nun mit Magnetpulver besprüht. Dabei zeigen sich an Rissstellen oder anderen Fehlstellen des zu prüfenden Werkstücks regelmäßige Strukturen, abhängig von der Art des Fehlers. Diese lassen sich optisch auswerten. Dadurch, dass das Magnetpulver fluoreszierend vorbehandelt ist, und die Sichtprüfung unter UV-Licht erfolgt, wird die Sichtbarkeit der Fehler beträchtlich erhöht.
Die Prüfung des gesamten Rades erfolgt dadurch, dass nach Abschluss der Prüfung eines ersten Kreisabschnitts des Rades der Radsatz mittels eines Antriebsmotors 7 mehrfach um einen Drehwinkel gedreht wird, der jeweils kleiner oder wenigstens gleich dem Winkel des Kreisabschnitts des Rades ist, der in einem Prüfzyklus erfassbar ist. Nach Abschluss der Prüfung des ersten Rades wird die erste Spulenanordnung 11 vertikal angehoben und über den Handhebel 20 manuell horizontal verschoben, bis sie auf das zweite Rad des Radsatzes absenkbar ist. Das zweite Rad kann nun in gleicher Weise wie bei der Prüfung des ersten Rades geprüft werden.
Nach oder mit der Verschiebung der ersten Spulenanordnung 11 kann auch die zweite Spulenanordnung 18 soweit horizontal verschoben werden, dass sie auf die Achswelle 8 zwischen den Rädern absenkbar ist. Die zweite Spulenanordnung 18 umschließt die Oberfläche der Achswelle 8 im Wesentlichen halbkreisförmig, so dass für einen Abschnitt der Oberfläche lediglich eine Drehung des Radsatzes um 120°- 180° erforderlich ist. Nach manueller Verschiebung der zweiten Spulenanordnung 18 mittels des Handhebels 22 um jeweils eine Strecke, die dem Messbereich der zweiten Spulenanordnung entspricht, können weitere Abschnitte der Achswelle 8 geprüft werden, bis die gesamte Achswelle 8 ausgewertet ist.
Die Prüfung des Radsatzes mittels der ersten und zweiten Spulenanordnungen kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Um die Prüfungszeit weiter zu reduzieren, kann noch eine dritte Spulenanordnung vorgesehen werden, die entsprechend der ersten Spulenanordnung ausgebildet ist. Somit können beide Räder ohne Verschiebung der Spulenanordnung geprüft werden. Damit können die erste und dritte Spulenanordnung in horizontaler Richtung auch im Wesentlichen stationär angeordnet werden, da der Abstand der Räder in den meisten Eisenbahnnetzen einheitlich ist.
Wenn die erste und dritte Spulenanordnung in Radialrichtung jeweils horizontal oder im Winkel von 30 - 90° gegenüber der Senkrechten angeordnet werden, lässt sich eine Positionierung der Räder gegenüber den Spulenanordnungen bereits beim Einfahren des Basisgestells in das Grundgestell erreichen. Damit kann dann auf eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung in vertikaler Richtung verzichtet werden.
Alternativ zur Anordnung der ersten und gegebenenfalls der dritten Spulenanordnung in horizontaler Radialrichtung kann auch vorgesehen sein, den Radsatz mittels einer Hubanordnung in Vertikalrichtung in die jeweils stationär angeordnete erste und gegebenenfalls dritte Spulenanordnung einzuführen, oder die Spulenanordnung an der Unterseite eines angehobenen Radsatzes anzuordnen.
Andere Relativanordnungen und Bewegungen der Spulenanordnungen und des Radsatzes zueinander sind ebenfalls möglich, wie eine horizontale und / oder vertikale Verschiebung des Radsatzes gegenüber stationär angeordneten Spulenanordnungen.
Figur 2 zeigt eine Vorderansicht der Prüfeinrichtung. Die erste Spulenanordnung 11 ist als trapezförmige Spule mit fünf Windungen ausgeführt, die einen Kreisabschnitt eines zu prüfenden Rades umfassen. Dabei können sowohl Quer- und Längs-Fehler in der Laufläche, als auch in Kranz- und Seitenbereichen des Rades festgestellt werden. Bei der zweiten Spulenanordnung 18 handelt es sich um eine halbkreisförmige Spule, die auf die Oberfläche der Achswelle 8 aufsetzbar ist und im Wesentlichen der Erfassung von Querfehlern der Achswelle dient.
