CN113340591A - 一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承游隙调整技术领域，并具体公开了一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统及方法。所述系统包括双工位翻转机、齿轮箱轴承游隙调整机构以及控制模块。所述方法包括调整工件位置，调整顶尖径向位置，使得顶尖与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，调整顶尖竖向位置，使得顶尖与齿轮箱轴工件接触后测量顶尖与齿轮箱轴工件的压力值，在压力值达到阈值后控制顶升驱动模块停止动作，采集齿轮箱轴工件的轴承游隙值，并根据轴承游隙值以及压力值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。本发明通过将中央数据处理器、PLC控制模块、数据采集模块，并结合图形识别和激光测距等，实现了齿轮箱游隙调整作业的自动化、无人化，提高了工作效率、对准精度。

Description

一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统及方法

技术领域

本发明属于轴承游隙调整技术领域，更具体地，涉及一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统及方法。

背景技术

动车轮对分体式齿轮箱，由于会受到轴向载荷和径向载荷，故采用的是圆锥磙子轴承。其分别布置于大齿轮的两侧，面对面安装。由于轴承内外圈是分离结构，轴承内圈是采用过盈配合加热的方式安装到轴上的；轴承外圈与轴承座采用小间隙配合，采用压装的方式进行安装后，再套在齿轮轴上；然后再与上下箱体合装。由于圆锥磙子轴承的特殊结构，在轴承与齿轮箱箱体合装后，还需要靠增加调整垫片的方式来调整轴承的游隙值，以保证轴承和齿轮箱以及车轴安装后可以灵活转动。

目前，齿轮箱轴承游隙调整的方式主要有三种：竖直向上垂吊法、竖直底部顶升法和水平定位拉伸法，其主要特点及优缺点如下：

第一、竖直向上垂吊法，是弗兰德和戚墅堰齿轮箱采用的方式。该方法是在齿轮箱和车轴竖直姿态下进行的，其实现方式是在车轴的顶端安装吊装工装，在地面放置一焊接钢支架或借助特殊工装，然后用车间内的吊车连接齿轮箱车轴顶部的吊装工装，将齿轮轴向上吊起一定的距离，从而测得齿轮箱游隙值。该方法的优点是，工装成本低，容易制作，操作简单，工件竖直容易保证同轴度要求；缺点是，采用车间内天车多次吊装，需要多次安装并拆卸夹具，工人需要借助高脚梯爬高作业，造成作业时间延长，作业效率较低；作业数据依靠经验，作业方式比较原始，作业过程无数据记录；另外，齿轮箱轴组合件体积大、重量重，在天车吊装的过程中有掉落和摔坏的风险，并有可能对地面作业工人造成砸伤。

第二、第二种方法是底部顶升法，是福伊特齿轮箱主要采用的方式。该方法也是在齿轮箱和轴竖直姿态下进行的，其实现方式是同样在地面放置一焊接钢支架，然后用吊车将齿轮箱吊装到支架上，最后在齿轮箱轴底部通过千斤顶向上施加力，使得齿轮箱轴向上顶起一定距离，从而获得游隙值；该种方法的优点是作业位置较低，工人不需要爬高，同轴度保证相对较好；缺点是齿轮箱轴支架无径向保持功能，在底部顶升的过程中齿轮轴线有可能发生歪斜，导致测量的游隙值有可能会存在误差；作业数据依靠经验，作业方式比较原始，作业过程无数据记录；工件上下料仍然需要吊装，并且需要多次换位，工件有掉落的风险。

第三、水平定位拉伸法，是采埃孚齿轮箱采用的方式。该方法也是在齿轮箱和轴水平姿态下进行的，其实现方式是制作一套钢结构支架将齿轮箱和车轴进行水平放置，并通过夹具将齿轮箱固定，然后采用液压千斤顶，从齿轮轴轴端固定，沿着轴向水平施加力矩，从而测得轴承游隙值。优点：齿轮箱及车轴水平放置，工人作业空间大。缺点：水平方式调整游隙，将车轴两端支撑，车轴中间会下垂，影响工件的同轴度和轴的直线度；调整游隙安装千斤顶后，需要将工装安装在齿轮轴端头的螺纹孔上，千斤顶的拉力可以达到90-150kg，时间久了，作业的次数多了会损坏齿轮轴的螺纹孔。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统及方法，其中结合动车组齿轮箱轴承自身的特征及其轴承游隙调整的工艺特点，相应设计了作业过程数字化的动车组齿轮箱轴承游隙调整装置，并对其关键组件如双工位翻转机、齿轮箱轴承游隙调整机构以及控制模块的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决统的齿轮箱游隙调整中作业过程都需要人工参与，效率低、风险大以及精度低等问题，本发明通过借助双工位翻转机避免了作业过程中工件的频繁吊装，通过将中央数据处理器、PLC控制模块、数据采集模块，并结合图形识别和激光测距等技术和算法，实现了齿轮箱游隙调整作业的自动化、无人化，提高了工作效率、对准精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，包括双工位翻转机、齿轮箱轴承游隙调整机构以及控制模块，其中，

