鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置及控制方法

2023-10-09 05:35:44

鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置及控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置及控制方法。該裝置以帶鋸條為切削刀具，能夠一次鋸切兩個角度相等的橫向單斜截面，由鋼軌壓緊結構，單斜面帶鋸切割結構，切割液壓系統和控制電路系統等組成。鋼軌壓緊結構對兩根被鋸切的鋼軌實施定位和夾緊，以保證鋸切時角度準確和穩定；單斜面帶鋸切割部分採用臥式龍門結構，主要對兩根鋼軌實施橫向單斜角度焊接面的鋸切；切割液壓系統驅動實施壓緊和鋸切時的進給運動，控制電路系統是控制整個壓緊和角度鋸切過程順利實施。該裝置可一次鋸切對焊在一起的兩個單斜焊接截面，具有角度精確，鋸切效率高，剛度好，工作穩定，帶鋸條壽命高，切割斷面質量好等優點。
【專利說明】鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置及控制方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種鋼軌無縫焊接線路所針對的橫向單斜無縫焊接面鋸切裝置，屬高速列車無縫線路鋼軌焊接【技術領域】，特別適用於與鋼軌垂向平行，與橫向成角度α的單斜截面的帶鋸鋸切加工。
【背景技術】:
[0002]鋼軌接頭是鐵路的薄弱環節之一，鐵路無縫鋼軌焊接面的幾何方位不僅對線路設備、機車或動車的使用壽命、旅客舒適度、能源消耗有重要影響，而且還直接威脅著鐵路行車的安全。本
【發明者】的專利申請案(申請號:200910206270.7)，提出一種與垂向y平行，與橫向X成角度α單斜焊接面Aa的無縫鋼軌焊接結構，該結構可消除車輪踏面通過焊縫時的上下顛簸，而且斜焊接面比直焊接面面積有所增加，使純正拉應力和純剪應力減小，增加了鋼軌的承載能力。因此，針對該單斜截面的鋸切下料便成為亟待解決的問題，本發明就是為了解決這一問題提出的。現有的臥式帶鋸床是以帶鋸條作為切割刀具，用於切割橫截面為方形、圓形，以及各種異形金屬棒料。由於帶鋸切口窄，切割速度快，效率高，材料損失小，尺寸精度高等特點，是一種具有顯著節能、節材、加工效率高的切割設備。其中，臥式轉角帶鋸床能夠按設定角度實現對棒料的斜角度鋸切。由於廠焊是將50m或IOOm的短軌條焊成500m的長軌條，這就要求只在鋼軌一端切掉儘量小的端頭，兩個端頭截面對接時，對斜切面的互換性或通用性的精度要求甚高。其中臥式橫向轉角帶鋸床可以在一定角度範圍內實現對棒料的斜角度鋸切，必須解決鋼軌單斜焊接面鋸切時存在的以下問題:
[0003]I)由於鋼軌條尺寸較長，對軌頭進行單斜截面鋸切時，鋼軌按設定方位可靠壓緊，是保證鋸切角度的準確性的必須；
[0004]2)兩條需要焊接在一起的單斜焊接面的角度必須精確相等，最好能夠一次性加工出兩個單斜焊接面；
[0005]3)臥式轉角帶鋸床的角度調整一般採用手動方式，必須解決人為隨機誤差和重複精度低的問題；
[0006]4)現有帶鋸床均是將環形鋸帶張緊在鋸架的兩個鋸輪上，致使鋸架與垂直進給方向成30°角，導致帶鋸條刃口與被切面不垂直。因此，必須使導向裝置將鋸帶的上鋸切部分扭轉一定角度，使其垂直於被切面，這就會影響帶鋸條的使用壽命。因此，本發明主要針對上述問題，提出一種鋼軌橫向單斜截面無縫焊接線路的鋸切裝置。

【發明內容】
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[0007]針對以上存在的問題，本發明所要解決的技術問題是:提出一種鋼軌橫向單斜截面(即與垂向y平行，與橫向X成a角單斜焊接面Aa的)無縫焊接線路的鋸切裝置，並且具有剛度好，切斷面質量高，鋸切角度精確，鋸切速度快等優點。
[0008]本發明的上述目的是這樣實現的，結合附圖，將本發明的內容分為鋼軌壓緊結構，單斜面帶鋸切割結構，切割液壓系統和控制電路系統等主要部分說明如下。[0009]一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，該裝置以帶鋸條為切削刀具，在一次鋸切能夠完成兩個角度相等的橫向單斜截面加工，由鋼軌壓緊結構、單斜面帶鋸切割結構、切割液壓系統和控制電路系統組成，鋼軌壓緊結構對兩根被鋸切鋼軌進行定位和夾緊，以保證鋸切時角度準確和穩定；單斜面帶鋸切割部分採用臥式龍門結構，主要對兩根鋼軌橫向單斜焊接面的角度鋸切；切割液壓系統驅動壓緊和鋸切進給，控制電路系統控制整個壓緊和鋸切過程順利實施。
