CN113173389A - 一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，包括轮对导轨和设置在导轨上的轮对，还包括走行小车、小车驱动装置、轮对举升装置、轮对旋转装置和控制系统；本装置可以满足不同轨距的轮轴传输，以及可以改变轮轴传输的方向，走行小车通过销齿轮转动方式进行驱动小车行走，驱动输出作用力直接作用至地基上，避免小车启动或走行时打滑，提高了稳定性。且对轨道安装基础的平整度要求不高，施工简单。此外，齿轮加工采用平板线切割工艺；销轴加工采用无缝钢管套装方式。可以大大降低制造成本及后期维修成本。

Description

一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置

技术领域

本发明涉及自动传输装置，尤其涉及一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置。

背景技术

铁路作为国民经济大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在我国经济社会发展中的地位和作用至关重要。随着中国铁路工业的不断发展，铁路货车高速重载是目前的重要发展战略。货车运行速度已由过去的40km/h-60km/h大幅度提升到目前的80km/h-120km/h，每节车厢载重量也提升到70吨-80吨。货车的轮轴和转向架是货车走行部的重要组成部分，在实际运行中，轮轴的轴承“热轴”的现象时有发生，转向架的摇枕、侧架、斜楔和弹簧等部件故障频发，直接影响到铁路的运行安全。为保证货车的安全可靠运行，对货车轮轴及转向架的可靠性及安全性的要求也越来越高。为此国家专门下发相关文件，要求对货车轮轴组装后必须进行检测。

目前，在国内各大铁路货车轮轴生产企业，关于轮轴在各检测工位之间输送的方式主要表现为：通过人工推移，厂房天车吊装，场区工装车辆搬运等方式，将轮轴移动到检测工位进行检测。但是，由于铁路货车轮轴具有多个检测项目，不同的检测项目对应不同的检测工位，且不同的检测工位一般是分散设置。从而导致在各个检测工位频繁转换过程中，出现工人劳动强度高，轮轴检测效率低，检测成本升高的缺陷。

另外，也有少部分轮轴生产企业，通过电气、气动、液压等方式实现了轮轴运输过程的机械化。但是，设备存在自动化程度不高，需要工人手动操作；智能化程度不高，无法实现设备的智能判断以及故障诊断功能。还有一部分生产企业，同时生产着RE2B型、RE2A型、RE2型、RD2型、RD2Y、RD3、RB2等型号的轮轴。这些轮轴的外形各有不同，轮轴轨距也多样。因此，同一条输送轨道只能满足相同轨距的轮轴行走，存在轨道输送单一，输送轮轴型号受限的缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，以解决上述背景技术中所指出的问题。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，包括轮对导轨和设置在导轨上的轮对，还包括走行小车、小车驱动装置、轮对举升装置、轮对旋转装置和控制系统；

所述走行小车由底座和设置在底座上的走行车轮；

所述小车驱动装置包括走行导轨单元和驱动单元，所述走行轨道单元包括两对称平行设置在轮对导轨下方的导轨底座，所述走行车轮沿所述导轨底座行走，所述导轨底座安装在垫板上，两垫板之间的安装有多个连接杆，多个所述连接杆沿导轨底座的长度方向间隔均匀设置，所述连接杆上固定有销轴套，所述驱动单元包括驱动电机、减速机和传动齿轮，所述驱动电机和减速机均安装在所述走行小车上，驱动电机的输出端与所述减速机输入端连接，所述减速机的输出端安装于传动齿轮，所述传动齿轮与所述销轴套啮合；

所述轮对举升装置包括第一支撑座和安装在第一支撑座上的升降电机，所述第一支撑座固定安装在所述底座上，所述升降电机的输出端具有升降电动推杆；

所述轮对旋转装置包括旋转减速机、第二支撑座和第三支撑座，所述第二支撑座设置在升降电动推杆的上端，所述旋转减速机设置在第二支撑座上，用于完成轮对在举升状态下的360°转动，实现不同方向轮对的移送，所述旋转减速机的输出端上设，所述第三支撑座上设置有用于放置轮对的卡槽；

