(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄道車両等の車輪の円周方向の形状を、車輪の踏面に剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、容易かつ精密に測定することができる、車輪の形状測定装置を提供する。【解決手段】車輪２に着脱可能に取り付けられる車輪中心調整器１と、車輪踏面２ｂの形状を測定する二次元レーザ変位センサ６と、車輪踏面に設置されるローラエンコーダ７と、二次元レーザ変位センサ６の角度調整器８とを備え、車輪中心調整器は、車輪のフランジ２ａに当接させる二本のピン４ａ、４ｂと、二本のピン間を結ぶ直線の中央部に、前記直線と直交するように設けられたアーム５とを備え、アームに二次元レーザ変位センサを取り付け、二次元レーザ変位センサの発光部が前記中央部を向くように角度調整器により調整した後、車輪中心調整器を車輪から取り外し、車輪を回転させながら二次元レーザ変位センサとローラエンコーダとによって車輪の円周方向の形状を測定する。【選択図】図１
2018127046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の円周方向の形状を測定する形状測定装置において、
前記車輪に着脱可能に取り付けられる車輪中心調整器と、前記車輪の踏面の形状を測定する光学的二次元変位センサと、前記踏面に設置されるローラエンコーダと、前記光学的二次元変位センサの角度調整器とを備え、前記車輪中心調整器は、前記車輪のフランジに当接させる、間隔をあけて配された二本のピンと、前記二本のピン間を結ぶ直線の中央部に、前記直線と直交するように設けられたアームとを備え、前記アームに前記光学的二次元変位センサを取り付け、前記光学的二次元変位センサの発光部が前記中央部を向くように前記光学的二次元変位センサの角度を前記角度調整器により調整し、この後、前記車輪中心調整器を前記光学的二次元変位センサの測定範囲から外し、前記車輪を回転させながら前記光学的二次元変位センサと前記ローラエンコーダとによって前記車輪の円周方向の形状を測定することを特徴とする、車輪の形状測定装置。
【請求項２】
前記車輪は、鉄道車両の車輪であることを特徴とする、請求項１に記載の、車輪の形状測定装置。
【請求項３】
前記光学的二次元変位センサは、二次元レーザ変位センサからなっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の、車輪の形状測定装置。
【請求項４】
前記車輪中心調整器は、前記車輪の裏面に着脱手段を介して取り付けられていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、車輪の形状測定装置。
【請求項５】
前記着脱手段は、磁石からなっていることを特徴とする、請求項４に記載の、車輪の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の形状測定装置、特に、鉄道車両等の車輪の円周方向の形状を、車輪の踏面に剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、容易かつ精密に測定することができる、車輪の形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
停車状態で鉄道車両の車輪の円周方向の形状を測定する装置の一例が特許文献１に開示されている。以下、この車輪の形状測定装置を従来測定装置といい、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図７は、従来測定装置による車輪の形状測定状態を示す概略図である。
【０００４】
図７において、１１は、車軸１２に取り付けられた車輪、１３は、車輪１１が乗るレール、１４は、車輪１１の踏面に設置された接触式ロータリエンコーダ、１５は、レール１３面に設置された接触式変位センサであり、車輪１１の踏面１１ａに当接される測定子１６を備えている。１７は、記録装置である。
【０００５】
従来測定装置により車輪１１の円周方向の形状を測定するには、先ず、車軸１２の両端にある軸箱（図示せず）を、油圧ジャッキ等によりレール１３の上方に持ち上げて車軸１２を回転可能な状態にする。
【０００６】
次いで、車輪１１の踏面１１ａに接触式ロータリエンコーダ１４を設置し、レール１３面に測定子１６を当接して、接触式変位センサ１５を設置する。そして、車軸１２を回転させながら、接触式ロータリエンコーダ１４により車輪１１の円周方向の距離を取得し、取得した円周方向の距離の一定距離毎に、接触式変位センサ１５により車輪１１の踏面１１ａの半径方向の変位を測定し、測定結果を記録装置１７に送り記録する。このようにして、車輪１１の円周方向の形状を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−６８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来測定装置によれば、車軸１２を回転させることにより、車輪１１の円周方向の形状を測定することができるが、以下のような問題があった。
