一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備的製作方法

2023-05-21 05:46:16

一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，包括上料機構、工件檢測輸送機構、鞍面檢測裝置、頂面檢測裝置、導框檢測模塊、下料機構和一個記憶有承載鞍標準樣塊周邊位移數據的數據處理器分別連接所述位移傳感器。本實用新型具有良好的適應性，可靠性和通用性，機構穩定合理，測量準確，可以大幅度提高承載鞍檢測技術水平，是一個全新的先進檢測技術裝備，可以根本改變目前檢測技術面貌，解決鐵路長期困擾的技術難題。提高承載鞍檢測質量，對確保貨車運輸安全具有重要作用。本實用新型若採用2人操作，每件檢測周期約50秒，設備能力每班可檢測約50臺貨車。因此，具有良好的社會效益。
【專利說明】一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及對鐵路貨車承載鞍檢測的【技術領域】，尤其涉及一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備。
【背景技術】
[0002]承載鞍是鐵路貨車轉向架的重要部件，安裝在貨車輪對滾動軸承和轉向架側架導框之間，承擔貨車輪對軸承座的作用。承載鞍的內圓弧鞍面與輪對滾動軸承密貼，頂面與側架導框下平面緊密接觸，主要承受和傳遞著輪重載荷和輪軌滾動衝擊載荷；承載鞍導框的內側面與側架導框對應面之間，保持合理的間隙，對抑制車輛高速運行時所產生的蛇行運動有較好的效果，也可滿足轉向架在曲線運行時轉動靈活的要求。承載鞍的工作面有承載鞍支撐頂面、軸承圓弧鞍面及軸承擋肩內環面、導框檔邊內側面、導框底面，上述工作面在車輛運行中承受載荷軸重、輪軌衝擊和振動載荷作用，承載鞍各工作面與側架導框對應面產生相互摩擦，保持了轉向架的動力學性能和車輛的正常運行，同時承載鞍各工作面也產生相應的工作磨耗。根據設計和安全運用要求，鐵道部下達「貨車檢修規程」對承載鞍各工作面的最大磨耗量提出明確限度要求，在車輛檢修時對上述部位進行檢測，超過規定限度時進行修復或更換。
[0003]目前全國貨車檢修仍然採用手工樣板檢測方法，對應部位採用不同卡板、量規和檢查尺等計量器具，每種型號承載鞍有一套專用量具。當前全國鐵路貨車保有量約60萬輛，每年運用後需要段修的貨車約幾十萬輛，每輛車裝有8件承載鞍，每年承載鞍檢修總量計約300餘萬件。每件約18kg，手工翻轉檢測和搬運數次，工作繁雜，靠樣板目測沒有測量信息記錄，檢測質量低，使檢修和落車裝配無據可依，已成為車輛安全運用現代化管理的瓶頸；各種量規的保管、使用維護和定期校對等也十分複雜。總之，人工檢測效率低，勞動強度大，成本高；有時使檢測作業流於形式，造成安全運用的隱患。
[0004]近年來鐵路領導部門和有關專業技術部門對開發承載鞍檢測設備進行技術探索和試驗:
[0005]①2002年5月公開的專利名稱為「鐵路貨車承載鞍檢測設備」，專利號01259363(唐山)，簡介機械部分採用液壓系統、旋轉齒盤機構等，檢測工位設有步進電機旋轉測量杆和液壓滑動檢測杆。該項法律狀態:已於2003年10月08日未交年費專利權終止；
[0006]②2003年8月公開的「鐵路貨車承載鞍智能檢測設備」專利號02247984，(蘭州新普光機電集成技術有限責任公司)簡介機械部分米用氣缸傳動，檢測機構設有各方向測量頭及位移傳感器等。法律狀態:已於2007年10月17日未交年費專利權終止；
[0007]③2004年8月公開專利名稱「承載鞍尺寸檢測裝置」專利號CN2632627，專利權人:連雲港九洲電控設備有限公司，簡介採用流水作業，工件在流水線上是縱向步進的，將檢測工作分散為兩個臺位進行，採用PLC控制，微機處理位移傳感器檢測結果等；2005年《鐵道車輛》第05期發表「CZA-1I型承載鞍自動檢測機」，是基於前項「承載鞍尺寸檢測裝置」專利內容撰寫的，該系統要求工件在兩個檢測臺位分別定位增加了定位難度，檢測過程傳感器模塊上下頻繁移動對檢測的重複精度也會有影響，該方案沒有成功的現場實施使用案例；
[0008]④承載鞍檢測也引起鐵路外其他行業科技人員注意，2008年第03期《工業儀表與自動化裝置》發表了 「列車承載鞍自動檢測分揀系統的研製」，提出採用位移傳感器製成接觸探頭測量，用ADAM5510工控機負責採集數據運算處理等，但沒有對承載鞍檢測系統的詳細結構設計內容。
[0009]⑤2003年第03期《鐵路技術創新》發表「光學非接觸測量技術在承載鞍自動檢測中的應用」及2005年第02期《中國機械工程》發表「貨車承載鞍視覺自動檢測研究」等論文，並於2005年由天津大學精密測試技術與儀器國家重點研究室等部門科研人員，探索利用幾組雷射投射器的射線結構光照射被測面形成圖像，再通過幾組立體視覺光學傳感器對圖像進行採集，即三維形貌測量技術，對承載鞍磨耗進行檢測研究，並開發影像視覺檢測組件和相應軟體等，對承載鞍檢測進行開發論證和實驗研究，但存在光學傳感器系統體積大、對環境亮度要求高，難以達到檢測精度要求，又要採用軟體設計補償等，增加了技術難度和設備成本。凡此種種，有的單機製造費耗資近百萬元，雖經各方給予期待和關切，但均沒能達到現場實際應用的客觀效果。
