CN108225248A - 铁路货车轮对轴颈自动测量机 - Google Patents

Abstract

一种铁路货车轮对轴颈自动测量机，轮对举升模块将轮对升降到指定高度，轮对旋转模块将轮对旋转指定角度进行测量，轮对止推模块保证与轮对检修线良好结合，轮对轴颈测量模块对轮对先在上部测量样环得出基准数据，然后下降值轮对测量位置进行测量，得出的测量数据与样环对比，最终取得相关直径尺寸。其优点是测量结构形式类似于轮对轴颈加工，实现了测量基准和加工基准的统一，有效保证了测量精度；动作过程自动化，可将轮对参数及测量结果上传给HMIS系统，也可将测量结果直接传于轴承选配系统，与轴承内径数据进行选配，并将选配结果输出，大大提高轴颈测量、选配及轴承压装生产效率，是轮轴车间实现自动化检测的理想设备。

Description

铁路货车轮对轴颈自动测量机

技术领域

本发明涉及铁路货车轮对轴颈测量技术，特别涉及一种铁路货车轮对轴颈自动测量机。

背景技术

国内常见的轴颈测量机多采用的是一个测量截面两个位移传感器，此方法容易造成测量误差的成倍增长，对于微米级的测量其带来的误差是致命的。

常见的测量标定采用标准轮对，由于标准轮对体积较大，无法每次测量都用它做标定，设备运动机构造成的测量误差无法修正。另外标准轮对的存放和维护也比普通样环麻烦。

发明内容

本发明的目的就是提供一种两端采用高精度的顶尖对轮对进行定位，主传动以气缸驱动测量感测器沿高精度的直线导轨向前移动，以测量出轮对轴颈两个截面及防尘板座处的直径。测量结构形式类似于轮对轴颈加工，实现了测量基准和加工基准的统一，有效保证了测量精度。机床执行部分大部采用液压、气动传动，整机由工业计算机来进行控制，动作过程自动化，可安装在轮轴车间的轴承压装机前。设备设有联网功能，可将轮对参数及测量结果上传给HMIS系统，也可将测量结果直接传于轴承选配系统，与轴承内径数据进行选配，并将选配结果输出；如和我公司生产研制的铁路货车滚动轴承立体仓库联结，并通过铁路货车滚动轴承压装选配系统直接选出相应的轴承送到压装工位进行压装，可大大提高轴颈测量、选配及轴承压装生产效率的铁路货车轮对轴颈自动测量机。

本发明的解决方案是这样的：

一种铁路货车轮对轴颈自动测量机，包括机架、轮对举升模块、轮对旋转模块、轮对止推模块、轮对轴颈测量模块、轮对顶尖定心模块；

所述轮对举升模块具有固定于机架的竖直举升导轨，所述举升导轨与直径切换机构连接为滑块导轨结构，所述直径切换机构与固定于机架的举升油缸的活动端连接，由举升油缸带动沿举升导轨上下移动，在举升导轨设置有定位传感器，对举升的位置进行定位；在举升模块设置有用于对同一截面不同直径进行测量的举升限位切换装置；

所述的轮对旋转模块包括由靠轮气缸驱动摆动的摆臂，摆臂安装有由驱动步进电机带动旋转的橡胶摩擦轮，所述橡胶摩擦轮在压紧到位时，接触车轮轮辋内侧面，驱动轮对旋转；

所述轮对止推模块铰接有推轮油缸、止推油缸，所述推轮油缸的活动端铰接推板，所述推板一端用固定转轴铰接于轮对止推模块，另一端通过活动转轴铰接限位板，在轮对止推模块设置有限位销，所述限位销位于限位板的的一端，限位板与限位销接触的面具有台阶，该台阶限制推板的位置，所述止推气缸的活动端铰接止推块，所述止推块的中部铰接于轮对止推模块形成由止推气缸驱动摆动的摆杆结构，止推块一端在止推状态摆动到从止推模块上向外伸出的结构，对轮对进行限位；