[0010]所述鋼軌壓緊結構包括結構相同的前、後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構，鋸切後鋼板2的如端時，由結構相冋的後端鋼軌甜口型定位夾緊機構I 4和後端鋼軌甜口型定位夾緊機構II 6進行左右夾緊和定位，由安裝在鉗口型定位夾緊機構上的垂直方向定位機構和後端鋼軌框型夾緊機構5實現上下定位和夾緊，後端鋼軌定位標尺7用於水平定位檢測；鋸切前鋼軌I尾端時，由結構相同的前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I 8和前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 10實現左右夾緊和定位，由安裝在鉗口型定位夾緊機構上的垂直方向定位機構和前端鋼軌框型夾緊機構9實現上下定位和夾緊，前端鋼軌定位標尺11用於水平定位檢測。
[0011]所述鋼軌鉗口型定位夾緊機構由鉗口 13、裝在鉗口 13內的上下移動滑塊14、左側水平移動楔形塊16、右側水平移動塊21、左、右側夾頭18、19和水平夾緊油缸23組成，所述左、右側夾頭18、19分別裝在左側水平移動楔形塊16和右側水平移動塊21上，並通過左側夾頭緊固螺栓17和右側夾頭緊固螺栓20固定，所述上下移動滑塊14和左側水平移動楔形塊16斜面配合裝配，上下移動滑塊14通過水平定位調節螺杆15旋轉沿豎直方向移動並帶動左側水平移動楔形塊16和左側夾頭18在水平方向移動，實現鋼軌在水平方向的定位；夾緊油缸23推動右側水平移動塊21和右側夾頭19向左側移動，與左側夾頭18 —起實現對鋼軌在軌腰部位左右夾緊，所述上下移動滑塊14、左側水平移動楔形塊16和鉗口 13之間的接觸部位均用燕尾槽連接。
[0012]所述垂直方向定位機構安裝在鉗口型定位夾緊機構上，它由裝在鉗口 13內的固定座25、豎直移動楔形塊26、水平移動楔形塊27和垂直方向定位調節螺杆28組成，所述豎直移動楔形塊26和水平移動楔形塊27的上下斜面裝配並裝在固定座25內，所述豎直移動楔形塊26支撐鋼軌軌底，通過旋轉垂直方向定位調節螺杆28，帶動水平移動楔形塊27在水平反向移動，從而帶動豎直移動楔形塊26在豎直方向移動，實現鋼軌在垂直方向定位。
[0013]所述後端鋼軌框型夾緊機構5和前端鋼軌框型夾緊機構9結構相同，對鋼軌垂直方向夾緊，由上橫梁30、下橫梁32和左、右連接螺杆31、34組成，上橫梁30上安裝有垂直夾緊油缸29，垂直夾緊油缸29的柱塞端連接下壓塊35，垂直夾緊油缸29工作時對鋼軌頂部施加向下的力實現上下夾緊。
[0014]所述單斜面帶鋸切割結構採用臥式龍門結構，主要由龍門框架47、鋸架部分、主傳動系統、鋸切進給系統、以及角度調整系統組成，所述鋸架由連接橫梁48和左、右端L型移動工作檯39、67組成，所述連接橫梁48將左、右端L型移動工作檯39、67連接為一體，左、右端L型移動工作檯39、67的豎直臺面外側與龍門框架47左、右立柱內側間通過直線導軌副連接，並由左、右端導向套43、64壓緊。
[0015]所述主傳動系統由安裝在左端L型移動工作檯39水平檯面上的張緊機構38和被動鋸輪37，安裝在右端L型移動工作檯67豎直檯面上的主電機56、水平檯面上的渦輪減速器60和主動鋸輪61組成，被動鋸輪37軸安裝在張緊機構38的滑塊上，主動鋸輪61軸與渦輪減速器60的輸出軸連接，帶鋸條36安裝在被動鋸輪37和主動鋸輪61上，並通過調整張緊機構38張緊，張緊後的帶鋸條36前、後刃口平行且朝下，通過帶鋸條導向機構，使鋸條鋸切部位刃口豎直向下並施加一定的夾緊力，以保持鋸切部位在鋸切時穩定，保證鋸切精度和斷面垂直度，所述主電機56輸出的旋轉，經主動帶輪57、皮帶58和從動帶輪59傳動，以及渦輪減速器60減速後，帶動主動鋸輪61旋轉，從而帶動張緊後的帶鋸條36迴轉，形成迴轉切削運動，迴轉速度的調節採用變頻調速。
[0016]所述帶鋸條導向機構由左、右導向臂51、53和左右導向頭54、55組成，左、右導向臂51、53由左、右導向臂鎖緊手輪50、52鎖緊在導嚮導軌49上，導嚮導軌49安裝在連接橫梁48上。
[0017]所述鋸切進給系統是將左、右端進給油缸78、68的活塞與連接橫梁48連接，左、右端進給油缸78、68工作可驅動鋸架和主傳動系統沿直線導軌上下移動，形成切削進給運動，進給調速通過液壓系統的調速閥實現無級調速，上、下限位開關46、40限定其進給運動的範圍。
[0018]所述角度調整系統主要由旋轉工作檯69、轉軸96、固定支座71、步進電機77和絕對值編碼器100組成，所述旋轉工作檯69上安裝有龍門框架47和左、右進給油缸78、68，旋轉工作檯69的右端下面固定有轉軸96，轉軸96通過推力圓錐滾子軸承97和推力球軸承98組合安裝在固定旋轉臺固定支座71內，鎖緊螺母99將工作檯轉軸96和固定支座71連接為一體，固定支座71安裝在床身70的工作檯面上；旋轉工作檯69的左端安裝有步進電機77，步進電機77旋轉時通過齒輪76和固定弧形齒條75嚙合傳動帶動工作檯69旋轉，從而帶動龍門框架47、鋸架以及主傳動系統和進給系統旋轉，形成角度鋸切，旋轉工作檯69左端底部前後兩側安裝有兩個滾輪73，旋轉工作檯旋轉時滾輪73在弧形滑道72內滾動，固定弧形齒條75和弧形滑道72安裝在床身70的固定工作檯上；轉軸96的自由端安裝有絕對值編碼器100，用來測量旋轉工作檯69的旋轉角度；鎖緊螺杆74與鎖塊101螺紋連接，旋轉鎖緊螺杆74使鎖塊101向上移動，實現對旋轉工作檯65的鎖緊。