[0010]近年來我國鐵路貨運重載、提速得到快速發展，速度為120km/h的提速貨車和軸重25t的重載貨運列車發展迅速，已經成為貨車主力和發展方向。在全國各貨車運用檢修段所承擔的任務中，基於D軸的轉K2型、轉K4型及基於E軸的轉K5型、轉K6型承載鞍已佔據檢修主導地位，對新型承載鞍檢測設備開發提出更高的技術要求。而目前，在貨車運用檢修現場，對承載鞍檢測的落後裝備和方式，與現有動車段轉向架檢修流水線中的其他部件的檢修技術差距越來越大，已經成為貨車檢修的薄弱環節。
[0011]在現有技術中，研究試驗存在的問題有:對被檢測工件各工作面磨耗量的原型基準尺寸標定有缺失，沒有提供實體標準樣塊和採用對比的檢測方法，難以實現對磨耗量的檢測；採用的工件定位方式和基準部位選擇不能與檢測工序流程緊密結合，定位精度不足；檢測機構和檢測方法單一，沒有針對特殊部位進行有效的檢測技術開發和創新結構設計開發，沒能解決工件狹小形狀複雜難題；對檢測傳感器的選型和安裝使用研究不深，檢測精度不夠；工件輸送機構運動精度低，造成重複定位精度低；檢測機構的位置調節性差，檢測品種單一等。
實用新型內容
[0012]本實用新型要解決的技術問題是提供一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，該設備通過對承載鞍標準樣塊和實際承載鞍的檢測和比較，可獲得真實檢測結果。
[0013]為了解決上述技術問題，本實用新型一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，包括測量平臺，測量平臺上設置工件檢測輸送機構，所述工件檢測輸送機構包括平行的兩條導軌和輸送滑臺，導軌之間設置有稱為中心模塊的承載鞍檢測臺位，在兩條導軌的兩側設置有導框檢測模塊，所述導框檢測模塊是對稱設置的承載鞍導框檢測框架，在檢測框架相對承載鞍移動方向的前後分別設置有上料機構和下料機構，上料機構用於運送承載鞍到承載鞍檢測臺位上，下料機構將測量後的承載鞍從檢測臺位上取下來，上料機構和下料機構運送承載鞍的方向與承載鞍兩側導框呈垂直，在檢測框架的上方設置有承載鞍頂面檢測裝置，在檢測框架的下方設置有承載鞍頂升裝置和鞍面檢測裝置，當承載鞍檢測臺位將承載鞍輸送入檢測框架下方時，所述承載鞍頂升裝置將承載鞍頂起到檢測框架中；在導框檢測模塊、頂面檢測裝置和鞍面檢測裝置上分別設置有位移傳感器，一個記憶有承載鞍標準樣塊周邊位移數據的數據處理器分別連接所述位移傳感器。
[0014]進一步是，所述輸送滑臺是採用氣缸與滾珠直線導軌組成的工件定位輸送滑臺，滑臺為中間有長方孔的鋼製框形結構，長方孔為所述中心模塊頂升定位、檢測及滑臺前後的工位輸送留出空間。
[0015]進一步是，所述鞍面檢測裝置由鞍面圓弧檢測機構和軸承檔肩檢測機構組成，所述鞍面圓弧檢測機構和軸承檔肩檢測機構安裝在同步升降的兩個三軸氣缸上，所述鞍面圓弧檢測機構包括設置在中心模塊頂面的固定弦定位塊，固定弦定位塊的中心位置向上安裝弦高檢測傳感器，檔肩檢測機構採用兩組對稱安裝的等臂長槓桿機構組成，兩組槓桿機構上部外側與承載鞍檔肩內側面接觸，兩組槓桿機構下部分別與檔肩傳感器接觸，檔肩傳感器安裝在中心模塊內。
[0016]進一步是，所述導框檢測模塊包括兩個對稱設置在中心模塊上方兩側的三組檢測智慧卡鉗模塊；所述三組檢測智慧卡鉗模塊構成一個導框底面檢測機構和兩個導框側面檢測機構；所述導框底面檢測機構包括橫置的等臂直角彎形槓桿；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的彎折處鉸接在所述檢測智慧卡鉗模塊的支架上；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸平行於承載鞍的導框底面檢測面；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的下端與一個短懸臂軸承滾輪連接；短懸臂軸承滾輪的短懸臂平行於承載鞍的導框底面檢測面；短懸臂軸承滾輪的輪面與承載鞍一側的導框底面相接觸，所述橫置的等臂直角彎形槓桿的水平臂沿左右方向朝外，所述橫置的等臂直角彎形槓桿側端的上面設置有導框底面傳感器；所述兩個導框側面檢測機構分別包括位於所述橫置的等臂直角彎形槓桿前後兩側縱置的等臂直角彎形槓桿，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的彎折處分別鉸接在所述檢測智慧卡鉗模塊的支架上，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸與所述橫置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸位於同一水平面內，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸與承載鞍導框檢測面相互平行，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的下端分別與長懸臂軸承滾輪連接；兩個長懸臂軸承滾輪的長懸臂相互平行並垂直於承載鞍的移動方向；兩個長懸臂軸承滾輪的輪面分別與承載鞍一側導框兩邊的側面相接觸；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的水平臂沿前後方向朝外對稱設置，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿側端的上面分別設置有導框側面傳感器。
