JPH08503777A - 直線度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 導電性測定対象物の直線度を測定する装置か対象物上に配置されたルーラーの軸に沿って配列された複数の容量形距離センサを含む。回路は各センサによって供給される測定値を表示するためのものである。

Description

【発明の詳細な説明】 直線度測定装置 本発明は直線度測定装置に関し、特にレールの溶接した部分の直線度を測定す るための装置に関する。 実験で、測定対象物の直線度を測定及び制御するための多種の方法が使用され ている。例えば固定された、又は測定実験室に運ばれるような大変大きい、レー ル、あるいは任意の他の測定対象物の直線度を測定するために、これらの方法は レールの直線度を実験室の外で使用されるために大変複雑で又は大変大きいシス テムが実行される。 溶接及び研磨した後のレールの直線度を制御することは重要であり、また重要 な変形で列車の通過による振動を生じるという危険とならないことを確実にする 。 図１はレールの直線度を測定する従来の装置を示す図である。通常ＧＥＩＳＭ ＡＲルーラーと呼ばれている。この装置はレール１２上に配置された２つの脚部 １０を提供するフレーム（図示せず）を含む。ベルト１４はレール１２に平行な ２つのプーリー１６，１７の間を結ぶものである。１つのプーリー１６はベルト １４に固定されたキャリッジ１８、レール１２に平行であって、引っ張るための クランク１６−１を提供する。キャリッジ１８はこれらの直線度が大変正確でな ければならないので 大変慎重に加工しなければならない。キャリッジ１８はレール１２に向かってセ ンサ１８−１を含む。 レール１２、特に溶接部分１２−１の直線度を測定するために、操作者は１つ のプーリーから他のプーリーにキャリッジ１８を動かすためにクランク１６−１ を操作する。この動きの間に、ロッドシステムを介してセンサ１８−１によって 動かされる自動記録針（図示せず）がキャリッジ１８が動かされる一方で巻いた 紙を展開される記録紙上に形状の様子を引き描く。 この装置の第１の欠点は十分な正確さを保証するために、装置は硬鋼鉄の部品 を使用する必要から硬い構造を有することから重いこと（装置を運ぶために少な くとも２人が必要である）である。 そのような装置の第２の欠点は壊れやすいということである。例えば、衝突に より、又はその輸送中、保管中に不安定な場所に置いた事実により、従来の装置 の正確さは簡単に破壊される。従来の装置の正確さは一旦破壊されるとそれを正 確にすることは実際上不可能である。装置の標準テンプレートは確立されていな ければならず、このテンプレートはレールの実際の外形を得るためにレールの各 測定された外形を差し引いたものである。 本発明の目的は導電性測定対象物、特に軽く及び運ぶために容易である、レー ルの直線度を測定するための装置を提供することである。 本発明の他の目的は大きな変形の後の目盛り付けを特 に簡単に行う装置を提供することである。 本発明の更なる目的は簡単に使用できる装置を提供することである。 これらの目的は導電性対象物の直線度を測定する装置に関する本発明を達成で き、対象物に置かれたルーラーの軸に沿って配列された複数の非接触距離センサ と、各センサによって供給された測定値を伝えるための手段とを含む。 本発明の実施例として、センサは容量形センサである。ルーラーは対象物上に 置かれたブロックの各端で導電性であるブロックの少なくとも１つを含み、容量 形センサの動作において必要となる電子信号を有する対象物を供給する。 本発明の実施例として、プリントされる回路はセンサを含む表面に対向する表 面上にセンサの信号を供給するための電子回路を設ける表面を含む。 本発明の実施例として、同等のシステムにセンサの各々の位置の係数としてセ ンサによって提供される測定値の増幅値を表示する手段を含む。 本発明の実施例として、対象物がレールである。 