(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用台車が載置される機枠上の基準面を３次元測定すると共に、台車の第１車輪の踏面の複数点を３次元測定しその第１車輪中心を算出して該第１車輪中心をＸＹＺ座標系の原点とするＸＹ平面を決定し、第２車輪の踏面の複数点を測定しその第２車輪中心を算出して該第２車輪中心の前記ＸＹ平面への投影点と前記原点とからＸ軸とＹ軸とを決定し、残りの第３、第４車輪の踏面の複数点を測定して前記ＸＹＺ座標系における前記第１〜第４車輪中心の３次元座標を測定することを特徴とする鉄道車両用台車の測定方法。
【請求項２】
３次元測定器により前記３次元測定をすることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用台車の測定方法。
【請求項３】
前記各車輪の中心は、前記３次元測定器のプローブを前記各車輪の踏面に測定治具を用いて所定の位置に接触させて測定することを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用台車の測定方法。
【請求項４】
平行な２本の固定棒とその間に設けられた平行な可動棒とを備えた測定治具の前記固定棒と前記可動棒との先端を前記車輪の踏面に接触させ、前記固定棒と前記可動棒との後端を３次元測定して、前記車輪の中心を算出することを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用台車の測定方法。
【請求項５】
台車枠に予め計測部を設け、該計測部と前記各車輪の中心との距離を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の鉄道車両用台車の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用台車の輪軸間距離や対角距離を測定するために用いる鉄道車両用台車の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鉄道車両では、一定期間走行した後、車体と台車とを分離して、台車の各部分を分解・清掃・整備を行い、再度台車の組立作業を行っている。車両の走行安定性には、車輪と車軸とからなる２本の輪軸間の平行度及び車輪の対角寸法差が大きく影響するため、組立作業時及び組立完了後に、輪軸間距離及び対角距離を正確に測定・検査する必要がある。
【０００３】
迅速に測定・検査するために、特開平８−１８４４０１号公報にあるように、長手方向にスライド自在な本体の両端に車輪の直径を測定する検出器をそれぞれ設けると共に、検出器を回転可能に支持する。そして、スライド量と回転量を検出すると共に、一方の検出器を昇降可能に支持して、昇降量を検出する。各車輪の直径を測定すると共に、スライド量、回転量、昇降量から２本の輪軸間の輪軸間距離、対角距離を求めるようにした方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の方法では、輪軸間距離や対角距離の２つの車輪間の２次元的な位置関係を測定することはできるが、４つの車輪のそれぞれの３次元的な位置関係を測定することはできない。また、それ以外の測定、例えば、各車輪の傾き等を測定することはできず、別途、測定しなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、各車輪の中心の３次元位置を正確に測定できると共に、各種の測定も同時に行える鉄道車両用台車の測定方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の方法を取った。即ち、
鉄道車両用台車が載置される機枠上の基準面を３次元測定すると共に、台車の第１車輪の踏面の複数点を３次元測定しその第１車輪中心を算出して該第１車輪中心をＸＹＺ座標系の原点とするＸＹ平面を決定する。
【０００７】
次に、第２車輪の踏面の複数点を測定しその第２車輪中心を算出して該第２車輪中心の前記ＸＹ平面への投影点と前記原点とからＸ軸とＹ軸とを決定し、残りの第３、第４車輪の踏面の複数点を測定して前記ＸＹＺ座標系における前記第１〜第４車輪中心の３次元座標を測定することを特徴とする鉄道車両用台車の測定方法がそれである。
【０００８】
