(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B61K 9/ ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (30) Prioritet , GB, (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver Sperry Rail (international) Limited, Trent House RTC Business Park London Road, DerbyDerbyshire DE24 8UP, GB-Storbritannia (72) Oppfinner CROCKER, Robert, Lye, Trent HouseRTC Business ParkLondon Road, Derby DE24 8UP, GB-Storbritannia (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Sensoranordning (6) Anførte publikasjoner EP-A EP-A GB-A US-A US-A US-A US-A US-A US-A

2 Beskrivelse [0001] Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot et middel for å muliggjøre inspeksjon av tekniske komponenter, som f.eks. skinner brukt i jernbane-industrien, ved hjelp av forskjellige sensorer som gjør bruk av elektromagnetiske effekter. [0002] Tekniske komponenter som er elektriske ledere kan inspiseres ved hjelp av elektromagnetiske teknikker. Disse omfatter, men er ikke begrenset til, virvelstrøm inspeksjon, magnetisk flukslekkasje, restmagnetisme, vekselstrøms flytmåling (Alternating Current Flow Measurement) (ACFM), og magnetisk induksjon. [0003] Alle disse teknikkene er avhengige av enten et elektromagnetisk eller magnetisk felt som opprettes i nærheten av overflaten til komponenten. Sensoren måler deretter enten de absolutte egenskaper til feltet, eller langt mer vanlig, varianter av disse egenskapene som en funksjon av det romlige forhold mellom sensoren og overflatens stilling. Vanligvis vil sensoren skannes over overflate på komponenten enten ved å bevege sensoren med hensyn til komponenten eller omvendt. Etter hvert som denne relative bevegelse oppstår, overvåkes samspillet mellom sensoren og feltet. Variasjoner i materialet av komponenten i nærheten av dens overflate vil da avsløres som lokale forstyrrelser av feltet. [0004] Denne type teknikk har funnet en bred anvendelse på mange tekniske felt og det er mange forekomster av proprietært utstyr som utfører slike inspeksjoner rutinemessig. De viktigste anvendelsene er påvisning av overflatebrytende sprekker, og i noen tilfeller ikke-overflatebrytende men sprekker nær overflaten. Andre bruksområder er hovedsakelig materialesortering for å skille én type materiale fra et annet. [000] Figur 1 viser et system, generelt angitt med henvisningstall 1, der prinsippene beskrevet ovenfor er brukt. Systemet 1 omfatter en komponent 2 under inspeksjon, en sensor 4 og en ikke-magnetisk avstandsstykke 6. Under bruk, beveger avstandsstykket 6 og sensoren 4 seg i forhold til komponenten 2. Avstandsstykket blir dimensjonert til å gi den rette avstand mellom sensoren 4 og komponenten 2. I noen eksempler på programmer, må avstanden vanligvis være av størrelsesorden én eller to millimeter for at sensoren skal opprettholde den riktige følsomhet. [0006] Figur 2 viser et system som er en variant av systemet 1, beskrevet ovenfor. Systemet omfatter en komponent som inspiseres 12 og en sensor 14 som ligner komponenten 2 og sensor 4 som er beskrevet ovenfor. Systemet omfatter også et mekanisk arrangement 16 innrettet til å separere komponenten 12 og sensoren 14. I bruk, forflytter det mekaniske arrangementet 16 seg (og dermed også sensoren 14) i forhold til komponenten 12. Separasjonen kan typisk være nødvendig å være i i størrelsesordenen en eller to millimeter for sensoren å opprettholde den nødvendige følsomhet. [0007] Mens teknikkene beskrevet ovenfor kan være meget vellykkede, lider de av en felles kraftig ulempe. Responsen til sensoren påvirkes av to ting: For det første,

