TWI480511B - A bending deformation measuring device for a brake disc in a railway wheel with a brake disc - Google Patents

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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

附剎車碟片的鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置
本發明，是有關於被搭載於鐵道車輛上的附剎車碟片鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置。
以往，鐵道車輛的制動裝置是採用碟剎。在碟剎中，多使用將剎車碟片(以下也只稱為「碟片」)安裝在鐵道車輪(以下也只稱為「車輪」)的兩側面之附碟片的車輪。
第1圖，是一般的附碟片的車輪的剖面圖。同圖所示的附碟片的車輪，是由：車輪1、及甜甜圈形圓盤狀的一對碟片2、及將這些結合用的螺栓3及螺帽4所構成。一對碟片2，是各別將表面側作為滑動面2e，在其背面中使複數冷卻鰭片部2a呈放射狀形成。在車輪1的板部1a及碟片2中，各別形成有讓螺栓3插通的螺栓孔1b、2b。附碟片的車輪，其一對碟片2是將車輪1的板部1a挾入地相面對配置，在冷卻鰭片部2a與車輪1的板部1a接觸的狀態下，藉由插通螺栓孔1b、2b的螺栓3及螺帽4使碟片2被結合於車輪1。
將這種構成的附碟片的車輪組裝時，異物不會進入車輪1及碟片2之間。若萬一，此樣的事發生的話，附碟片的車輪，因為碟片2是對於車輪1傾斜地被安裝，所以在鐵道車輛的行走中會伴隨車輪1的旋轉在碟片2發生彎曲 變形。碟片2的彎曲變形若明顯的話，在制動時碟片2的滑動面2e及剎車來令片的接觸狀態成為不穩定，制動器性能有可能下降。因此，在附碟片的車輪中，有必要管理被安裝於車輪1的碟片2的高度方向的彎曲變形，以往，會實施碟片滑動面2e的彎曲變形測量。
習知，附碟片的車輪中的碟片滑動面2e的彎曲變形測量，是使用將耳金固定在專用的指示器支架台的盤式指示器，藉由手動作業進行。即，在將附碟片的車輪測量台平放的狀態下，使指示器的測量子接觸在其上面側的碟片2的滑動面2e，且將車輪的上面側的輪框面1e作為基準面將指示器支架台配置在其輪框面1e上，從此狀態一邊注視指示器的指針，一邊將指示器支架台在輪框面1e上滑動一周以上，讀取指示器指針的擺動的最大及最小的刻度。且，將讀取的兩刻度的差由人力計算算出，將其值作為碟片滑動面2e的彎曲變形。
且測量下面側的碟片滑動面2e的彎曲變形的情況時，將附碟片的車輪由起重機和特殊的反轉機上下反轉，重新將下面側配置於上面側之後，與上述同樣地藉由盤式指示器進行測量。測量對象的碟片2是在被配置於下面側的狀態的狀態中，即使在向下的輪框面1e上使指示器支架台滑動，欲讀取指示器的指針也困難。
依據習知的彎曲變形測量手法的話，雖是可測量碟片滑動面的彎曲變形。但是，習知的彎曲變形測量手法，其測量全部是手動作業，作業者將指示器支架台在輪框面上慎重地滑動的同時，因為有需要注視指示器指針，所以除了需要特別的經驗及集中力以外，不可否定也需要很大的時間及勞力。將一對碟片雙方皆測量的情況時，進一步負擔會增加。
本發明，是鑑於上述的問題者，其目的是提供一種彎曲變形測量裝置，將附剎車碟片鐵道車輪中的剎車碟片的滑動面的彎曲變形測量時，可減少作業者的經驗及集中力的限制，迅速地進行測量。