【０００９】
従来測定装置によれば、接触式変位センサ１５の測定子１６が車軸１２の回転に伴って回転することから、測定子１６の偏心や滑り等が測定値に影響を及ぼす。
【００１０】
また、車輪１１の踏面１１ａに剥離傷等の小さな凹凸がついている場合、測定子１６がこの凹凸に引っ掛かり、測定値に影響を及ぼす。
【００１１】
さらに、測定子１６の円弧よりも小さな段差は、測定することができない。
【００１２】
従って、この発明の目的は、接触式変位センサに替え、車輪中心方向を向いた非接触式センサである光学的二次元センサを用いることによって、鉄道車両等の車輪の円周方向の形状を、車輪の踏面に剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、容易かつ精密に測定することができる、車輪の形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とするものである。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、車輪の円周方向の形状を測定する形状測定装置において、前記車輪に着脱可能に取り付けられる車輪中心調整器と、前記車輪の踏面の形状を測定する光学的二次元変位センサと、前記踏面に設置されるローラエンコーダと、前記光学的二次元変位センサの角度調整器とを備え、前記車輪中心調整器は、前記車輪のフランジに当接させる、間隔をあけて配された二本のピンと、前記二本のピン間を結ぶ直線の中央部に、前記直線と直交するように設けられたアームとを備え、前記アームに前記光学的二次元変位センサを取り付け、前記光学的二次元変位センサの発光部が前記中央部を向くように前記光学的二次元変位センサの角度を前記角度調整器により調整し、この後、前記車輪中心調整器を前記光学的二次元変位センサの測定範囲から外し、前記車輪を回転させながら前記光学的二次元変位センサと前記ローラエンコーダとによって前記車輪の円周方向の形状を測定することに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記車輪は、鉄道車両の車輪であることに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記光学的二次元変位センサは、二次元レーザ変位センサからなっていることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、前記車輪中心調整器は、前記車輪の裏面に着脱手段を介して取り付けられていることに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記着脱手段は、磁石からなっていることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、接触式変位センサに替え、車輪中心を向いた非接触式センサである光学的二次元センサを用いることによって、鉄道車両等の車輪の円周方向の形状を、車輪の踏面に剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、容易かつ精密に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の、車輪の形状測定装置を車輪に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】この発明の、車輪の形状測定装置から車輪中心調整器を取り外した状態を示す斜視図である。
【図４】二次元レーザ変位センサの測定範囲を示す説明図である。
【図５】この発明の、車輪の形状測定装置により測定した車輪の振れ量（真円度）を示す図である。
【図６】この発明の、車輪の形状測定装置により測定した車輪の踏面形状（断面）を示す図である。
【図７】従来測定装置による車輪の形状測定状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の、車輪の形状測定装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、この発明の、車輪の形状測定装置を車輪に取り付けた状態を示す斜視図、図２は、図１の部分拡大図、図３は、この発明の、車輪の形状測定装置から車輪中心調整器を取り外した状態を示す斜視図である。
【００２３】
図１から図３において、１は、鉄道車両等の車輪２の裏面に、例えば、磁石（図示せず）により着脱可能に取り付けられる車輪中心調整器である。車輪中心調整器１は、車輪２の裏面に密着して取り付けられる基板３と、基板３の端部の車輪２側の面に間隔をあけ、かつ、基板３と直角に取り付けられた、車輪２のフランジ２ａに当接される二本のピン４ａ、４ｂと、二本のピン４ａ、４ｂ間の基板３に、二本のピン４ａ、４ｂと直交して、基板３と一体に設けられたアーム５とからなっている。アーム５は、二本のピン４ａ、４ｂ間を結ぶ直線の中央部に、前記直線と直交するように設けられている。これによって、車輪２のフランジ２ａに二本のピン４ａ、４ｂを当接させれば、アーム５は、車輪２の中心方向を向く。
