(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車輪の車輪径を測定する車輪径測定装置において、
輪軸の左右両側に鉄道車輪を有する車輪付き輪軸について両鉄道車輪のフランジを支持することにより、前記車輪付き輪軸の姿勢を矯正する姿勢矯正手段と、
前記姿勢矯正手段により、姿勢が矯正された前記車輪付き輪軸の鉄道車輪を検修所内に敷設された敷設レールに移し替える車輪移し替え手段と、
前記車輪移し替え手段により前記鉄道車輪が前記敷設レールに移し替えられた直後であって、かつ、前記姿勢矯正手段により矯正された前記車輪付き輪軸の姿勢がほとんどそのまま維持されているときに、非接触センサを利用して前記鉄道車輪踏面の所定位置にて車輪径を測定する測定手段とを備え、
前記姿勢矯正手段は、前記敷設レールに対して輪軸が直交し、かつ、前記敷設レールの中心線に対して左右対称となる姿勢に前記車輪付き輪軸を矯正することを特徴とする車輪径測定装置。
【請求項２】
前記姿勢矯正手段は、前記鉄道車輪のフランジの幅と略同じ溝幅の支持溝を有するローラであり、該ローラが各フランジに対して少なくとも２点で支持するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の車輪径測定装置。
【請求項３】
前記姿勢矯正手段は、前記車輪付き輪軸につき該輪軸の傷の有無を探知する探傷装置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の車輪径測定装置。
【請求項４】
前記車輪移し替え手段は、
前記敷設レールの途中に設けられ、一端が回動軸に回動自在に取り付けられた可動レールと、
前記可動レールの他端を上下動させるアクチュエータと
を備え、
前記アクチュエータは、前記可動レールを下降させることにより前記車輪付き輪軸を前記可動レールから前記姿勢矯正手段に移し替え、次いで前記姿勢矯正手段が前記車輪付き輪軸の姿勢を矯正した後、前記可動レールを上昇させることにより前記車輪付き輪軸を前記姿勢矯正手段から前記可動レールに移し替え、更に前記可動レールを上昇させることにより前記車輪付き輪軸を前記可動レールから前記敷設レールに転動させて移し替えるものである請求項１〜３のいずれかに記載の車輪径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車輪の車輪径を測定する車輪径測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車は複数の鉄道車両を連ねて構成されている。各鉄道車両は、輪軸の左右両側に鉄道車輪を有する車輪付き輪軸を４つ備えているが、列車が長期間走行すると、鉄道車輪の踏面（すなわちレールと接触する面）がすり減ることにより車輪径が各鉄道車輪ごとに異なってしまう。このため、定期的に車輪径を測定し、各車両ごとに備えられた８つの鉄道車輪の車輪径の差が検修上の基準値内に収まるように最も小さい車輪径に合わせて削正し、走行性能や乗り心地の維持を図っている。
【０００３】
従来、定期的に車輪径を測定する場合には、図７に示すように、テコ式車輪径測定装置を用いることがあった。具体的には、車輪付き輪軸５が斜角探傷装置を通過した後に、鉄道車輪３の踏面３ａがテコ式車輪径測定装置５０の目盛りリセット棒５１を跳ね上げることにより目盛り盤５２の指針５３がリセットされ、次いで鉄道車輪３の踏面３ａが計測テコ棒５４を押し上げることにより計測テコ棒５４を車輪径に応じた高さまで押し上げ、指針回転用ギアが計測テコ棒５４に取り付けられたギアと噛み合って回転することにより、指針５３が目盛りを指す。この目盛りは車輪径に応じて刻まれているため、測定者は指針５３が指した目盛りを読み取ることにより車輪径を測定できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車輪径は、鉄道車輪３の踏面３ａの所定位置（フランジ３ｂ側から所定長さ隔てた位置）で測定するように決められている。