3 variasjonen i egenskapene til overflaten i nærheten av sensoren, som beskrevet kort ovenfor, men for det andre, avstanden mellom sensor og overflate under inspeksjon. Denne sistnevnte parameter er ofte referert til som «lift-off». [0008] Dersom overflaten under inspeksjon er godt kontrollert og av ensartet og jevn form kan sensoren lett opprettholdes med en kjent avstand fra overflaten, typisk mindre enn 1 mm. Eventuelle variasjoner i denne avstanden vil forårsake variasjoner i karakteren og omfanget av responsen til sensoren, slik at eventuelle variasjoner i form eller morfologi av overflaten vil forårsake betydelig variasjoner i utgangen fra sensoren. Disse variasjonene dominerer vanligvis de som forårsakes av materialvariasjoner. [0009] Følgelig må en stor innsats til for å etablere en mekanisk situasjon som styrer denne separasjon og virkningene av lift-off. Motsatt, der det er umulig å styre mekanisk sammenheng er det ofte vanskelig å lage et tilfredsstillende inspeksjonsregime. Hvis en komponent i henhold til inspeksjon således er underlagt ukjente mengder slitasje som endrer dens form Da kan resultatene av en av disse inspeksjoner være upålitelige på grunn av de ukjente effektene av den påfølgende variasjon i lift-off. [00] Mange systemer benytter seg av mekanisk kontakt mellom sensor og komponent for å styre denne separering men disse lider alltid av slitasje og potensialet for skade hvor det er uventede variasjoner i formen til komponenten. [0011] EP beskriver et apparat og en fremgangsmåte for å påvise feil i jernbaneskinner. Apparatet består av en ultralydfeildetektor som ligger innenfor hjulet, hjulet arrangeres til å kjøres langs en skinne som påvirkes. [0012] US 4,,447 beskriver et apparat for elektromagnetisk å detektere feil i veggen i et rør. En elektromagnet med to poler i direkte kontakt med veggene i et rør som inspiseres, er oversatt langs røret og et sensorarrangement detekterer variasjoner i virvelstrømmene som opprettes. [0013] Den foreliggende oppfinnelse søker å overvinne eller imøtegå ett eller flere av problemene angitt ovenfor. Til dette formålet, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en skinneinspeksjonsanordning med funksjonene i krav 1. Fortrinnsvis er objektet som skal testes en skinne. [0014] Det beskrives også en fremgangsmåte for skinneinspeksjon omfattende trinnene ifølge krav, Fortrinnsvis er fremgangsmåten en fremgangsmåte for skinneinspeksjon. Fortrinnsvis er objektet under inspeksjon en skinne. [001] Under bruk er sensoren i kontakt med den indre overflaten av avstandsstykket på det punktet der den ytre overflaten av avstandsstykket er i kontakt med objektet som inspiseres. [0016] Den foreliggende oppfinnelse muliggjør å opprettholde separasjonen av sensoren og den komponenten som skal inspiseres ved en konstant størrelse bestemt av tykkelsen av avstandsstykket. I noen utførelsesformer av oppfinnelsen, kan dimensjonen