[0019]以上所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，所有夾緊和鋸切進給均採用液壓驅動，控制單元採用PLC+單片機控制，控制單元安裝在控制櫃79內，控制方法包括:
[0020](I)選擇鋼軌被鋸切部位，有單軌頭端、單軌尾端和雙軌等三種選擇，控制單元根據選擇的被切部位來確定使用哪一組夾緊機構，單軌頭端或尾端用分別用一組夾緊機構，雙軌則兩組夾緊機構同時應用。
[0021](2)選擇夾緊模式，夾緊模式分為聯動和單動兩種，在聯動模式下控制單元根據選擇的被切部位不同，自動驅動相應的夾緊機構完成先左右、後上下的夾緊和鬆開；單動模式下左右、上下夾緊和鬆開則手動控制單獨完成。
[0022](3)選擇鋸切模式，鋸切模式分為自動和手動兩種，自動模式下按下鋸架進給按鈕，鋸架進給開始鋸切，當鋸切完成後自動停止進給並快速返回，然後自動鬆開夾緊機構；手動模式下鋸切完成後鋸架將自動停止進給，只有按下鋸架回程按鈕後鋸架快速返回，並手動鬆開夾緊機構。
[0023](4)角度調節，輸入旋轉角度並按下角度調整按鈕，控制單元自動控制完成角度調節。本發明的有益效果:
[0024]1.一次鋸切可完成需要對焊的兩個與鋼軌橫向成一定角度的單斜截面加工，不僅能提高鋸切效率，而且角度精確，可以更好的保證兩個單斜截面角度一致；
[0025]2.鋸切單元採用立柱臥式結構，鋸架剛性好，工作穩定、剛度持久，鋸切過程中帶鋸條受力狀況好、壽命高，切割斷面質量好，精度高。
[0026]3.角度旋轉單元由單片機控制，採用步進電機驅動，絕對值編碼器測量旋轉角度，自動實現角度旋轉，角度調節精度高。
[0027]4.控制系統採用PLC控制，操作簡單，自動化程度高。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]圖1a為雙軌壓緊、角度鋸切結構示意圖；
[0029]圖1b為鋸切端面示意圖；
[0030]圖1c鋼軌的定位與夾緊方案；
[0031]圖2a為圖1a的A向放大示意圖(即壓緊裝置結構圖)；
[0032]圖2b為圖2a的C-C放大示意圖；
[0033]圖2c為圖1a的B-B放大示意圖。
[0034]圖3a為單斜面帶鋸切割結構圖；
[0035]圖3b為電器控制櫃79位置示意圖。
[0036]圖4a為圖3a的D向放大示意圖(即張緊機構結構圖)；
[0037]圖4b為圖4a的C-C放大示意圖。
[0038]圖5a為帶鋸條鋸切部位導向裝置結構圖；
[0039]圖5b為圖5a的F-F放大示意圖；
[0040]圖5c為圖5a的G-G放大示意圖。
[0041]圖6a為旋轉工作檯旋轉軸結構圖；
[0042]圖6b為旋轉工作檯鎖緊結構圖。
[0043]圖7為裝置液壓系統總圖；
[0044]圖8為控制系統電路圖；
[0045]圖中:1-前端鋼軌，2-後端鋼軌，3-單斜面鋸切裝置，4-後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I，5_後端鋼軌框型夾緊機構，6-後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II，7-後端鋼軌定位標尺，8-前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I，9_前端鋼軌框型夾緊機構，10-前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II，11-前端鋼軌定位標尺，12-導軌，13-鉗口，14-上下移動滑塊15-水平定位調節螺杆，16-左側水平移動楔形塊，17-左側夾頭緊固螺栓，18-左側夾頭，19-右側夾頭，20-右側夾頭緊固螺栓，21-右側水平移動塊，22-定位標尺調節螺栓，23-水平夾緊油缸，24-鉗口型定位夾緊機構鎖緊螺栓，25-垂直方向定位裝置固定座，26-豎直移動楔形塊，27-水平移動楔形塊，28-垂直方向定位調節螺杆，29-垂直夾緊油缸，30-上橫梁，31-左端連接螺杆，32-下橫梁，33-框型夾緊機構鎖緊螺栓，34-右端連接螺杆，35-下壓塊，36-帶鋸條，37-從動帶輪，38-帶鋸條張緊機構，39-左端L型移動工作檯，40-下限位開關，41-左端直線導軌，42-左端下滑塊，43-左端導向套，44-左端壓緊調節螺釘，45-左端上滑塊，46-上限位開關，47-龍門框架，48-連接橫梁，49-導向臂導嚮導軌，50-左導向臂鎖緊手輪，51-左導向臂,52-右導向臂鎖緊手輪,53-右導向臂,54-左導向頭,55-右導向頭,