DE1293810B - Messverfahren und Einrichtung zum selbsttaetigen Vermessen der Radsaetze von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zum bar, da der Abstand zwischen Meßsonde und Werkselbsttätigen Vermessen der Radsätze von Schienen- stück nur wenige Zehntelmillimeter betragen darf, fahrzeugen, bei dem der in eine Meßeinrichtung ein- was für die Vermessung von Radsätzen, bei denen gerollte Radsatz beim Zentrieren angehoben und größere Unregelmäßigkeiten, insbesondere Schläge dann vermessen — wobei die Meßergebnisse doku- 5 oder Rundlauffehler, möglich sind, nicht ausreicht, mentarisch z. B. auf einer Lochkarte festgehalten Ferner ist das Ultraschall-Impulsreflexionsverfahwerden — anschließend wieder abgesenkt und aus ren an sich und die Anwendung von Ultraschallder Meßeinrichtung bewegt wird, sowie eine Einrich- Meßverfahren bei Verfahren und Einrichtungen zur tung zur Durchführung des Verfahrens. Ultraschall-Fehlerprüfung an Radsätzen bekannt.

Das Nacharbeiten der Radsätze zum Ausgleich des io Bei diesen Ultraschall-Meßverfahren handelt es

Verschleißes und zur Beseitigung von Seitenschlä- sich jedoch um Prüfungen bzw. Untersuchungen der

gen und/oder Rundlauffehlern macht ein vorheriges Radsatzachsen aus Anrisse od. ä., bei denen insbe-

Vermessen der Profile und Feststellen der Fehler sondere bei der Fehlerortung im Radsatzinnenkörper

notwendig. zwar an sich auch Vergleichs- bzw. Meßhandlungen

Das Vermessen von Hand mittels Lehren wird 15 vorgenommen werden, wobei es sich aber nicht um

heute kaum noch durchgeführt, da diese Methode zu Messungen zur Feststellung des Außenumrisses von

zeitraubend und ungenau ist. Radsätzen handelt.

Die bekannten mechanischen Radsatzmeßstände Abgesehen davon, erfolgt bei den bekannten Ausgestatten ein genaueres Vermessen der Profilverläufe. führungen außerdem der Zulauf der Koppelflüssigkeit Zum Vermessen werden Tastwerkzeuge benutzt, die 20 von oben, wodurch wesentliche Nachteile hinsichtlich bei sich drehendem Radsatz die Profile abtasten. Die Gleichmäßigkeit der Dichte der Flüssigkeit sowie Meßergebnisse werden im allgemeinen von Meß- Sauberkeit und Übersichtlichkeit des Arbeitsplatzes uhren oder Maßstäben abgelesen. Mitunter werden gegeben sind. Da weiterhin die Radsätze zur Aufauch die Profilverläufe auf Karten gezeichnet, um ein nähme in den Pinolen wesentlich aus der Normallage leichteres Feststellen des Verschleißes zu ermög- 25 zur Schiene gehoben werden müssen, sind aufwenlichen. dige Hubvorrichtungen und ein verhältnismäßig

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Meß- hoher Aufwand an Arbeitszeit zum Zentrieren

ergebnisse ohne Verwendung einer menschlichen erforderlich.

Arbeitskraft auf eine Lochkarte oder einen Loch- Ausgehend von dem geschilderten Stand der Techstreifen zu übertragen. Hierbei sind die Taster mit 30 nik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Potentiometern verbunden, die die Meßwerte in elek- dargelegten Nachteile und Mangel der genannten trische Werte umwandeln. In einer Meßwertverarbei- Verfahren zu beseitigen, die Meßleistung und Meßtungsanlage werden die elektrischen Werte gespei- genauigkeit der bisherigen Maschinen zu steigern chert, verarbeitet und auf eine Druckmaschine für und so die betriebliche Sicherheit der Radsätze zu Lochkarten oder Lochstreifen übertragen. 35 erhöhen.