これは、踏面３ａがテーパ状に形成されているため、踏面３ａの測定位置を予め決めておかないと正確な車輪径が測定できないことによる。ところが、レール間の間隔は、アソビを見込んで両鉄道車輪３のフランジ３ｂ同士の間隔よりも広く設計されているため、車輪付き輪軸５は鉄道車輪３が数回転レールを転動するうちにその姿勢が左右にずれたり斜めにずれたりすることがあった。このため、テコ式車輪径測定装置５０の計測テコ棒５４を押し上げる際、踏面３ａの所定位置からずれたところで押し上げることがあり、これが誤差の一因となっていた。また、テコ式車輪径測定装置５０は鉄道車輪３の踏面３ａと接触して作動する機械式の装置であるため、何度も測定を繰り返すうちに装置の部品が緩んだり摩耗したりし、これも誤差の一因となっていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、絶えず鉄道車輪の所定位置で車輪径を精度よく測定可能な車輪径測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するため、本発明は、鉄道車輪の車輪径を測定する車輪径測定装置において、輪軸の左右両側に鉄道車輪を有する車輪付き輪軸について両鉄道車輪のフランジを支持することにより、前記車輪付き輪軸の姿勢を矯正する姿勢矯正手段と、前記姿勢矯正手段により、姿勢が矯正された前記車輪付き輪軸の鉄道車輪を検修所内に敷設された敷設レールに移し替える車輪移し替え手段と、前記車輪移し替え手段により前記鉄道車輪が前記敷設レールに移し替えられた直後であって、かつ、前記姿勢矯正手段により矯正された前記車輪付き輪軸の姿勢がほとんどそのまま維持されているときに、非接触センサを利用して前記鉄道車輪踏面の所定位置にて車輪径を測定する測定手段とを備え、前記姿勢矯正手段は、前記敷設レールに対して輪軸が直交し、かつ、前記敷設レールの中心線に対して左右対称となる姿勢に前記車輪付き輪軸を矯正することを特徴とする。
【０００７】
この車輪径測定装置では、姿勢矯正手段が車輪付き輪軸の両車輪のフランジを支持することにより、該車輪付き輪軸の姿勢を所定の姿勢に矯正する。鉄道車両が長期間レール上を走行した場合、車輪の踏面はすり減るものの、車輪のフランジはレールと直接接触しないためすり減ることはなく、長期間走行する前後で形状が変わることはほとんどない。したがって、姿勢矯正手段は、車輪付き輪軸の両車輪のフランジを支持することにより、この車輪付き輪軸の姿勢を所定の姿勢に矯正できる。また、車輪移し替え手段は、所定の姿勢に矯正された車輪付き輪軸の鉄道車輪を敷設レール上に移し替えるが、これは検査を行ううえで車輪付き輪軸を移動させるにはレールを用いるのが便利だからである。更に、測定手段は、鉄道車輪が敷設レールに移し替えられた直後にその車輪径を測定する。このため、車輪付き輪軸の姿勢が崩れる前に鉄道車輪の車輪径が測定されることになり、車輪の所定位置以外で車輪径を測定してしまうおそれが小さい。また、非接触センサを用いることにより、この装置で繰り返し測定を行ったとしても機械的な誤差が生じるおそれがないため精度よく測定し続けることができる。このように、本発明の車輪径測定装置によれば、絶えず鉄道車輪の所定位置で車輪径を精度よく測定することが可能になる。
【０００８】
本発明において、前記姿勢矯正手段は、前記鉄道車輪のフランジの幅と略同じ溝幅の支持溝を有するローラであり、該ローラが各フランジに対して少なくとも２点で支持するように設けられていることが好ましい。この場合、各フランジをローラで２点支持するため、バランスよく支持できると共に簡単な構成で確実に姿勢を矯正することができる。
【０００９】
ここで、車輪付き輪軸について該輪軸の傷の有無を探知する探傷装置は、輪軸を所定の姿勢に保った状態で輪軸の傷の有無を探知する必要があることから、通常、上述のような各フランジをローラで２点支持する姿勢矯正手段を備えている。そこで、この探傷装置の姿勢矯正手段を利用し、探傷装置を通過してきた車輪付き輪軸の鉄道車輪の車輪径を測定するようにすれば、別途姿勢矯正手段を設ける必要がない。