[0017]進一步是，所述橫置的等臂直角彎形槓桿側端的上面和所述兩個縱置的等臂直角彎形槓桿側端的上面分別設置有一個可調節的檢測圓臺，檢測圓臺面與等臂直角彎形槓桿的鉸軸平行，與傳感器位移方向垂直，檢測圓臺下面的安裝杆製成螺紋，自上而下地擰入並穿過橫置的等臂直角彎形槓桿側端部並通過扁螺母鎖緊固定。
[0018]進一步是，所述導框檢測模塊包括有導框檢測模塊位置調整機構，所述導框檢測模塊位置調整機構是由氣缸與滾珠滑塊直線滑軌組成三層三維空間的調整機構，包括10個氣缸推動滑塊，所述氣缸推動滑塊左右對稱設置，完成對不同型號承載鞍導框擋邊、導框底面和導框高度位置的調整。
[0019]進一步是，所述頂面檢測裝置包括三個頂面檢測傳感器和三軸氣缸，三個頂面檢測傳感器懸吊安裝在三軸氣缸活動板下，三個頂面檢測傳感器通過三軸氣缸活動板升、降完成不同型號頂面檢測高度的定位轉換，適應各種承載鞍頂面檢測要求。
[0020]進一步是，所述上料機構包括位於上料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的上料導軌；所述上料導軌設置有在上料導軌上移動的上料吊車；所述上料吊車設置有活塞杆端頭朝下的上料升降氣缸；所述上料升降氣缸的活塞杆端頭與上料吊鉤連接；所述下料機構包括位於下料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的下料導軌；所述下料導軌設置有在下料導軌上移動的下料導塊；所述下料導塊設置有下料升降氣缸；所述下料導塊與沿著所述下料導軌方向伸縮的下料驅動氣缸活塞杆端頭連接；所述下料升降氣缸的活塞杆端頭與下料吊鉤連接；所述下料吊鉤為雙爪夾鉗吊鉤；所述自動分離機構包括分離撥料杆；所述分離撥料杆呈兩臂相互垂直的槓桿，垂足與下料位鉸接，上端伸向位於下料位承載鞍底部的空腔並左右擺動，側端與上下伸縮的分離氣缸活塞杆端頭鉸接；所述上料位設置有上料臺；所述檢測位設置有檢測臺；所述下料位設置有下料臺。
[0021]本實用新型具有良好的適應性，可靠性和通用性，機構穩定合理，測量準確，可以大幅度提高承載鞍檢測技術水平，是一個全新的先進檢測技術裝備，可以根本改變目前檢測技術面貌，解決鐵路長期困擾的技術難題。提高承載鞍檢測質量，對確保貨車運輸安全具有重要作用。本實用新型若採用2人操作，每件檢測周期約50秒，設備能力每班可檢測約50臺貨車。因此，具有良好的社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的標樣比較法自動檢測承載鞍設備作一步的詳細描述。
[0023]圖1是本實用新型設備側向示意圖；
[0024]圖2是從圖1上方向下俯視所取得的設備頂視圖；
[0025]圖3是通過圖1的I 一 I方向截取的檢測設備核心部位的剖視圖；
[0026]圖4是圖3中I1-1I方向對D軸型承載鞍軸承檔肩檢測的調整機構示意圖；
[0027]圖5是圖3中I1-1I方向對E軸型承載鞍軸承檔肩檢測的調整機構示意圖；
[0028]圖6是由圖3的A向視圖，由內向外觀察導框檢測模塊示意圖；
[0029]圖7是圖6的俯視示意圖；
[0030]圖8是圖6中B向示意圖；
[0031]圖9是圖6中C向示意圖。
【具體實施方式】
[0032]如圖1至圖9所示，本實施方式的一種標樣比較法的承載鞍自動檢測設備，包括承載鞍標準樣塊I和測量平臺，所述承載鞍標準樣塊用於測量前設備對標樣各檢測部位尺寸數據進行採集處理並記憶保存；測量平臺上設置工件檢測輸送機構4，所述工件檢測輸送機構包括平行的兩條導軌和輸送滑臺，導軌之間設置有稱為中心模塊8的承載鞍檢測臺位，在兩條導軌的兩側設置有導框檢測模塊6，所述導框檢測模塊是對稱設置的承載鞍導框檢測框架，在檢測框架相對承載鞍移動方向的前後分別設置有上料機構2和下料機構11，上料機構用於運送承載鞍到承載鞍檢測臺位上，下料機構將測量後的承載鞍從檢測臺位上取下來，上料機構和下料機構運送承載鞍的方向與承載鞍兩側導框呈垂直，在檢測框架的上方設置有承載鞍頂面檢測裝置7，在檢測框架的下方設置有承載鞍頂升裝置和鞍面檢測裝置5，當承載鞍檢測臺位將承載鞍輸送入檢測框架下方時，所述承載鞍頂升裝置將承載鞍頂起到檢測框架中；在導框檢測模塊、頂面檢測裝置和鞍面檢測裝置上分別設置有位移傳感器，一個記憶有承載鞍標準樣塊周邊位移數據的數據處理器分別連接所述位移傳感器。
[0033]所述設備還包括位於檢側位的工件一次定位機構3和自動分離機構12 ;從圖1、圖2和圖3中可以看出，工件一次定位機構3是四個立置在工件檢測輸送機構4上面上料側的定位塊呈矩形分布(參見圖2)，定位塊的橫截面呈直角，四個定位塊的直角朝向內側，並與承載鞍的底部內側面形位相適配，四個定位塊分為左右兩對，左右兩對定位塊的上部沿左右方向向內傾斜(參見圖3)。
[0034]所述的數據處理器是對傳感器採樣數據處理、檢測後工件自動下料並根據檢測結果自動進行不良工件與合格工件分離的微機處理系統9。
[0035]所述設備還包括對現有各型號承載鞍自動檢測而設的導框檢測模塊位置調整機構10。
[0036]本實施方式由於採用了承載鞍標準樣塊的技術手段，所以，可先測量並存儲承載鞍標準樣塊的標準尺寸，再測量工件的實際尺寸，將工件的實際尺寸與承載鞍標準樣塊的標準尺寸進行對比，即可直接獲得真實檢測結果。承載鞍檢測的標準依據是「鐵路檢修規程」規定的磨耗限度，而磨耗量是指與原產品設計尺寸相比較而確定的，並依此判定工件的合格、待加修或報廢三種狀態，並加以分離。