Der besondere Nachteil der mechanischen Meß- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gestände ist darin zu sehen, daß die Taster dem Ver- löst, daß die Vermessung des Radsatzes senkrecht schleiß unterliegen. Mechanische Meßstände müssen von unten mittels an dem in Meßstellung einfahrdaher oft justiert werden. Außerdem ist ein wesent- baren Meßbalken angeordneter Ultraschall-Meßlicher Nachteil dadurch gegeben, daß durch die 40 düsen erfolgt.

ständig mit dem zu messenden Körper in wenn auch Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufnachgiebiger Verbindung stehenden Meßelemente gäbe ermöglicht in vorteilhafter Weise die zweckdurch mögliche Rundlauffehler und/oder Seiten- mäßige Ausnutzung des an sich bekannten Ultraschläge bzw. Abflachungen und/oder Kerben und/ schall-Längenmeßverfahrens zum Vermessen von oder Vorsprünge bedeutende Beschleunigungen in 45 Radsatzumrissen, wobei eine Vielzahl von Fehler-Bewegungsrichtung des Tasters auftreten können, möglichkeiten entfallen, die vornehmlich in den bedie die Zerstörung desselben und/oder des Meß- kannten Meßsystemen und -vorrichtungen an sich, Instrumentes, zumindest aber Meßfehler insbeson- aber auch bei dem Bedienungspersonal und den Umdere durch auftretende Schwingungen zur Folge weltsbedingungen, insbesondere Temperatur- und haben können. 50 Feuchtigkeitseinflüssen, zu suchen sind.

Es ist auch schon ein körperloses optisches Meß- In dem Ausbilden der Flüssigkeitssäule durch verfahren bekannt, bei dem die Profilumrisse des Hochdrücken werden insofern Vorteile gesehen, als Radsatzes auf Mattscheiben projiziert werden. Hier- dadurch eine weit größere Sicherheit für die Gleichbei dienen Maßeinteilungen auf den Mattscheiben mäßigkeit der Flüssigkeitsdichte und damit eine zum Feststellen des Verschleißes an den Profilen. 55 größere Meßgenauigkeit gegeben sind als beim Zu-Zur Bedienung des optischen Meßstandes ist jedoch lauf der Flüssigkeit von oben,
ein Bedienungsmann erforderlich, der die festgestell- Außer den weiterhin gesehenen Vorteilen hinten Maße in eine Meßliste einträgt. Durch die stan- sichtlich der Übersichtlichkeit und Sauberkeit des dige Betrachtung der Mattscheiben durch den Bedie- Meßstandes durch Einsparung von Rohrleitungen nungsmann besteht die Gefahr, daß er ermüdet und 60 und Behältern sowie Vermeidung von Spritz- und falsche Meßwerte in die Meßliste schreibt. Zusatz- Schmutzflüssigkeit kann die Pumpenförderhöhe lieh ist das Verfahren sehr zeitraubend und ermög- wesentlich geringer und die Flüssigkeitszuführung mit licht keine genaue Feststellung von Seitenschlägen weit weniger Aufwand installiert und gegen Wärme- und/oder Rundlauffehlern. Verluste isoliert werden, wobei letzteres zur Kon-

Bei einer bekannten automatischen Meßeinrich- 65 stanthaltung der Temperatur der Flüssigkeit für die

tung wird das Werkstück mit einer Magnetmeßsonde Meßgenauigkeit insbesondere bei Meßbeginn als

ebenfalls berührungslos vermessen. Diese Meßein- günstig angesehen wird,

richtung ist für die Radsatzvermessung nicht brauch- In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedan-

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kens kennzeichnet sich die Einrichtung zur Durch- und eine Meßwertverarbeitungsanlage auf eine elekführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch trische Schreibmaschine oder einen Lochkartendie Einfahrbarkeit der Reitstöcke in vertikaler Rieh- drucker übertragen.

