CN104233910A - 一种索锯切割控制系统及索锯切割装置 - Google Patents

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牟春燕
潘加佳
牛勇
谢蛟
刘海东
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Abstract

本发明公开了一种索锯切割控制系统及索锯切割装置，包括安装在电控柜(3)中的PLC控制器、切割变频器和行走变频器；所述PLC控制器通过连接行走变频器和切割变频器分别控制行走电机(2)和切割电机(4)；所述行走电机(2)的转速信号通过连接第一转速传感器(1)反馈至行走变频器；所述切割电机(4)的转速信号通过连接第二转速传感器(1-1)反馈至切割变频器。本发明实现了索锯切割机绳锯工作机构的力矩控制和索锯切割机行走机构的速度控制，使行走机构根据绳锯工作机构的切割快慢自动调节行走速度，实现了切割工作机构和行走机构的速度统一，始终保证了串珠绳处于最佳工作状态，降低串珠绳的断绳概率，延长了串珠绳的使用寿命。

Description

一种索锯切割控制系统及索锯切割装置
技术领域
本发明涉及一种索锯切割装置，具体是一种索锯切割控制系统及索锯切割装置，适用于分离高速铁路无砟轨道道板和轨道底座间砂浆层用的索锯切割装置。
背景技术
我国无砟轨道的养护处于初级阶段，且大部分养护是针对基础沉降导致轨道板移位或变形进行的。这类养护，主要是将轨道板和底座分离，进行重新注浆调整轨道板至要求位置，从而保障轨道的平顺性。这一过程的难题是将轨道板和底座间砂浆层剥离，目前世界上没有此类砂浆层剥离的专业机械设备。现有常规做法是先锯断钢轨，然后将轨道板完全抬起取掉，再将砂浆层分离。此种方法需耗用大量的人力、物力和时间，且现场工艺复杂、安全性较低。
通过对高速铁路结构的深入研究，发明了高速铁路无砟轨道砂浆层索锯切割机。砂浆层索锯切割机可在现场快速实现砂浆层的完全剥离，然后使用调高设备将轨道板抬起并进行精确定位。将由此产生的板下空隙的两侧密封，再进行灌浆。由于灌浆层在较短的时间内即可固化，因此校正工作完成几个小时后，列车即可通行。砂浆层索锯切割机不受环境限制可在任意无砟轨道上进行切割，同时工作时不需进行轨道切割和轨道板的抬升，可节省大量时间、人力、物力、安全度高、操作性好，极大的满足了我国现阶段无砟轨道养护的实际部件更换需求，保障列车短时间内即可恢复通行。但是现有技术中的索锯切割技术是在液压马达的带动下绕切割面研磨切割体，液压泵运行恒定，无法使行走机构根据绳锯工作机构的切割快慢自动调节行走速度，切割速度不能根据切割体的硬度进行自适应调节，断绳率高，无法保证串珠绳的使用寿命。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种索锯切割控制系统及索锯切割装置，能够实现索锯切割机绳锯工作机构的力矩控制和索锯切割机行走机构的速度控制，使行走机构根据绳锯工作机构的切割快慢自动调节行走速度，实现切割工作机构和行走机构的速度统一，始终保证串珠绳处于最佳工作状态，降低串珠绳的断绳概率，延长串珠绳的使用寿命。
为了实现上述目的，本索锯切割控制系统包括安装在电控柜中的PLC控制器、切割变频器和行走变频器；
所述PLC控制器通过连接行走变频器和切割变频器分别控制行走电机和切割电机；
所述行走电机的转速信号通过连接第一转速传感器反馈至行走变频器；
所述切割电机的转速信号通过连接第二转速传感器反馈至切割变频器。
进一步，所述行走电机为减速电机。
进一步，所述行走变频器和切割变频器采用恒转矩控制，频率输出信号分别反馈至PLC控制器。
本发明还提供了一种包括所述索锯切割控制系统的索锯切割装置。
进一步，所述索锯切割装置中的切割电机连接主动轮，所述主动轮通过串珠绳带动包括定位轮和导向轮构成的轮系结构运转。
进一步，所述行走电机连接行走轮。
与现有技术相比，本索锯切割控制系统及索锯切割装置采用PLC控制行走电机和切割电机，对索锯切割机绳锯工作机构的力矩和索锯切割机走行机构的速度进行控制，实现了索锯切割机绳锯工作机构的力矩控制和索锯切割机行走机构的速度控制，使行走机构根据绳锯工作机构的切割快慢自动调节行走速度，实现了切割工作机构和行走机构的速度统一，始终保证了串珠绳处于最佳工作状态，降低串珠绳的断绳概率，延长了串珠绳的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为索锯切割机的主视图；
图3为索锯切割机的左视图；
图中，1、第一转速传感器，1-1、第二转速传感器，2、行走电机，3、电控柜，4、切割电机，5、定位轮，6、导向轮，7、串珠绳，8、主动轮，9、行走轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图3所示，本索锯切割控制系统包括索锯切割机绳锯工作机构的力矩控制和索锯切割机走行机构的速度控制。具体包括安装在电控柜3中的PLC控制器、切割变频器和行走变频器；