[0037]作為本實施方式進一步的改進，如圖1和圖2所示，所述輸送滑臺是採用氣缸402與滾珠直線導軌403組成的工件定位輸送滑臺401，輸送滑臺401為鋼製長方框形結構，中間形成方孔，方孔為所述中心模塊8頂升定位、檢測及滑臺401前後的工位輸送留出空間。
[0038]下面對工件上料定位、精確輸送描述如下。
[0039]I)選擇好工件輸送和定位方向:承載鞍導框位於鞍面圓柱軸線兩側的對稱位置，而導框檢測部位多，空間狹小，必須設置輔助機構才能實施檢測，為避免產生機構幹涉，需要將其分散布置在工件輸送方向兩側，並使輸送方向與承載鞍兩側導框呈垂直狀態。由此確定承載鞍的上料擺放方位為:左右導框開口向外橫向擺放，四角水平、鞍面向下，導框的檢測面與滑臺水平定位面垂直，輸送方向與承載鞍圓柱軸線一致(參見圖1、圖2和圖3)。
[0040]2)正確選擇定位基準:工件第一次定位基準，選取承載鞍圓弧底面的四個角組成的平面為支撐面，該面原為工件製造時的加工基準面，且為非工作面基本沒有磨損；再以軸承檔邊圓弧面及圓環面與四角底平面交匯形成的4組直角稜線，作為橫、縱向定位基準，依靠工件自重完成上料定位；工件定位基準均為機加工形成，且磨耗較小，可以保證上料定位準確性。將工件進行清理後放在預檢臺201上，採用手控氣動起重上料吊車202，將工件吊到工件輸送滑臺401上料位置上方，將工件平穩放在定位塊上完成上料定位(第一次定位)；工件輸送滑臺401由固定行程氣缸與滾珠直線導軌及鋼製滑臺組成，滑臺為精確加工的框形結構，中間製成方孔形，為檢測臺位402的中心檢測模塊8頂升定位及滑臺401前後的工位轉換留出空間。工件第一次定位後，由輸送滑臺準確送到檢測臺位上方，使工件中心與正下方的頂升檢測「中心模塊」垂直，完成工件的準確輸送，為工件的二次精確定位做好準備;
[0041]作為本實施方式再進一步的改進,所述設備進一步包括氣動傳動系統,包括由10個電磁換向閥集成組成的氣動控制模塊，所述氣動控制模塊按工作程序要求驅動各執行氣缸動作，各氣缸兩端設有附磁傳感器，反饋氣缸位置信號，實現閉環自動控制要求；所述氣缸的進、出口設有單向節流閥，所述氣缸傳動的運動機構均採用滾珠滑塊直線導軌系統。
[0042]氣壓傳動機構與控制系統的工作原理如下。
[0043]工件輸送機構4、中心檢測模塊8、工件自動下料機構11、工件自動分離機構12等主要工序循環，以及檢測不同型號時檢測模塊空間位置的變換，均採用各種執行氣缸推動，其中包括三軸氣缸、超薄氣缸、多工位氣缸及標準氣缸18個，分組由10個二位五通電磁閥控制，各氣缸兩端均設有附磁傳感器，控制氣缸工作位置；氣缸進、出口設有節流閥，可使氣缸平穩工作。為解決繁雜的氣管路安裝，採用電磁閥集成塊技術，在設備內部設置管線橋架和託盤，氣電管線拖鏈機構等。在涉及工件定位輸送、檢測等主要運動機構，均採用精密的滾珠直線導軌系統，保證各機構動作的平直、準確、無擺動，滿足檢測精度要求。所有傳動元器件均採用先進標準配套件。可以保證重複性檢測精度，具有準確靈活、通用可調和經濟耐用等功能。
[0044]傳感器檢測系統工作原理如下。
[0045]根據工件要求測量點多、檢測空間狹小及檢測功能的需要，本設備採用差動變壓器式位移接觸傳感器及變送器，對12路傳感器外形按訂貨要求進行小型化設計，傳感器至變送器及變送器至計算機均採用專用屏蔽線防護，變送器採用線性電源和進口配件，提高檢測精度和穩定性。
[0046]PLC及微機自動化控制系統工作原理如下。
[0047]設備檢測按自動程序要求進行，包括「標定程序」、檢測循環程序和品種更換位置調整程序。設備具有按作業程序閉環自動控制功能，準確完成工件定位輸送、頂升定位檢測、機械手自動抓取工件和送出及檢測後不良品自動分離等作業，每一工序動作之間設有信息反饋元件，組成自動流水作業線，實現一次按鈕操作，自動完成工件全部檢測工作要求。在工控機和PLC系統聯合控制下,組成機電一體化自動控制系統。
[0048]微機控制各傳感器的數據採集、A/D轉換並按專用軟體計算檢測數值與標定值運算處理，顯示或列印輸出檢測結果，發出不良品自動分離指令等，系統具有HMIS網絡數據接口，可實現區域網信息共享。
[0049]作為本實施方式又進一步的改進，如圖3、圖4和圖5所示，所述鞍面檢測裝置5由鞍面圓弧檢測機構501和軸承檔肩檢測機構502組成，所述鞍面圓弧檢測機構和軸承檔肩檢測機構安裝在同步升降的兩個三軸氣缸503上，所述鞍面圓弧檢測機構包括設置在中心模塊頂面的固定弦定位塊505，固定弦定位塊的中心位置向上安裝弦高檢測傳感器506，檔肩檢測機構採用兩組對稱安裝的等臂長槓桿機構組成，兩組槓桿機構上部外側與承載鞍檔肩內側面接觸，兩組槓桿機構下部分別與檔肩傳感器504接觸，檔肩傳感器安裝在中心模塊內，其檔肩傳感器504屏蔽線由導管引向變送器。
[0050]鞍面及擋肩的檢測。
[0051]採用測量固定弦高度的方法，檢測鞍面圓弧直徑磨耗量，在鞍面圓弧檢測機構中，設有固定弦長定位塊，中間位置安裝高精度傳感器的觸頭與被測工件圓弧面接觸，測量固定弦的高度，當固定弦左右稜線與鞍面接觸後，利用固定弦高的細微變化，即可檢測鞍面圓弧直徑數值變化，以變量X表示弦高，變量I表示被檢測圓弧直徑，2k表示固定弦長即定位塊兩條稜線距離，根據固定弦高公式:x/k=k/(y_x),則有數學函數式:y= x + k2/x ;當x、y取正值，且當X < k時有意義，該方法同時適用對「D型」車軸鞍面(Φ 230)和「E型」車軸鞍面(Φ250)磨耗量的檢測，選取2k值略大於直徑一半時(如2k=130mm)，適於對各種型號承載鞍的檢測定位要求。在實際應用範圍內，變量I的增量值約為變量X減少值的8-12倍，而X值由高精度傳感器採集，顯示精度達到μ m級，y值的數值按數學模型由微機運算處理，並與「標定值」比較，即可完成對鞍面圓柱面磨耗量的檢測。