4 være i størrelsesorden 1mm til 2mm; I andre utførelser kan dimensjonen være mindre enn 1mm. [0017] Siden avstandsstykke er fleksibelt, føyer avstandsstykke seg til formen til den gjenstanden som skal inspiseres. Således muliggjør anvendelse av et fleksibelt avstandsstykke konstant separasjon mellom sensor og komponent under inspeksjon selv der den nøyaktige formen på underlaget er ukjent og hvor den relative hastighet for bevegelse av sensoren og komponenten er høy. Karakteren av enheten er slik at separasjonen opprettholdes med en konstant størrelsesorden, men uten begrensende virkning av slitasje og mekaniske skade. [0018] På denne måten løser oppfinnelsen en av de største utfordringene for vellykket inspeksjon av tekniske komponenter som er variasjonen i separasjon av sensor og komponent. En ytterligere fordel med den nye enheten er det mekaniske vern av sensoren etter hvert som sensoren flyttes over komponenten og møter mekaniske ujevnheter. [0019] Det nevnte avstandsstykket er sirkulært og sensoren plasseres inne i sirkelen. I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen, er avstandsstykket et dekk. Fortrinnsvis er rommet dreibart. Fortrinnsvis er avstandsstykket anordnet slik at den under bruk rulles langs enheten som testes. [0020] Sensoren er fjærbelastet eller montert på en fjærbelastet mekanisme. På denne måte er fjæren spent mot den indre overflaten av avstandsstykket og dermed mot objektet under inspeksjon. Således, ettersom avstandsstykket flekser, forblir sensoren i kontakt med den indre flate av avstandsstykket. [0021] Avstandsstykkene kan presses mot gjenstanden under inspeksjon. [0022] Sensoren er en elektromagnetisk sensor. Videre kan sensoren måle variasjoner i de elektromagnetiske egenskapene til overflaten av objektet som skal inspiseres i nærheten av sensoren. For eksempel kan de elektromagnetiske egenskapene som måles være virvelstrømmer. Avstandsstykket kan være ikke-metallisk. Gjenstanden etter inspeksjon kan være elektrisk ledende. [0023] I en utførelsesform av oppfinnelsen, er objektet som skal inspiseres en jernbaneskinne. Sensoren kan, for eksempel, brukes til å detektere defekter i en slik jernbaneskinne. [0024] Avstandsstykket og tilhørende sensor kan beveges i forhold til gjenstanden som inspiseres for at målinger skal tas langs nevnte objekt. Fortrinnsvis roteres avstandsstykket langs gjenstanden. I et alternativt arrangement, kan objektet under inspeksjon beveges i forhold til sensoren. [002] Utførelsesformer av oppfinnelsen skal nå beskrives med henvisning til de ledsagende skjematiske tegninger der: Fig. 1 er et tverrsnitt av et kjent sensorarrangement;

5 4 Fig. 2 er et tverrsnitt av et annet kjent sensorarrangement; Fig. 3 viser et sensorarrangement i samsvar med et aspekt av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 viser en anvendelse av foreliggende oppfinnelse; Fig. viser en anvendelse av foreliggende oppfinnelse når en gjenstand under inspeksjon er slitt gjennom bruk, og Fig. 6 viser et ytterligere trekk ved bruken ifølge den foreliggende oppfinnelse [0026] Figurene 3 og 4 viser et system, generelt angitt med henvisningstall 20. Systemet 20 omfatter en skinne 22, én eller flere sensorer 24, og et fleksibelt dekk 26. Dekket presses mot skinnen 22, og siden dekket er fleksibelt, føyer dekket seg etter formen til skinnen. [0027] Sensorene 24 er montert på innsiden av dekket 26 slik at sensorene er i kontakt med den innvendige overflaten av dekket ved det punkt hvor utsiden av dekkets er i kontakt med skinnen 22, som vist i figur 3.. [0028] Sensorene 24 er montert på en fjærbelastet enhet som presser sensorene mot innsiden av dekket slik at etter hvert som dekket flekser, forblir sensorene i kontakt med den innvendige overflaten. [0029] En fordel med sensorarrangementene beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 3 og 4 er at sensorene kan gjøre pålitelige målinger, selv når objektet under inspeksjon er slitt gjennom bruk, som forklart nedenfor. [0030] Figur viser et system, 20 'som er identisk til systemet 20 beskrevet ovenfor, med det unntaket at skinnen 22 har blitt slitt gjennom bruk. Som vist i Figur, muliggjør fleksibiliteten til dekket 26 ' å følge formen til skinnen 22 ' i tverretningen og fordi sensoren 24 ' er i kontakt med den indre flate av dekket, forblir sensoren i en fast avstand fra overflaten, det vil si på tykkelsen av dekket. Således, hvis formen av skinnen endres etter hvert som dekket beveger seg langs den, muliggjør fleksibiliteten til dekket at figuren kan følges og sensorene følger dekket og forblir således i samme avstand gjennom hele endringen av form. Således blir virkningene av lift-off i hovedsak eliminert. [0031] Figur 6 viser anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse i en situasjon hvor en første skinne og en andre skinne 32a 32b møtes. Som vist i figur 6, er den andre skinne plassert litt høyere enn den første skinne, selvfølgelig er et slikt scenario vanlig i praksis. En sensor (ikke vist) er montert inne i et fleksibelt dekk 36. Siden dekket 36 er fleksibelt, justerer det seg etter endringer i form av de komponentene som blir målt, som vist i figur 6. [0032] Sammenføyningen mellom to skinner, som vist i Figur 6, forårsaker betydelige problemer for konvensjonelt monterte sensorer. For eksempel er sensorene ofte skadet når sensorarrangementet beveger seg fra å være over den første sensoren til å være

