JP4409465B2 - 鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置 - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の車輪の踏面キズを検査する磁粉探傷検査装置に関するものである。
鉄道車両の車輪の踏面キズであるフラットや熱亀裂は、車両走行時の騒音の増大につながるばかりでなく、走行時にレールに打ち付けられて、レールに衝撃的な力を与えるため、レール損傷の要因にもなる。また、踏面キズ自身から亀裂が発生し、それが進展して大きな剥離に至ることもあり、管理を怠ると車輪の割損にもつながりかねない。しかし、車輪踏面は錆等の付着があるため目視では亀裂の進展領域が確認し難い。そこで、現場では携帯型の磁粉探傷検査装置（２極式）等の簡易な装置を用いて車輪踏面の一部を磁化し、亀裂の確認を行うようにしている。
非破壊検査便覧〔新版〕，日本非破壊検査協会編，日刊工業新聞社，昭和５３年４月２８日 初版発行，第６０１頁〜第６４５頁
非破壊検査便覧〔新版〕，日本非破壊検査協会編，日刊工業新聞社，昭和５３年４月２８日 初版発行，第６０１頁〜第６４５頁
しかしながら、上記した従来の手法では、車輪踏面の一部のみしか磁化できないため踏面全体の亀裂を確認するのは困難である。
本発明は、上記状況に鑑みて、磁粉探傷を車輪全周の踏面に対して簡便に行うことができる鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記状況に鑑みて、磁粉探傷を車輪全周の踏面に対して簡便に行うことができる鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鉄道車両の車輪に磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器を装着し、前記車輪と前記４極型の磁粉探傷器を相対的に変位させることにより、車輪踏面の全周の踏面キズの磁粉探傷を行なう鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置であって、前記ローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器は、本体を中心にして４個のローラーをたすき掛け状態に配置し、前記４個のローラーを前記車輪の側面に当接させ、前記４個のローラーを保持する４個の永久磁石のローラーを前記車輪の側面の括れ部に配置することを特徴とする。
〔１〕鉄道車両の車輪に磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器を装着し、前記車輪と前記４極型の磁粉探傷器を相対的に変位させることにより、車輪踏面の全周の踏面キズの磁粉探傷を行なう鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置であって、前記ローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器は、本体を中心にして４個のローラーをたすき掛け状態に配置し、前記４個のローラーを前記車輪の側面に当接させ、前記４個のローラーを保持する４個の永久磁石のローラーを前記車輪の側面の括れ部に配置することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記４個のローラーの支持部には固体潤滑剤又はグリースを有することを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記４個のローラーの支持部の軸方向を前記車輪の中心点に向けて配置することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記本体を複数に分離可能にすることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記４個のローラーの支持部の軸方向を前記車輪の中心点に向けて配置することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記本体を複数に分離可能にすることを特徴とする。
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）鉄道車輪の踏面の全周、かつ全方位にわたって表面及び表面下のキズを簡便に検出することができる。
（２）車輪又は磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の何れか一方を固定し、他方を回転させることにより、磁粉探傷検査の自動化を図ることができ、現場作業の効率化を図ることができる。
（１）鉄道車輪の踏面の全周、かつ全方位にわたって表面及び表面下のキズを簡便に検出することができる。
（２）車輪又は磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の何れか一方を固定し、他方を回転させることにより、磁粉探傷検査の自動化を図ることができ、現場作業の効率化を図ることができる。
（３）本体を複数に分離可能にすることにより、磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器を車輪から容易に着脱することができる。
本発明の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、鉄道車両の車輪に装着される磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器と、前記車輪と前記４極型の磁粉探傷器を相対的に変位させる駆動手段とを具備する。よって、鉄道車輪の踏面の全周、かつ全方位にわたって表面及び表面下のキズを簡便に検出することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置の上面模式図、図２はその磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の車輪への装着状態を示す正面模式図、図３はその車輪への装着状態を示す図１のＡ−Ａ線矢視図、図４はその磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の上面模式図、図５はそのローラーの支持部の拡大図である。