[0052]判定鞍面直徑磨耗是否達到規程規定的限度值，要求滿足兩個條件，其一是鞍面磨耗是否均勻，磨耗後鞍面仍為圓弧面，其二是傳感器檢測顯示精度是否足夠，分述如下:第一，鞍面原設計尺寸「D軸」鞍面直徑y= Φ 230+°_ 1(1_。.。5及「軸E」鞍面直徑y= Φ 250+°_ 10_0.05與對應的輪對軸承外圓採用「過渡配合」(9級精度)，根據軸承工作原理，在輪對運行中，軸承內環與輪對車軸為「過盈配合面」，必然與車軸一起轉動；而外圓與鞍面「過渡配合」，在運用過程中產生極緩慢的相對轉動，並產生小量均勻磨耗，可以提高軸承外圓的使用壽命，這是正常的。規程規定檢修限度為:鞍面直徑的磨耗量0.5_，當接近該磨耗量時，相當於鞍面尺寸精度由9級精度降至約12級尺寸精度，由於軸承外環與鞍面相對磨耗量小，仍能保持圓弧面過渡配合的均勻接觸，因此鞍面仍能保持圓弧的幾何特性。第二，鞍面位移傳感器選用量程為3mm，檢測精度為0.1%級，其顯示精度為0.003mm ;當定位塊的固定弦長2k=130mm時，若弦高X減少0.003mm時，鞍面直徑y的增量約為0.03mm。按檢修規程規定的報廢限度值為0.5_，若留有0.05mm綜合判定誤差是可行的，可見鞍面直徑檢測精度值0.03_可以滿足實用要求。
[0053]採用小量程的高精度位移傳感器，可以同時滿足對D軸(Φ230)和E軸(Φ250)各型承載鞍鞍面的檢測。本案固定弦長2k=130-0.1，可以滿足工件精確定位需要；由於採用固定弦長略大於軸承外徑的一半，使被測圓弧面含蓋了軸承工作滾子的主要支撐面，使該範圍圓弧質量得到控制，可使軸承滾子圓柱面的接觸應力得到控制，延長了軸承的使用壽命，從而保證了承載鞍的檢修質量。
[0054]中心檢測模塊的主體構件加工成中空的六面體，頂面安裝固定弦定位塊505，固定弦定位塊505的中心位置向上安裝弦高檢測傳感器506，完成對鞍面圓弧檢測。前後兩面對稱安裝有活塊508和開口寬度墊片509，槓桿上部觸點507與擋肩內側環面接觸，槓桿下部等長位置與檔肩傳感器504觸頭接觸，等效接收卡鉗觸頭位移的信息，簡稱「四爪智慧卡鉗」，擔負對軸承檔肩內環面磨耗的檢測。在中心模塊內部共有三個傳感器，其電纜線有防護導管隨同中心模塊一起升降，電纜線的航空插頭接與主機箱內的變送器連接。中心模塊下部通過剛性連接託板安裝在同步升降的兩個三軸氣缸503的頂板上，組成六柱式同步升降機構。在模塊上升到頂部位置時，工件輸送滑臺4按程序返回上料位置，準備下一個工件上料，滑臺的前端位置處於中心模塊的接料狀態，當工件綜合檢測結束後按程序時間控制，中心模塊帶工件一同下落，約2/3行程時，工件兩側落放在滑臺下料位置上，中心模塊繼續下降到底，頂部完全脫離工件；待下一工件輸送時，將滑臺上的已檢測的工件，送到下料位，由後續自動下料機構機械手(兩爪夾鉗)按程序抓取工件並送出。
[0055]槓桿下端與位移傳感器觸點接觸的是一個檢測圓臺510,檢測圓臺510面與傳感器504位移垂直，檢測圓臺尾部安裝杆製成螺紋，擰入槓桿一端，並用扁螺母鎖緊固定，使圓臺位置可以進行前後小量調節，解決傳感器安裝和位置微調的難題。[0056]工件的第二次定位由中心模塊垂直上升時完成的，在中心模塊前後安裝楔形定位塊511，先以工件軸承檔肩內側為定位面，四個楔形定位塊511隨同中心模塊上升插入前後檔肩內側，限制工件的前後移動；在中心檢測模塊8頂部精確水平安裝固定弦定位塊505，在中心檢測模塊上升過程中，該楔形定位塊511的左右稜線與鞍面圓弧接觸完成第二次精確定位。
[0057]精確定位檢測定位由精準的設備運動機構實現，除採用精密輸送器件外，對設備機身工作檯及輸送滑臺401、中心檢測模塊8安裝構件等，經過精密加工和安裝，保證各三維運動機構與機身軸線位置的垂直度和水平度精度要求，用儀表校準後定位緊固。
[0058]本定位系統採用以軸承鞍面為基準的二次定位系統，其優點為:其一，可適應各型號承載鞍檢測的定位要求。中心模塊前後設置活塊509和開口寬度墊片510，模塊上設有兩個水平導向軸和緊固機構，只需調整開口寬度墊片510內外安裝位置(通過圖4和圖5對比可以看出)，可以改變中心模塊擋肩定位寬度，(D軸檔肩距153mm，E軸檔肩距163mm)即可實現對「D型軸」系列和「E型軸」系列多種型號承載鞍的通用定位要求。其二，鞍面為軸承外圓配合面，使用中均勻磨耗，可以保證二次定位的準確性。二次定位使導框檢測面處在垂直狀態，為「中心模塊」頂升的集中檢測提供條件。當頂升約1/3行程時完成二次定位，工件脫離滑臺依靠自重扣在中心模塊上，當模塊繼續上升時進入集中檢測區域，完成全部檢測工作。集中檢測包含有:鞍面及擋肩檢測系統、左右導框檢測系統和頂面檢測裝置三部分。
[0059]作為本實施方式還進一步的改進，如圖1、圖2、圖3、圖6、圖7、圖8和圖9所示，