所述PLC控制器通过连接行走变频器和切割变频器分别控制行走电机2和切割电机4；
所述行走电机2的转速信号通过连接第一转速传感器1反馈至行走变频器；
所述切割电机4的转速信号通过连接第二转速传感器1-1反馈至切割变频器。
PLC控制器通过切割变频器和行走变频器分别控制切割电机4和行走电机2。当操作人员通过操作面板发出启动命令及切割变频器的频率设定信号，PLC控制器根据收到的控制指令启动切割变频器和行走变频器，从而启动切割电机4和行走电机2。
第一转速传感器1和第二转速传感器1-1将检测到的行走电机2和切割电机4的速度信号分别反馈至行走变频器和切割变频器，利用变频器内部的PID闭环控制减小速度误差，确保整车行走速度和切割速度的协调性，使串珠绳7与切割面始终处于最佳贴合状态，避免串珠绳7过紧或与切割面不贴合的状况出现，保证切割速度，减少断绳率。当现场出现故障时，按下紧急停止按钮可使索锯切割装置完全停止，避免事故的发生。
进一步，所述行走电机2为减速电机。保证了切割装置的行走速度，确保了整车行走速度和切割速度的协调性。
进一步，所述行走变频器和切割变频器采用恒转矩控制，频率输出信号分别反馈至PLC控制器。PLC控制器根据行走电机2和切割电机4的速度特性计算出行走变频器的给定频率，行走变频器控制行走电机在PLC给定频率下运行，使行走电机2拖动整车的行走速度与切割装置的切割速度相匹配。
如图2和图3所示，本发明还提供了一种包括所述索锯切割控制系统的索锯切割装置。
进一步，所述索锯切割装置中的切割电机4连接主动轮8，所述主动轮8通过串珠绳7带动包括定位轮5和导向轮6构成的轮系结构运转。切割电机4带动主动轮8旋转，主动轮8通过串珠绳7使整个轮系结构旋转，带有一定张拉力的串珠绳7持续水平运动研磨切割砂浆层；轮系结构包括一个主动轮8、六个定位轮5和两个导向轮6，整个轮系结构保证串珠绳7在施工过程中的水平位置满足施工现场的需要。
串珠绳7即金刚石绳锯，是实现砂浆层切割的执行元件，由钢绳、金刚石串珠、钢圈、隔套、固定圈和接头六部分组成。工作时，将串珠绳7缠绕在轮系结构上，串珠绳7的两端用接头连接构成封闭环状，轮系结构和串珠绳7在主动轮8的带动下进行运转切割动作，定位轮5调整串珠绳7的缠绕方向以满足现场切割形式的要求，导向轮6确保切割的有效切割速度。
进一步，所述行走电机2连接行走轮9，带动行走轮9的运转，使整个索锯切割装置前进或后退。
本发明的工作过程是：施工现场准备就绪，操作人员在操作面板上启动行走电机2和切割电机4，并根据切割体硬度用电位计设定切割变频器的输入频率，PLC控制器根据收到的控制指令启动行走电机2和切割电机4，切割电机4运行在设定频率下，切割电机4带动主动轮8旋转，主动轮8通过串珠绳7使整个轮系结构旋转，带有一定张拉力的串珠绳7持续高速运转研磨切割砂浆层。
切割变频器采用恒转矩控制方式，切割变频器的运行频率信号反馈至PLC控制器，PLC控制器根据切割变频器的运行频率信号以及切割电机4、行走电机2的速度特性计算出行走电机2的运行频率，行走电机2在PLC控制器输出频率下运行，行走电机2带动索锯切割装置的行走轮9，使整个索锯切割装置行走，保证行走电机2带动索锯切割装置的行走速度与切割电机4的切割速度相匹配。
调节切割变频器的设定频率后，PLC控制器自动重新计算控制行走电机的运行频率，始终保证切割速度和行走速度的协调统一。行走电机2和切割电机4均可正反向运转，可根据施工需要启用。当现场出现故障时，按下紧急停止按钮可使索锯切割装置完全停止，避免事故扩大，确保人身安全。
综上所述，本索锯切割控制系统及索锯切割装置实现了索锯切割机绳锯工作机构的力矩控制和索锯切割机行走机构的速度控制，使行走机构根据绳锯工作机构的切割快慢自动调节行走速度，实现了切割工作机构和行走机构的速度统一，始终保证了串珠绳处于最佳工作状态，降低串珠绳的断绳概率，延长了串珠绳的使用寿命。

Claims (6)

1.一种索锯切割控制系统，其特征在于，
包括安装在电控柜(3)中的PLC控制器、切割变频器和行走变频器；
所述PLC控制器通过连接行走变频器和切割变频器分别控制行走电机(2)和切割电机(4)；
所述行走电机(2)的转速信号通过连接第一转速传感器(1)反馈至行走变频器；
所述切割电机(4)的转速信号通过连接第二转速传感器(1-1)反馈至切割变频器。
2.根据权利要求1所述的一种索锯切割控制系统，其特征在于，
所述行走电机(2)为减速电机。
3.根据权利要求1所述的一种索锯切割控制系统，其特征在于，
所述行走变频器和切割变频器采用恒转矩控制，频率输出信号分别反馈至PLC控制器。
4.一种索锯切割装置，其特征在于，
包括权利要求1至3任意一项所述的一种索锯切割控制系统。
5.根据权利要求4所述的一种索锯切割装置，其特征在于，
所述切割电机(4)连接主动轮(8)，所述主动轮(8)通过串珠绳(7)带动包括定位轮(5)和导向轮(6)构成的轮系结构运转。
6.根据权利要求4所述的一种索锯切割装置，其特征在于，
所述行走电机(2)连接行走轮(9)。
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