図１は本発明の実施例を示す鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置の上面模式図、図２はその磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の車輪への装着状態を示す正面模式図、図３はその車輪への装着状態を示す図１のＡ−Ａ線矢視図、図４はその磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器の上面模式図、図５はそのローラーの支持部の拡大図である。
これらの図において、１は車輪、２はその車輪踏面、３は磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器、４はその車輪踏面２に蛍光磁粉４１を吹きつける磁粉噴射ノズル、５はその車輪踏面２を撮影するカメラ、６は蛍光磁粉４１を発色させるためのブラックライト、７は８個のローラーを組む本体（樹脂セラミックス）、８〜１１は本体７から四方へ延びるアームであり、アーム８と９、アーム１０と１１はそれぞれ連結されており、かつアーム８と９、アーム１０と１１は互いに段違いになるように配置されている。１２〜１５はそれぞれのアーム８〜１１の先端部に連結される第１の支持部、１６〜１９は第１の支持部１２〜１５それぞれに回転自在に支持される磁路を形成する金属製のローラー、２０〜２３はアーム９に連結される第２の支持部、２４〜２７はその第２の支持部２０〜２３に回転自在に支持される永久磁石のローラーである。なお、車輪１の幅Ｌ1 は例えば、１２５ｍｍである。
ここで、金属製のローラー１６〜１９は、アーム８〜１１に巻回されるコイル３１〜３４の起磁力により、例えば、ローラー１６はＮ極、ローラー１７はＳ極、ローラー１８はＮ極、ローラー１９はＳ極となるように構成される。つまり、アーム８に巻かれるコイル３１とアーム９に巻かれるコイル３２とは直列に接続され、交流電源３５に接続される。また、アーム１０に巻かれるコイル３３とアーム１１に巻かれるコイル３４も直列に接続され、交流電源３５に接続される。なお、図５に示すように、４個のローラー１６〜１９の支持部１２〜１５には固体潤滑剤又はグリースＡを有する。
そこで、例えば、磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器３を固定し、車輪１を回転させると、磁極としての金属製のローラー１６〜１９は車輪１の両側面に当接しながら回転する。特に、下部に配置される永久磁石のローラー２４〜２７が、車輪１の括れ部に磁力で吸着されて回転するため、金属製のローラー１６〜１９は、車輪１の側面に保持されて安定して回転することができる。なお、永久磁石のローラー２４〜２７の磁力が磁極としての金属製のローラー１６〜１９に干渉しないように、磁気絶縁体もしくは非磁性体１６Ａ〜１９Ａが第１の支持部１２〜１５と第２の支持部２０〜２３との間に設けられる。また、車輪１は円形であり、その側面の軌跡も円形となるので、その軌跡上を金属製のローラー１６〜１９が円滑に回転できるように第１の支持部１２〜１５の軸方向が車輪１の中心点Ｏへ向くように配置している〔図２（ｂ）参照〕。
ブラックライト６により発色する蛍光磁粉４１の分布状態を車輪踏面全周にわたってカメラ５で撮影する。この時、車輪踏面２にキズがある場合には、そのキズに蛍光磁粉４１が吸着するため、撮影された映像により、鉄道車輪の踏面の全周、かつ全方位にわたってキズを検出することができる。
なお、上記実施例とは逆に、車輪１を固定しておき、磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器３を車輪１の円周方向に回転させるようにしてもよい。つまり、車輪１と磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器３が相対的に移動できるようにすればよい。したがって、磁粉探傷の自動化も可能である。
なお、上記実施例とは逆に、車輪１を固定しておき、磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器３を車輪１の円周方向に回転させるようにしてもよい。つまり、車輪１と磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器３が相対的に移動できるようにすればよい。したがって、磁粉探傷の自動化も可能である。
図６は本発明の実施例を示す鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置の、分離可能にした本体の斜視図である。
この図に示すように、鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置の本体（樹脂セラミックス）７は２つに分離できるように、第１の部材７Ａと第２の部材７Ｃからなり、第１の部材７Ａには第１の結合部７Ｂ（雌ねじが設けられた穴を有する）が、第２の部材７Ｃには第２の結合部７Ｄ（雌ねじが設けられた穴を有する）が設けられている。そして、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄとはボルト７Ｅ（雄ねじを有する）で着脱自在にできるように構成している。したがって、本発明の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置を取り付ける場合には、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄとを結合するボルト７Ｅを外して車輪１の両側にそれぞれのローラーを位置決めした後に、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄを固定して組み立てることが望ましい。ここで、図１〜図４でも述べたように、アーム８と９、アーム１０と１１はそれぞれ連結され、かつアーム８と９、アーム１０と１１は互いに段違いになるように配置される。
