CN106871839B - 一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置及测量方法，包括轨顶检测机构、轨腰检测机构、第一放大器、第二放大器和可编程控制器，轨顶检测机构设于钢轨的轨顶上方，轨腰检测机构设于钢轨的轨腰两侧，轨顶检测机构连接第一放大器，轨腰检测机构连接第二放大器，第一放大器和第二放大器都与可编程控制器相连。本发明无需再通过人工进行干预，能够自动运算出需去除焊瘤的尺寸精度，从而保证钢轨母材表面不被伤及。

Description

一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及钢轨焊接领域，更具体地说，涉及一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置及测量方法。
背景技术
目前国内长钢轨焊接基地或长钢轨焊接生产线上，对钢轨焊接后的粗打磨工位，普遍仍采用简单的人工手提砂轮机打磨，对于焊缝处的精度及钢轨整体的外观都是凭借工人的经验来操作，这样的操作方式与现代化高速发展的铁路焊轨要求不符，还存在着以下的缺点：
1.目前对国内大多数厂家都使用人工手动测量、打磨方式，粗铣后温度对人是很容易造成灼伤、不仅速度慢、人工的成本高，且影响整线的加工时间。
2.随着高铁的速度的快速发展，测量工具的老化，去除多余工位，减少人员、手动检测已经无法适应这个节奏了，无法做到数控设备所检测的精度。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置及测量方法，无需再通过人工进行干预，能够自动运算出需去除焊瘤的尺寸精度，从而保证钢轨母材表面不被伤及。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置，包括轨顶检测机构、轨腰检测机构、第一放大器、第二放大器、可编程控制器、GP和PC机，轨顶检测机构设于钢轨的轨顶上方，轨腰检测机构设于钢轨的轨腰两侧，轨顶检测机构连接第一放大器，轨腰检测机构连接第二放大器，第一放大器和第二放大器都与可编程控制器相连，可编程控制器分别与GP和PC机相连；
所述轨顶检测机构包括轨顶测量小车、轨顶水平气缸、轨顶测量架、轨顶安装板、轨顶垂直气缸、轨顶安装固定架和数个轨顶位移传感器，轨顶水平气缸与轨顶测量小车相连，用以驱动轨顶测量小车的移动，轨顶测量架与轨顶测量小车相连，轨顶垂直气缸设于轨顶测量架上，其顶升的一端与轨顶安装板的上表面相连，轨顶安装板的下表面与轨顶安装固定架相连，轨顶安装固定架上连接数个轨顶位移传感器，数个轨顶位移传感器均与第一放大器相连，第一放大器与可编程控制器相连；
所述轨腰检测机构包括轨腰测量小车、轨腰水平气缸、轨腰测量架、轨腰安装板、轨腰垂直气缸、轨腰安装固定架、轨腰检测气缸和数个轨腰位移传感器，轨腰水平气缸与轨腰测量小车相连，用以驱动轨腰测量小车的移动，轨腰测量架与轨腰测量小车相连，轨腰垂直气缸设于轨腰测量架上，其顶升的一端与轨腰安装板的下表面相连，轨腰安装固定架设为一对，对称滑动设于轨腰安装板上表面的两端，轨腰检测气缸设有两个，并设于一对轨腰安装固定架之间，且分别与相应的一轨腰安装固定架相连，轨腰检测气缸用以驱动一对轨腰安装固定架在轨腰安装板上表面作相对滑移运动，轨腰安装固定架上连接数个轨腰位移传感器，数个轨腰位移传感器均与第二放大器相连，第二放大器与可编程控制器相连。
所述的轨顶位移传感器和轨腰位移传感器均设置了四个。
所述的轨顶位移传感器和轨腰位移传感器均为ZX-EM07M位移传感器。
另一方面，一种用于钢轨焊缝成形铣的测量方法，包括以下的步骤：
S1.轨顶水平气缸驱动轨顶测量小车将轨顶检测机构移动至钢轨焊接处顶部的焊缝瘤位置；