本発明の実施例として、ルーラーの各端は、レールの軸を有するセンサの軸に 配列されるレールをクリップするためにしっかりと挟む顎部を含むブロックに移 動可能な方法で固定される。更に、ブロックはレール上に固定され、手段は所定 の位置でレールの端の直線度を測定す るための側面的にルーラーの位置を変えるための手段である。 本発明の実施例として、容量形センサは保護用リングとして機能するリングの 外側の銅、プリントされた回路の銅層をエッチングされて配列されたリングの中 央の部分によって形成される。 本発明の実施例として、プリントされた回路はルーラーのＵ字形の部分の内側 で対向する溝に保持され、各溝の端の１つは直線であってプリントされた回路の ための接合点として保護し、プリントされた回路が溝の底に達しないように各溝 の他方の端はプリントされた回路に接するように傾斜され、締め付け手段はＵ字 形の２つの端を引いて閉じることで提供される。 本発明の前述及び他の目的、特徴、見地及び効果は図面に伴って関連して本発 明の次の詳細な説明からわかるであろう。 図１はレールの直線度を測定するための従来の携帯用の装置を示す図である。 図２は本発明に係る導電性対象物の直線度を測定する携帯用装置を示す図であ る。 図３は本発明に係る装置に使用される距離を検知するセンサによって供給され る情報を処理する回路の構成の実施例を示す図である。 図４はプリントされた回路上に形成された容量形距離センサを示す図である。 図５は図４の１つとして複数のプリントされた回路を保持するためのルーラー を示す図である。 図６は本発明に係る測定装置の実施例の外観遠近法によって示す図である。 図７は点線で示す装置の構成要素の第２の部分とレール上に配置された図６の 装置の断面図である。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 図２はレール１２の溶接部分１２−１を覆うように置かれた、本発明に係る直 線度測定装置を示す図である。 この装置は測定される直線度に沿った軸に沿って配置された複数の非接触、例え ば誘導又は容量形、距離センサ２２を有するより低い表面で提供される、ここて ルーラーと呼ばれる細長い部品２０を含む。非接触センサはレール１２が誘電体 であるので使用することができる。 更に測定装置は各センサ２２によって提供する測定値を電子装置によって表示 するためのスクリーン２４−１を提供する筐体２４を含む。好ましくは、表示は 測定値が相当するセンサの位置の変動として表記されることと同等のシステムで 目的を達成される。センサ２２の間の距離は本発明の実施例として一定である。 またその距離は他の実施例として可変される。長さのユニットによってよりセン サは溶接部分１２−１でレールの形状の様子をより正確に測定するためにルーラ ー２０の中間に配置される。センサの位置に割り当てられた同等の軸は表示２４ −１上に目盛り付けられている。 ルーラー２０の各端はレール１２を覆うように配置されたブロック２６を提供 される。これらのブロックは硬い材料で例えば装置の多数の使用による摩耗を減 らすために金属焼結炭化物合金材料で作られる。 特にそのような装置は操作するのに簡単である。というのはセンサ２２がより 特にレール１２に垂直に、大変正確に配置する必要がないからである。つまり、 後述するがセンサ２２は各センサ２２における正確な値を格納するための目盛り 付けプログラムを実行し要求するマイクロプロセッサ（操作するために簡単な方 法である）によって動かされる。そして、もしセンサ２２の位置が衝突で移動さ れるという影響が生じたならば、例えば目盛り付け修正シーケンスが再度実行さ れる。 更に、応力に耐える、かつ経時に対して磨り減る（キャリッジは図１の装置で 滑る）精密なメカニカル装置を提供する必要がないので本発明に係る測定装置は 重い部品を含んでいない。もちろん、センサ２２の位置は経時に不変でなければ ならないが、これらのセンサは応力に影響されず、そして特に固定する方法でセ ンサを保持するルーラー２０を製造する必要がない。