為了達成上述的目的，本發明的彎曲變形測量裝置，是將鐵道車輪的板部挾持地使一對剎車碟片相面對地配置，該剎車碟片是藉由螺栓被結合的附剎車碟片的鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置，其特徵為，具備：車輪承接台，是將鐵道車輪的轂部孔支撐，以鐵道車輪的中心軸為中心旋轉；及第1變位計，是與一方的剎車碟片的滑動面相面對地配設，伴隨車輪承接台的旋轉測量橫跨前述滑動面一周的高度變位；及第2變位計，是與前述滑動面側的鐵道車輪的輪框面相面對地配設，伴隨車輪承接台的旋轉測量橫跨前述輪框面一周的高度變位；及計算器，是從第1變位計取得測量資料並算出前述滑動面的高 度變位的最大值及最小值的差，並且從第2變位計取得測量資料並算出前述輪框面的高度變位的最大值及最小值的差，將所算出的雙方的差的值彼此的差作為剎車碟片的彎曲變形導出。
在上述的彎曲變形測量裝置中，前述第1變位計及前述第2變位計，是在被支撐於車輪承接台的鐵道車輪的一方的剎車碟片的滑動面側及另一方的剎車碟片的滑動面側各配設一組較佳。
且在上述的彎曲變形測量裝置中，前述第1變位計及前述第2變位計是反射型雷射變位感測器較佳。
依據本發明的彎曲變形測量裝置的話，因為將支撐附碟片的車輪的車輪承接台旋轉驅動，隨此依據由第1變位計及第2變位計所測量的測量資料，就可以藉由計算器將碟片的滑動面的彎曲變形導出，所以作業者不需要有特別的經驗也不需要集中力強，成為可迅速地進行彎曲變形測量。
以下，對於本發明的附碟片的車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置，詳述其實施例。
第2圖，是顯示本發明的附碟片的車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置的一例的剖面圖。本發明的彎曲變形 測量裝置，是使用測量前述第1圖所示的附碟片的車輪中的碟片滑動面的彎曲變形者，具備將車輪1支撐的車輪承接台10。
車輪承接台10，是以垂直方向的中心軸為中心可旋轉驅動的構成。例如，如第2圖所示，從車輪承接台10的下面，是沿著其中心軸使棒狀的支軸12突出，此支軸12，是透過無圖示的軸承嵌入固定的管狀支柱13的內部。進一步，在支軸12中，從無圖示的電動馬達透過齒輪和皮帶使旋轉驅動的動力被傳達。
且從車輪承接台10的上面，是使以其中心軸為中心的圓柱部11突出。此圓柱部11的外周面，是愈朝上方進行直徑愈縮小的錐面狀，其下端部的直徑是形成與車輸1的轂部孔1d的直徑相同，或比其更小一些的程度。
在這種構成的車輪承接台10中，車輪1，是將其凸緣側相反側的面朝下，在其轂部孔1d嵌合在圓柱部11的狀態下被載置。此時，被載置於車輪承接台10的車輪1即附碟片的車輪，因為其轂部孔1d是嵌合於圓柱部11地被支撐，所以成為自己的中心軸與車輪承接台10的中心軸大致一致的狀態。且，附碟片的車輪，是伴隨車輪承接台10的旋轉驅動，成為能以大致車輪1的中心軸為中心旋轉。
且，本發明的彎曲變形測量裝置，是在被支撐於車輪承接台10的附碟片的車輪的上方，具備一組的變位計21、22。具體而言，與被配置於車輪1的凸緣側的碟片 (以下也稱為「凸緣側碟片」)2的滑動面2e相面對地配設有第1變位計21，與車輪1的凸緣側的輪框面1e相面對地配設有第2變位計22。這些的一組的第1變位計21及第2變位計22，是透過無圖示的配線與計算器23連接。
且第2圖所示的彎曲變形測量裝置，是在被支撐於車輪承接台10的附碟片的車輪的下方，也與上述同樣，具備一組的變位計21、22及計算器23。具體而言，與被配置於車輪1的凸緣側相反側的碟片(以下也稱為「反凸緣側碟片」)2的滑動面2e相面對地配設有第1變位計21，與車輪1的反凸緣側的輪框面1e相面對地配設有第2變位計22。這些的一組的第1變位計21及第2變位計22，是透過無圖示的配線與計算器23連接。