【００１０】
また、本発明において、前記車輪移し替え手段は、前記敷設レールの途中に設けられ、一端が回動軸に回動自在に取り付けられた可動レールと、前記可動レールの他端を上下動させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記可動レールを下降させることにより前記車輪付き輪軸を前記可動レールから前記姿勢矯正手段に移し替え、次いで前記姿勢矯正手段が前記車輪付き輪軸の姿勢を矯正した後、前記可動レールを上昇させることにより前記車輪付き輪軸を前記姿勢矯正手段から前記可動レールに移し替え、更に前記可動レールを上昇させることにより前記車輪付き輪軸を前記可動レールから前記敷設レールに転動させて移し替えるものであることが好ましい。この場合、可動レールを用いて車輪付き輪軸を敷設レールから姿勢矯正手段に移し替えたり、姿勢矯正手段から敷設レールに戻すため、かかる移し替え作業を容易に実施できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は車輪径測定装置の説明図（車輪付き輪軸の軸方向からみた図）、図４は車輪付き輪軸の姿勢矯正時の説明図、図５は車輪径測定時の説明図である。
【００１２】
まず、本実施形態の車輪径測定装置１０を説明するのに先だって、構成要素の一部を本実施形態の車輪径測定装置１０と共用する斜角探傷装置３０について説明する。斜角探傷装置３０は、検修所内に敷設された敷設レール２ａ、２ｂの継ぎ目付近に設置されている。この斜角探傷装置３０は、輪軸４の左右両側に鉄道車輪３、３を有する車輪付き輪軸５（図４参照）につきその輪軸４に傷があるか否かを探知する装置であり、具体的には、図１に示すように、可動レール３１、回転ローラ３２、アクチュエータ３４、探触子３５を備えている。
【００１３】
可動レール３１は、入り口側の敷設レール２ａと出口側の敷設レール２ｂとの途中に設けられ、その一端が回動軸３６に回動自在に支持されると共に、他端がアクチュエータ３４のプランジャ部３４ｂの先端に揺動軸３７を介して接続されている。回転ローラ３２は、敷設レール２ａ、２ｂの上面よりもやや下方にて各レールの長手方向に沿って２つずつ設けられている。この回転ローラ３２は、鉄道車輪３、３のフランジ３ｂの幅と略同じ溝幅の支持溝３２ａを有している。このため、各フランジ３ｂを前方と後方の回転ローラ３２、３２の２点で支持可能である。アクチュエータ３４は、ここではエアシリンダであり、シリンダ部３４ａの下端が支持軸３８に回動自在に支持されると共に、プランジャ部３４ｂの先端が可動レール３１の他端に揺動軸３７を介して接続されている。
【００１４】
そして、図示しない空気圧調整器がアクチュエータ３４のエア圧を制御することによりプランジャ部３４ｂがシリンダ部３４ａから突出又は没入して回動軸３６周りに可動レール３１を上下動させる。この結果、可動レール３１は回転ローラ３２、３２に対して上下動可能であり、具体的には図２に示す下限位置から図１に示す水平位置（このとき可動レール３１の上面と敷設レール２ａ、２ｂの上面が一致する）を経て図３に示す上限位置までの範囲で移動可能である。探触子３５は、図示しない公知の超音波探傷装置に附属される部品であり、通常は車輪付き輪軸５の上方位置に配置され、探傷時には図示しない探触子駆動機構により下降されて輪軸４に接触し軸方向に往復動されるものである。
【００１５】
次に、本実施形態の車輪径測定装置１０について説明する。この車輪径測定装置１０は、斜角探傷装置３０の回転ローラ３２と、同じく斜角探傷装置３０に設けられた可動レール３１及びアクチュエータ３４と、斜角探傷装置３０の外枠に設けられた変位センサ１１と、この変位センサ１１からの検出信号を入力可能に接続されたコントローラ１２とから成る。なお、回転ローラ３２が本発明の姿勢矯正手段に相当し、可動レール３１及びアクチュエータ３４が本発明の車輪移し替え手段に相当し、変位センサ１１及びコントローラ１２が本発明の測定手段に相当する。回転ローラ３２、可動レール３１、アクチュエータ３４については既に説明したとおりである。変位センサ１１は、赤外線半導体レーザを照射しその反射光の跳ね返り角度を検出信号として出力するものである。コントローラ１２は、変位センサ１１から入力された検出信号に基づいて車輪径を演算するものである。