In Figur 3 ist eine zweite Arbeitsstellung der Vorrichtung gemäß Figur 1 gezeigt. Hier befindet sich die erste Spulenanordnung 11 auf dem rechten Rad 9 des Radsatzes, nachdem die Spulenanordnung auf dem Gestell 1 manuell bis zum Rad 9 verschoben und auf das Rad 9 abgesenkt wurde. Die zweite Spulenanordnung wurde ebenfalls so weit nach rechts verschoben, dass die zweite Spulenanordnung 18 auf die Achswelle 8 abgesenkt werden konnte. In dieser Arbeitsstellung können die beiden Spulenanordnungen gleichzeitig betrieben werden.
Die Bewegbarkeit der Spulenanordnungen kann durch manuelle Verschiebung erreicht werden. In einer automatisierten Anordnung können die erforderlichen Verschiebungen, die Einschaltung des Stroms in den Spulenanordnungen, die Ausmessung des Magnetfeldes und die zeitlichen Abläufe der Magnetisierung programmiert ablaufen. Dabei kann auch die Bespülung der zu prüfenden Flächen mit Magnetpulver und die optische Erfassung sich zeigender Fehler durch Kamerasysteme bis hin zur automatischen Dokumentation in den automatisierten Ablauf eingebunden werden. Hierbei wird der Radsatz vorzugsweise kontinuierlich gedreht. Die zweite Spulenanordnung wird dabei kontinuierlich seitlich bewegt, so dass der Prüfbereich einen spiralförmigen Verlauf nimmt. Dabei können mit den Spulenanordnungen mitlaufende Kamerasysteme die Prüfbereiche kontinuierlich erfassen.
Bezugszeichen Gestell
, 3 Beinpaare
Basisgestell
, 6 Stützräder
Motor
Achswellen
erstes Rad
0 zweites Rad
I erste Spulenanordnung
2 Halter
3 Gegengewicht
4 Umlenkrolle
5 Steuereinrichtung
6 Umlenkrolle
7 Gegengewicht
8 zweite Spulenanordnung
9 Bandkabel
0 Handhebel
1 Steuereinrichtung
2 Handhebel
3 Verschiebetisch
4 Träger

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Prüfung von Eisenbahn-Radsätzen auf Fehler in der Oberfläche der Radsätze mittels eines Magnetpulver-Verfahrens, bei dem Elemente der Radsätze, insbesondere Achsen und Räder, zur Prüfung mittels einer elektrischen Spulenanordnung bereichsweise magnetisiert werden, im Prüfungsbereich der Spulenanordnung mit Magnetpulver beaufschlagt werden und die sich bei Einschaltung des Magnetfeldes ergebende Verteilung des Magnetpulvers ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste bei der Prüfung gegenüber dem zu prüfenden Rad (9, 10) stationär angeordnete Spulenanordnung (11) zur abschnittsweisen oder fortlaufenden Magnetisierung und Prüfung des Rades (9, 10) und eine zweite gegenüber der zu prüfenden Achse axial verschiebbare Spulenanordnung (18) zur teilumfänglichen Magnetisierung und Prüfung der Achswelle (8) verwendet wird,
dass zur vollständigen Prüfung eines Rades das Rad nach jeder Prüfung eines Radabschnitts um einen Drehwinkel gedreht wird, der kleiner oder gleich dem Winkel des jeweilig vorhergehenden Prüfsegments ist oder das Rad kontinuierlich gedreht wird, und
dass die Prüfung der Achswelle (8) mittels der zweiten Spulenanordnung (18) an in axialer Richtung aufeinander folgenden Positionen jeweils teilumfänglich erfolgt und die zweite Spulenanordnung (18) nach Prüfung des vollständigen Umfangs des Achswelle an eine folgende benachbarte Position verschoben wird oder während der Prüfung kontinuierlich seitlich verschoben wird,