所述控制系统包括PLC控制器和传感器组，所述传感器组获取该装置的状态信息，所述PLC控制器通过信号传输线分别与所述传感器组、所述驱动电机、所述升降电机和所述旋转减速机连接，所述PLC控制器接收和处理来自所述传感器组的状态信息，并向所述驱动电机、所述升降电机和所述旋转减速机输出控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述导轨底座上安装有V形定位块，所述V形定位块为焊接于所述导轨底座上的角铁，所述角铁的两边夹角为90°。

作为本发明的进一步改进，还包括导轨对中调整紧固单元，所述导轨对中调整紧固单元包括调整螺杆、锁紧螺母和压块，所述调整螺杆穿过所述垫板后与所述连接杆连接，所述调整螺杆上设有锁紧螺母，调整螺杆的一端设置有压块。

作为本发明的进一步改进，该装置还包括有第一传感器固定杆、第二传感器固定杆和第三传感器固定杆，所述第一传感器固定杆安装于所述行走小车上，所述第二传感器固定杆和第三传感器固定杆通过传感器连接杆安装于所述第二支撑座一侧，且所述第二传感器固定杆和第三传感器固定杆均垂直安装于所述传感器连接杆上。

作为本发明的进一步改进，所述传感器组包括安装于轮对导轨前侧的导轨前限位传感器、安装于轮对导轨后侧的导轨后限位传感器、安装于所述第一传感器固定杆上的升降电动推杆下限位传感器、安装于所述第一传感器固定杆上端的升降电动推杆上限位传感器、安装于第二传感器固定杆上的旋转盘左限位传感器、安装于第三传感器固定杆上的旋转盘右限位传感器、安装于所述卡槽内的轮轴车轴感知传感器、安装于所述第三支撑座和所述旋转减速机的输出端之间的车载重传感器、安装于传动齿轮上的小车速度传感器、安装于所述第三支撑座前侧的小车前端感知传感器、安装于所述第三支撑座后侧的小车后端感知传感器、安装于卸货工位的小车卸货工位传感器。

作为本发明的进一步改进，该装置具有手动操作板，所述手动操作板与所述PLC控制器通过信号传输线连接，所述手动操作板上设置有前进按钮、后退按钮、上升按钮、下降按钮、右转按钮和左转按钮。

作为本发明的进一步改进，该装置还包括有上位机，所述上位机连接所述PLC控制器。

作为本发明的进一步改进，所述上位机与所述PLC控制器的连接方式同时采用RS-485串口、以太网口和无线Wi-Fi通信接口。

作为本发明的进一步改进，该装置还具有电控柜，所述PLC控制器安装于所述电控柜内，所述PLC控制器通过信号传输线分别连接电源指示灯、行走指示灯、故障指示灯和蜂鸣器，所述电源指示灯、所述行走指示灯、所述故障指示灯和所述蜂鸣器安装于所述电控柜的柜门上。

作为本发明的进一步改进，所述PLC控制器具有工控指令集，所述上位机输入指令控制该装置动作。

本发明的有益效果是：

(1)可以满足不同轨距的轮轴传输，以及可以改变轮轴传输的方向。

(2)走行小车通过销齿轮转动方式进行驱动小车行走，驱动输出作用力直接作用至地基上，避免小车启动或走行时打滑，提高了稳定性。且对轨道安装基础的平整度要求不高，施工简单。此外，齿轮加工采用平板线切割工艺；销轴加工采用无缝钢管套装方式。可以大大降低制造成本及后期维修成本。

(3)轮对移动采用“托举方式”来实现。轮对移动时不接触导轨，无需因轨距不同而进行变轨运动，可适用各型轨矩的轮对移动；在输送过程中无需轮对运行轨道，可以大大节约施工成本。

(4)设有轮对旋转装置，采用“直角轴上型减速机”来完成，轮对可以在水平面内进行360°旋转，改变方向，通过小车行走，完成任意方向的运送；实现了一机多用，节约制造成本。