【００１６】
次に、斜角探傷装置３０の作用について説明する。車輪付き輪軸５の鉄道車輪３が敷設レール２ａ上を転動して斜角探傷装置３０に転入し、図１に示すように水平位置に保持されている可動レール３１上に至ったとき、図示しない空気圧調整器によりアクチュエータ３４のプランジャ部３４ｂがシリンダ部３４ａへ没入される。すると、可動レール３１は図２に示す下限位置まで下降する。このとき、輪軸４の左右両側の鉄道車輪３は踏面３ａが可動レール３１から離間し、代わってフランジ３ｂが前方及び後方の回転ローラ３２、３２により支持される。各回転ローラ３２の支持溝３２ａの溝幅はフランジ３ｂの幅と略同じであり、また鉄道車輪３のフランジ３ｂは列車走行中にレールと接触しないためすり減ることがなく形状の変化がないことから、車輪付き輪軸５は左右各２つずつ設けられた回転ローラ３２により所定の姿勢に支持される。
【００１７】
この点につき、図６に基づいて説明すると、車輪付き輪軸５は敷設レール２ａを転動して斜角探傷装置３０に転入してくるが、敷設レール２ａのレール間隔はアソビを見込んでフランジ間の間隔よりも広く設計されているため、車輪付き輪軸５は鉄道車輪３が敷設レール２ａを転動するうちにその姿勢が左右にずれたり（図６（ａ）参照）、斜めにずれたり（図６（ｂ）参照）することがある。これに対して、回転ローラ３２により姿勢を矯正された後は、所定の姿勢（例えば敷設レール２ｂに対して輪軸４が直交し、敷設レール２ｂの中心線Ｃに対して左右対称となる姿勢、図６（ｃ）参照）となる。
【００１８】
その後、回転ローラ３２が図示しない駆動装置により回転駆動される。すると、鉄道車輪３のフランジ３ｂが回転ローラ３２によって回転されるため、車輪付き輪軸５はその場で軸回転する。その後、探触子３５が下降して輪軸４に接触し（図２の点線参照）、その軸方向に往復動を行い、同時に探触子３５と輪軸４との接触箇所に給油を施しつつ探傷を行う。そして、探触子３５に接続された図示しない超音波探傷装置により、オペレータは輪軸４に傷があるかどうかを確認する。なお、輪軸４に傷がある場合には別の場所にて輪軸４を交換する。
【００１９】
探傷終了後、図示しない探触子駆動機構が探触子３５を上昇させ、次いで図示しない駆動装置が回転ローラ３２の回転を停止させ、図示しない空気圧制御器がアクチュエータ３４のプランジャ部３４ｂをシリンダ部３４ａから突出させて可動レール３１を図３に示す上限位置まで持ち上げる。すると、可動レール３１は進行方向に向かって緩やかな下り斜面となるため、車輪付き輪軸５の鉄道車輪３はその踏面３ａが可動レール３１に接触した状態で可動レール３１を転動して下降する。
【００２０】
車輪付き輪軸５の鉄道車輪３は下り斜面の可動レール３１を転動して下降した後、敷設レール２ｂ上に移行し、変位センサ１１の下方位置を変位センサ１１と接触することなく通過していく。鉄道車輪３が敷設レール２ｂ上に移行してから変位センサ１１の下方位置を通過していく間、変位センサ１１は鉄道車輪３の踏面３ａに赤外線半導体レーザを照射しつづけ、その検出信号をコントローラ１２に出力する。コントローラ１２は、この間、敷設レール２ｂの表面から変位センサ１１までの高さＨと、変位センサ１１の検出信号に基づいて演算した踏面３ａまでの距離Ｌとの差Ｄを求めるが、鉄道車輪３が変位センサ１１の真下にきたときの差Ｄが最大値となりこれが車輪径に相当するため、このとき差Ｄを車輪径として図示しないプリンタに出力する。
【００２１】
本実施形態では、回転ローラ３２により車輪付き輪軸５の姿勢が矯正された後この車輪付き輪軸５が車輪径に相当する長さを転動するまでの間（約１／３回転するまでの間）に、変位センサ１１及びコントローラ１２により車輪径の測定がなされる。つまり、矯正された姿勢がほとんどそのまま維持された状態で変位センサ１１により車輪径の測定がなされる。