wobei die Magnetisierung und Prüfung von Rädern (9, 10) und Achsen (8) der Radsätze gleichzeitig oder zeitlich im Wechsel nacheinander erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die trapezförmig ausgestaltete erste Spulenanordnung (11) bei der Magnetisierung den Radabschnitt teilweise umschließt und bei der Prüfung Längs- und Querfehler von Laufflächen- Bereichen und Kranzabschnitten des Rades ermittelbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Spulenanordnung (18) parallel zur Achse von einer zur nächsten Position entlang eines Gestells (1) verfahrbar ist und als rechtwinklig zur Achswelle ausgerichtete Halbspule zur Prüfung von Achswellen (8) auf Querfehler ausgebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung des zweiten Rades (10) eines Radsatzes nach Abschluss der Prüfung des ersten Rades (9) und der Achswelle (8) entweder nach Drehung des Radsatzes auf der Prüfeinrichtung in einer horizontaler Ebene, nach Verschiebung des Radsatzes in axialer Richtung oder durch Versatz der ersten Spulenanordnung (11) an die Position des zweiten Rades (9) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Radsatz zusätzlich eine oder mehrere Bremsscheiben enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenanordnung (11) nach Umsetzen auch zur Prüfung der Bremsscheiben entsprechend dem Verfahrensschritt zur Prüfung eines Rades verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (15, 21) vorgesehen ist, mittels der die Ein- und Ausschaltung der Magnetisierung der Spulenanordnungen (11, 18) halb- oder vollautomaisch steuerbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (15, 21) die Steuerung der motorischen Drehung des Radsatzes und der Steuerung der Positionierung der Spulenanordnungen an den Radsatz umfasst.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Spulenanordnungen optische Erfassungseinrichtungen zur Ermittlung und Speicherung von Datensätzen der sich ergebenden Magnetpulververteilung an den Prüfungsbereichen zugeordnet sind, wobei den gespeicherten Datensätzen Positionsdaten der jeweiligen Prüfungsbereiche zugeordnet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Daten einer rechnergesteuerten Bildverarbeitung zur vollautomatischen Auswertung zugeführt werden.
10. Vorrichtung zur Prüfung von Eisenbahn-Radsätzen zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfanordnung mit einem Gestell (1) mit einer ersten Halterung zur Aufnahme einer ersten trapezförmigen Spulenanordnung (11) und einer zweiten Halterung zur Aufnahme einer zweiten halbkreisförmigen Spulenanordnung (18) versehen ist, zur Prüfung auf Fehler an Oberflächen eines Eisenbahn-Radsatzes, welcher aus wenigstens zwei Rädern (9, 10) und einer Achswelle (8) gebildet ist,
wobei der Radsatz auf einem Basisgestell (4) um seine Achse drehbar gehalten ist, dass die erste Spulenanordnung (11) auf ein Rad des Radsatzes absenkbar ist, um dieses abschnittsweise zu umschließen,
dass die zweite Spulenanordnung (18) auf die Achswelle aufsetzbar ist und entlang der Achswelle in aufeinanderfolgende Positionen oder kontinuierlich verschiebbar ist, und
dass die erste und die zweite Spulenanordnung unabhängig voneinander oder im Wechsel Magnetfelder erzeugen können, die den Radsatz zur Durchführung der Magnetpulverprüfung bereichsweise magnetisieren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Spulenanordnung (11, 18) in Bezug auf das Gestell (1) mittels einer Hubeinrichtung vertikal auf- und abwärts bewegbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spulenanordnung (18) an dem Gestell (1) in Horizontalrichtung schrittweise oder kontinuierlich verschiebbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenanordnung (11) in wenigstens zwei Positionen horizontal versetzbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisgestell (4)
Stützräder (5, 6) aufweist, über die ein Radsatz über die Laufflächen der Räder drehbar gehalten ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (15, 21) vorgesehen ist, mittels der Ein- und Ausschaltung der Magnetisierung der Spulenanordnungen (11, 18) halb- oder vollautomaisch steuerbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Steuerung der motorischen Drehung des Radsatzes und der Steuerung der Anlage der Spulenanordnungen an den Radsatz umfasst.
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