３次元測定器により前記３次元測定をするようにするとよい。また、前記各車輪の中心は、前記３次元測定器のプローブを前記各車輪の踏面に測定治具を用いて所定の位置に接触させて測定するようにしてもよい。あるいは、平行な２本の固定棒とその間に設けられた平行な可動棒とを備えた測定治具の前記固定棒と前記可動棒との先端を前記車輪の踏面に接触させ、前記固定棒と前記可動棒との後端を３次元測定して、前記車輪の中心を算出するようにしてもよい。更に、台車枠に予め計測部を設け、該計測部と前記各車輪の中心との距離を算出するようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図５に示すように、鉄道車両用の台車１００は、台車枠１０２に輪軸１０４，１０６が軸箱１０８〜１１１を介して回転可能に支持されている。一方の輪軸１０４は第１車輪１１２、第２車輪１１４と車軸１１６からなり、他方の輪軸１０６は第３車輪１１８、第４車輪１２０と車軸１２２とからなる。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態では、機枠１上に、台車１００の組立装置と測定装置とが兼用して形成されている。機枠１上には、定盤面２，４（一部のみ図示する）が形成されており、この定盤面２，４により基準面が形成されている。機枠１上には、４つの車輪受け機構６〜９が設けられている。車輪受け機構６〜９は台車１００の第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０に対応して配置されており、各車輪受け機構６〜９は同一構成であるので、１つの車輪受け機構６について説明する。
【００１１】
車輪受け機構６は回転可能に支持された一対のローラ１０，１２を備え、本実施形態では、ローラ１０，１２の外周は、車輪踏面ｃ（図２参照）の傾斜に応じてテーパ状に形成されている。尚、ローラ１０，１２の外周は、円筒状であっても実施可能である。
【００１２】
また、各車輪受け機構６〜９に対応して、軸箱支持機構１４〜１７が設けられており、軸箱支持機構１４〜１７は軸箱１０８〜１１１の回転を抑えるため、下から軸箱１０８〜１１１を支えるものである。車輪受け機構６〜９の内側には、バック芯出し機構１８〜２１が設けられており、バック芯出し機構１８〜２１は台車１００を乗せたときに起こるずれを直すものである。更に、加圧機構２２〜２５が設けられており、加圧機構２２〜２５は台車１００に荷重を負荷するものである。
【００１３】
機枠１に設けられた測定台２６，２８上には、３次元測定器３０が配置されている。３次元測定器３０は６軸の自由度があり、プローブ３１を移動してプローブ３１の先端球３１ａを接触させて、どの向きでの３次元測定も可能なものである。３次元測定器３０は測定位置変更のために移動させることができ、測定台２６，２８上の任意の位置に設置することができる。３次元測定器３０による測定結果はパソコン３２に入力され、パソコン３２内で演算処理されて表示される。
【００１４】
図５に示すように、台車枠１０２には、球面状に窪まされた計測部１２４〜１２７が第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０に対応して予め形成されている。図２に示すように、測定に先だって、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０には測定治具４０が取り付けられる。測定治具４０は、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０のバック面ｂに磁石等により取り付けられる取付部４２と、バック面ｂからフランジ面ｄを回避して車輪踏面ｃに先端が接触するＬ字形のアーム部４４とを備えている。
【００１５】
測定治具４０は、アーム部４４の先端と車輪踏面ｃとにより形成されるコーナーにプローブ３１の先端球３１ａを接触させることにより、３次元測定器３０のプローブ３１の先端球３１ａを第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０のバック面ｂから所定距離ａだけ離れた車輪踏面ｃに接触させるものである。
【００１６】
また、測定治具４０としては、前述したものに限らず、図３、図４に示す測定治具５０であってもよい。この測定治具５０は、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０のバック面ｂに磁石５１ａ，５１ｂ，５１ｃにより取り付けられるＬ字形のブラケット５２と、ブラケット５２に所定間隔で配置された２本の固定棒５４，５６と、固定棒５４，５６の中間に配置された可動棒５８とを備えている。
【００１７】
固定棒５４，５６と可動棒５８とは、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０のバック面ｂから所定距離ａの位置に配置されており、各先端は円錐状に形成されている。可動棒５８は、ブラケット５２に摺動可能に支持されると共に、ばね６０の付勢力により、車輪中心に向かって付勢されている。固定棒５４，５６と可動棒５８との後端には、窪みが形成されており、プローブ３１の先端球３１ａを接触させることができるように構成されている。