6 over den andre sensoren. I beste fall, kan høydeforskjellen medføre betydelig variasjon i lift-off. I tilfellet med anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, opptar dekket disse formendringene ved å flekse etter hvert som det ruller over dem og gir dermed konstant avstand, men også mekanisk beskyttelse av sensoren på den innvendige overflaten.

7 6 PATENTKRAV 1. En skinneinspeksjonsanordning som omfatter et fleksibelt avstandsstykke (26) og en sensor (24), der avstandsstykket (26) har en indre overflate og en ytre overflate der avstandsstykket (26) er sirkulært og sensoren (24) er plassert inne i sirkelen, karakterisert ved at sensoren (24) er fjærbelastet slik at den er presset mot den indre overflaten av avstandsstykket (26), slik. at den ytre overflaten av avstandsstykket er i berøring med skinnen som inspiseres (22) under bruk, og at sensoren (24) er en elektromagnetisk sensor. 2. Anordning som angitt i krav 1, der avstandsstykket (26) er et dekk. 3. Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, der, avstandsstykket (26) presses mot gjenstanden som inspiseres (22) under bruk Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, der avstandsstykket (26) er ikke-metallisk.. Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, der, sensoren (26) måler variasjonen i de elektromagnetiske egenskapene til overflaten av gjenstanden som inspiseres (22) i nærheten av sensoren Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, der skinnen som inspiseres (22) er elektrisk ledende Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, der avstandsstykket (26) er roterbart, slik at det er anordnet for å rulle langs skinnen som inspiseres (22) under bruk. 8. Anordning som angitt i ethvert av de foregående krav, ytterligere midler for å kjøre avstandsstykket (26) og sensoren (24) i forhold til objektet under inspeksjon (22) Anordning omfattende en anordning som angitt i ethvert av de foregående krav og videre omfattende objektet som inspiseres (22).. En fremgangsmåte for skinneinspeksjon som omfatter trinnene: 3 å tilveiebringe et fleksibelt avstandsstykke (26), å montere en sensor (24) i et fjærbelastet arrangement slik at den presses mot en indre overflaten til avstandsstykket (26), og

8 7 å posisjonere avstandsstykket (26) slik at en ytre overflate til avstandsstykket (26) er i kontakt med en skinne som inspiseres (22), der avstandsstykket (26) er sirkulært og sensoren (24) er posisjonert innenfor sirkelen og sensoren (26) er en elektromagnetisk sensor. 11. Fremgangsmåte som angitt i krav, videre omfattende trinnet med å presse avstandsstykket (26) mot skinnen etter inspeksjon. 12. Fremgangsmåte som angitt i krav eller krav 11, videre omfattende trinnet med å kjøre avstandsstykke (26) og sensoren (24) i forhold til skinnen som inspiseres. 13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, der avstandsstykket (26) roteres langs skinnen som inspiseres (22) Fremgangsmåte som angitt i ethvert av kravene til 13, ytterligere omfattende trinnet med å bruke sensoren (24) for å måle variasjonen i de elektromagnetiske egenskapene til overflaten av objektet under inspeksjon (22) i nærheten av sensoren.

9

10

11