(5)为保证小车走行的线性度，导轨上设置有V型导向块，且V型导向块位于导轨下方，小车贴合于导轨，确保小车沿轨方向运行。

(6)导轨底座上设置有导轨对中调整紧固单元。能够快速调整、固定导轨总成。无需进行预埋地脚螺栓，大大节约建造时间和成本。

(7)PLC控制自动化程度高，通过可变程序执行动作；智能判断，可根据各种传感器回传的信号，自动控制输出装置；通信接口采用：PLC本身自带RS-485串口、扩展以太网模块，增加以太网接口、无线Wi-Fi通信接口，可以连接上位机计算机，或与其他设备进行组网，传输数据。

(8)设备内置控制指令集，外部控制器可以通过网络进行远程及本地控制该设备。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明立体图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明侧视图；

图4为本发明俯视图；

图5为图3中A处放大图；

图6为走行小车和导轨对中调整紧固单元结构示意图；

图7为发明电路连接示意图；

图8为本发明使用状态参考图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，包括轮对导轨1和设置在导轨上的轮对2，还包括走行小车3、小车驱动装置、轮对举升装置、轮对旋转装置和控制系统；

所述走行小车3由底座3a和设置在底座3a上的走行车轮3b；

所述小车驱动装置包括走行导轨单元和驱动单元，所述走行轨道单元包括两对称平行设置在轮对导轨1下方的导轨底座4，所述走行车轮3b沿所述导轨底座4行走，所述导轨底座4安装在垫板5上，两垫板5之间的安装有多个连接杆6，多个所述连接杆6沿导轨底座4的长度方向间隔均匀设置，所述连接杆6上固定有销轴套7，所述驱动单元包括驱动电机8、减速机9和传动齿轮10，所述驱动电机8和减速机9均安装在所述走行小车3上，驱动电机8的输出端与所述减速机9输入端连接，所述减速机9的输出端安装于传动齿轮10，所述传动齿轮10与所述销轴套7啮合；

所述轮对举升装置包括第一支撑座11和安装在第一支撑座11上的升降电机12，所述第一支撑座11固定安装在所述底座3a上，所述升降电机12的输出端具有升降电动推杆13；

所述轮对旋转装置包括旋转减速机14、第二支撑座15和第三支撑座16，所述第二支撑座15设置在升降电动推杆13的上端，所述旋转减速机14设置在第二支撑座15上，用于完成轮对2在举升状态下的360°转动，实现不同方向轮对2的移送，所述旋转减速机14的输出端上设，所述第三支撑座16上设置有用于放置轮对2的卡槽17；

所述控制系统包括PLC控制器18和传感器组，所述传感器组获取该装置的状态信息，所述PLC控制器18通过信号传输线分别与所述传感器组、所述驱动电机8、所述升降电机12和所述旋转减速机14连接，所述PLC控制器18接收和处理来自所述传感器组的状态信息，并向所述驱动电机8、所述升降电机12和所述旋转减速机14输出控制信号。

所述导轨底座4上安装有V形定位块19，所述V形定位块19为焊接于所述导轨底座4上的角铁，所述角铁的两边夹角为90°。

还包括导轨对中调整紧固单元，所述导轨对中调整紧固单元包括调整螺杆20、锁紧螺母21和压块22，所述调整螺杆20穿过所述垫板5后与所述连接杆6连接，所述调整螺杆20上设有锁紧螺母21，调整螺杆20的一端设置有压块22。

该装置还包括有第一传感器固定杆23、第二传感器固定杆24和第三传感器固定杆(图中未画出)，所述第一传感器固定杆23安装于所述行走小车上，所述第二传感器固定杆24和第三传感器固定杆通过传感器连接杆25安装于所述第二支撑座15一侧，且所述第二传感器固定杆24和第三传感器固定杆均垂直安装于所述传感器连接杆25上。

所述传感器组包括安装于轮对导轨1前侧的导轨前限位传感器26、安装于轮对导轨1后侧的导轨后限位传感器27、安装于所述第一传感器固定杆23上的升降电动推杆下限位传感器28、安装于所述第一传感器固定杆23上端的升降电动推杆上限位传感器29、安装于第二传感器固定杆24上的旋转盘左限位传感器30、安装于第三传感器固定杆上的旋转盘右限位传感器31、安装于所述卡槽17内的轮轴车轴感知传感器32、安装于所述第三支撑座16和所述旋转减速机14的输出端之间的车载重传感器33、安装于传动齿轮10上的小车速度传感器34、安装于所述第三支撑座16前侧的小车前端感知传感器35、安装于所述第三支撑座16后侧的小车后端感知传感器36、安装于卸货工位37的小车卸货工位传感器38。