56-主電機，57-主動帶輪，58-皮帶，59-從動帶輪，60-渦輪減速器，61-主動鋸輪，62-右端直線導軌，63-右端上滑塊，64-右端導向套，65-右端壓緊調節螺釘，66-右端下滑塊，67-右端L型移動工作檯，68-右端進給油缸，69-旋轉工作檯，70-床身，71-固定支座，72-弧形滑道，73-滾輪，74-旋轉工作檯鎖緊螺杆，75-弧形齒條，76-齒輪，77-步進電機，78-左端進給油缸，79-電器控制櫃，80-張緊機構座，81-張緊機構固定螺栓，82-垂直方向間隙調整螺栓，83-張緊楔形導軌，84-張緊滑塊，85-水平方向間隙調整螺栓，86-張緊調節絲杆，87-導向調節螺栓，88-帶鋸條夾緊力調節螺杆，89-帶鋸條頂部導向塊，90-前導向調節墊塊，91-帶鋸條前導向塊，92-帶鋸條後導向塊，93-後導向調節墊塊，94-夾緊力調節壓杆，95-壓緊彈簧，96-旋轉工作檯轉軸，97-推力圓錐滾子軸承，98-推力球軸承，99-鎖緊螺母，100-絕對值編碼器，101-旋轉工作檯鎖塊
【具體實施方式】:
[0046]以下結合附圖進一步說明本發明的具體內容及實施方式。
[0047]所述的鋼軌壓緊結構主要用於在鋸切之前對鋼軌被鋸切一端進行定位和夾緊:定位操作主要調整鋼軌被鋸切端的位姿，使鋼軌被鋸切端的縱向軸線與鋸切單元未旋轉之前(旋轉角度為0° )時的鋸切平面垂直，保證鋸切角度準確；夾緊操作主要在鋸切過程中保持鋼軌被鋸端穩定，以保證斷面質量和鋸切角度穩定。鋼軌的定位與夾緊採用的方案參閱圖lc，左右定位和夾緊採用四點受力，其中Fxl與Fx3相對，Fx2與Fx4相對，上下定位和夾緊採用三點受力，軌底受Fyl和Fy2，軌頂受力Fy3，Fy3的作用點位於Fyl和Fy2作用點中點處。完成兩根鋼軌同時鋸切的壓緊採用的方案參閱圖1a所示，後鋼板2前端和前鋼軌I末端為被切端，兩端相對，後鋼板2如端由後端鋼軌甜口型定位夾緊機構I 4、後端鋼軌甜口型定位夾緊機構II 6完成左右定位和夾緊，由安裝在後端鋼軌甜口型定位夾緊機構I 4、後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 6上的垂直方向支撐定位機構和框型夾緊機構5完成上下定位和夾緊，後端鋼軌定位標尺7用於水平定位檢測，前鋼軌I末端由前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I 8、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 10完成左右定位和夾緊，由安裝在前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構8、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 10上的垂直方向支撐定位機構和前端鋼軌框型夾緊機構9完成上下定位和夾緊，前端鋼軌定位標尺11用於水平定位檢測。
[0048]所述後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I 4、後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 6、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I 8、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 10的結構與功能均相同，均由鉗口 13、上下移動滑塊14、水平定位調節螺杆15、左側水平移動楔形塊16、左側夾頭緊固螺栓17、左側夾頭18、右側夾頭19、右側夾頭緊固螺栓20、右側水平移動塊21、定位標尺調節螺栓22、右側夾緊油缸23組成，夾緊油缸23工作時推動右側水平移動塊21和右側夾頭19向左側移動，和左側夾頭18 —起對鋼軌在軌腰部位左右夾緊，鬆開右、右側夾頭緊固螺栓17和20後，可以調節左右兩側夾頭18和19的高度，以適應對不同尺寸規格鋼軌的夾緊要求，上下移動滑塊14、左側水平移動楔形塊16和鉗口 13接觸部位均用燕尾槽連接，旋轉水平定位調節螺杆15使上下移動滑塊14沿豎直方向移動時，帶動左側水平移動楔形塊16在水平方向移動，實現鋼軌在水平方向的定位。
[0049]鋼軌的軌底在後端鋼軌甜口型定位夾緊機構I 4、後端鋼軌甜口型定位夾緊機構II 6、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I 8、前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II 10內由垂直方向支撐定位機構支撐，所述垂直方向支撐定位機構均由固定座25,豎直移動楔形塊26,水平移動楔形塊27和垂直方向定位調節螺杆28組成，旋轉調節螺杆28，將帶動水平移動楔形塊27在水平方向移動，從而帶動豎直移動楔形塊26在豎直方向移動，實現鋼軌在垂直方向定位。