【００１８】
次に、前述した装置の作動について、図６の測定方法の手順を示すフローチャートと共に説明する。
まず、３次元測定器３０を一方の測定台２８上に配置し、３次元測定器３０のプローブ３１の先端球３１ａを定盤面（図示せず）に接触させて、定盤面を測定する（ステップ２００）。次に、第１車輪１１２に取り付けられた測定治具４０を用いて、車輪踏面ｃの複数箇所にプローブ３１の先端球３１ａを接触させて測定する（ステップ２１０）。
【００１９】
続いて、台車枠１０２の第１車輪１１２に対応した計測部１２４にプローブ３１を接触させて、計測部１２４を測定する（ステップ２２０）。３箇所以上で車輪踏面ｃを測定して、この測定結果から、第１車輪１１２の直径を算出する。また、この測定結果から、バック面ｂから所定距離ａの車輪踏面ｃの真円度を算出すると共に、バック面ｂから所定距離ａの平面度を算出する（ステップ２３０）。真円度、平面度の算出の際には、５〜６箇所で車輪踏面ｃを測定するのが好ましい。
【００２０】
ステップ２００〜２３０の処理を、第１車輪１１２について実行した後、同様に、第３車輪１１８についても実行し、３箇所以上の車輪踏面ｃを測定して、この測定結果から、第３車輪１１８の直径、真円度、平面度を算出する。第１車輪１１２及び第３車輪１１８についての測定が終了した後（ステップ２４０）、シフト処理を実行する（ステップ２５０）。
【００２１】
シフト処理は、同じ位置に３次元測定器３０を配置したままで、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の全てについて測定できないので、３次元測定器３０を反対側の測定台２６に移動して測定し、測定結果の互換性を確保するための処理である。
【００２２】
まず、３次元測定器３０を移動する前に、機枠１上に配置した図示しない複数のシフト治具にプローブ３１を接触させて測定する。次に、３次元測定器３０を反対側の測定台２６に移動してから、同じシフト治具を同じ順序で測定する。これにより、３次元測定器３０を移動して測定しても、各測定結果の互換性を確保できる。
【００２３】
シフト処理を実行後、移動した後の３次元測定器３０により、前述したと同様に、第２車輪１１４について実行し、３箇所以上の車輪踏面ｃを測定して、この測定結果から、第２車輪１１４の直径、真円度、平面度を算出する（ステップ２６０〜２９０）。
【００２４】
続いて、第４車輪１２０についても実行し、３箇所以上の車輪踏面ｃを測定して、この測定結果から、第４車輪１２０の直径、真円度、平面度を算出する。第２車輪１１４及び第４車輪１２０についての測定が終了した後（ステップ３００）、輪軸間距離、対角距離の計算を行う（ステップ３１０）。
【００２５】
この計算では、まず、図７に示すように、ステップ２００，２６０の処理の実行により測定した各定盤面２，４の測定結果から、基準面を決定すると共に、プローブ３１の移動方向から、Ｚ軸の正側を決定する。続いて、第１車輪１１２の第１車輪中心座標を原点として決定し、基準面を平行移動して、原点を含むＸＹ平面を決定する。
【００２６】
次に、第２車輪１１４の第２車輪中心のＸＹ平面への投影点と原点とを結ぶ直線をＸ軸として決定すると共に、Ｘ軸に直交するＹ軸を決定する。そして、原点を通るＺ軸を決定する。次に、この決定したＸＹＺ座標系における第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の第１〜第４車輪中心の座標を算出する。
【００２７】
続いて、各第１〜第４車輪中心の座標から、第１車輪１１２と第３車輪１１８との輪軸間距離Ｌ１３、第２車輪１１４と第４車輪１２０との輪軸間距離Ｌ２４を算出する。また、第１車輪１１２と第４車輪１２０との対角距離Ｌ１４、第２車輪１１４と第３車輪１１８との対角距離Ｌ２３を算出する。更に、第１車輪１１２と第２車輪１１４との踏面中心間距離Ｌ１２、第３車輪１１８と第４車輪１２０との踏面中心間距離Ｌ３４を算出する。
【００２８】
前述した距離以外にも、図８に示すように、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の車輪面のＺ軸廻りのフレ角度θ１〜θ４（図８（２））、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の車輪面のＹ軸廻りのフレ角度α１〜α４（図８（４）、（５））、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の車輪中心を結ぶ軸線のＸ軸廻りのズレ角度β１３，β２４（図８（１）、（３））及びＹ軸廻りのズレ角度β１２，β３４（図８（４）、（５））、同じく第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の各車輪中心を結ぶ軸線のＺ軸廻りのズレ角度γ１２，γ３４，γ１３，γ２４（図８（２））をそれぞれ計算する。