よって、本発明に係る測定 装置は大変軽く、１人たけで運べられる（約１メートルの長さで測定するための 装置の重さは８ｋｇ）。 もちろん、マイクロプロセッサが多くの測定の工程を実行するために本発明に 係る装置は特に使用が簡単であ る。使用者はただレールの外形を表示するためのキーを押すたけである。 図３は容量形のセンサ２２を操作される回路の構成を本発明に係る実施例を示 す図である。好ましくは、センサは容量形であり、測定された距離に増幅された 比例値を有する信号を出力する。図２での同じ構成要素は同じ参照番号が付され ている。各センサ２２は基準電圧に接続された保護用リング２２−１で囲まれた 金属板によって形成される。プレート２２は測定されるレール１２に近接して配 置されて平行に配置されている。各プレート２２は可変コンデンサＣの端子に接 続され、かつ差動増幅器２８の入力に接続され、他方の入力には保護用リングに 接続されている。コンデンサＣは製造所で最適に調整される。 増幅器２８の出力はアナログ増幅器３０に供給され、増幅器２８の１つの出力 を増幅器３２の入力に伝える。マルチプレクサ３０はマイクロプロセッサ３４に よって制御される。増幅器３２の出力は復調器３６に供給され、他の入力には生 成器３８によって供給される正弦波信号が供給される。復調器３６の出力はマル チプレクサ３０によって選択されるセンサ２２によって測定される距離に相当す る実質的なＤＣ電圧Ｖｄを出力するフィルタ４０に供給される。電圧Ｖｄは変調 器４２に供給され、一方の入力には生成器３８によって供給される正弦波信号が 供給される。また生成器３８は可変コンデンサ Ｃを供給する。レール１２は測定装置を置かれたブロック２６の１つに接続され た復調器４２の出力を供給する。 容量形センサの動作は従来のものであり、ここでは説明しない。本発明の見地 は複数のセンサ２２における、増幅器３２，復調器３６、生成器３８、フィルタ ４０及び変調器４２をグループ化することである。これらのグループ化された構 成要素が容量形測定装置での最も高価な構成要素であるので実質的にはコストを 減らすことができる。 フィルタ４０の出力ＶｄはＣＰＵ３４に接続されたアナログ／ディジタル変換 器４４に供給される。更に、マイクロプロセッサ３４はメモリ４６（リードオン リーメモリ、ＲＯＭと、ランダムアクセスメモリ、ＲＡＭ）、キーボード４８及 び前述のスクリーン２４−１、例えば液晶マトリックスディスプレイを関係付け られる。 本発明に係る測定装置を使用するために、使用者はキーボード４８の特定のキ ーを押す。ＲＯＭに格納されたプログラムはマイクロプロセッサ３４によって実 行される。このプログラムはセンサ２２を適切に選択し、変換器４４によって供 給される値Ｖｄに相当する読出し、ＲＡＭでのこれらの値を格納する。そして、 又は同時に、読出した値は不揮発性メモリで再度格納された値によって修正され 、例えば目盛り付けステップ中に、適切にスクリーン２４−１に表示される。前 述したように、測定 値は直接に測定されたレールの外形を表示する各センサの相対的な配置の変数に 同等なシステムに表示され得る。更に、マイクロプロセッサ３４は例えばスムー ズに又は他の通常な動作で、格納された値で多くの動作を実行できる。 前述のように、各センサにおける目盛り値は格納された。実際に各センサによ って測定される距離ｄはｄ＝Ａ・Ｖｄ＋Ｂによって表し、Ａ及びＢは一定値であ る。よって、目盛り付けは各センサにおける格納された値Ａ及びＢに左右される 。この目的において、１つは次のように動作する。 第１の目盛り付けステップは導電性基準平面に直線に置かれたルーラーで達成 される。この平面は正確な平坦を有する鋼鉄プレートである。好ましくは、基準 平面は水平面が完全である水面である。本発明における、基準平面としての水面 の使用はセンサが非接触であるので可能であり、完全に平面を維持する水面を損 なえない。そして、ブロック２６は水を覆う金属の脚に配置されている。そして 、使用者は特定なキーを押すことによってこの第１の目盛り付けステップを選択 する。