所述的轮对轴颈测量模块中的测量底架与机架连接，在测量底架设置有向下顶出的气缸，气缸驱动一组测量径向测量模组上下移动，所述的测量径向测量模组包括测量基座，在测量基座设置有水平导轨，在水平导轨与分别与活动测板、固定测板连接沿水平导轨滑动的结构，在固定测板安装有水平顶推的夹紧气缸，所述夹紧气缸的活塞连接活动测板并驱动活动测板沿水平导轨移动；在固定测板安装有型号切换机构，所述型号切换机构位于夹紧气缸的行程范围内，使得在夹紧气缸回缩时，驱动活动测板与切换面相触，进行型号切换；在固定测板下端的测量位置安装有固定测头，在活动测板下端的测量位置安装有活动测头和位移传感器。

更具体的技术方案还有：所述机架为立式框架，为左右对称结构。

进一步的：所述举升限位切换装置包括气缸及由气缸驱动水平移动的限位块，所述限位块具有限位座，所述限位座为下凹的平面，平面两侧为凸起的限位面，由气缸驱动限位块，使得支承隔板分别处于支承于限位座或者支承于限位面的位置，进行举升限位切换，以便对同一截面不同直径进行测量。

进一步的：所述型号切换机构包括由切换气缸驱动移动的切换块，该切换块为台阶结构，由切换气缸驱动切换块的位置，使得活动测板在夹紧状态下，处于接触台阶顶面或者台阶底面的位置，实现型号切换。

进一步的：所述的轮对轴颈测量模块中，设置有三组向下顶出的气缸，每一组气缸驱动一组测量径向测量模组。

进一步的：所述轮对顶尖定心模块由液压马达、滚珠丝杠、活动套筒、重型回转顶尖，液压马达驱动活动套筒移动，将安装在活动套筒的重型回转顶尖驱动到相应的位置，并设置有电子尺，对重型回转顶尖的移动量进行精确记录。

本发明的优点是一个测量截面采用一个高精度的位移传感器，测量误差只是传感器本身的误差，完全能满足对车轴轴颈的测量需要;本设备还采用了自带标定的样环组件，每次测量前传感器测量单元均对样环进行标定测量，大大降低了测量机构运动本身带来的误差;样环由于是装在设备上，本身的日常维护和保养相对简单; 机床执行部分大部采用液压、气动传动，整机由工业计算机来进行控制，动作过程自动化，可安装在轮轴车间的轴承压装机前;设备设有联网功能，可将轮对参数及测量结果上传给HMIS系统，也可将测量结果直接传于轴承选配系统，与轴承内径数据进行选配，并将选配结果输出；如和我公司生产研制的铁路货车滚动轴承立体仓库联结，并通过铁路货车滚动轴承压装选配系统直接选出相应的轴承送到压装工位进行压装，可大大提高轴颈测量、选配及轴承压装生产效率的铁路货车轮对轴颈自动测量机。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是机架1的结构示意图。

图5是轮对举升模块2的结构示意图。

图6是图5的右视图。

图7是举升切换装置2-6的结构示意图。

图8是支承隔板2-11支承于限位面2-9时的位置示意图。

图9是轮对旋转模块3的结构示意图。

图10是轮对止推模块4的结构示意图。

图11是图10的后视图。

图12是轮对轴颈测量模块5的结构示意图。

图13是测量径向测量模组5-2的结构示意图。

图14是活动测板6-2与型号切换机构6-7的台阶面接触的位置示意图。

图15是活动测板6-2与型号切换机构6-7的台阶底面接触的位置示意图。

图16是活动测板6-2处于夹紧状态的示意图。

图17是活动测板6-2处于释放状态的示意图。

图18是轮对定心模块6的结构示意图。

附图中各部件的明细如下：1、机架；2、轮对举升模块；3、轮对旋转模块；4、轮对止推模块；5、轮对轴颈测量模块；6、轮对顶尖定心模块；1-1、横梁；1-2、立柱；1-3、底座；2-1、举升油缸；2-2、直径切换机构；2-3、举升导杆；2-4、机架；2-5、定位传感器；2-6、举升限位切换装置；2-7、气缸；2-8、限位面；2-9、限位座；2-10、固定座；2-11、支承隔板；3-1、靠轮气缸；3-2、橡胶摩擦轮；3-3、轴承座；3-4、驱动步进电机；4-1、导轨；4-2、推轮油缸；4-3、止推气缸；4-4、止推块；4-5、推轮油缸；4-6、固定转轴；4-7、推板；4-8、活动转轴；4-9、限位销；5-1、测量底架；5-2、测量径向测量模组；5-3、样环组件；5-4、轴向定位组件；6-1、测量基座；6-2、活动测板；6-3、位移传感器；6-4、活动测头；6-5、固定测头；6-6、夹紧气缸；6-7、型号切换机构；6-8、固定测板；7-1、重型回转顶尖；7-2、固定套筒；7-3、活动套筒；7-4、电子尺；7-5、液压马达；7-6、滚珠丝杠；7-7、锁紧机构。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明包括机架1、轮对举升模块2、轮对旋转模块3、轮对止推模块4、轮对轴颈测量模块5、轮对顶尖定心模块6。