[0050]所述後前端鋼軌框型夾緊機構5和9的結構與功能均相同，均由上橫梁30、下橫梁32和左右端連接螺杆31、34組成，上橫梁30上安裝有垂直夾緊油缸29，油缸29的柱塞端連接壓塊35，可對鋼軌頂部施加向下的力，鋼軌底部支撐由位於框型上下夾頭兩側的鉗口型夾頭鉗口內底部支撐。所述鉗口型定位夾緊機構和框型上下夾緊機構底部均安裝在導軌12上，並由鉗口型定位夾緊機構鎖緊螺栓24和框型夾緊機構鎖緊螺栓33鎖緊，鬆開鎖緊螺栓後可沿導軌移動，以針對不同角度鋸切時調節定位夾緊機構的位置，使夾緊和定位部位距離被鋸切端最近。
[0051]所述單斜面帶鋸切割結構採用臥式龍門結構，主要由龍門框架47、鋸架部分、主傳動系統、鋸切進給系統、以及角度調整系統組成。所述鋸架由連接橫梁48將左、右端L型移動工作檯39和67連接為一體組成，左、右端L型移動工作檯39和67的豎直臺面外側與龍門框架47左右立柱內側間通過直線導軌副連接，並由左、右端導向套43和64壓緊；所述主傳動系統由安裝在左端L型移動工作檯39水平檯面上的張緊機構38和被動鋸輪37，安裝在右端L型移動工作檯67豎直臺面內側的主電機56、水平檯面上的渦輪減速器60和主動鋸輪61等組成，被動鋸輪37的軸安裝在張緊機構38的滑塊上，主動鋸輪61的軸與渦輪減速器60的輸出軸連接，帶鋸條36安裝在被動鋸輪37和主動鋸輪61上，並通過調整張緊機構38張緊，張緊後的帶鋸條36的前、後刃口平行且朝下，前、後刃口經導向臂51、53和左、右導向頭54、55等組成帶鋸條導向機構調整後，使鋸切部位刃口豎直向下並施加一定的夾緊力，以保持鋸切部位在鋸切時穩定，保證鋸切精度和斷面垂直度；主電機56輸出的旋轉，經主動帶輪57、皮帶58和從動帶輪59傳動，以及渦輪減速器60減速後，帶動主動鋸輪61旋轉，從而帶動張緊後的帶鋸條36迴轉，形成迴轉切削運動，迴轉速度的調節採用變頻調速；所述進給系統是將左、右端進給油缸78和68的活塞與連接橫梁48連接，左、右端進給油缸78和68工作可驅動鋸架和主傳動系統沿直線導軌上下移動，形成削進給運動，進給調速通過液壓系統的調速閥實現無級調速，下上限位開關40和46限定其進給運動的範圍。
[0052]所述帶鋸條張緊機構由張緊機構座80、張緊楔形導軌83、垂直方向間隙調整螺栓82和水平方向間隙調整螺栓85、張緊滑塊84、張緊調節絲杆86組成，張緊機構由固定螺栓81固定在左端L型工作檯39的水平檯面上，調節張緊調節絲杆86可使張緊滑塊84沿張緊楔形導軌83滑動，從而帶動被動鋸輪37移動，實現帶鋸條張緊。
[0053]所述帶鋸條導向機構由左右導向臂51、53和左右導向頭54、55等組成，左右導向臂51、53由左右導向臂鎖緊手輪50和52鎖緊在導嚮導軌49上，導嚮導軌49安裝在連接橫梁48上，左右導向頭51和52前後各有四組導向調節螺釘87和一個帶鋸條夾緊力調節螺栓88，左右導向頭51和52內部由帶鋸條頂部導向塊89、前後導向調節墊塊90和93、前後帶鋸條後導向塊91和92、夾緊力調節壓杆94和壓緊彈簧95組成。
[0054]所述角度調整系統是將龍門鋸架47、左右端進給油缸78和68均安裝在旋轉工作檯69上，旋轉工作檯69右端下面固定有旋轉工作檯轉軸96，旋轉工作檯轉軸96通過推力圓錐滾子軸承97和推力球軸承98組合安裝在固定旋轉臺固定支座71內，鎖緊螺母99將旋轉工作檯轉軸96和固定支座71連接為一體，固定支座71安裝在床身70的工作檯面上；旋轉工作檯69的左端安裝有步進電機77，步進電機77旋轉時通過齒輪76和固定弧形齒條75嚙合傳動帶動工作檯69旋轉，從而帶動龍門框架47、鋸架以及主傳動系統和進給系統旋轉，形成角度鋸切，旋轉工作檯69左端底部安裝有滾輪73，旋轉工作檯旋轉時滾輪73在弧形滑道72內滾動，固定弧形齒條75和弧形滑道72安裝在床身70的固定工作檯上；轉軸96的自由端安裝有絕對值編碼器100，用來測量旋轉工作檯69的旋轉角度；鎖緊螺杆74與鎖塊101螺紋連接，旋轉鎖緊螺杆74使鎖塊100向上移動，可實現對旋轉工作檯69的鎖緊。
[0055]所有夾緊和進給運動均採用液壓驅動，控制單元採用PLC控制，控制單元安裝在控制櫃79內，控制過程主要包括:(1)選擇鋼軌被鋸切部位有單軌頭端、單軌尾端和雙軌等三種選擇，控制單元根據選擇的被切部位來確定使用哪一組夾緊機構，單軌頭端或尾端用分別用一組夾緊機構，雙軌則兩組夾緊機構同時應用。(2)選擇夾緊模式夾緊模式分為聯動和單動兩種，在聯動模式下控制單元根據選擇的被切部位不同，自動驅動相應的夾緊機構完成先左右、後上下的夾緊和鬆開；單動模式下左右、上下夾緊和鬆開則手動控制單獨完成。(3)選擇鋸切模式鋸切模式分為自動和手動兩種，自動模式下按下鋸架進給按鈕，鋸架進給開始鋸切，當鋸切完成後自動停止進給並快速返回，然後自動鬆開夾緊機構；手動模式下鋸切完成後鋸架將自動停止進給，只有按下鋸架回程按鈕後鋸架快速返回，並手動鬆開夾緊機構。(4)角度調節輸入旋轉角度並按下角度調整按鈕，控制單元自動控制完成角度調節。