マイクロプロセッサは各センサ２２における電圧Ｖｄを測定することによ って第１の測定シーケンスを実行し、当該電圧Ｖｄは０に仮定された距離ｄに相 当する。 そして、第２の目盛り付けステップは基準平面とブロック２６との間の周知の 高さを有する基準ブロックを挿 入することによって基準平面にルーラーを配置することで実行される。使用者は 基準ブロックの高さと等しい距離ｄに相当する電圧Ｖｄを格納することによって 第２の測定シーケンスを実行することで実行する第２の目盛り付けステップを選 択する。 そして、各センサにおいて、２つの周知の値（係数Ａ及びＢ）による方程式の システムは特定される。第２の目盛り付けステップの端で、マイクロプロセッサ は各センサの係数Ａ及びＢを算出し、かつ格納する。前述の動作の値を実行する プログラムは任意のプログラマーによって書込みができる。 図４は複数のセンサ２２の実施例を示す図である。センサ２２は矩形のプリン トされた回路５０の表面に形成される。センサ２２はプリントされた回路の表面 の１つの銅層でエッチングによって形成され、リングはセンサ２２を構成する内 部の領域に形成される。残存した銅の表面は保護用リング２２−１のグループを 構成する。 図５は本発明に係る測定ルーラーの実施例を示し、特にセンサ２２を支持する 部分である。このルーラーは逆Ｕ字形の断面を有する部分２０−０を含む外形に よって形成される。図４の１つのように１又はそれ以上のプリントされた回路５ ０はＵ字形の部分であって低い位置の近くの端の内部溝２０−１に挿入される。 図５を参照すると、各溝２０−１の１つの端は水平であり、基準平面とプリント された回路５０の接合点を形成する。溝２０ −１の他方の端は傾斜されている。というのはプリントされた回路５０が溝の底 に達することなしで溝の２つの端に対向されている。ルーラーの長さより大きく 配置されたネジ５２は、Ｕ字形の端の一方の部分から他方の部分へネジ止めされ ている。ネジ５２をネジ止めすることによって、Ｕ字形の２つの端は引きつけら れ、プリントされた回路を溝２０−１に対応し、溝の傾斜された端が溝の垂直端 によって形成された基準平面に対してプリントされた回路を対向する。 参照すると、更にルーラー２０の曲げ応力を増やすために、ルーラーは立上り 部分２０−２を含む。というのはルーラーが「ｈ」字のような形をしているから である。図５を参照すると、この立上り部分はプリントされた回路のような構成 要素を固定するために組み合わされる端を有する。 プリントされた回路５０は例えば図３における増幅器２８及びコンデンサＣの ような構成５４を設けた表面とともに内部の表面上に設けられている。レールの 直線度を測定するために１メートルのルーラーが使用される。その長さを有する プリントされた回路を形成することは難しく、プリントされた回路５０は例えば ２０ｃｍの長さを有する５つのプリントされた回路を分割されている。各プリン トされた回路５０は図３の他の構成要素を含むプリントされた回路（図示せず） にコンデンサＣの共通接点及び増幅器２８の出力に接続するためのコネク タを設けた表面に設けられている。プリントされた回路５０のコネクタはＵ字形 ２０−０に形成された開口部２０−３を介してアクセスされ得る。 特別な実施例として、約１ｃｍの距離はセンサの間であり、特に溶接した部分 を覆うように中心部分である。最外部の領域で、センサの間の２ｃｍの距離は十 分である。しかし、製造を簡単にするために、プリントされた回路５０は同じで あり、かつ２つのセンサはルーラーの最外側の部分で設けられた構成の表面を提 供する。もちろん、１ｃｍより小さい距離が選べられる。 図６は本発明に係る具体的な直線度測定装置の外形を示す図である。この装置 の筐体２４は通常細長い平行六面体の形状を有する。把手６２は筐体２４の３つ の奥まった凹部に設けられ、１つの凹部は中央部分に、他の２つは端部に設けら れている。前述の方法のスクリーン２４−１は最外の凹部と中央の凹部との間に 設けられ、キーボード４８は中央の凹部と他方の最外の凹部との間に設けられて いる。 