如图4所示，机架1包括横梁1-1、两根立柱1-2与底座1-3连接成的立式框架，检测机基座用灰铸铁铸造方式并辅以机械加工，以达到所需的形状和精度；主机采用立式框架结构，整体结构紧凑，应力分布合理，稳定性好。采用左右对称设计，能在测量过程中更好的找到测量X向基准。

如图5、6所示，轮对举升模块采用两组，每一组分别位于机架的两个内侧，轮对举升模块通过举升油缸使轮对升到测量工位，通过限位块并精确定位。可对同一截面不同直径进行测量。所述轮对举升模块2具有固定于机架1的竖直举升导轨2-3，所述举升导轨2-3与直径切换机构2-2连接为滑块导轨结构，所述直径切换机构2-2与固定于机架1的举升油缸1-1的活动端连接，由举升油缸1-1带动沿举升导轨2-3上下移动，在举升导轨设置有定位传感器2-5，对举升的位置进行定位；在举升模块2设置有用于对同一截面不同直径进行测量的举升限位切换装置2-6；如图6、7所示，所述举升限位切换装置1-6包括气缸2-7及由气缸2-7驱动水平移动的限位块，所述限位块具有限位座2-9，所述限位座2-9为下凹的平面，平面两侧为凸起的限位面2-8，由气缸2-7驱动限位块，使得支承隔板2-11分别处于支承于限位座2-9或者支承于限位面2-8的位置，进行举升限位切换，以便对同一截面不同直径进行测量，其中图7结构表示支承隔板2-11支承于限位面2-8的位置，图8结构表示支承隔板2-11支承于限位座2-9的位置。

举升限位切换装置通过切换限位面，使得举升油缸的上限位高度不同，以适合两种不同直径的轮对型号；

轮对举升前根据事前输入的轮对型号，通过直径切换机构切换举升块的位置，在轮对推至举升工位后通过举升油缸将轮对举升到顶点，定位传感器感应轮对到位后进行下一步动作。

如图9所示，轮对旋转模块为左右各一组，两组共同将轮对旋转指定角度并多次测量，所述的轮对旋转模块包括由靠轮气缸3-1驱动摆动的摆臂，摆臂安装有由驱动步进电机3-4带动旋转的橡胶摩擦轮3-2，所述橡胶摩擦轮3-2在压紧到位时，接触车轮轮辋内侧面，驱动轮对旋转；轮对旋转模块采用橡胶摩擦轮接触车轮轮辋内侧面的方式驱动轮对旋转，以保证对轴颈、防尘板座进行圆周方向上的多点测量，该装置应能够按照设定的角度进行自动定位旋转，旋转过程中不会损伤轮对和轴颈等部位。且橡胶轮与轮对内侧面接触，避免了轮径变化带来的旋转角度不一致。

如图10、11所示，所述轮对止推模块4铰接有推轮油缸4-2、止推气缸4-3，所述推轮油缸4-2的活动端铰接推板4-7，所述推板4-7一端用固定转轴4-6铰接于轮对止推模块4，另一端通过活动转轴4-8铰接限位板，在轮对止推模块4设置有限位销4-9，所述限位销4-9位于限位板的的一端，限位板与限位销接触的面具有台阶，该台阶限制推板4-7的位置，所述止推气缸4-3的活动端铰接止推块4-4，所述止推块4-4的中部铰接于轮对止推模块4形成由止推气缸4-3驱动摆动的摆杆结构，止推块4-4一端在止推状态摆动到从止推模块4上向外伸出的结构，对轮对进行限位。