[0060]所述導框檢測模塊6包括兩個對稱設置在中心模塊8上方左右兩側的三組檢測智慧卡鉗模塊601 ;每一個所述三組檢測智慧卡鉗模塊601包括構成一個導框底面檢測機構602和兩個導框側面檢測機構603 ;所述一個導框底面檢測機構602包括橫置的等臂直角彎形槓桿604 ;所述橫置的等臂直角彎形槓桿604的彎折處鉸接在所述三爪檢測智慧卡鉗模塊601的支架上；所述橫置的等臂直角彎形槓桿604的鉸軸605平行於承載鞍的導框底面；所述橫置的等臂直角彎形槓桿604的下端與短懸臂軸承滾輪606連接；短懸臂軸承滾輪606的短懸臂607平行於承載鞍的導框底面；短懸臂軸承滾輪606的輪面與承載鞍一側的導框底面相接觸；所述橫置的等臂直角彎形槓桿604的水平臂沿左右方向朝外；所述橫置的等臂直角彎形槓桿604側端的上面設置有導框底面傳感器608 ;所述兩個導框側面檢測機構分別包括位於所述橫置的等臂直角彎形槓桿604前後兩側縱置的等臂直角彎形槓桿609 ;兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609的彎折處分別鉸接在所述檢測智慧卡鉗模塊601的支架上；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609的鉸軸610與所述橫置的等臂直角彎形槓桿604的鉸軸605位於同一水平面內；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609的鉸軸610相互平行並與導框擋邊面平行；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609的下端分別與長懸臂軸承滾輪611連接；兩個長懸臂軸承滾輪611的長懸臂612相互平行；兩個長懸臂軸承滾輪611的輪面分別與承載鞍一側導框兩邊的側面相接觸；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609的水平臂沿前後方向朝外並位於同一直線上；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿609側端的上面分別設置有導框側面傳感器613。
[0061]導框檢測模塊6的工作原理如下。
[0062]I)導框檢測模塊及檢測方式:導框為兩側對稱布局的「][」開口形狀，導框內側空間小，各型承載鞍尺寸均不相同，且差異較大，為提高檢測機構穩定性將導框導框檢測模塊定位在工件導框上方對應部位，等待中心模塊將工件頂升，進入定位後的導框檢測模塊中完成檢測(參見圖6)。由於被檢測面為立體垂直內側平面，各型工件尺寸離散度大，導框內側範圍為79?170mm，導框底面範圍為18廣309mm，導框高度相差約40mm，傳感器尺寸大，不可能直接對工作面進行檢測，必須設計特殊的檢測機構，做成左右對稱、同步可調的導框檢測機構。該導框檢測機構由兩部分組成，其一為檢測模塊部分，其二為導框檢測模塊位置調整機構(後面將詳細描述)，兩部分緊密結合，解決三維空間狹小、數據採集點集中和調整幅度大等問題。導框檢測機構共設有6個傳感器，負責對左右導框內側面和兩導框底面的檢測。
[0063]2)導框檢測模塊:兩側設有對稱的導框檢測模塊和複合檢測模塊(安裝兩套檢測傳感器)。每個傳感器檢測模塊機構由懸臂軸承滾輪606、611和等長度臂直角槓桿604、609及壓力彈簧和定位螺釘等零件組成，懸臂滾輪606、611安裝在直角槓桿604、609下垂的一端，滾輪606、611可以深入導框內側與檢測面接觸，直角槓桿的水平位置與傳感器觸頭接觸，等效接受滾輪觸頭的位移信息。對應兩側的導框檢測直角槓桿始終處在對稱的水平位置，共組成三對「智慧卡鉗」機構，分別檢測左右導框內側面磨耗量和左右兩導框底面的磨耗量。滾輪檢測機構位於工件上方位置，與滑臺上放置的工件導框頂部留有約30mm垂直間隙，確保工件輸送時與機構不幹涉。該「智慧卡鉗」機構的每一邊為等臂直角槓桿機構，槓桿通過懸臂軸承滾輪與工件磨耗面接觸，採用小型滾動軸承觸頭結構，可以方便滾入對應檢測面，滾動軸承觸頭在被檢測面滾動有助於平穩完成檢測過程，槓桿轉軸兩側安裝壓縮彈簧614和限位螺釘615，保證兩端檢測點密貼，並防止擺動角度過大，確保檢測真實性和可靠性。工件檢測數據與標樣標定數據相比較，得到各工作面的實際磨耗量。上述智慧卡鉗的等臂槓桿機構，其槓桿工作時的最大擺動角度均小於±4°值，可以保持槓桿臂長基本不改變，並使槓桿兩端測量點垂直位移長度基本相等，保證位移傳感器採集數據的真實準確。
[0064]作為本實施方式更進一步的改進，如圖6、圖7、圖8和圖9所示，所述橫置的等臂直角彎形槓桿604側端的上面設置有一個可調節的檢測圓臺616，檢測圓臺616上面與橫置的等臂直角彎形槓桿604的鉸軸平行，與傳感器608位移方向垂直，檢測圓臺616下面的安裝杆製成螺紋，自上而下地擰入並穿過橫置的等臂直角彎形槓桿604側端部並通過扁螺母617鎖緊固定。
[0065]作為本實施方式再更進一步的改進，所述導框檢測模塊位置調整機構10由氣缸與滾珠滑塊直線滑軌組成三層三維空間調整機構，包括10個氣缸推動滑塊、左右對稱設置，完成對不同型號承載鞍導框擋邊、導框底面和導框高度位置的調整。