[0056]附圖7為所述裝置的液壓系統圖，齒輪泵輸出壓力油分兩路:一路經電磁換向閥2驅動兩個鋸切進給油缸，其中調速閥實現進給無極調速，電磁閥I的Yi導通可實現快速回程；另外一路經電磁換向閥4-9驅動夾緊液壓缸1-6.[0057]附圖8為所述裝置電氣系統圖，對所述裝置控制採用PLC+單片機控制，單片機主要控制角度調整時旋轉角度輸入、步進電機旋轉控制、角度測量等，PLC控制其它部分運行，單片機與PLC之間可通過RS-485進行通信。
[0058]以該裝置在焊軌基地鋸切α角度單斜面截面應用為例，在焊軌基地一般是將IOOm的短軌焊成500m長軌，所述裝置在基地焊軌生產線中的位置應位於軌頭調直除鏽工序之後，閃光焊工序之前，當第一根鋼軌完成軌頭調直和除鏽工序後，由傳輸線將其傳輸到所述單斜面鋸切裝置所在工位，首先由所述裝置鋸條上的後刃口對第一根鋼軌的頭端(即鋼軌先到達所述裝置處的一端)進行單斜面鋸切；第一根鋼軌頭端鋸切完成後，將其進給至尾端達到鋸條上前刃口位置，此時第二根鋼軌也完成軌頭調直和除鏽並達到鋸切頭端的後刃口位置處，開始對兩根鋼軌同時進行單斜面鋸切，待鋸切完成後，將完成兩端單斜面鋸切的第一根鋼軌傳輸至閃光焊工序處等待焊接，然後對第二根鋼軌的尾端和第三根鋼軌的頭端開始鋸切；待第二根鋼軌完成兩端鋸切後，傳輸至閃光焊工序處與第一根鋼軌進行焊接，與之同時，第三根鋼軌尾端和第四根鋼軌頭端開始鋸切；以此重複，直至最後一根鋼軌時，只需對尾端鋸切便可。每個500m長軌的兩端可採取相應的保護措施，以防止在運輸過程中對已加工出的兩個單斜面產生破壞。下面進一步說明本發明的具體內容及使用方法。
[0059]所述裝置安裝時須保證床身70的工作檯面、旋轉工作檯69、以及夾緊機構安裝導軌12水平，龍門框架47與旋轉工作檯69臺面垂直。所述裝置安裝後的調試主要包括:1)帶鋸條張緊力調節，具體方法是先調節帶鋸條張緊機構38上的調節螺栓82和85，使張緊滑塊84可以沿張緊楔形導軌83無間隙滑動，將帶鋸條36安裝在主、從動鋸輪61、37上，用力矩扳手調節張緊調節絲杆86至帶鋸條被張緊。2)帶鋸條導向調節，具體方法是首先鬆開手輪50和52，根據鋸切寬度，調節導向臂51和53的位置，然後調節左、右導向頭54和55上的調節螺絲87，使帶鋸條刃口豎直向下，並通過調節兩導向頭的帶鋸條夾緊力調節螺杆88對帶鋸條產生一定的壓緊力。
[0060]所述裝置開始工作前其旋轉工作檯69位於初始0°位置，根據將要鋸切的角度大小，調整兩端壓緊機構4、5、6和8、9、10的位置，使之距離鋼軌被鋸切端儘可能近，調節方法為:鬆開鉗口型定位夾緊機構鎖緊螺栓24和框型夾緊機構鎖緊螺栓33，拖動兩端的鉗口型定位夾緊機構和框型夾緊機構至合適位置，然後鎖緊鎖緊螺栓24和33。將直角尺的一個基準面靠在帶鋸條36上位於兩導向頭54、55之間的鋸切部位平面，另一個基準面靠近鉗口型定位夾緊機構上的前後端鋼軌定位標尺11、7上靠近鋼軌一側，通過觀察直角尺基準面和靠尺間的縫隙大小或用塞尺測縫隙，鬆開鉗口型定位夾緊機構上的定位標尺調節螺栓22，調節定位標尺兩端的固定位置，使前後端鋼軌定位標尺11、7上靠近鋼軌一側平面與帶鋸條鋸切平面垂直。
[0061]所述裝置在當鋼軌傳輸到位後，首先由壓緊機構進行定位和夾緊，以前鋼軌I的定位和夾緊為例，其過程如下:
[0062]I)夾緊，首先鬆開鉗口型定位夾緊機構的右、右側夾頭緊固螺栓17和20，根據待鋸鋼軌的尺寸，調節左右兩側夾頭18和19的高度，使其夾緊部位在鋼軌軌腰後，鎖緊緊固螺栓17和20 ;隨後，用於夾緊前鋼軌I的鉗口型定位夾緊機構8和10的水平夾緊油缸23同時進給，推動右側水平移動塊21和右側夾頭19向左側移動，和左側夾頭18 —起在軌腰部位左右夾緊；最後框型夾緊機構9的上下夾緊油缸29進給，實現上下夾緊.[0063]2)豎直方向定位，在前鋼軌I的軌頂放置一個水平儀，並沿鋼軌軸線移動，觀察是否水平，如果不水平，則旋轉垂直方向定位裝置的調節螺杆28，將帶動水平移動楔形塊27在水平方向移動，從而帶動豎直移動楔形塊26在豎直方向移動，實現鋼軌在垂直方向定位；
[0064]3)水平方向定位，測量前鋼軌I軌頂靠近定位標尺11的一側與定位標尺之間的間隙是否一致，如果不一致則進行水平方向定位，具體方法是調節鉗口型定位夾緊機構8或10的水平定位調節螺杆15，上下移動滑塊14沿豎直方向移動時帶動左側水平移動楔形塊16在水平方向移動，從而調整該部位鋼軌在水平方法的位置，實現鋼軌在水平方向的定位；
