JPH0719850A - 車輪の寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定者に負担をかけることなく、車輪のフラ
ンジ厚み寸法やフランジ高さ寸法を正確にかつ自動的に
測定可能な車輪の寸法測定装置を提供する。 【構成】 車輪１のフランジ２を挟んで当接する接触ロ
ーラ２１および測定アーム２５と、これらを互いに接近
する方向へ付勢するばね２３，２７と、２１と２５との
間隔をフランジの厚みより小さい間隔に設定する間隔設
定手段３１と、２１と２５との間隔がフランジ２に対応
するようにこれらをレール７に対して直交する方向へ変
位させる幅調整手段と、２１と２５との距離を測定する
光電式リニアセンサ２９Ａとを含んで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行中の車輪のフラン
ジ形状を自動的に測定する車輪の寸法測定装置に関す
る。詳しくは、車輪のフランジ厚み寸法や踏面からフラ
ンジ尖端部までのフランジ高さ寸法を、車輪の走行中に
自動的に測定する車輪の寸法測定装置に関する。

【０００２】

【背景技術】レール上を走行する車輪は、その踏面がレ
ール頭頂面に、フランジがレール内側面にそれぞれ接し
ているため、車両の曲線通過や制動などにより、車輪の
踏面やフランジに摩耗が生じる。このような車輪の摩耗
に対しては、車両の安全運行の支障となるため、定期的
に検査が行われている。

【０００３】従来、車輪の摩耗検査に当たっては、測定
対象車両を修理工場などに移動させ、そこで、マイクロ
メータ、ノギス、通り・止まり限界ゲージ方式の特殊測
定器を用いて測定者が車輪のフランジ厚み寸法や踏面か
らフランジ尖端部までのフランジ高さ寸法を測定し、そ
の測定結果を測定者がデータシートなどに筆記、あるい
は、パソコンなどにキーボードからキー入力する方法が
採られている。

【０００４】また、車輪の摩耗検査を自動的に行えるも
のとして、特公昭５７−３７８０１号公報が提案されて
いる。これは、レールの内側に、そのレール上を走行す
る車輪のフランジを挟んで当接する外側接触子および内
側接触子をそれぞれレールに対して直交する方向へ変位
可能に設けるとともに、この外側接触子および内側接触
子をそれぞればねによって互いに接近する方向へ付勢
し、この外側接触子および内側接触子の間隔を差動変圧
器によって検出するようにした構成である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の特殊測
定器などを用いる検査方法では、測定者が各測定器を測
定部位に当接させながら測定値を読み取るため、測定者
による測定値のバラツキが生じやすい上、測定者が測定
値をデータシートなどに筆記、あるいは、パソコンなど
にキー入力するものであるから、筆記ミスやキー入力ミ
スが生じやすいという問題がある。

【０００６】また、特公昭５７−３７８０１号公報で開
示された構成では、ばねによって互いに接近する方向へ
付勢された外側接触子および内側接触子の間隔を規制す
る手段がなく、しかも、外側接触子および内側接触子は
共にレールに対して直交する方向へ変位可能で、かつ、
常に定位置に規制するための手段も備えていないから、
進入してくる車輪のフランジが外側接触子および内側接
触子との間に正しく進入するという保障がない。従っ
て、自動測定には不向きであった。

【０００７】ここに、本発明の目的は、このような従来
の問題を解消し、測定者に負担をかけることなく、車輪
のフランジ厚み寸法や踏面からフランジ尖端部までのフ
ランジ高さ寸法を正確にかつ自動的に測定することがで
きる車輪の摩耗量測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、レールに
対して直交する方向へそれぞれ変位可能に設けられその
レール上を走行する車輪のフランジを挟んで当接する一
対の接触子と、この一対の接触子を互いに接近する方向
へ付勢する付勢手段と、この付勢手段によって互いに接
近する方向へ付勢された一対の接触子間の間隔を少なく
とも車輪のフランジの厚みより小さい間隔に設定する間
隔設定手段と、車輪の走行に伴って車輪のフランジに前
記一対の接触子間が対応するように一対の接触子をレー
ルに対して直交する方向へ変位させる幅調整手段と、前
記一対の接触子間の距離を測定する測長手段と、を備え
たことを特徴とする。