所述双工位翻转机用于夹持固定齿轮箱轴工件；

所述齿轮箱轴承游隙调整机构设于所述双工位翻转机上，包括固定仓板、顶升驱动模块、顶尖、位置识别测量模块以及压力测量模块，所述定仓板竖直固定设于所述双工位翻转机上，且与齿轮箱轴工件相应设置，所述顶升驱动模块固定设于所述定仓板上，用于驱动所述顶尖沿竖直方向运动，以沿竖直方向顶起或松开齿轮箱轴工件，所述位置识别测量模块用于识别齿轮箱轴工件与顶尖的位置信息，所述压力测量模块用于测量所述顶尖与齿轮箱轴工件的压力值；

所述控制模块与所述双工位翻转机、顶升驱动模块、位置识别测量模块以及压力测量模块通信连接，该控制模块用于控制双工位翻转机动作，使得齿轮箱轴工件处于竖直夹紧状态，然后控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖向着齿轮箱轴工件运动，同时，该控制模块还用于实时接收位置识别测量模块反馈的位置信息，以实时调整所述顶尖的运动进程，以使得顶尖的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖，并根据所述压力测量模块测量的压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。

作为进一步优选的，所述顶升驱动模块包括竖直运动组件以及顶尖对位组件，所述竖直运动组件固定设于所述固定仓板上，所述压力测量模块固定设于所述竖直运动组件和顶尖对位组件之间，所述顶尖固定设于所述顶尖对位组件上，所述顶尖对位组件包括顶尖下接杆、顶尖对位电机和顶尖安装座，所述顶尖下接杆一端与压力测量模块固定连接，另一端与顶尖对位电机固定连接，所述顶尖对位电机的动力输出端与所述顶尖安装座连接，所述顶尖固定设于所述顶尖安装座上，并在所述顶尖对位电机的驱动下沿所述顶尖对位电机的径向移动。

作为进一步优选的，所述顶尖对位电机包括转动电机、螺旋转动组件、径向滑动组件以及径向滑块，所述转动电机固定设于所述顶尖下接杆上，且该转动电机的转动轴与螺旋转动组件的中心固定连接，用于驱动所述螺旋转动组件转动，螺旋转动组件上设有螺旋线形的螺旋槽，所述径向滑动组件上设有径向滑槽，所述径向滑块一端卡设在所述螺旋槽内一端穿过径向滑槽与所述顶尖固定连接，以此方式，使得在所述螺旋转动组件的转动下，所述径向滑块沿所述螺旋槽运动，以带动所述顶尖沿所述径向滑槽运动。

作为进一步优选的，所述竖直运动组件包括丝杠端头护板、伺服电机及减速机、竖向导轨、竖向滑块、压力传感器固定板、丝杠以及丝杠顶部轴承座，所述丝杠端头护板设于所述固定仓板的顶部，所述竖向导轨和丝杠平行竖直布置，所述竖向导轨上设有所述竖向滑块，该竖向滑块一端与所述竖向导轨华东连接，另一端与压力传感器固定板固定连接，所述压力传感器固定板与所述丝杠固定连接，所述丝杠通过设于所述压力传感器固定板下方的伺服电机及减速机驱动，以带动所述压力传感器固定板沿所述竖向导轨竖直运动，所述丝杠远离所述压力传感器固定板的一端与丝杠顶部轴承座连接，该丝杠顶部轴承座固定设于所述丝杠端头护板上。

作为进一步优选的，所述压力测量模块包括数字式压力传感器和压力传感器控制器，该数字式压力传感器为轮辐式结构，且所述数字式压力传感器通过数据线连接压力传感器控制器，所述压力传感器控制与所述控制模块通信连接。