[0065]所述裝置在鋼軌定位和夾緊後，便可進行單斜面鋸切，具體過程為:首先通過所述控制系統的人機界面輸入旋轉角度α和旋轉方向，按下啟動旋轉工作檯按鈕，步進電機77開始旋轉，其輸出的轉動通過齒輪76和弧形齒條75嚙合傳動，使旋轉工作檯69左端底面滾輪73在弧形滑道72內滾動，右端轉軸96在推力圓錐滾子軸承97和推力球軸承98內旋轉，絕對值編碼器100檢測旋轉角度，直至旋轉達到α角度後自動停止，然後旋轉鎖緊螺杆74使鎖塊101向上移動，將旋轉工作檯69鎖緊。啟動主傳動系統，主電機56輸出的旋轉運動經主動帶輪57、皮帶58和從動帶輪59傳動，以及渦輪減速器60減速後，帶動主動鋸輪61旋轉，從而帶動張緊後的帶鋸條36迴轉，形成迴轉切削運動，迴轉速度的調節採用變頻調速；然後啟動鋸切進給系統，左、右端進給油缸78和68驅動鋸架上下移動，形成削進給運動，進給調速通過液壓系統的調速閥實現無級調速，限位開關40和46限定其進給運動的範圍；切削完成後進給油缸驅動鋸架返回，鬆開夾緊機構後將已完成兩端鋸切的鋼軌傳輸至下一工位進行閃光焊焊接，同時待鋸切鋼軌就位，開始下一次鋸切。
【權利要求】
1.一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，該裝置以帶鋸條為切削刀具，在一次鋸切能夠完成兩個角度相等的橫向單斜截面加工，由鋼軌壓緊結構、單斜面帶鋸切割結構、切割液壓系統和控制電路系統組成，其特徵在於: 鋼軌壓緊結構對兩根被鋸切鋼軌進行定位和夾緊，以保證鋸切時角度準確和穩定；單斜面帶鋸切割部分採用臥式龍門結構，主要對兩根鋼軌橫向單斜焊接面的角度鋸切；切割液壓系統驅動壓緊和鋸切時的進給，在控制電路系統控制下保證整個壓緊和鋸切過程順利實施。 所述的鋼軌壓緊結構包括結構相同的前、後端鋼軌鉗口型定位夾緊機構和定位機構，銀切鋼軌(2)的如端時，由後端鋼軌甜口型定位夾緊機構I (4)和後端鋼軌甜口型定位夾緊機構II (6)進行左右夾緊和定位，由安裝在鉗口型定位夾緊機構(4)和(6)上的垂直方向定位機構和後端鋼軌框型夾緊機構(5)實現上下定位和夾緊，後端鋼軌定位標尺(7)用於水平定位檢測；鋸切鋼軌(I)尾端時，由結構相同的前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構I (8)和前端鋼軌鉗口型定位夾緊機構II (10)實現左右夾緊和定位，由安裝在鉗口型定位夾緊機構(8)和(10)上的垂直方向定位機構和前端鋼軌框型夾緊機構(9)實現上下定位和夾緊，前端鋼軌定位標尺(11)用於水平定位檢測。
2.根據權利要求1所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述鋼軌鉗口型定位夾緊機構由鉗口( 13)、裝在鉗口( 13)內的上下移動滑塊(14)、左側水平移動楔形塊(16)、右側水平移動塊(21)、左、右側夾頭(18、19)和水平夾緊油缸(23)組成，所述左、右側夾頭(18、19)分別裝在左側水平移動楔形塊(16)和右側水平移動塊(21)上，並通過左側夾頭緊 固螺栓(17)和右側夾頭緊固螺栓(20)固定，所述上下移動滑塊(14)和左側水平移動楔形塊(16)斜面配合裝配，上下移動滑塊(14)通過水平定位調節螺杆(15)旋轉沿豎直方向移動並帶動左側水平移動楔形塊(16)和左側夾頭(18)在水平方向移動，實現鋼軌在水平方向的定位；夾緊油缸(23)推動右側水平移動塊(21)和右側夾頭(19)向左側移動，與左側夾頭(18) —起實現對鋼軌在軌腰部位左右夾緊，所述上下移動滑塊(14)、左側水平移動楔形塊(16)和鉗口(13)之間的接觸部位均用燕尾槽連接。
3.根據權利要求1所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述垂直方向定位機構安裝在鉗口型定位夾緊機構上，它由裝在鉗口(13)內的固定座(25)、豎直移動楔形塊(26)、水平移動楔形塊(27)和垂直方向定位調節螺杆(28)組成，所述豎直移動楔形塊(26)和水平移動楔形塊(27)的上下斜面裝配並裝在固定座(25)內，所述豎直移動楔形塊(26)支撐鋼軌軌底，通過旋轉垂直方向定位調節螺杆(28)，帶動水平移動楔形塊(27)在水平反向移動，從而帶動豎直移動楔形塊(26)在豎直方向移動，實現鋼軌在垂直方向定位。
4.根據權利要求1所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述後端鋼軌框型夾緊機構(5)和前端鋼軌框型夾緊機構(9)結構相同，對鋼軌垂直方向夾緊，由上橫梁(30)、下橫梁(32)和左、右連接螺杆(31、34)組成，上橫梁(30)上安裝有垂直夾緊油缸(29)，垂直夾緊油缸(29)的柱塞端連接下壓塊(35)，垂直夾緊油缸(29)工作時對鋼軌頂部施加向下的力實現上下夾緊。
5.根據權利要求1所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述單斜面帶鋸切割結構採用臥式龍門結構，主要由龍門框架(47)、鋸架部分、主傳動系統、鋸切進給系統、以及角度調整系統組成，所述鋸架由連接橫梁(48)和左、右端L型移動工作檯(39、67)組成，所述連接橫梁(48)將左、右端L型移動工作檯(39、67)連接為一體，左、右端L型移動工作檯(39、67)的豎直臺面外側與龍門框架(47)左、右立柱內側間通過直線導軌副連接，並由左、右端導向套(43、64)壓緊。