【００２９】
また、図５に示すように、台車枠１０２の各計測部１２４〜１２７に対する第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の各車輪中心のＸＹ方向の距離ＬＤＸ１〜ＬＤＸ４，ＬＤＹ１〜ＬＤＹ４を計算する。各計算を終了した後、パソコン３２に各計算結果を表示する（ステップ３２０）。
【００３０】
前述した実施形態では、第１車輪１１２の中心をＸＹＺ座標系の原点としているので、第１車輪１１２を基準とした他の車輪の相対位置の比較が容易になる。
【００３１】
前述した実施形態では、３次元測定器３０を１台用いて、３次元測定器３０をシフトさせて第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０を測定しているが、これに限らず、図９に示す第２実施形態としての測定装置のように、２台の３次元測定器３０ａ，３０ｂを用い、両３次元測定器３０ａ，３０ｂを機枠１の両側に固定して測定するようにしてもよい。２台の３次元測定器３０ａ，３０ｂを用いると、シフト処理を行う必要がなく、その都度、ＸＹＺ座標系を作成する必要がない。また、第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０はローラ１０，１２上に乗せる場合に限らず、機枠１上に敷設したレール７０，７２に乗せるようにしても同様に実施可能である。
【００３２】
図１０に示す第３実施形態としての測定装置のように、機枠１を跨ぐ門型フレーム７４に３次元測定器３０ｃを移動可能に載置し、移動量を検出して第１〜第４車輪１１２，１１４，１１８，１２０の車輪中心を測定するようにしてもよい。この場合も、シフト処理を行う必要がなく、その都度、ＸＹＺ座標系を作成する必要がない。
【００３３】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の鉄道車両用台車の測定方法は、各車輪の中心の３次元位置を正確に測定することができるので、各車輪間の位置関係を算出できるという効果を奏する。また、各車輪のフレ等の各種の測定も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての鉄道車両用台車の測定方法に用いる測定装置の概略斜視図である。
【図２】本実施形態の測定治具の側面図である。
【図３】他の実施形態としての測定治具の正面断面図である。
【図４】他の実施形態としての測定治具の側面図である。
【図５】本実施形態の台車の平面図である。
【図６】本実施形態の鉄道車両用台車の測定方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の鉄道車両用台車の測定方法での座標決定説明図である。
【図８】本実施形態での各種測定項目の説明図である。
【図９】第２実施形態としての鉄道車両用台車の測定方法に用いる測定装置の概略斜視図である。
【図１０】第３実施形態としての鉄道車両用台車の測定方法に用いる測定装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
１…機枠              ２，４…定盤面
６〜８…車輪受け機構  １０，１２…ローラ
１４〜１７…軸箱支持機構
１８〜２１…バック芯出し機構
２２〜２５…加圧機構  ２６，２８…測定台
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…３次元測定器
３１…プローブ        ３２…パソコン
４０，５０…測定治具  ５４，５６…固定棒
５８…可動棒          １００…台車
１０２…台車枠        １１２…第１車輪
１１４…第２車輪      １１８…第３車輪
１２０…第４車輪      １２４〜１２７…計測部
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
0004397535.tif 000009
【図９】
0004397535.tif 000010
【図１０】
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