【００２２】
以上の本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
▲１▼変位センサ１１は、鉄道車輪３が敷設レール２ｂに移し替えられた直後にその車輪径を測定する。このため、車輪付き輪軸５の姿勢が崩れる前に鉄道車輪３の車輪径が測定されることになり、鉄道車輪３を絶えず所定位置（フランジ側３ｂから所定長さｄだけ隔てた位置）で車輪径を測定できる。また、変位センサ１１は非接触センサのため、この装置で繰り返し測定を行ったとしても機械的な誤差が生じるおそれがないため精度よく測定し続けることができる。このように、絶えず鉄道車輪の所定位置で車輪径を精度よく測定することが可能になる。
【００２３】
▲２▼姿勢矯正手段として回転ローラ３２を採用したことにより、左右両車輪３のフランジ３ｂを回転ローラ３２、３２で２点支持するため、バランスよく支持できると共に簡単な構成で確実に姿勢を矯正することができる。
▲３▼車輪径測定装置１０の姿勢矯正手段として、斜角探傷装置３０の回転ローラ３２を利用しているため、別途姿勢矯正手段を設ける必要がない。
【００２４】
▲４▼可動レール３１を用いて車輪付き輪軸５を敷設レール２ａから回転ローラ３２に移し替えたり、回転ローラ３２から敷設レール２ｂに戻すため、かかる移し替え作業を容易に実施できる。
▲５▼従来のテコ式車輪径測定装置５０に比べて測定時間が短縮化され、また車輪径の測定精度が０．１ｍｍまで向上した。
【００２５】
尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、車輪移し替え手段として可動レール３１及びアクチュエータ３４を採用したが、これに代えて回転ローラ３２を上下動するアクチュエータを採用し、車輪付き輪軸５が斜角探傷装置３０に転入された後、回転ローラ３２を所定高さまで上昇させることにより鉄道車輪３のフランジ３ｂを回転ローラ３２で支持させて姿勢を矯正してもよい。
【００２６】
また、変位センサ１１として赤外線半導体レーザを照射するタイプを採用したが、特にこれに限定するものではなく、非接触で車輪径を測定できるものであればどのようなタイプのものでも採用できる。
更に、変位センサ１１は斜角探傷装置３０の外枠に設けたが、斜角探傷装置３０の内側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  可動レールが水平位置にあるときの車輪径測定装置の概略説明図である。
【図２】  可動レールが下限位置にあるときの車輪径測定装置の概略説明図である。
【図３】  可動レールが上限位置にあるときの車輪径測定装置の概略説明図である。
【図４】  車輪付き輪軸の姿勢矯正時の説明図である。
【図５】  車輪径測定時の説明図である。
【図６】  車輪付き輪軸の姿勢に関する説明図である。
【図７】  従来のテコ式車輪径測定装置の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
２ａ、２ｂ・・・敷設レール、３・・・鉄道車輪、３ａ・・・踏面、３ｂ・・・フランジ、４・・・輪軸、５・・・車輪付き輪軸、１０・・・車輪径測定装置、１１・・・変位センサ、１２・・・コントローラ、３０・・・斜角探傷装置、３１・・・可動レール、３２・・・回転ローラ、３２ａ・・・支持溝、３４・・・アクチュエータ、３４ａ・・・シリンダ部、３４ｂ・・・プランジャ部、３５・・・探触子、３６・・・回動軸、３７・・・揺動軸、３８・・・支持軸。
【図１】
0004260960.tif 000002
【図２】
0004260960.tif 000003
【図３】
0004260960.tif 000004
【図４】
0004260960.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004260960.tif 000007
【図７】
0004260960.tif 000008