tung auf den Achsmittelpunkt des im wesentlichen Da die Taster um die horizontale Achse drehbar

in Normallage zur Schiene verbleibenden Radsatzes 5 sind und eine äußere und eine innere Anschlagfläche

und durch die Verschiebbarkeit des Meßbalkens in aufweisen, ist es möglich, sie sowohl für auf- als

vertikale Endstellung und in die zugehörige horizon- auch für abgestellte Radsätze anzuwenden, wobei auf

tale Meßstellung. die bisher übliche Benutzung der Stirnflächen als

Dadurch wird insbesondere erreicht, daß der Rad- Anschlag verzichtet werden kann, da hierbei durch

satz im wesentlichen in Normallage zur Schiene ver- io Beschädigungen, Einschlagen von Kennummern,

bleiben kann, so daß keine aufwendigen Hubvorrich- Verschmutzungen usw. leicht Meßfehler entstehen

tungen mehr erforderlich sind, wodurch die benötigte können.

Zeit und der Aufwand zum Zentrieren auf ein Min- Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit in

destmaß herabgesetzt werden. vorteilhafter Weise, die Radsätze hinsichtlich ihres

Außerdem wird auch dadurch, daß die vertikale 15 Verschleißes und der Schläge an den Radreifenum-Endstellung des Meßbalkens durch Anschlagen der rissen sowie an der Radsatzachse schnell, sicher, Kolben an den Deckeln und seine zugehörige hori- genau und wartungsfrei zu vermessen,
zontale Meßstellung durch die Stellung der Taster Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der gegeben sind, der zwar noch erforderliche Aufwand Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher für die Verschiebbarkeit des Meßbalkens wegen der 20 beschrieben. Dabei werden die einzelnen Steuereinweit geringeren zu bewegenden Massen wesentlich heiten zur Steuerung des selbsttätigen Ablaufs der kleiner und seine Steuerung durch die stets gleiche einzelnen Arbeitsgänge hintereinander wegen der vertikale Endstellung und die Einsteuerung der zu- hierfür in Betracht kommenden vielen Lösungsmöggehörigen horizontalen Meßstellung entsprechend lichkeiten als nicht zum Erfindungsgedanken geden Tastern weitgehend vereinfacht. 25 hörend angesehen und sind deshalb nicht gezeichnet

Dabei erweist sich weiterhin als vorteilhaft, daß und/oder erläutert. Im einzelnen zeigt schematisch dadurch, daß die Reitstöcke vertikal auf den Achs- F i g. 1 die Einrichtung zum Vermessen der Radmittelpunkt des mit seinen Spurkränzen auf den an sätze,

sich bekannten horizontal verschiebbaren, als Be- F i g. 2 einen Schnitt durch die Meßeinrichtung

zugskante dienenden Schienenstücken einrollenden 30 nach der Linie H-II in F i g. 1,

Radsatzes einfahren, nach dem Zentrieren des letz- F i g. 3 den rechten Meßkopf in Meßstellung,

teren, die ursprünglichen Radreifenumrisse, unab- F i g. 4 einen Schnitt durch eine Ultraschall-Meß-

hängig vom jeweiligen Laufkreisdurchmesser, immer düse,

um ein bestimmtes Maß über dem Meßbalken liegen, F i g. 5 und 6 die Vorrichtung zum Bewegen des

so daß die Ultraschall-Meßdüsen in Meßstellung des 35 Radsatzes aus der Meßeinrichtung,

Meßbalkens stets in einem bestimmten Abstand, z. B. F i g. 7 den rechten Taster in Meßstellung bei

10 mm von den ursprünglichen Radreifenumrissen einem Radsatz mit aufgesatteltem Achslagerkasten

entfernt sind. Der Meßbalken braucht also nicht mehr und

auf den ursprünglichen Laufkreisdurchmesser radial F i g. 8 den rechten Taster in Meßstellung beim

zum Radsatz ausgerichtet zu werden. 40 abgesattelten Gleitlagerradsatz.