轮对止推模块与轮对检修线良好结合，按照工作节拍，集中控制工件的上料、检测完成后自动送料。整个工作过程不需要天车吊运轮对，安全并且避免等待时间。

轮对推入前止推气缸伸出，此时轮对推入，由于止推气缸伸出，止推块将挡住轮对，是轮对精确停留到位。测量结束后止推气缸收回，推轮油缸伸出，轮对被推出，并滚向下一工位。

如图12、13所示，所述的轮对轴颈测量模块5中的测量底架5-1与机架连接，在测量底架5-1设置有三组向下顶出的气缸，每一组气缸驱动一组测量径向测量模组5-2上下移动，所述的测量径向测量模组5-2包括测量基座6-1，在测量基座6-1设置有水平导轨，在水平导轨与分别与活动测板6-2、固定测板6-8连接沿水平导轨滑动的结构，在固定测板6-8安装有水平顶推的夹紧气缸6-6，所述夹紧气缸6-6的活塞连接活动测板6-2并驱动活动测板沿水平导轨移动；在固定测板6-8安装有型号切换机构6-7，所述型号切换机构6-7位于夹紧气缸的行程范围内，使得在夹紧气缸回缩时，驱动活动测板6-2与切换面相触，进行型号切换；在固定测板6-8下端的测量位置安装有固定测头6-5，在活动测板6-2下端的测量位置安装有活动测头6-4和位移传感器6-3。

所述型号切换机构6-7包括由切换气缸驱动移动的切换块，该切换块为台阶结构，由切换气缸驱动切换块的位置，使得活动测板6-2在夹紧状态下，处于接触台阶顶面或者台阶底面的位置，实现型号切换，如图14、16所示，活动测板6-2在图16所示的夹紧状态下与台阶顶面接触，当型号切换机构6-7移动到图15的位置时，活动测板6-2在夹紧状态下与台阶底面接触，实现切换。

当切换气缸推动活动测板6-2向右移动处于图17所示的释放状态时，整个机构处于径向活动结构，整体可以左右移动。

轮对轴颈测量模块安装在机加左右两侧上方，包含有测量底架、测量径向测量模组、样环组件；4、轴向定位组件。测试过程中先有测量模组先在上部测量样环得出基准数据，然后下降值轮对测量位置进行测量，得出的测量数据与样环对比，最终取得相关直径尺寸。

每个界面的测量单元都可以整体上下和轴向移动，整体性可保证测量数据的稳定性。由夹紧气缸将活动测板夹紧，活动侧板在夹紧气缸拉紧后，能在测量基座上左右任意滑动，以便保证测量中心能满足不同位置的测量，期间固定测头先靠紧测量面，活动测头在弹簧作用力下贴紧测量面，位移传感器得出活动测头的位移量，最终系统分析得出测量数据。

轮对轴颈测量模块5的特点有：

1、 自动找正机构，机构采用径向浮动方式，避免了设备安装带来的测量误差。

2、 自标定结构，每次测量前测量机构都会对样环测量并得出标准值，让后再测量工件尺寸，采用对比测量原理，选用的小量程位移传感器更能高精度的进行测量，测量精度与测量范围成正比。

3、 接触式测量，避免了非接触测量过程中粉尘，光线等带来的不确定因素。

如图18所示，所述轮对顶尖定心模块6由液压马达7-5、滚珠丝杠7-6、活动套筒7-3、重型回转顶尖7-1，液压马达7-5驱动活动套筒7-3移动，将安装在活动套筒7-3的重型回转顶尖7-1驱动到相应的位置，并设置有电子尺7-4，对重型回转顶尖7-1的移动量进行精确记录。

轮对顶尖定心模块完全保证各种车型轮对尺寸测量参数的定位基准。左侧顶尖根据不同轮轴型号升至相应位置，参见举升模块中说明，举升限位切换装置；并作为轴向定位基准，右侧顶尖将轮对顶紧后测量。两侧顶尖定心模块安装有电子尺，将顶尖的移动量精确纪录并作为测量的基准数据。

Claims (6)

1.一种铁路货车轮对轴颈自动测量机，包括机架（1）、轮对举升模块（2）、轮对旋转模块（3）、轮对止推模块（4）、轮对轴颈测量模块（5）、轮对顶尖定心模块（6），其特征在于：