该装置具有手动操作板39，所述手动操作板39与所述PLC控制器18通过信号传输线连接，所述手动操作板39上设置有前进按钮、后退按钮、上升按钮、下降按钮、右转按钮和左转按钮。

该装置还包括有上位机40，所述上位机40连接所述PLC控制器18。

所述上位机40与所述PLC控制器18的连接方式同时采用：RS-485串口、以太网口和无线Wi-Fi通信接口。

该装置还具有电控柜41，所述PLC控制器18安装于所述电控柜41内，所述PLC控制器18通过信号传输线分别连接电源指示灯、行走指示灯、故障指示灯和蜂鸣器，所述电源指示灯、所述行走指示灯、所述故障指示灯和所述蜂鸣器安装于所述电控柜41的柜门上。

所述PLC控制器18具有工控指令集，所述上位机40输入指令控制该装置动作。

PLC控制器内部指令协议说明：

注：表中的

1.“Chr(&H1B)”为16进制起始字符，对应ASCII码表中的字符“esc”，十进制ASCII码27。

2.“Chr(&HA)”为16进制结束字符，对应ASCII码表中的字符“nl”，十进制ASCII码10。

3.“Chr(&HD)”为16进制结束字符，对应ASCII码表中的字符“cr”，十进制ASCII码13。

本发明的工作原理：

1.手动运行方式

手动点击前进按钮小车前进行驶。点击后退按钮，小车后退行驶。点击上升按钮，升降电动推杆带动支撑座上升。点击下降按钮，升降电动推杆带动支撑座下降。点击右转按钮，旋转电机带动支撑座右转。点击左转按钮，旋转电机带动支撑座左转。在手动方式中，按住相应按钮可持续控制动作，放开按钮则动作停止。如支撑座上带有轴承，可使轴承做相应动作。

导轨前后限位，限制小车的水平形式前后范围。升降电动推杆上下限位，限制支撑座的升降范围。旋转盘左右限位，限制支撑座左右旋转范围。

2.自动运行方式

以小车将轴承从后端移至前端为例说明。

(1)点击启动按钮。

(2)小车进行初始化，先将支撑座下降至升降电动推杆下限位位置。(这样可以保证小车从轴承下部穿过，如果小车上装载的轴承，也可以在原地卸载至轴承导轨上。)

(3)小车向后端移动，如果没有触碰导轨后限位，继续后移，反之停车。在后移的过程中，小车后端感知传感器感知到轴承，同时轮轴车轴感知传感器感知到轮轴的车轴，小车缓慢停车，此时小车的支撑座应处于车轴正下方。

(4)升降电机驱动升降电动推杆带动支撑座上升，将正上方的轮轴从导轨上顶起，离开导轨约10cm，触碰升降电动推杆上限位，停止上升动作。载重传感器采集轮轴重量，并通过数显设备实时显示，同时将数据传回PLC寄存器中。PLC可通过对轮轴重量，进行智能判断，是否无超重可以托起，是否可以带动行走。

(5)PLC确定小车可以装载着轮轴行走，控制小车开始沿导轨向前移动。如果没有触碰导轨前限位，继续前移，反之停车。小车前端感知传感器感知到前方的轴承，或小车卸货工位传感器感知到卸货工位时，小车停止移动。PLC控制升降电机驱动升降电动推杆带动支撑座下降，触碰升降电动推杆下限位，停止下降动作，将轮轴放置导轨上。完成一个轮轴的运输任务。

(6)如果运输多个轮轴，自动跳转至第3步，反复运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，包括轮对导轨和设置在导轨上的轮对，其特征在于，还包括走行小车、小车驱动装置、轮对举升装置、轮对旋转装置和控制系统；