【００２４】
なお、車輪中心調整器１を車輪２の裏面に着脱可能に取り付ける手段として、上記磁石以外に、車輪中心調整器１を折り曲げ可能な構造にして、車輪中心調整器１を二次元レーザ変位センサ６の測定範囲から外れるようにしてもよい。
【００２５】
６は、車輪２の踏面２ｂの形状を測定する光学的二次元変位センサとしての二次元レーザ変位センサである。二次元レーザ変位センサ６からのレーザ光は、図４に示すように、車輪２の中心方向に向けて照射される。光学的二次元変位センサとしては、非接触式の変位センサであれば、二次元レーザ変位センサ以外のものであってもよい。
【００２６】
７は、車輪２の踏面２ｂに設置されるローラエンコーダである。
【００２７】
８は、角度調整器であり、二次元レーザ変位センサ６の発光部が二本のピン４ａ、４ｂ間を結ぶ直線の中央部を向くように光学的二次元変位センサ６の角度を調整する。なお、アーム５は、二本のピン４ａ、４ｂ間を結ぶ直線の中央部に、前記直線と直交するように設けられているので、アーム５に、これと平行に光学的二次元変位センサ６を取り付ければ、光学的二次元変位センサ６の発光部は、二本のピン４ａ、４ｂ間を結ぶ直線の中央部を向く。
【００２８】
９は、二次元レーザ変位センサ６とローラエンコーダ７とによる車輪２の円周方向の形状の測定結果の記録装置である。
【００２９】
このように構成されている、この発明の、車輪の形状測定装置によれば、以下のようにして、車輪の円周方向の形状を、容易かつ精密に測定することができる。
【００３０】
先ず、車輪中心調整器１の二本のピン４ａ、４ｂをフランジ２ａに当接させ、この状態で基板３を車輪２の裏面に磁石により吸着させて、車輪中心調整器１を車輪２に取り付ける。
【００３１】
次に、二次元レーザ変位センサ６を車輪中心調整器１のアーム５に取り付ける。この際、二次元レーザ変位センサ６の発光部が二本のピン４ａ、４ｂの中央部を向くように二次元レーザ変位センサ６の角度を角度調整器８により調整する。
【００３２】
この後、車輪中心調整器１を車輪２から取り外す。そして、車輪２を低速で一回転させる。これにより、ローラエンコーダ７で取得した車輪２の円周距離（回転角）は、記録装置９に送られ、その一定円周距離毎のタイミングで、二次元レーザ変位センサ６により車輪２の踏面形状、すなわち、車輪２の円周形状が車輪２の踏面２ｂに剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、全周に亘って精密に測定される。この測定結果は、記録装置９に送られ記録される。
【００３３】
なお、車輪２を一回転させる方法として、車輪２に目印を付けて目視で行う方法があるが、これ以外に、例えば、車輪２の裏面に反射板を磁石により吸着させ、光電スイッチにより自動的に測定が終了するようにしてもよい。
【００３４】
このようにして、車輪２の円周形状を測定することができるが、この測定結果を３Ｄカラー表示すれば、車輪２の表面にある損傷の有無が視覚的に分かりやすくなり、測定後に任意の位置における円周方向の車輪２の形状、すなわち、図５に示すように、振れ量（真円度）や、図６に示すように、車輪２の踏面２ｂの形状（断面）を評価することができる。
【００３５】
また、三次元データにより車輪傷部の詳細表示や寸法測定が可能となる。さらに、データ変換装置を通せば、３Ｄプリンタ等により車輪２の踏面傷等を再現することが可能であり、実際に手で触れて損傷具合を確認することができる。
【００３６】
以上、説明したように、この発明によれば、接触式変位センサに替え、車輪中心方向を向いた非接触式センサである二次元レーザ変位センサ６等の光学的二次元センサを用いることによって、鉄道車両等の車輪２の円周方向の形状を、車輪２の踏面２ｂに剥離傷等の小さな凹凸がついている場合であっても、容易かつ精密に測定することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１：車輪中心調整器
２：車輪
２ａ：フランジ
２ｂ：踏面
３：基板
４ａ、４ｂ：ピン
５：アーム
６：二次元レーザ変位センサ
７：ローラエンコーダ
８：角度調整器
９：記録装置
１１：車軸
１１ａ：踏面
１２：車軸
１３：レール
１４：接触式ローラエンコーダ
１５：接触式変位センサ
１６：測定子
１７：記録装置
【図１】
2018127046.tif 000003
【図２】
2018127046.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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