將車輪承接台10旋轉驅動，隨此附碟片的車輪轉一圈期間，上側的第1變位計21，是測量橫跨凸緣側碟片2的滑動面2e的一周的高度變位，上側的第2變位計22，是測量橫跨車輪1的凸緣側的輪框面1e的一周的高度變位。這些的測量資料，是逐次朝上側的計算器23被送出。與其配合，下側的第1變位計21，是測量橫跨反凸緣側碟片2的滑動面2e的一周的高度變位，下側的第2變位計22，是測量橫跨車輪1的反凸緣側的輪框面1e的一周的高度變位。這些的測量資料，是逐次朝下側的計算器23被送出。
第1變位計21及第2變位計22，是非接觸式的變位 計較佳。可確實地防止在車輪1的輪框面1e和碟片2的滑動面2e不小心產生刮痕。例如，在第1變位計21及第2變位計22中，反射型雷射變位感測器是實用地。除此之外，採用超音波變位感測器和渦電流變位感測器等也可以。
上側的計算器23，是進行以下的處理。取得從上側的第1變位計21逐次被送出的測量資料，從該測量資料將凸緣側碟片2的滑動面2e的高度變位的最大值(DUmax)及最小值(DUmin)抽出，算出此最大值(DUmax)及最小值(DUmin)的差(DU)。與其同時，取得從上側的第2變位計22逐次被送出的測量資料，從該測量資料將車輪1的凸緣側的輪框面1e的高度變位的最大值(WUmax)及最小值(WUmin)抽出，算出此最大值(WUmax)及最小值(WUmin)的差(WU)。且，將有關於滑動面2e的上述的差(DU)的值及有關於輪框面1e的上述的差(WU)的值的差(DU-WU)算出，將此差(DU-WU)的值作為凸緣側碟片2的滑動面2e的彎曲變形導出。
同樣地，下側的計算器23，是進行以下的處理。取得從下側的第1變位計21逐次被送出的測量資料，從該測量資料將反凸緣側碟片2的滑動面2e的高度變位的最大值(DBmax)及最小值(DBmin)抽出，算出此最大值(DBmax)及最小值(DBmin)的差(DB)。與其同時，取得從下側的第2變位計22逐次被送出的測量資料，從 其測量資料將車輪1的反凸緣側的輪框面1e的高度變位的最大值(WBmax)及最小值(WBmin)抽出，算出此最大值(WBmax)及最小值(WBmin)的差(WB)。且，將有關於滑動面2e的上述的差(DB)的值及有關於輪框面1e的上述的差(WB)的值的差(DB-WB)算出，將此差(DB-WB)的值作為反凸緣側碟片2的滑動面2e的彎曲變形導出。
如此，每將碟片2的滑動面2e的彎曲變形在導出，不只來自供測量碟片2的滑動面2e的高度變位用的第1變位計21的測量資料，也使用來自供測量車輪1的輪框面1e的高度變位用的第2變位計22的測量資料的理由，是如以下。的確，車輪承接台10的中心軸、及被支撐於車輪承接台10被的附碟片的車輪的中心軸是完全一致的狀態的話，車輪1的輪框面1e會對於車輪承接台10的中心軸，即旋轉軸垂直交叉。此情況，在測量將車輪承接台10旋轉驅動地進行的碟片2的滑動面2e的彎曲變形中，從橫跨輪框面1e的一周的高度變位(上述的差(WU、WB))成為0(零)，只由第1變位計21所測量到的碟片2的滑動面2e的高度變位(上述的差(DU、DB))進行滑動面2e的彎曲變形的測量，也可說不需要第2變位計22。
但是在現實中，被支撐於車輪承接台10的附碟片的車輪，其中心軸具有對於車輪承接台10的中心軸多少成為傾斜的狀態下被支撐的可能性，因此預想車輪1的輪框 面1e會成為對於車輪承接台10的中心軸，即旋轉軸不完全地垂直交叉地傾斜的狀態。此情況，在測量將車輪承接台10旋轉驅動地進行的碟片2的滑動面2e的彎曲變形中，對於藉由第1變位計21所測量到的碟片2的滑動面2e的高度變位(上述的差(DU、DB))，被加算由輪框面1e的傾斜所產生的高度變位。因此，藉由第2變位計22測量由輪框面1e的傾斜所產生的高度變位，將此輪框面1e的高度變位(上述的差(WU、WB))，從由第1變位計21所測量到的碟片2的滑動面2e的高度變位(上述的差(DU、DB))減去。由此，成為可正確地進行滑動面2e的彎曲變形測量。