作为进一步优选的，所述位置识别测量模块包括视觉识别相机和激光测距传感器，所述视觉识别相机用于识别所述顶尖与齿轮箱轴工件的位置信息，并将该位置信息发送给所述控制模块。

作为进一步优选的，所述控制模块包括系统计算机判定器、中央数据处理器以及系统PLC处理器，所述系统PLC处理器用于控制所述双工位翻转机将齿轮箱轴工件翻转到位，并在所述中央数据处理器的控制作用下控制所述伺服电机及减速机驱动顶尖向上运动，同时，所述视觉识别相机识别所述顶尖与齿轮箱轴工件的径向偏离信息，并将该径向偏离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动顶尖对位电机动作，使得顶尖的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，所述激光测距传感器测量所述顶尖与齿轮箱轴工件的竖向距离信息，并将该竖向距离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动所述伺服电机及减速机顶升所述顶尖，直至所述数字式压力传感器反馈给所述中央数据处理器的压力值到达指定阈值，此时所述百分表数据采集器采集的轴承游隙值，所述中央数据处理器根据该压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值，并将该轴承游隙调整值传递给系统计算机判定器，所述系统计算机判定器用于判定轴承游隙调整值是否合格。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种动车组齿轮箱轴承游隙调整方法，包括以下步骤：

步骤一：双工位翻转机夹持固定齿轮箱轴工件，控制模块控制双工位翻转机将夹持的齿轮箱轴工件翻转至竖直状态；

步骤二：位置识别测量模块识别齿轮箱轴工件与顶尖的径向偏离信息和竖向距离信息，并将该径向偏离信息和竖向距离信息传递给控制模块；

步骤三：控制模块根据所述径向偏离信息控制所述顶尖沿径向的运动，使得顶尖的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，同时，所述控制模块控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖向着齿轮箱轴工件运动，在所述顶尖的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖；

步骤四：压力测量模块在所述顶尖与齿轮箱轴工件接触后实时测量所述顶尖与齿轮箱轴工件的压力值，并将该压力值传递给所述控制模块；

步骤五：所述控制模块在所述压力值达到阈值后控制顶升驱动模块停止动作，此时采集齿轮箱轴工件的轴承游隙值，并根据轴承游隙值以及压力值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。

作为进一步优选的，步骤三具体包括以下步骤：

视觉识别相机识别所述顶尖与齿轮箱轴工件的径向偏离信息，并将该径向偏离信息发送给中央数据处理器，中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动顶尖对位电机动作，使得顶尖的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐；

激光测距传感器测量所述顶尖与齿轮箱轴工件的竖向距离信息，并将该竖向距离信息发送给中央数据处理器，中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动伺服电机及减速机顶升所述顶尖。

作为进一步优选的，步骤五中，若判定齿轮箱轴工件的轴承游隙值不合格，则返回至步骤一，直至步骤五中采集的轴承游隙值满足要求。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明提高了工作效率。传统的齿轮箱游隙调整方式，无论是数字垂吊法还是顶部顶升法，整个作业过程都需要人工参与。由于工件体积大、重量重，再加上整个作业过程多次吊装，有工件在吊装过程中掉落和摔坏的风险。本发明通过借助双工位翻转机避免了作业过程中工件的频繁吊装，通过将中央数据处理器、PLC控制模块、数据采集模块，并结合图形识别和激光测距等技术和算法，实现了齿轮箱游隙调整作业的自动化、无人化，提高了工作效率。

2.本发明实现了作业过程的数字化。该发明通过将压力传感器数据、顶尖坐标数据和百分表测量数据等配置数据自动采集和反馈功能，通过作业过程中数据实时回传和计算机的自动合格判定，实现了作业过程的数字化，避免了依靠工人的作业经验，数据无法量化，从而导致作业质量的数据差异化问题。

3.本发明当翻转机的夹具体上的齿轮箱轴工件，其轴线与顶尖的轴线有偏差不重合时，自动对位模块启动：通过微型图像识别相机和转盘电机的协同工作，将顶尖的轴线与工件的轴线自动对准。具体做法是通过相机所拍摄的图像与系统零点坐标对比后，确定齿轮箱工件的相对坐标点；通过转盘电机内的螺旋线滑槽和直线滑块以及电机本身的圆周运动，将顶尖轴线位置移动到工件轴线相同的位置，避免了由于顶尖和工件轴线不重合而造成的测量误差。