[0066]導框檢測模塊位置調整機構是左右對稱設置的，採用自動控制氣缸與滾珠滑塊直線導軌組成的三層三維空間調整機構。第一層左右對稱安裝有橫向多工位氣缸推動橫向移動滑塊1001，在左右兩組滑塊上安裝二層橫移臺板1002，擔負左右導框底面測量位置的調節；第二層在左右橫移臺板上各安裝前後兩個多工位氣缸，推動縱向移動滑塊1003，縱向移動滑塊1003上安裝縱移架1004，擔負兩側導框內側面檢測位置的調節；第三層是在左右共四個縱移架1005上，對稱安裝高度調節滑塊1006及高度調節氣缸1007，在頂層滑塊上安裝三組(爪)智慧卡鉗導框檢測模塊601，對檢測不同型號承載鞍導框高低位置進行調整，保持檢測模塊與不同工件導框的調整定位要求。上述三層立體調整結構，由三種10個氣缸推動完成四組檢測模塊三維空間位置調整，實現通用性功能要求。十個調整氣缸分三組由電磁閥自動控制，按不同工件導框尺寸位置，少量調整定位塊，即可實現對不同型號導框檢測位置的定位。全部氣缸設有附磁傳感器，可提供檢測模塊在該檢測位置的反饋信號，確保導框檢測系統的穩定工作要求。
[0067]作為本實施方式又更進一步的改進，如圖1所示，所述頂面檢測裝置包括三個頂面檢測傳感器701 ;所述三個頂面檢測傳感器701設置在所述中心檢測模塊8的上方；所述三個頂面檢測傳感器701的觸頭朝下並呈水平三角形分布。
[0068]承載鞍頂面磨耗檢測的工作原理如下。
[0069]承載鞍頂面磨耗量的檢測，是在中心模塊頂升到最上部位置時進行的。在設備主機的中心模塊上方設有固定的頂面檢測安裝結構架，三個頂面檢測傳感器701，懸吊安裝在架構架下的三軸氣缸活動板下，三軸氣缸活動板升、降，完成不同型號頂面檢測高度的定位轉換，適應各種承載鞍頂面檢測要求。傳感器接收工件頂面傳來的位移數據與標樣標定值對比，即可確定頂面磨耗量和偏磨量。傳感器30mm有效檢測行程，可適應各種工件頂面高度變化要求。
[0070]作為本實施方式還更進一步的改進,如圖1所示，所述工件上料機構2包括位於上料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的上料導軌201 ;所述上料導軌設置有在上料導軌上移動的上料吊車202 ;所述上料吊車202設置有活塞杆端頭朝下的上料升降氣缸203 ;所述上料升降氣缸203的活塞杆端頭與上料吊鉤204連接；所述自動下料機構11包括位於下料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的下料導軌1101 ;所述下料導軌1101設置有在下料導軌上移動的下料導塊1102 ;所述下料導塊1102設置有下料升降氣缸1103 ;所述下料導塊1102與沿著所述下料導軌1101方向伸縮的下料驅動氣缸1104活塞杆端頭連接；所述下料升降氣缸1103的活塞杆端頭與下料吊鉤1105連接；所述下料吊鉤1105為雙爪夾鉗吊鉤；所述自動分離機構12包括分離撥料杆1201 ;所述分離撥料杆1201呈兩臂相互垂直的槓桿，垂足與下料位鉸接，上端伸向位於下料位承載鞍底部的空腔並左右擺動，側端與上下伸縮的分離氣缸1202活塞杆端頭鉸接。所述上料位設置有上料臺19 ;所述檢測位設置有檢測臺20。
[0071]工件自動下料機構和分離機構的工作原理如下。
[0072]如前述，當工件檢測後由送料滑臺401將其送到下料位置，由工件自支下料機構將工件運出，夾鉗將工件運送到分離機構臺位上方，根據檢測信息，分離撥料杆可以預置撥料方向，等待機械手放下工件後進行分離動作，對合格品、返修品和廢品進行檢測後自動分離。
[0073]所述上料臺19、檢測臺20和下料臺21相互分離，可消除工件分離工作的衝擊對主機檢測的影響，分離機構由鋼結構框架和氣動撥杆組成。
[0074]具體實施步驟如下:
[0075]I)開發專有檢測技術，研究檢測新方法和創新設計專用檢測模塊結構，完成設備整體方案設計。
[0076]2)設備技術標準的研究編制，研究鐵路檢修規程要求，基準標樣圖繪製，適用現場考察，對設備適用性和通用性研究。
[0077]3)產品技術設計，程序設計，工控機控制檢測軟體設計，關鍵檢測元件開發訂貨，氣動系統開發設計，元件訂貨，電氣控制系統設計。[0078]4)設備試製，標定程序和自動檢測程序，軟硬體聯調，工控機PLC控制，設備功能包括:設備安裝使用要求，設備診斷技術，安全操作，故障處理，編寫使用說明等。開展設備性能試驗，完成設備試驗檢測報告。
【權利要求】
1.一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述設備包括測量平臺，測量平臺上設置工件檢測輸送機構，所述工件檢測輸送機構包括平行的兩條導軌和輸送滑臺，導軌之間設置有稱為中心模塊的承載鞍檢測臺位，在兩條導軌的兩側設置有導框檢測模塊，所述導框檢測模塊是對稱設置的承載鞍導框檢測框架，在檢測框架相對承載鞍移動方向的前後分別設置有上料機構和下料機構，上料機構用於運送承載鞍到承載鞍檢測臺位上，下料機構將測量後的承載鞍從檢測臺位上取下來，上料機構和下料機構運送承載鞍的方向與承載鞍兩側導框呈垂直，在檢測框架的上方設置有承載鞍頂面檢測裝置，在檢測框架的下方設置有承載鞍頂升裝置和鞍面檢測裝置，當承載鞍檢測臺位將承載鞍輸送入檢測框架下方時，所述承載鞍頂升裝置將承載鞍頂起到檢測框架中；在導框檢測模塊、頂面檢測裝置和鞍面檢測裝置上分別設置有位移傳感器，一個記憶有承載鞍標準樣塊周邊位移數據的數據處理器分別連接所述位移傳感器。
2.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述輸送滑臺是採用氣缸與滾珠直線導軌組成的工件定位輸送滑臺，滑臺為中間有長方孔的鋼製框形結構，長方孔為所述中心模塊頂升定位、檢測及滑臺前後的工位輸送留出空間。