又，如第2圖所示，第1變位計21及第2變位計22，是被安裝於從支柱25呈水平突出的臂部26，計算器23，是被安裝於支柱25。彎曲變形的測量時，在將附碟片的車輪載置在車輪承接台10的階段中，第1變位計21及第2變位計22，是成為由不干涉附碟片的車輪的方式，與臂部26一體地將支柱25作為中心軸轉動，且與支柱25一起朝水平方向滑動且退避的構造。
在本實施例中，如第2圖所示，上側的計算器23是具有顯示部24，在其顯示部24顯示凸緣側碟片2的滑動面2e的彎曲變形(上述的差(DU-WU))的值。同樣地，下側的計算器23是具有顯示部24，在其顯示部24顯示反凸緣側碟片2的滑動面2e的彎曲變形(上述的差(DB-WB))的值。作業者可以從那些的值辨認碟片2的 彎曲變形。
依據本發明的彎曲變形測量裝置的話，因為使支撐附碟片的車輪的車輪承接台10旋轉驅動，隨此藉由依據第1變位計21及第2變位計22所測量到的測量資料，就可以藉由計算器23將碟片2的滑動面2e的彎曲變形導出，所以作業者不需要有特別的經驗也不需要集中力強，成為可迅速地進行彎曲變形測量。
尤其是如第2圖所示，被支撐於車輪承接台10的附碟片的車輪的上下，即在一方的碟片2也就是凸緣側碟片2的滑動面側及另一方的碟片2也就是反凸緣側碟片2的滑動面側，各配設一組第1變位計21及第2變位計22的情況時，可同時進行雙方的碟片2的彎曲變形的測量。因此，不需要如習知的彎曲變形測量手法的附碟片的車輪的上下反轉，測量時間就可更短縮及勞力就可更減少。
說到有關測量時間的話，在習知的彎曲變形測量手法中，測量一方的碟片需要2分鐘，將附碟片的車輪上下反轉需要5分鐘，測量另一方的碟片需要2分鐘，進一步將附碟片的車輪上下反轉返回至原來的狀態需要5分鐘，即合計需要14分鐘程度。對於此，在由第2圖所示的彎曲變形測量裝置所進行的測量中，例如，車輪承接台10的旋轉速度即使只有1rpm也可充分地測量，此情況，由約1分鐘的非常短時間測量即可。
但是在本發明的彎曲變形測量裝置中，第1變位計21是使用反射型雷射變位感測器的情況時，可以採用可將光 束點射出並測量1次元變位的束點雷射變位感測器，將此束點雷射變位感測器作為第1變位計21由複數個並列配設在碟片2的徑方向。且，採用可將光束線射出並測量2次元變位的2次元雷射變位感測器，將此2次元雷射變位感測器作為第1變位計21使光線沿著碟片2的徑方向配設也可以。
如此，第1變位計21是使用複數個的束點雷射變位感測器或2次元雷射變位感測器的情況時，因為可將碟片2的滑動面2e的彎曲變形測量從碟片2的內周側橫跨外周側為止(之前)的全域進行，所以對於測量精度的提高的點是有用的。順便，在習知的彎曲變形測量手法中，只是限定於碟片滑動面2e之中盤式指示器的測量子接觸的特定的圓周上進行彎曲變形測量，因此對於彎曲變形值的評價(測量)有其上限。
且第1變位計21是使用複數個束點雷射變位感測器或2次元雷射變位感測器的情況時，不只有碟片滑動面2e的圓圓周方向的彎曲變形測量，進一步對於可進行徑方向的彎曲變形測量的點也是有用的。舉例徑方向的彎曲變形測量的一例的話，藉由計算器23，從由第1變位計21(複數個束點雷射變位感測器或2次元雷射變位感測器)被送出的測量資料之中，各別將半徑方向的外周側及內周側的高度變位抽出，算出其差(R)。此差(R)的值是相當於碟片滑動面2e的徑方向的彎曲變形。由此，可以測量碟片滑動面2e的徑方向的彎曲變形，成為可辨認碟片2 的彎曲等的變形。
但是碟片滑動面2e的徑方向的彎曲變形測量，是以使車輪承接台10的中心軸、及被支撐於車輪承接台10被的附碟片的車輪的中心軸完全地一致，並使車輪1的輪框面1e對於車輪承接台10的中心軸，即旋轉軸不會傾斜地垂直交叉的狀態下進行為前提。因此，藉由計算器23，算出橫跨車輪1的輪框面1e的一周的高度變位(上述的差(WU、WB))，這是若在可以視為輪框面1e對於旋轉軸垂直交叉的限定範圍內例如0.1mm以內的話，就進行碟片滑動面2e的徑方向的彎曲變形測量。若超過該限定範圍情況時，在排除其要因之後重新進行測量即可。