【０００９】第２の発明は、レールに対して直交する方
向へそれぞれ変位可能に設けられそのレール上を走行す
る車輪のフランジを挟んで当接する一対の接触子と、こ
の一対の接触子を互いに接近する方向へ付勢する付勢手
段と、この付勢手段によって互いに接近する方向へ付勢
された一対の接触子間の間隔を少なくとも車輪のフラン
ジの厚みより小さい間隔に設定する間隔設定手段と、車
輪の走行に伴って車輪のフランジに前記一対の接触子間
が対応するように一対の接触子をレールに対して直交す
る方向へ変位させる幅調整手段と、前記一対の接触子間
の距離を測定する第１の測長手段と、車輪のフランジが
通過する位置に上下方向へ変位可能に設けられレール上
を走行する車輪のフランジによって下方へ変位される検
出子と、この検出子の上下方向の変位量を測定する第２
の測長手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明では、車輪がレール上を走行しなが
ら進入してくると、幅調整手段によって、その車輪のフ
ランジに一対の接触子間が対応するように一対の接触子
がレールに対して直交する方向へ変位されるから、車輪
のフランジを一対の接触子間に確実に進入させることが
できる。車輪のフランジが一対の接触子間に進入する
と、付勢手段によって互いに接近する方向へ付勢されて
いる一対の接触子がフランジによって互いに離れる方向
へ変位されながらフランジを挟持した状態となるから、
その状態における測長手段の出力を読み取れば、フラン
ジ厚み寸法を自動的に測定することができる。

【００１１】第２の発明では、第１の発明で述べた作用
のほかに、車輪がレール上を走行しながら進入してくる
と、その車輪のフランジによって検出子が下方へ変位さ
れる。すると、その検出子の上下方向の変位量が第２の
測長手段よって測定されるから、フランジ厚み寸法の測
定と同時に、車輪の踏面からフランジ尖端部までのフラ
ンジ高さ寸法をも自動的に測定することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を参照しながら
詳細に説明する。図１は本実施例の車輪の寸法測定装置
を示している。同寸法測定装置は、車輪１，１が走行す
る一対のレール７，７のそれぞれ内側に設置された測定
機構１１，１１と、この各測定機構１１，１１に対して
車輪１，１の走行方向手前および先方位置に配置された
第１および第２の通過検出器４１，４１、４２，４２
と、前記測定機構１１，１１および第１，第２の通過検
出器４１，４１、４２，４２からの出力信号を基に車輪
１，１のフランジ形状を求めその結果を表示・出力する
制御装置５１，５１とから構成されている。なお、同図
において、２は車輪１のフランジ、３はフランジ外側
面、４はフランジ内側面、５はレール７の頭頂面８に接
する踏面、６は車軸である。

【００１３】前記測定機構１１は、図２、図３および図
４に示す如く、前記レール７を敷設した基礎フレーム１
２の内側に取り付けられたベース１３と、このベース１
３上にレール７に対して直交する方向へかつ進退自在に
設けられた第１の可動プレート１４と、この第１の可動
プレート１４上に直角に立設された垂直プレート１５
と、この垂直プレート１５の上部に支持プレート１６を
介して前記第１の可動プレート１４と同方向へ進退自在
に設けられた第２の可動プレート１７と、前記垂直プレ
ート１５の支持プレート１６とは反対側に上下方向へ昇
降自在に設けられた昇降プレート１８とを含んで構成さ
れている。

【００１４】前記支持プレート１６には、車輪１のフラ
ンジ内側面４と対向する高さ位置に接触子としての接触
ローラ２１が回転自在に支持されている。また、前記第
１の可動プレート１４は、第１のばね２３によってレー
ル７に対して前進する方向へ付勢されているとともに、
非測定時（接触ローラ２１と対向する位置に車輪１がな
いとき）には第１のストッパ２４と当接する位置まで前
進されている。

【００１５】前記第２の可動プレート１７には、接触子
としてのＬ字状の測定アーム２５の水平部分が固定され
ている。測定アーム２５の垂直部分は、レール７の内側
に切欠れた凹溝９内に位置され、かつ、車輪１のフラン
ジ外側面３と対向する高さ位置に接触球２６を有する。
また、第２の可動プレート１７は、第２のばね２７によ
ってレール７に対して後退する方向へ付勢されていると
ともに、非測定時には第２のストッパ２８と当接する位
置まで後退されている。

【００１６】ここで、前記第１の可動プレート１４が第
１のストッパ２４に、第２の可動プレート１７が第２の
ストッパ２８にそれぞれ当接したとき、接触ローラ２１
と接触球２６との間隔が車輪１のフランジ２の厚みより
も多少狭くなるように、各ストッパ２４，２８が位置調
整されている。ここに、第１および第２のストッパ２
４，２８により間隔設定手段３１が形成されている。な
お、接触ローラ２１と接触球２６との間隔、つまり、車
輪１のフランジ２の厚み寸法は、第１の測長手段として
の光電式リニアセンサ２９Ａによって測定されるように
なっている。

【００１７】前記支持プレート１６には、車輪１の進入
走行に伴って、そのフランジ２に接触ローラ２１と接触
球２６との間隔が合うように、第１の可動プレート１４
をレール７から離れる方向へ変位させるとともに、フラ
ンジ２が接触ローラ２１と接触球２６とに挟持されたと
きフランジ内側面４に対して離間するスキー板３２が取
り付けられている。スキー板３２は、レール７との間隔
が走行方向先方へ向かうに従って次第に狭くなったガイ
ト面３３を有する形状に形成されている。