Auch bei verschiedenen Laufkreisdurchmessern ist Der starre Rahmen der Meßeinrichtung besteht

somit durch diese Maßnahme stets die gleiche Lage aus der Grundplatte 1, den Säulen 2, 3, 4 und 5 und

zum Profil gegeben. dem Querhaupt 6. Die Grundplatte 1 ist auf dem

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung Fundament 7 befestigt.

sind weiterhin ein mit den Reitstöcken verbundenes 45 Beim Einrollen des Radsatzes 8 werden vor seinem

Potentiometer, ein mit dem in an sich bekannter Einsinken in die prismenförmigen Aussparungen 9,

Weise den Spurkranzdurchmesser messenden Taster 10 der Schienenstücke 11,12 mit dem Spurkranz 13

verbundenes Potentiometer und eine mit dem Reit- die Rolle 14 und der Taster 15 nach oben bewegt

stockantrieb in Verbindung stehende und mit einem (F i g. 2). Infolge der stramm eingestellten Führun-

an sich bekannten elektronischen Impulszählwerk 50 gen 16,17 bleibt der Taster 15 in einer Stellung

zusammenarbeitende Lochscheibe angeordnet. stehen, die dem Spurkranzdurchmesser d entspricht.

Dabei ist zweckmäßigerweise durch Zurückdrehen Das Potentiometer 18, das über Getriebe 19 und

des an sich bekannten elektronischen Impulszähl- Zahnstange 20 mit dem Taster 15 verbunden ist,

Werkes um die Differenz »Spurkranzdurchmesser nimmt ebenfalls eine dem Spurkranzdurchmesser d

weniger Laufkreisdurchmesser« auf der Skala der zu 55 entsprechende Position ein.

dem gemessenen Spurkranzdurchmesser gehörende Die Säulen 2, 3, 4 und 5 stellen einerseits die Ver-

Laufkreisdurchmesser ablesbar, wobei die Drehung bindung zwischen Grundplatte 1 und Querhaupt 6

der an sich bekannten Lochscheibe von Loch zu her, andererseits bilden sie vertikale Führungen für

Loch einer vertikalen Verschiebung der Reitstöcke, die Reitstöcke 21, 22. Der Antriebsmotor 23 ist über

beispielsweise um 0,05 mm, entspricht. 60 Kegelradgetriebe 24, Welle 25, Schneckengetriebe 26,

Als vorteilhaft ist somit auch anzusehen, daß die 27, Spindeln 28, 29 und Muttern 30, 31 mit den Reit-

in an sich bekannter Weise vorgenommene Abtastung stocken 21, 22 verbunden. Beim vertikalen Verschie-

des Spurkranzdurchmessers nicht nur für das verti- ben der Reitstöcke 21, 22 wird über Zahnstange 32

kale Einfahren der Reitstöcke, sondern auch gleich- und Getriebe 33 das Potentiometer 34 angetrieben,

zeitig als Grundlage für die weitere Messung durch 65 Da die Verschiebung der Reitstöcke 21, 22 sich

Anzeigen des Laufkreisdurchmesser dienen kann. auf den Radius und die des Tasters 15 sich auf den

Die Meßwerte werden in an sich bekannter Weise Durchmesser bezieht, darf die vertikale Bewegung

über ein Impuls-Echo-Gerät, einen Laufzeitmonitor der Pinolen 35, 36 gegenüber dem Taster 15 nur

halb so groß sein. Um gleiche Potentiometer 18 und 34 verwenden zu können, sind deshalb die Übersetzungen der Getriebe 19 und 33 im Verhältnis 1: ausgeführt.

Stimmt die Position des Potentiometers 34 mit der des Potentiometers 18 überein, bleiben die Reitstöcke 21, 22 mit ihren Pinolen 35, 36 um ein geringes Maß, nämlich um den Einsinkweg des Radsatzes in die Aussparungen 9,10, über der Radsatzachse stehen.

der von der piezoelektrischen Platte 68 ausgesandt und von ihr wieder empfangen wird, durchläuft den Wasserstrahl 73 in beiden Richtungen.