S2.通过轨顶垂直气缸推动轨顶安装板向下，使轨顶安装固定架上的轨顶位移传感器靠近焊缝瘤的检测位置；
S3.轨腰水平气缸驱动轨腰测量小车将轨腰检测机构移动至钢轨焊接处腰部两侧的焊缝瘤位置；
S4.通过轨腰垂直气缸顶升轨腰安装板向上，使两轨腰安装固定架上的轨腰位移传感器分别位于轨腰两侧的焊缝瘤位置，再通过轨腰检测气缸拉动两轨腰安装固定架，使轨腰位移传感器分别靠近轨腰两侧的焊缝瘤的检测位置；
S5.当轨顶位移传感器和轨腰位移传感器都到达检测位置后，将轨顶位移传感器和轨腰位移传感器都调整零位；
S6.轨顶位移传感器检测到的数据通过第一放大器输送至可编程控制器进行处理，而轨腰位移传感器检测到的数据通过第二放大器也输送至可编程控制器进行处理，通过可编程控制器运算出需去除焊缝瘤的尺寸精度，并将运算结果在GP上显示出。
所述的步骤S5中，调整零位是将轨顶位移传感器和轨腰位移传感器的检测距离调整至距标准轨位置3.5mm作为中间零位置。
在上述的技术方案中，本发明无需再通过人工经验来判断钢轨焊缝瘤是否需要打磨，只需通过轨顶位移传感器和轨腰位移传感器所检测到的距离参数，再通过与可编程控制器，以及与其相连的上位机监控显示(即GP和PC机)组合自动控制运算，自动运算出需要去除焊缝瘤的准确尺寸，从而使得铣削设备上的刀盘能够根据本发明的测量装置所检测的数据再准确的进行铣削工作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中轨顶检测机构的结构示意图；
图3是本发明中轨腰检测机构的结构示意图；
图4是本发明轨顶检测的流程图；
图5是本发明轨腰检测的流程图；
图6是本发明轨腰下刀计算方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1至图3所示，本发明所提供的一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置，包括轨顶检测机构1、轨腰检测机构2、第一放大器3、第二放大器4、可编程控制器5、GP(Generic Programming)6和PC机7，轨顶检测机构设于钢轨8的轨顶上方，轨腰检测机构2设于钢轨8的轨腰两侧，轨顶检测机构1连接第一放大器3，轨腰检测机构2连接第二放大器4，第一放大器3和第二放大器4都与可编程控制器5相连，可编程控制器5分别与GP6和PC机7相连。轨顶检测机构1通过第一放大器3将检测出的距离值传输至可编程控制器5进行处理，同样的，轨腰检测机构2通过第二放大器4也将检测出的距离值传输至可编程控制器5进行处理。
较佳的，所述轨顶检测机构1包括轨顶测量小车101、轨顶水平气缸102、轨顶测量架103、轨顶安装板104、轨顶垂直气缸105、轨顶安装固定架106和数个轨顶位移传感器107，轨顶水平气缸102与轨顶测量小车101相连，用以驱动轨顶测量小车101移动至钢轨8轨顶的所需测量的焊缝瘤10位置，轨顶测量架103与轨顶测量小车101相连，轨顶垂直气缸105设于轨顶测量架103上，其顶升的一端与轨顶安装板104的上表面相连，轨顶安装板104的下表面与轨顶安装固定架106相连，轨顶安装固定架106上连接数个轨顶位移传感器107，数个轨顶位移传感器107均与第一放大器相连，通过轨顶垂直气缸105将轨顶安装板104纵向逐渐靠近焊缝瘤，也使轨顶安装固定架106上的轨顶位移传感器107逐渐靠近焊缝瘤10，并检测出焊缝瘤10相关的距离值，本实施例中，轨顶安装板104上对称设有两个轨顶安装固定架106，每个轨顶安装固定架106上均设置了两个轨顶位移传感器107。