4.本发明顶尖上的激光测距仪可实时感应顶尖顶点到工件的距离，并将数据通过中央数据处理器发送给螺杆伺服升降电机，电机带动编码器旋转，推动顶尖杆自动向工件方向的进给动作。

5.本发明压力数据自动反馈，传感器根据检测到的压力值自动停机。当顶尖与工件中心孔接触后，压力传感器开始工作，并实时回传顶尖与齿轮箱轴工件的压力值，当接触压力到达工艺设定值时，伺服丝杠升降机停止工作，并自动刹车，确保工件受力稳定、可靠，工件测量轴承游隙受力不反弹。

6.本发明采用闭环控制、无缝桥接。本发明实现了压力传感器控制器与PLC控制模块以及百分表数据采集和传输模块的无缝桥接。当百分表采集完数据，并回传给中央数据处理器后，处理器将数据结果提交给系统计算机进行合格判定后，并将信号反馈给系统PLC控制模块，再通过伺服控制器将信号传递给伺服电机减速机，电机收到信号后反向旋转，使得顶尖与齿轮箱轴工件脱离，并根据系统设定回到零点位置。

附图说明

图1是本发明优选实时例涉及的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统的结构示意图；

图2是图1中涉及的齿轮箱轴承游隙调整机构的结构示意图；

图3是图2中涉及的固定仓板、顶升驱动模块、顶尖、位置识别测量模块以及压力测量模块的连接结构示意图；

图4为本发明优选实时例涉及的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统的作业步骤流程图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：Ⅰ-双工位翻转机、Ⅱ-齿轮箱轴工件、Ⅲ-齿轮箱轴承游隙调整机构、1-固定仓板、2-丝杠端头护板、3-伺服电机及减速机、4-竖向导轨、5-竖向滑块、 6-压力传感器固定板、7-数字式压力传感器、8-顶尖下接杆、9-顶尖对位电机、10-顶尖安装座、11-激光测距传感器、12-视觉识别相机、13-顶尖、 14-丝杠、15-丝杠顶部轴承座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，包括双工位翻转机、齿轮箱轴承游隙调整机构以及控制模块，所述双工位翻转机用于夹持固定齿轮箱轴工件；所述齿轮箱轴承游隙调整机构设于所述双工位翻转机上，包括固定仓板1、顶升驱动模块、顶尖13、位置识别测量模块以及压力测量模块，所述定仓板1竖直固定设于所述双工位翻转机上，且与齿轮箱轴工件相应设置，所述顶升驱动模块固定设于所述定仓板1上，用于驱动所述顶尖13沿竖直方向运动，以沿竖直方向顶起或松开齿轮箱轴工件，所述位置识别测量模块用于识别齿轮箱轴工件与顶尖 13的位置信息，所述压力测量模块用于测量所述顶尖13与齿轮箱轴工件的压力值；所述控制模块与所述双工位翻转机、顶升驱动模块、位置识别测量模块以及压力测量模块通信连接，该控制模块用于控制双工位翻转机动作，使得齿轮箱轴工件处于竖直夹紧状态，然后控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖13向着齿轮箱轴工件运动，同时，该控制模块还用于实时接收位置识别测量模块反馈的位置信息，以实时调整所述顶尖13的运动进程，以使得顶尖13的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖13，并根据所述压力测量模块测量的压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。

如图2和图3所示，所述顶升驱动模块包括竖直运动组件以及顶尖对位组件，所述竖直运动组件固定设于所述固定仓板1上，所述压力测量模块固定设于所述竖直运动组件和顶尖对位组件之间，所述顶尖13固定设于所述顶尖对位组件上，所述顶尖对位组件包括顶尖下接杆8、顶尖对位电机 9和顶尖安装座10，所述顶尖下接杆8一端与压力测量模块固定连接，另一端与顶尖对位电机9固定连接，所述顶尖对位电机9的动力输出端与所述顶尖安装座10连接，所述顶尖13固定设于所述顶尖安装座10上，并在所述顶尖对位电机9的驱动下沿所述顶尖对位电机9的径向移动。所述顶尖对位电机9包括转动电机、螺旋转动组件、径向滑动组件以及径向滑块，所述转动电机固定设于所述顶尖下接杆8上，且该转动电机的转动轴与螺旋转动组件的中心固定连接，用于驱动所述螺旋转动组件转动，螺旋转动组件上设有螺旋线形的螺旋槽，所述径向滑动组件上设有径向滑槽，所述径向滑块一端卡设在所述螺旋槽内一端穿过径向滑槽与所述顶尖13固定连接，以此方式，使得在所述螺旋转动组件的转动下，所述径向滑块沿所述螺旋槽运动，以带动所述顶尖13沿所述径向滑槽运动。