Die Laufzeit des Ultraschall-Impulses wird mit einem Impuls-Echogerät 74 gemessen, das über Kabel 75 mit dem Sender/Empfänger 67 verbunden ist. Aus der gemessenen Laufzeit und der bekannten Schallgeschwindigkeit in Wasser ermittelt ein Lauf

in den Meßköpfen 58 und 59 sind je drei gleiche Ultraschall-Meßdüsen 60, 62, 64 und 61, 63, 65 eingebaut. Der Aufbau und die Wirkungsweise einer Ultraschall-Meßdüse sind an Hand von Fig.4 er-5 läutert.

Der am Gehäuse 66 angebrachte Sender/Empfänger 67 ragt mit seiner piezoelektrischen Platte 68 in die Wasserkammer 69. Das durch die seitliche öffnung 70 zugeführte Wasser durchströmt die Wasser-

Die Anzahl der Umdrehungen, die die Welle 25 io kammer 69 und trifft nach Verlassen der Düse 71 beim vertikalen Verschieben der Reitstöcke 21, 22 auf das Radreifenprofil 72. Der Ultraschall-Impuls, macht, steht in einem bestimmten Zahlenverhältnis
zum Spurkranzdurchmesser d. Es ist daher auf der
Welle 25 eine Lochscheibe 37 befestigt, deren Lochzahl beispielsweise so gewählt ist, daß die Drehung 15
von Loch zu Loch einer vertikalen Reitstockverschiebung von 0,05 mm entspricht. Auf den Spurkranzdurchmesser d bezogen, stellt der Lochabstand
dann 0,1 mm dar.

Neben der Lochscheibe 37 sind im Querhaupt 6 ao zeitmonitor 76 den Abstand zwischen piezoelektrieine Lichtquelle 38 und eine Fotozelle 39 eingebaut. scher Platte 68 und Radreifenprofil 72 und liefert Die durch Drehen der Lochscheibe 37 hervorgerufe- den digitalen Wert an die Meßwertverarbeitungsnen Lichtimpulse werden von der Fotozelle 39 auf anlage 77.

das elektronische Impuls-Zählwerk 40 übertragen. Die Ultraschall-Meßdüsen 60, 61, 62, 63 messen

Die Gesamtzahl der Lichtimpulse entspricht dem 25 den Verschleiß an den Laufflächen und an den Spurkranzdurchmesser d in Zehntelmillimetern. Schrägen der Spurkränze, bezogen auf das ursprüng-

Da es zweckmäßig ist, den Verschleiß am Rad- liehe Radreifenprofil. Mit den Ultraschall-Meßdüsen reifenumriß auf den Laufkreisdurchmesser zu be- 64, 65 werden der Abstand der Räder, bezogen auf ziehen, wird das elektronische Impuls-Zählwerk 40 die Stirnflächen 47, 48, und der Seitenschlag der um die Differenz Spurkranzdurchmesser weniger 30 Räder gemessen. Der Schlag der Radsatzachse selbst Laufkreisdurchmesser zurückgedreht. Die Skala 41 wird durch die Ultraschall-Meßdüse 78 festgestellt, zeigt dann den Laufkreisdurchmesser des Ursprung- Die gemessenen Werte werden in einer Meßwertverlichen Radreifenumrisses in Zehntelmillimetern an. arbeitungsanlage 77 gespeichert und mit einer Druckin einer Druckmaschine 42 wird der Laufkreisdurch- maschine 42 auf eine Lochkarte übertragen. Ist der messer auf eine Lochkarte übertragen. Die Ermitt- 35 Meßvorgang beendet, fahren der Meßbalken 50, die lung des ursprünglichen Laufkreisdurchmessers über Reibrolle 57, die Schienenstücke 11, 12, die Pinolen den Spurkranzdurchmesser d ist ohne weiteres mög- 35, 36, die Reitstöcke 21, 22 und der Taster 15 in lieh, da dieser praktisch dem Verschleiß nicht die Ausgangsstellung zurück. Durch die in den beiimterliegt. den Schienenstücken 11, 12 eingebauten drehbaren