其他，本發明不限定於上述的實施例，在未脫離本發明的範圍內，可進行各種變更。例如，在上述的實施例中，在被支撐於車輪承接台的附碟片的車輪的上下，各配設一組第1變位計及第2變位計，或是在上下的其中任一方，配設一組的第1變位計及第2變位計的態樣也無妨。在測量的空隙雖需要進行附碟片的車輪的上下反轉，但是可以減少如習知的彎曲變形測量手法的測量時的作業者的經驗及集中力的效果沒有改變。
且在上述的實施例中，計算器是藉由在顯示部顯示碟片滑動面的彎曲變形值，使作業者可以辨認碟片的彎曲變形，但是預先，將彎曲變形的管理值預先登錄在計算器，當藉由測量導出的彎曲變形值超過其管理值的情況時就發出警報的構成也可以。
[產業上的可利用性]
本發明的彎曲變形測量裝置，是可以有效地利用在附剎車碟片鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量。
1‧‧‧鐵道車輪
1a‧‧‧車輪的板部
1b‧‧‧車輪的螺栓孔
1d‧‧‧車輪的轂部孔
1e‧‧‧車輪的輪框面
2‧‧‧剎車碟片
2a‧‧‧碟片的冷卻鰭片部
2b‧‧‧碟片的螺栓孔
2e‧‧‧碟片的滑動面
3‧‧‧螺栓
4‧‧‧螺帽
10‧‧‧車輪承接台
11‧‧‧圓柱部
12‧‧‧支軸
13‧‧‧管狀支柱
21‧‧‧第1變位計
22‧‧‧第2變位計
23‧‧‧計算器
24‧‧‧顯示部
25‧‧‧支柱
26‧‧‧臂部
[第1圖]第1圖，是一般的附碟片的車輪的剖面圖。
[第2圖]第2圖，是顯示本發明的附碟片的車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置的一例的剖面圖。
1‧‧‧鐵道車輪
1a‧‧‧車輪的板部
1b‧‧‧車輸的螺栓孔
1d‧‧‧車輪的轂部孔
1e‧‧‧車輪的輪框面
2‧‧‧剎車碟片
2a‧‧‧碟片的冷卻鰭片部
2b‧‧‧碟片的螺栓孔
2e‧‧‧碟片的滑動面
3‧‧‧螺栓
4‧‧‧螺帽
10‧‧‧車輪承接台
11‧‧‧圓柱部
12‧‧‧支軸
13‧‧‧管狀支柱
21‧‧‧第1變位計
22‧‧‧第2變位計
23‧‧‧計算器
24‧‧‧顯示部
25‧‧‧支柱
26‧‧‧臂部

Claims (3)

  1. 一種附剎車碟片鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置，是將鐵道車輪的板部挾持地使一對剎車碟片相面對地配置，該剎車碟片是藉由螺栓被結合，其特徵為，具備：車輪承接台，是將鐵道車輪的轂部孔支撐，以鐵道車輪的中心軸為中心旋轉；及第1變位計，是與一方的剎車碟片的滑動面相面對地配設，伴隨車輪承接台的旋轉測量橫跨前述滑動面一周的高度變位；及第2變位計，是與前述滑動面側的鐵道車輪的輪框面相面對地配設，伴隨車輪承接台的旋轉測量橫跨前述輪框面一周的高度變位；及計算器，是從第1變位計取得測量資料並算出前述滑動面的高度變位的最大值及最小值的差，並且從第2變位計取得測量資料並算出前述輪框面的高度變位的最大值及最小值的差，將所算出的雙方的差的值彼此的差作為剎車碟片的彎曲變形導出。
  2. 如申請專利範圍第1項的附剎車碟片鐵道車輪中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置，其中，前述第1變位計及前述第2變位計，是在被支撐於車輪承接台的鐵道車輪的一方的剎車碟片的滑動面側及另一方的剎車碟片的滑動面側各配設一組。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的附剎車碟片鐵道車輪 中的剎車碟片的彎曲變形測量裝置，其中，前述第1變位計及前述第2變位計是反射型雷射變位感測器。
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