3.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述鞍面檢測裝置由鞍面圓弧檢測機構和軸承檔肩檢測機構組成，所述鞍面圓弧檢測機構和軸承檔肩檢測機構安裝在同步升降的兩個三軸氣缸上，所述鞍面圓弧檢測機構包括設置在中心模塊頂面的固定弦定位塊，固定弦定位塊的中心位置向上安裝弦高檢測傳感器，檔肩檢測機構採用兩組對稱安裝的等臂長槓桿機構組成，兩組槓桿機構上部外側與承載鞍檔肩內側面接觸，兩組槓桿機構下部 分別與檔肩傳感器接觸，檔肩傳感器安裝在中心模塊內。
4.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述導框檢測模塊包括兩個對稱設置在中心模塊上方兩側的三組檢測智慧卡鉗模塊；所述三組檢測智慧卡鉗模塊構成一個導框底面檢測機構和兩個導框側面檢測機構；所述導框底面檢測機構包括橫置的等臂直角彎形槓桿；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的彎折處鉸接在所述檢測智慧卡鉗模塊的支架上；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸平行於承載鞍的導框底面檢測面；所述橫置的等臂直角彎形槓桿的下端與一個短懸臂軸承滾輪連接；短懸臂軸承滾輪的短懸臂平行於承載鞍的導框底面檢測面；短懸臂軸承滾輪的輪面與承載鞍一側的導框底面相接觸，所述橫置的等臂直角彎形槓桿的水平臂沿左右方向朝外，所述橫置的等臂直角彎形槓桿側端的上面設置有導框底面傳感器；所述兩個導框側面檢測機構分別包括位於所述橫置的等臂直角彎形槓桿前後兩側縱置的等臂直角彎形槓桿，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的彎折處分別鉸接在所述檢測智慧卡鉗模塊的支架上，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸與所述橫置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸位於同一水平面內，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的鉸軸與承載鞍導框檢測面相互平行，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的下端分別與長懸臂軸承滾輪連接；兩個長懸臂軸承滾輪的長懸臂相互平行並垂直於承載鞍的移動方向；兩個長懸臂軸承滾輪的輪面分別與承載鞍一側導框兩邊的側面相接觸；兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿的水平臂沿前後方向朝外對稱設置，兩個所述縱置的等臂直角彎形槓桿側端的上面分別設置有導框側面傳感器。
5.根據權利要求4所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述橫置的等臂直角彎形槓桿側端的上面和所述兩個縱置的等臂直角彎形槓桿側端的上面分別設置有 一個可調節的檢測圓臺，檢測圓臺面與等臂直角彎形槓桿的鉸軸平行，與傳感器位移方向垂直，檢測圓臺下面的安裝杆製成螺紋，自上而下地擰入並穿過橫置的等臂直角彎形槓桿側端部並通過扁螺母鎖緊固定。
6.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述導框檢測模塊包括有導框檢測模塊位置調整機構，所述導框檢測模塊位置調整機構是由氣缸與滾珠滑塊直線滑軌組成三層三維空間的調整機構，包括10個氣缸推動滑塊，所述氣缸推動滑塊左右對稱設置，完成對不同型號承載鞍導框擋邊、導框底面和導框高度位置的調整。
7.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述頂面檢測裝置包括三個頂面檢測傳感器和三軸氣缸，三個頂面檢測傳感器懸吊安裝在三軸氣缸活動板下，三個頂面檢測傳感器通過三軸氣缸活動板升、降完成不同型號頂面檢測高度的定位轉換，適應各種承載鞍頂面檢測要求。
8.根據權利要求1所述的一種鐵路貨車承載鞍自動檢測設備，其特徵在於，所述上料機構包括位於上料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的上料導軌；所述上料導軌設置有在上料導軌上移動的上料吊車；所述上料吊車設置有活塞杆端頭朝下的上料升降氣缸；所述上料升降氣缸的活塞杆端頭與上料吊鉤連接；所述下料機構包括位於下料位上方並沿著承載鞍移動方向設置的下料導軌；所述下料導軌設置有在下料導軌上移動的下料導塊；所述下料導塊設置有下料升降氣缸；所述下料導塊與沿著所述下料導軌方向伸縮的下料驅動氣缸活塞杆端頭連接；所述下料升降氣缸的活塞杆端頭與下料吊鉤連接；所述下料吊鉤為雙爪夾鉗吊鉤；所述自動分離機構包括分離撥料杆；所述分離撥料杆呈兩臂相互垂直的槓桿，垂足與下料位鉸接，上端伸向位於下料位承載鞍底部的空腔並左右擺動，側端與上下伸縮的分離氣缸活塞杆端頭鉸接；所述上料位設置有上料臺；所述檢測位設置有檢測臺；所述下料位設置有下料臺。
【文檔編號】B07C5/02GK203426056SQ201320547305
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】許廣立, 許競 申請人:許廣立, 許競