この図に示すように、鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置の本体（樹脂セラミックス）７は２つに分離できるように、第１の部材７Ａと第２の部材７Ｃからなり、第１の部材７Ａには第１の結合部７Ｂ（雌ねじが設けられた穴を有する）が、第２の部材７Ｃには第２の結合部７Ｄ（雌ねじが設けられた穴を有する）が設けられている。そして、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄとはボルト７Ｅ（雄ねじを有する）で着脱自在にできるように構成している。したがって、本発明の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置を取り付ける場合には、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄとを結合するボルト７Ｅを外して車輪１の両側にそれぞれのローラーを位置決めした後に、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄを固定して組み立てることが望ましい。ここで、図１〜図４でも述べたように、アーム８と９、アーム１０と１１はそれぞれ連結され、かつアーム８と９、アーム１０と１１は互いに段違いになるように配置される。
なお、図示しないが、その場合、コイル３１と３２及びコイル３３と３４との間を接続する接続線は、第１の結合部７Ｂと第２の結合部７Ｄを取り外して分離された場合に備えて長さに余裕を持たせるようにする。
このように構成することにより、図７に示すように、車輪踏面２に全体に蛍光磁粉４１を噴射し、本体７を中心としてたすき掛け状に配置されたアーム８〜１１の先端の磁極としての金属製のローラー１６〜１９により車輪踏面２全体に磁界を印加することができるため、車輪踏面２の全周、かつ全方位にわたり踏面キズの検出を円滑に行うことができる。
このように構成することにより、図７に示すように、車輪踏面２に全体に蛍光磁粉４１を噴射し、本体７を中心としてたすき掛け状に配置されたアーム８〜１１の先端の磁極としての金属製のローラー１６〜１９により車輪踏面２全体に磁界を印加することができるため、車輪踏面２の全周、かつ全方位にわたり踏面キズの検出を円滑に行うことができる。
また、カメラ５による撮影も、車輪１の一回転で終了するので、その記録データの取得は簡単であり、現場作業での効率化に寄与することができる。
本発明の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置は、簡便で自動測定化が可能な鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置として利用可能である。
１ 車輪
Ｏ 車輪の中心点
２ 車輪踏面
３ 磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器
４ 磁粉噴射ノズル
５ カメラ
６ ブラックライト
７ ８個のローラーを組む本体
７Ａ 第１の部材
７Ｂ 第１の結合部
７Ｃ 第２の部材
７Ｄ 第２の結合部
７Ｅ ボルト
８〜１１ 本体から四方へ延びるアーム
１２〜１５ 第１の支持部
１６〜１９ 金属製のローラー
１６Ａ〜１９Ａ 磁気絶縁体もしくは非磁性体
Ａ 固体潤滑剤又はグリース
２０〜２３ 第２の支持部
２４〜２７ 永久磁石のローラー
３１〜３４ コイル
３５ 交流電源
４１ 蛍光磁粉
Ｏ 車輪の中心点
２ 車輪踏面
３ 磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器
４ 磁粉噴射ノズル
５ カメラ
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７ ８個のローラーを組む本体
７Ａ 第１の部材
７Ｂ 第１の結合部
７Ｃ 第２の部材
７Ｄ 第２の結合部
７Ｅ ボルト
８〜１１ 本体から四方へ延びるアーム
１２〜１５ 第１の支持部
１６〜１９ 金属製のローラー
１６Ａ〜１９Ａ 磁気絶縁体もしくは非磁性体
Ａ 固体潤滑剤又はグリース
２０〜２３ 第２の支持部
２４〜２７ 永久磁石のローラー
３１〜３４ コイル
３５ 交流電源
４１ 蛍光磁粉
Claims (4)
- 鉄道車両の車輪に磁極としてのローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器を装着し、前記車輪と前記４極型の磁粉探傷器を相対的に変位させることにより、車輪踏面の全周の踏面キズの磁粉探傷を行なう鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置であって、前記ローラーを取り付けた４極型の磁粉探傷器は、本体を中心にして４個のローラーをたすき掛け状態に配置し、前記４個のローラーを前記車輪の側面に当接させ、前記４個のローラーを保持する４個の永久磁石のローラーを前記車輪の側面の括れ部に配置することを特徴とする鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置。
- 請求項１記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記４個のローラーの支持部には固体潤滑剤又はグリースを有することを特徴とする鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置。
- 請求項２記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記４個のローラーの支持部の軸方向を前記車輪の中心点に向けて配置することを特徴とする鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置。
- 請求項１記載の鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置において、前記本体を複数に分離可能にすることを特徴とする鉄道車輪踏面の磁粉探傷検査装置。
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