Durch horizontale Verschiebung der Pinolen 35, 40 Hebel 79, 80 (F i g. 5) wird der Radsatz 8 aus der 36 wird der Radsatz 8 unter Anheben um den Ein- Meßeinrichtung bewegt, sinkweg in die Aussparungen 9, 10 zwischen den
Körnerspitzen 43, 44 aufgenommen. Nach dem Zentrieren des Radsatzes werden die nunmehr entlasteten
Schienenstücke 11, 12 horizontal in Pfeilrichtung 45
nach außen verschoben und die Taster 45, 46 an die
Stirnflächen 47, 48 gedruckt. Bei Radsätzen mit aufgesattelten Achslagerkästen (F i g. 7) oder bei abgesattelten Gleitlagerradsätzen (F i g. 8) können die
Taster 45,46 auch an anderen Bezugsfiächen an- 50
greifen.

Nach der axialen Lage der Taster 45, 46 richtet der Hydraulikzylinder 49 den Meßbalken 50 auf den Radsatz 8 aus. Die Hydraulikzylinder 51, 52 dienen zum vertikalen Verschieben des Meßbalkens 50 in Meß- bzw. Endstellung, die erreicht ist, wenn die Kolben 53, 54 gegen die Deckel 55, 56 gefahren sind.

Vor der Vermessung des Radsatzes 8 werden die Taster 45,46 in ihre Ausgangsstellung gezogen und die motorisch angetriebene Reibrolle 57 an die Spurkranz- oder Laufkreisfläche gedrückt.

Die vertikale Einstellung der Reitstöcke 21, 22 in Abhängigkeit vom jeweiligen Spurkranzdurchmesser d und das Verschieben des Meßbalkens 50 in die stets gleiche vertikale Endstellung und in die zugehörige horizontale Meßstellung haben zur Folge, daß der Abstand der Meßköpfe 58, 59 zu den ursprünglichen Radreifenumrissen immer gleichbleibt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßverfahren zum selbsttätigen Vermessen der Radsätze von Schienenfahrzeugen, bei dem der in eine Meßeinrichtung eingerollte Radsatz beim Zentrieren angehoben und dann vermessen — wobei die Meßergebnisse dokumentarisch z. B. auf einer Lochkarte festgehalten werden — anschließend wieder abgesenkt und aus der Meßeinrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermessung des Radsatzes senkrecht von unten mittels an dem in Meßstellung einfahrbaren Meßbalken (50) angeordneter Ultraschall-Meßdüsen (60 bis 65 und 78) erfolgt.

2. Einrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Einfahrbarkeit der Reitstöcke (21, 22) in verkaler Richtung auf den Achsmittelpunkt des im wesentlichen in Normallage zur Schiene verbleibenden Radsatzes (8) und durch die Verschiebbarkeit des Meßbalkens (50) in vertikaler Endstellung und in die zugehörige horizontale Meßstellung.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Endstellung des Meßbalkens durch Anschlagen der Kolben (53, 54) an den Deckeln (55, 56) und seine zugehörige

horizontale Meßstellung durch die Stellung der Taster (45, 46) gegeben sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den Reitstöcken (21, 22) verbundenes Potentiometer (34), ein mit dem in an sich bekannter Weise den Spurkranzdurchmesser messenden Taster (15) verbundenes Potentiometer (18) und eine mit dem

Reitstockantrieb in Verbindung stehende und mit einem an sich bekannten elektronischen Impulszählwerk (40) zusammenarbeitende Lochscheibe (37) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taster (45, 46) um die horizontale Achse drehbar sind und eine äußere und eine innere Anschlagfläche aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909518/103