6.根據權利要求5所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述主傳動系統由安裝在左端L型移動工作檯(39)水平檯面上的張緊機構(38)和被動鋸輪(37 )，安裝在右端L型移動工作檯(67 )豎直臺面內側的主電機(56 )、水平檯面上的渦輪減速器(60)和主動鋸輪(61)組成，被動鋸輪(37)軸安裝在張緊機構(38)的滑塊上，主動鋸輪(61)軸與渦輪減速器(60)的輸出軸連接，帶鋸條(36)安裝在被動鋸輪(37)和主動鋸輪(61)上，並通過調整張緊機構(38)張緊，張緊後的帶鋸條(36)前、後刃口平行且朝下，通過帶鋸條導向機構，使鋸條鋸切部位刃口豎直向下並施加一定的夾緊力，以保持鋸切部位在鋸切時穩定，保證鋸切精度和斷面垂直度，所述主電機(56)輸出的旋轉，經主動帶輪(57)、皮帶(58)和從動帶輪(59)傳動，以及渦輪減速器(60)減速後，帶動主動鋸輪(61)旋轉，從而帶動張緊後的帶鋸條(36)迴轉，形成迴轉切削運動，迴轉速度的調節採用變頻調速。
7.根據權利要求6所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述帶鋸條導向機構由左、右導向臂(51、53)和左右導向頭(54、55)組成，左、右導向臂(51、53)由左、右導向臂鎖緊手輪(50、52)鎖緊在導嚮導軌(49)上，導嚮導軌(49)安裝在連接橫梁(48)上。
8.根據權利要求5所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述鋸切進給系統是將左、右端進給油缸(78、68)的活塞與連接橫梁(48)連接，左、右端進給油缸(78、68)工作可驅動鋸架和主傳動系統沿直線導軌上下移動，形成切削進給運動，進給調速通過液壓系統的調速閥實現無級調速，上、下限位開關(46、40)限定其進給運動的範圍。
9.根據權利要求5所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置，其特徵在於: 所述角度調整系統主要由旋轉工作檯(69)、轉軸(96)、固定支座(71)、步進電機(77)和絕對值編碼器(100)組成，所述旋轉工作檯(69)上安裝有龍門框架(47)和左、右進給油缸(78、68),旋轉工作檯(69)的右端下面固定有轉軸(96),轉軸(96)通過推力圓錐滾子軸承(97 )和推力球軸承(98 )組合安裝在固定旋轉臺固定支座(71)內，鎖緊螺母(99 )將工作檯轉軸(96)和固定支座(71)連接為一體，固定支座(71)安裝在床身(70)的工作檯面上；旋轉工作檯(69 )的左端安裝有步進電機(77 )，步進電機(77 )旋轉時通過齒輪(76 )和固定弧形齒條(75)嚙合傳動帶動工作檯(69)旋轉，從而帶動龍門框架(47)、鋸架以及主傳動系統和進給系統旋轉，形成角度鋸切，旋轉工作檯(69)左端底部前後兩側安裝有兩個滾輪(73),旋轉工作檯旋轉時滾輪(73)在弧形滑道(72)內滾動，固定弧形齒條(75)和弧形滑道(72)安裝在床身(70)的固定工作檯上；轉軸(96)的自由端安裝有絕對值編碼器(100)，用來測量旋轉工作檯(69)的旋轉角度；鎖緊螺杆(74)與鎖塊(101)間螺紋連接，旋轉鎖緊螺杆(74 )使鎖塊(101)向上移動，實現對旋轉工作檯(65 )的鎖緊。
10.根據權利要求1至9任一項所述的一種鋼軌橫向單斜無縫焊接面的鋸切裝置的控制方法，其特徵在於:所有夾緊和進給運動均採用液壓驅動，控制單元採用PLC+單片機控制，控制單元安裝在控制櫃(79)內，具體控制步驟包括: (1)選擇鋼軌被鋸切部位，有單軌頭端、單軌尾端和雙軌等三種選擇，控制單元根據選擇的被切部位來確定使用哪一組夾緊機構，單軌頭端或尾端用分別用一組夾緊機構，雙軌則兩組夾緊機構同時應用。 (2)選擇夾緊模式，夾緊模式分為聯動和單動兩種，在聯動模式下控制單元根據選擇的被切部位不同，自動驅動相應的夾緊機構完成先左右、後上下的夾緊和鬆開；單動模式下左右、上下夾緊和鬆開則手動控制單獨完成。 (3)選擇鋸切模式，鋸切模式分為自動和手動兩種，自動模式下按下鋸架進給按鈕，鋸架進給開始鋸切，當鋸切完成後自動停止進給並快速返回，然後自動鬆開夾緊機構；手動模式下鋸切完成後鋸架將自動停止進給，只有按下鋸架回程按鈕後鋸架快速返回，並手動鬆開夾緊機構。 (4)角度調節，輸入旋 轉角度並按下角度調整按鈕，控制單元自動控制完成角度調節。
【文檔編號】B23D55/04GK103722237SQ201310687818
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】馬品奎, 宋玉泉 申請人:吉林大學