较佳的，所述轨腰检测机构2包括轨腰测量小车201、轨腰水平气缸202、轨腰测量架203、轨腰安装板204、轨腰垂直气缸205、轨腰安装固定架206、轨腰检测气缸207和数个轨腰位移传感器208，轨腰水平气缸202与轨腰测量小车201相连，用以驱动轨腰测量小车202移动至钢轨8轨腰的所需测量的焊缝瘤10位置，轨腰测量架203与轨腰测量小车201相连，轨腰垂直气缸205设于轨腰测量架203上，其顶升的一端与轨腰安装板204的下表面相连，轨腰安装固定架206设为一对，对称滑动设于轨腰安装板204上表面的两端，轨腰检测气缸207设有两个，可以呈上下叠放设置，也可以呈前后平行设置，并设于一对轨腰安装固定架206之间，且分别与相应的一轨腰安装固定架206相连，通过轨腰检测气缸207用以驱动一对轨腰安装固定架206在轨腰安装板204上表面作相对滑移运动，使一对轨腰安装固定架206分别逐渐靠近在钢轨8轨腰的两侧，轨腰安装固定架206上连接数个轨腰位移传感器208，本实施例中，每个轨腰安装固定架206上均设有两个轨腰位移传感器208，当轨腰安装固定架206向钢轨8轨腰两侧逐渐靠近时，轨腰位移传感器208也就逐渐向焊缝瘤10位置靠近，并检测出焊缝瘤10相关的距离值，轨腰位移传感器208均与第二放大器相连。
较佳的，所述的轨顶位移传感器107和轨腰位移传感器208均为ZX-EM07M位移传感器，此位移传感器具有较高的检测准确性和可靠性，较高的抗干扰性和良好的环境适应性，对被检测的物体，具有较高的检测灵敏度，呈模拟量连续输出，利用红色光点使检测情况一目了然(红色光点是定位焊缝铣削点提供准确位置作用)，并且具备安全开关功能，可满足现场控制的要求。
请结合图4和图5所示，本发明所提供的一种用于钢轨焊缝成形铣的测量方法，包括以下的步骤：
S1.轨顶水平气缸102驱动轨顶测量小车101将轨顶检测机构1移动至钢轨8焊接处顶部的焊缝瘤10位置；
S2.通过轨顶垂直气缸105推动轨顶安装板104向下，使连接在轨顶安装板104上的一对轨顶安装固定架106，以及设置在轨顶安装固定架106上的轨顶位移传感器107逐渐靠近焊缝瘤10的检测位置；
S3.轨腰水平气缸202驱动轨腰测量小车201将轨腰检测机构2移动至钢轨8焊接处腰部两侧的焊缝瘤10位置；
S4.通过轨腰垂直气缸205顶升轨腰安装板204向上，使连接在轨腰安装板204上的一对轨腰安装固定架206，以及设置在轨腰安装固定架206上的轨腰位移传感器208分别位于钢轨8轨腰两侧的焊缝瘤10位置，再通过轨腰检测气缸207分别拉动与其相应连接的轨腰安装固定架206作向内靠拢的滑动，使轨腰位移传感器208分别逐渐靠近钢轨8轨腰两侧的焊缝瘤10的检测位置；
S5.当轨顶位移传感器107和轨腰位移传感器208都到达检测位置后，再将轨顶位移传感器107和轨腰位移传感器208都调整零位；
S6.轨顶位移传感器107检测到的数据通过第一放大器3输送至可编程控制器5进行处理，而轨腰位移传感器208检测到的数据通过第二放大器4也输送至可编程控制器5进行处理，通过可编程控制器5运算出需去除焊缝瘤10的尺寸精度，并将运算结果在GP6上显示出。
较佳的，所述的步骤S5中，调整零位是将轨顶位移传感器107和轨腰位移传感器208的检测距离调整至距标准轨位置3.5mm作为中间零位置。因传感器的总检测距离是7mm，但检测距离需要在7mm范围之内，就是将标准轨的位置调整在3.5mm，当轨的检测距离低于3.5mm，铣削尺寸是H1>H2＝H1+D(固定调节值)，当检测距离高于于3.5mm，铣削尺寸是H1<H2＝H2+D(固定调节值)。
请结合图6所示的轨腰下刀时的计算方式，如当钢轨的错边出现在E至F段时，计算如下：
(F点-C点)＝H1，即为右边焊缝检测距离F(mm)减去标准轨距离C(mm)等于实际相差距离H1(mm)；
(E点-C点)＝H2，左边焊缝检测距离E(mm)减去标准轨距离C(mm)等于实际相差距离H2(mm)；
补刀量＝(H1＞H2)＝(H1+D)；
如当钢轨的错边出现在E1至F1段时，计算如下：
(F1点-C点)＝H1
(E1点-C点)＝H2
补刀量＝(H1＜H2)＝(H2+D)；