所述走行小车由底座和设置在底座上的走行车轮；

所述小车驱动装置包括走行导轨单元和驱动单元，所述走行轨道单元包括两对称平行设置在轮对导轨下方的导轨底座，所述走行车轮沿所述导轨底座行走，所述导轨底座安装在垫板上，两垫板之间的安装有多个连接杆，多个所述连接杆沿导轨底座的长度方向间隔均匀设置，所述连接杆上固定有销轴套，所述驱动单元包括驱动电机、减速机和传动齿轮，所述驱动电机和减速机均安装在所述走行小车上，驱动电机的输出端与所述减速机输入端连接，所述减速机的输出端安装于传动齿轮，所述传动齿轮与所述销轴套啮合；

所述轮对举升装置包括第一支撑座和安装在第一支撑座上的升降电机，所述第一支撑座固定安装在所述底座上，所述升降电机的输出端具有升降电动推杆；

所述轮对旋转装置包括旋转减速机、第二支撑座和第三支撑座，所述第二支撑座设置在升降电动推杆的上端，所述旋转减速机设置在第二支撑座上，用于完成轮对在举升状态下的360°转动，实现不同方向轮对的移送，所述旋转减速机的输出端上设，所述第三支撑座上设置有用于放置轮对的卡槽；

所述控制系统包括PLC控制器和传感器组，所述传感器组获取该装置的状态信息，所述PLC控制器通过信号传输线分别与所述传感器组、所述驱动电机、所述升降电机和所述旋转减速机连接，所述PLC控制器接收和处理来自所述传感器组的状态信息，并向所述驱动电机、所述升降电机和所述旋转减速机输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，所述导轨底座上安装有V形定位块，所述V形定位块为焊接于所述导轨底座上的角铁，所述角铁的两边夹角为90°。

3.根据权利要求1所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，还包括导轨对中调整紧固单元，所述导轨对中调整紧固单元包括调整螺杆、锁紧螺母和压块，所述调整螺杆穿过所述垫板后与所述连接杆连接，所述调整螺杆上设有锁紧螺母，调整螺杆的一端设置有压块。

4.根据权利要求1所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，该装置还包括有第一传感器固定杆、第二传感器固定杆和第三传感器固定杆，所述第一传感器固定杆安装于所述行走小车上，所述第二传感器固定杆和第三传感器固定杆通过传感器连接杆安装于所述第二支撑座一侧，且所述第二传感器固定杆和第三传感器固定杆均垂直安装于所述传感器连接杆上。

5.根据权利要求4所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，所述传感器组包括安装于轮对导轨前侧的导轨前限位传感器、安装于轮对导轨后侧的导轨后限位传感器、安装于所述第一传感器固定杆上的升降电动推杆下限位传感器、安装于所述第一传感器固定杆上端的升降电动推杆上限位传感器、安装于第二传感器固定杆上的旋转盘左限位传感器、安装于第三传感器固定杆上的旋转盘右限位传感器、安装于所述卡槽内的轮轴车轴感知传感器、安装于所述第三支撑座和所述旋转减速机的输出端之间的车载重传感器、安装于传动齿轮上的小车速度传感器、安装于所述第三支撑座前侧的小车前端感知传感器、安装于所述第三支撑座后侧的小车后端感知传感器、安装于卸货工位的小车卸货工位传感器。

6.根据权利要求5所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，该装置具有手动操作板，所述手动操作板与所述PLC控制器通过信号传输线连接，所述手动操作板上设置有前进按钮、后退按钮、上升按钮、下降按钮、右转按钮和左转按钮。

7.根据权利要求5所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，该装置还包括有上位机，所述上位机连接所述PLC控制器。

8.根据权利要求7所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，所述上位机与所述PLC控制器的连接方式同时采用RS-485串口、以太网口和无线Wi-Fi通信接口。

9.根据权利要求1所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，该装置还具有电控柜，所述PLC控制器安装于所述电控柜内，所述PLC控制器通过信号传输线分别连接电源指示灯、行走指示灯、故障指示灯和蜂鸣器，所述电源指示灯、所述行走指示灯、所述故障指示灯和所述蜂鸣器安装于所述电控柜的柜门上。

10.根据权利要求7所述的一种能适应多轨距以及可变向的火车轮轴自动传送装置，其特征在于，所述PLC控制器具有工控指令集，所述上位机输入指令控制该装置动作。

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