【００１８】前記昇降プレート１８には、Ｌ字状の検出
アーム３５の基端部が固定されている。検出アーム３５
の先端部３６は、接触ローラ２１より走行方向先方側で
かつ車輪１のフランジ２が通過する真下位置に臨ませら
れている。また、昇降プレート１８は、第３のばね３７
によって上昇する方向へ付勢されているとともに、非測
定時には第３のストッパ３８と当接する位置まで上昇さ
れている。測定時において、検出アーム３５が車輪１の
フランジ２によって下方へ変位されると、その検出アー
ム３５の変位量、ここでは、レール７の頭頂面８から検
出アーム３５の上面までの距離が第２の測長手段として
の光電式リニアセンサ３９Ａによって測定されるように
なっている。

【００１９】前記第１，第２の通過検出器４１，４２
は、それぞれレール７を跨いで両側に配置された発光器
４３および受光器４４から構成されているとともに、図
５に示す位置で車輪１の通過を検知するようになってい
る。つまり、第１の通過検出器４１は、車輪１が測定機
構１１に達する手前を通過したことを検知するようにな
っている。第２の通過検出器４２は、車輪１が測定機構
１１を完全に通過したことを検知するようになってい
る。

【００２０】前記制御装置５１は、図６に示す如く、Ｃ
ＰＵ５２、処理プログラムなどを記憶したＲＯＭ５３、
測定データなどを格納するＲＡＭ５４、測定結果などを
表示する表示器５５およびホストコンピュータなどと通
信を行う送信器５６を含んで構成されている。ＣＰＵ５
２は、前記各光電式リニアセンサ２９Ａ，３９Ａを含ん
で構成された第１，第２の変位検出器２９，３９および
前記第１，第２の通過検出器４１，４２からの出力信号
を基に、図７に示すフローチャートの処理を実行する。

【００２１】次に、本実施例における測定方法を図７の
フローチャートを参照しながら説明する。一対のレール
７上を車輪１が走行してくると、まず、車輪１が第１の
通過検出器４１を通過したとき、第１の通過検出器４１
から検出信号が制御装置５１のＣＰＵ５２に与えられ
る。すると、ＣＰＵ５２は、第１の通過検出器４１から
検出信号が有ったことを条件として（ＳＴ１）、ホール
ドモードをリセット（ＳＴ２）したのち、最大値更新処
理（ＳＴ３）を行う。つまり、各変位検出器２９，３９
からの信号を所定時間間隔毎に取り込み、今回取り込ん
だ値が前回取り込んだ値より大きいことを条件として、
今回の値を更新記憶する。

【００２２】やがて、今回取り込んだ値が前回取り込ん
だ値より大きくなくなったことを条件として、今までに
更新記憶した最大値をホールドするとともに、表示器５
５に表示する（ＳＴ４）。従って、表示器５５には、車
輪１のフランジ２の形状、つまり、フランジ厚み寸法
と、踏面５からフランジ尖端までのフランジ高さ寸法と
が表示される。次に、第２の通過検出器４２から検出信
号が有ったことを条件として（ＳＴ５）、最大値を送信
器５６を通じてホストコンピュータなどへ送信する（Ｓ
Ｔ６）。

【００２３】このようにして、車輪１が通過するごと
に、それらの車輪１のフランジ厚み寸法とフランジ高さ
寸法とが自動的に測定され、それらの測定データがホス
トコンピュータなどへ送信される。ホストコンピュータ
では、これらのデータを集計記憶するとともに、各車輪
の摩耗量などを算出し、出力する。

【００２４】従って、本実施例によれば、車輪１がレー
ル７上を走行しながら進入してくると、車輪１のフラン
ジ内側面４がスキー板３２のガイド面３３に接し、その
スキー板３２を介して第１の可動プレート１４をレール
７に対して離れる方向へ移動させながら、接触ローラ２
１と接触球２６とが車輪１のフランジ２を挟み込むよう
に案内するから、車輪１のフランジ２を接触ローラ２１
と接触球２６との間に確実に進入させることができる。

【００２５】また、車輪１のフランジ２が接触ローラ２
１と接触球２６との隙間に進入すると、互いに接近する
方向へ付勢されている接触ローラ２１と接触球２６とが
フランジ２によって互いに離れる方向へ変位されながら
フランジ２を挟持した状態となるから、接触ローラ２１
と接触球２６との間隔を測定する光電式リニアゲージ２
９Ａを含む第１の変位検出器２９の出力を読み取れば、
フランジ厚み寸法を自動的にかつ正確に測定することが
できる。