需注意的是检测刀与标准钢轨之间的距离，和检测架检测的钢轨是同一根，以及检测位置也是在同一点，计算如下：
(H1＞H2)由前向后铣1180+30，即为龙门架移动固定距离(mm)加焊缝固定距离(mm)；
(H1＜H2)由后向前铣1180-30，即为龙门架移动固定距离(mm)加焊缝固定距离(mm)。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置，其特征在于，包括轨顶检测机构、轨腰检测机构、第一放大器、第二放大器、可编程控制器、GP和PC机，轨顶检测机构设于钢轨的轨顶上方，轨腰检测机构设于钢轨的轨腰两侧，轨顶检测机构连接第一放大器，轨腰检测机构连接第二放大器，第一放大器和第二放大器都与可编程控制器相连，可编程控制器分别与GP和PC机相连；
所述轨顶检测机构包括轨顶测量小车、轨顶水平气缸、轨顶测量架、轨顶安装板、轨顶垂直气缸、轨顶安装固定架和数个轨顶位移传感器，轨顶水平气缸与轨顶测量小车相连，用以驱动轨顶测量小车的移动，轨顶测量架与轨顶测量小车相连，轨顶垂直气缸设于轨顶测量架上，其顶升的一端与轨顶安装板的上表面相连，轨顶安装板的下表面与轨顶安装固定架相连，轨顶安装固定架上连接数个轨顶位移传感器，数个轨顶位移传感器均与第一放大器相连，第一放大器与可编程控制器相连；
所述轨腰检测机构包括轨腰测量小车、轨腰水平气缸、轨腰测量架、轨腰安装板、轨腰垂直气缸、轨腰安装固定架、轨腰检测气缸和数个轨腰位移传感器，轨腰水平气缸与轨腰测量小车相连，用以驱动轨腰测量小车的移动，轨腰测量架与轨腰测量小车相连，轨腰垂直气缸设于轨腰测量架上，其顶升的一端与轨腰安装板的下表面相连，轨腰安装固定架设为一对，对称滑动设于轨腰安装板上表面的两端，轨腰检测气缸设有两个，并设于一对轨腰安装固定架之间，且分别与相应的一轨腰安装固定架相连，轨腰检测气缸用以驱动一对轨腰安装固定架在轨腰安装板上表面作相对滑移运动，轨腰安装固定架上连接数个轨腰位移传感器，数个轨腰位移传感器均与第二放大器相连，第二放大器与可编程控制器相连。
2.如权利要求1所述的一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置，其特征在于，所述的轨顶位移传感器和轨腰位移传感器均设置了四个。
3.如权利要求2所述的一种用于钢轨焊缝成形铣的测量装置，其特征在于，所述的轨顶位移传感器和轨腰位移传感器均为ZX-EM07M位移传感器。
4.一种用于钢轨焊缝成形铣的测量方法，其特征在于，包括以下的步骤：
S1.轨顶水平气缸驱动轨顶测量小车将轨顶检测机构移动至钢轨焊接处顶部的焊缝瘤位置；
S2.通过轨顶垂直气缸推动轨顶安装板向下，使轨顶安装固定架上的轨顶位移传感器靠近焊缝瘤的检测位置；
S3.轨腰水平气缸驱动轨腰测量小车将轨腰检测机构移动至钢轨焊接处腰部两侧的焊缝瘤位置；
S4.通过轨腰垂直气缸顶升轨腰安装板向上，使两轨腰安装固定架上的轨腰位移传感器分别位于轨腰两侧的焊缝瘤位置，再通过轨腰检测气缸拉动两轨腰安装固定架，使轨腰位移传感器分别靠近轨腰两侧的焊缝瘤的检测位置；
S5.当轨顶位移传感器和轨腰位移传感器都到达检测位置后，将轨顶位移传感器和轨腰位移传感器都调整零位；
S6.轨顶位移传感器检测到的数据通过第一放大器输送至可编程控制器进行处理，而轨腰位移传感器检测到的数据通过第二放大器也输送至可编程控制器进行处理，通过可编程控制器运算出需去除焊缝瘤的尺寸精度，并将运算结果在GP上显示出。
5.如权利要求4所述的一种用于钢轨焊缝成形铣的测量方法，其特征在于，所述的步骤S5中，调整零位是将轨顶位移传感器和轨腰位移传感器的检测距离调整至距标准轨位置3.5mm作为中间零位置。
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