所述轮对举升模块（2）具有固定于机架（1）的竖直举升导轨（2-3），所述举升导轨（2-3）与直径切换机构（2-2）连接为滑块导轨结构，所述直径切换机构（2-2）与固定于机架（1）的举升油缸（1-1）的活动端连接，由举升油缸（1-1）带动沿举升导轨（2-3）上下移动，在举升导轨设置有定位传感器（2-5），对举升的位置进行定位；在举升模块（2）设置有用于对同一截面不同直径进行测量的举升限位切换装置（2-6）；

所述的轮对旋转模块包括由靠轮气缸（3-1）驱动摆动的摆臂，摆臂安装有由驱动步进电机（3-4）带动旋转的橡胶摩擦轮（3-2），所述橡胶摩擦轮（3-2）在压紧到位时，接触车轮轮辋内侧面，驱动轮对旋转；

所述轮对止推模块（4）铰接有推轮油缸（4-2）、止推气缸（4-3），所述推轮油缸（4-2）的活动端铰接推板（4-7），所述推板（4-7）一端用固定转轴（4-6）铰接于轮对止推模块（4），另一端通过活动转轴（4-8）铰接限位板，在轮对止推模块（4）设置有限位销（4-9），所述限位销（4-9）位于限位板的的一端，限位板与限位销接触的面具有台阶，该台阶限制推板（4-7）的位置，所述止推气缸（4-3）的活动端铰接止推块（4-4），所述止推块（4-4）的中部铰接于轮对止推模块（4）形成由止推气缸（4-3）驱动摆动的摆杆结构，止推块（4-4）一端在止推状态摆动到从止推模块（4）上向外伸出的结构，对轮对进行限位；

所述的轮对轴颈测量模块（5）中的测量底架（5-1）与机架连接，在测量底架（5-1）设置有向下顶出的气缸，气缸驱动一组测量径向测量模组（5-2）上下移动，所述的测量径向测量模组（5-2）包括测量基座（6-1），在测量基座（6-1）设置有水平导轨，在水平导轨与分别与活动测板（6-2）、固定测板（6-8）连接沿水平导轨滑动的结构，在固定测板（6-8）安装有水平顶推的夹紧气缸（6-6），所述夹紧气缸（6-6）的活塞连接活动测板（6-2）并驱动活动测板沿水平导轨移动；在固定测板（6-8）安装有型号切换机构（6-7），所述型号切换机构（6-7）位于夹紧气缸的行程范围内，使得在夹紧气缸回缩时，驱动活动测板（6-2）与切换面相触，进行型号切换；在固定测板（6-8）下端的测量位置安装有固定测头（6-5），在活动测板（6-2）下端的测量位置安装有活动测头（6-4）和位移传感器（6-3）。

2.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴颈自动测量机，其特征在于：所述机架（1）为立式框架，为左右对称结构。

3.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴颈自动测量机，其特征在于：所述举升限位切换装置（1-6）包括气缸（2-7）及由气缸（2-7）驱动水平移动的限位块，所述限位块具有限位座（2-9），所述限位座（2-9）为下凹的平面，平面两侧为凸起的限位面（2-8），由气缸（2-7）驱动限位块，使得支承隔板（2-11）分别处于支承于限位座（2-9）或者支承于限位面（2-8）的位置，进行举升限位切换，以便对同一截面不同直径进行测量。

4.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴颈自动测量机，其特征在于：所述型号切换机构（6-7）包括由切换气缸驱动移动的切换块，该切换块为台阶结构，由切换气缸驱动切换块的位置，使得活动测板（6-2）在夹紧状态下，处于接触台阶顶面或者台阶底面的位置，实现型号切换。

5.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴颈自动测量机，其特征在于：所述的轮对轴颈测量模块（5）中，设置有三组向下顶出的气缸，每一组气缸驱动一组测量径向测量模组（5-2）。

6.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴颈自动测量机，其特征在于：所述轮对顶尖定心模块（6）由液压马达（7-5）、滚珠丝杠（7-6）、活动套筒（7-3）、重型回转顶尖（7-1），液压马达（7-5）驱动活动套筒（7-3）移动，将安装在活动套筒（7-3）的重型回转顶尖（7-1）驱动到相应的位置，并设置有电子尺（7-4），对重型回转顶尖（7-1）的移动量进行精确记录。