装置の各端部にはレール又は他の外形部分上にすばやく取りつけられるシステ ムを含む可動の固定ブロック６４が設けられている。 図７は把手６２の１つに沿った装置の断面を示す図である。図１〜図６での同 じ参照符号は同じ構成要素を示す。筐体２４はプレート６５によって低い部分で 閉じた逆Ｕ字形を有する。ルーラー２０は把手６２の対向側で 筐体６０の端に長手部分によって固定されている。ブロック２６（図７に示され る１つ）はルーラー２０の各端部に固定される。ブロック２６はレール１２に対 して接し、前述した方法で、距離を測定するために使用される電子信号をレール １２に伝送する、ブロックの１つ又は２つのブロック、装置の維持された部分か ら電気的に絶縁されている。 参照すると、ブロック６４はルーラー２０と、グリップする顎部６６を設ける レール１２における凹部を含む。顎部６６は水力学又はメカ的に制御する手段（ 図示せず）を介して適切な点で測定を実行するためのレール軸上にルーラー２０ の中心を置く一方でレール上に装置を固定するためにレール１２を挟み対向する 。 前述したように、ブロック６４は可動である。測定装置の筐体２４はメカ的な 制御手段で実行することによってレール上に固定されるように維持するブロック ６４から離される得る。点線で示すように、レール１２の端の直線度を測定する ために筐体２４の位置を変えることが可能である。このために、筐体２４の端は ブロック６４の先端６４−１上でスライドすることや適切な位置で筐体２４を保 持することを提供する溝２４−２を含む。 本発明に係る直線度測定装置はレールの直線度を測定することを例にして説明 した。もちろん、本発明は水やグラファイトのような低導電性材料で作られた任 意の導電性対象物の直線度を測定する装置を提供する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．対象物上に置かれたルーラー（２０）の軸に沿って配列された複数の容量形 距離センサ（２２）と、各センサによって供給される測定値を表示する手段（２ ４−１）を含む導電性対象物（１２）の直線度を測定する装置において、 容量形センサ（２２）はプリントされた回路（５０）の銅層上をエッチングさ れて配列されたリングの中央部分によって矩形のプリントされた回路（５０）上 に形成され、リングの外側の残存の銅は保護用リング（２２−１）として機能す ることを特徴とする直線度測定装置。 ２．ルーラー（２０）は対象物（１２）上に置かれたブロック（２６）の各端で 導電性である前記ブロックの少なくとも１つを含み、容量形センサの動作におい て必要となる電子信号を有する対象物を供給する請求項１に記載の直線度測定装 置。 ３．前記プリントされる回路（５０）はセンサを含む表面に対向する表面上にセ ンサの信号を供給するための電子回路（５４）を設ける表面を含む請求項１に記 載の直線度測定装置。 ４．同等のシステムにセンサの各々の位置の係数としてセンサ（２２）によって 提供される測定値の増幅値を表 示する手段（２４−１）を含む請求項１に記載の直線度測定装置。 ５．前記対象物がレール（１２）である請求項１に記載の直線度測定装置。 ６．ルーラー（２０）の各端は、レールの軸を有するセンサ（２２）の軸に配列 されるレール（１２）をクリップするためにしっかりと挟む顎部（６６）と、所 定の位置てレールの端の直線度を測定するための側面的にルーラーの位置を変え るための手段（２４−１，６４−１）とを含むブロック（６４）に移動可能な方 法で固定され、ブロック（６４）はレール上に固定される請求項１に記載の直線 度測定装置。 ７．プリントされた回路（５０）はルーラー（２０）のＵ字形の部分の内側で対 向する溝（２０−１）に保持され、各溝の端の１つは直線であってプリントされ た回路のための接合点として保護し、プリントされた回路が溝の底に達しないよ うに各溝の他方の端はプリントされた回路に接するように傾斜され、締め付け手 段（５２）はＵ字形の２つの端を引いて閉じることで提供される請求項１に記載 の直線度測定装置。