【００２６】また、このとき、進入してきた車輪１のフ
ランジ２によって検出アーム３５が下方へ変位されるか
ら、その検出アーム３５の上下方向の変位量を測定する
光電式リニアゲージ３９Ａを含む第２の変位検出器３９
の出力を読み取れば、車輪１の踏面５からフランジ尖端
部までのフランジ高さ寸法も自動的にかつ正確に測定す
ることができる。従って、測定者の負担を大幅に軽減す
ることができる。

【００２７】また、測定機構１１に対して車輪１の走行
方向手前および先方位置に第１および第２の通過検出器
４１、４２を配置し、第１の通過検出器４１が車輪１の
通過を検出したときホールドモードをリセットし、第２
の通過検出器４２が車輪１の通過を検出したとき各変位
検出器２９，３９で検出されたフランジ厚み寸法および
フランジ高さ寸法の最大値をホストコンピュータなどへ
送信、集計するようにしたので、例えば、ホストコンピ
ュータにおいて、車両ごとの車輪の摩耗量を一括して集
中管理することができ、更には、各車輪の摩耗量の変化
度合いから車輪の交換、修理時期を予知することも可能
である。

【００２８】なお、上記実施例では、一対のレール７の
それぞれに測定機構１１、第１，第２の通過検出器４
１，４２および制御装置５１を設けたが、制御装置５１
については一対のレールに共通として１つ設けるように
してもよい。また、上記実施例では、レール７の内側に
凹溝９を切欠形成し、そこに測定機構１１の測定アーム
２５を収納するようにしたが、測定アーム２５を収納す
るための溝としてはレール７とレール７との繋ぎ目の隙
間を利用するようにしてもよい。

【００２９】また、第１および第２の通過検出器４１，
４２についても、上記実施例で述べたように、レール７
を跨いで配置された発光器４３と受光器４４とからなる
構成に限らず、片側に発光器４３と受光器４４とを配置
し、発光器４３からの光を車輪１で反射させ、その反射
光を受光器４４で受光するようにしてもよく、あるい
は、他の形式でもよい。要は、車輪１の通過が検出でき
るものであればいずれでもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の通り、本発明の車輪の寸法測定装
置によれば、測定者に負担をかけることなく、車輪のフ
ランジ厚み寸法や踏面からフランジ尖端部までのフラン
ジ高さ寸法を正確にかつ自動的に測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す平面図であ
る。

【図２】同上実施例における測定機構の正面図である。

【図３】同上実施例における測定機構の平面図である。

【図４】同上実施例における測定機構の側面図である。

【図５】同上実施例における第１および第２の通過検出
器の配置状態を示す図である。

【図６】同上実施例における制御装置を示すブロック図
である。

【図７】同上実施例における処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 車輪 ２ フランジ ７ レール ２１ 接触ローラ（接触子） ２３ 第１のばね（付勢手段） ２５ 測定アーム（接触子） ２６ 接触球 ２７ 第２のばね（付勢手段） ２９ 光電式リニアセンサ（第１の測長手段） ３１ 間隔設定手段 ３２ スキー板（幅調整手段） ３５ 検出アーム（検出子） ３９ 光電式リニアセンサ（第２の測長手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 照雄 神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レールに対して直交する方向へそれぞれ変
   位可能に設けられそのレール上を走行する車輪のフラン
   ジを挟んで当接する一対の接触子と、この一対の接触子
   を互いに接近する方向へ付勢する付勢手段と、この付勢
   手段によって互いに接近する方向へ付勢された一対の接
   触子間の間隔を少なくとも車輪のフランジの厚みより小
   さい間隔に設定する間隔設定手段と、車輪の走行に伴っ
   て車輪のフランジに前記一対の接触子間が対応するよう
   に一対の接触子をレールに対して直交する方向へ変位さ
   せる幅調整手段と、前記一対の接触子間の距離を測定す
   る測長手段と、を備えたことを特徴とする車輪の寸法測
   定装置。
2. 【請求項２】レールに対して直交する方向へそれぞれ変
   位可能に設けられそのレール上を走行する車輪のフラン
   ジを挟んで当接する一対の接触子と、この一対の接触子
   を互いに接近する方向へ付勢する付勢手段と、この付勢
   手段によって互いに接近する方向へ付勢された一対の接
   触子間の間隔を少なくとも車輪のフランジの厚みより小
   さい間隔に設定する間隔設定手段と、車輪の走行に伴っ
   て車輪のフランジに前記一対の接触子間が対応するよう
   に一対の接触子をレールに対して直交する方向へ変位さ
   せる幅調整手段と、前記一対の接触子間の距離を測定す
   る第１の測長手段と、車輪のフランジが通過する位置に
   上下方向へ変位可能に設けられレール上を走行する車輪
   のフランジによって下方へ変位される検出子と、この検
   出子の上下方向の変位量を測定する第２の測長手段と、
   を備えたことを特徴とする車輪の寸法測定装置。