在本发明中，所述竖直运动组件包括丝杠端头护板2、伺服电机及减速机3、竖向导轨4、竖向滑块5、压力传感器固定板6、丝杠14以及丝杠顶部轴承座15，所述丝杠端头护板2设于所述固定仓板1的顶部，所述竖向导轨4和丝杠14平行竖直布置，所述竖向导轨4上设有所述竖向滑块5，该竖向滑块5一端与所述竖向导轨4华东连接，另一端与压力传感器固定板6固定连接，所述压力传感器固定板6与所述丝杠14固定连接，所述丝杠14通过设于所述压力传感器固定板6下方的伺服电机及减速机3驱动，以带动所述压力传感器固定板6沿所述竖向导轨4竖直运动，所述丝杠14 远离所述压力传感器固定板6的一端与丝杠顶部轴承座15连接，该丝杠顶部轴承座15固定设于所述丝杠端头护板2上。

作为本发明的优选实施例，所述压力测量模块包括数字式压力传感器7 和压力传感器控制器，该数字式压力传感器7为轮辐式结构，且所述数字式压力传感器7通过数据线连接压力传感器控制器，所述压力传感器控制与所述控制模块通信连接。

作为本发明的优选实施例，所述位置识别测量模块包括视觉识别相机 12和激光测距传感器11，所述视觉识别相机12用于识别所述顶尖13与齿轮箱轴工件的位置信息，并将该位置信息发送给所述控制模块。

如图4所示，本发明中所述控制模块包括系统计算机判定器、中央数据处理器以及系统PLC处理器，所述系统PLC处理器用于控制所述双工位翻转机将齿轮箱轴工件翻转到位，并在所述中央数据处理器的控制作用下控制所述伺服电机及减速机3驱动顶尖13向上运动，同时，所述视觉识别相机12识别所述顶尖13与齿轮箱轴工件的径向偏离信息，并将该径向偏离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动顶尖对位电机9动作，使得顶尖13的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，所述激光测距传感器11测量所述顶尖13与齿轮箱轴工件的竖向距离信息，并将该竖向距离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动所述伺服电机及减速机3顶升所述顶尖13，直至所述数字式压力传感器7反馈给所述中央数据处理器的压力值到达指定阈值，此时所述百分表数据采集器采集的轴承游隙值，所述中央数据处理器根据该压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值，并将该轴承游隙调整值传递给系统计算机判定器，所述系统计算机判定器用于判定轴承游隙调整值是否合格。

更具体的，本发明中，固定仓板1整体为Q345折弯后焊接而成，该发明的竖向滑轨、伺服电机减速机基座以及丝杠顶部轴承座都安装在其内部。丝杠端头护板2的整体为Q345折弯后焊接而成，通过螺纹孔与固定仓板连接，保护T型丝杠端头轴承、防尘、防异物落入。3、伺服电机及减速机。包含伺服电机和控制器，以及与电机直连的丝杠减速机组成。通过伺服电机带动丝杠旋转，通过电机的正反转来控制丝杠螺母的上下运动。竖向滑轨。滑轨底面安装在固定仓板的内壁上，滑轨上滑道安装有滑块，滑块可以沿着滑道上下滑动。竖向滑块。通过滑道与竖向滑轨连接，通过螺纹孔与压力传感器固定板连接。压力传感器固定板。整体呈三角形。一端通过竖向滑块与竖向滑轨相连接，另外一端通过丝杠螺母与T型丝杠相连接，当伺服电机正反向转动时，随着T型丝杠的转动，丝杠螺母带动压力传感器固定板沿着竖向滑轨一起上下移动，从而带动压力传感器固定板上的零部件一起上下移动。数字式压力传感器。该压力传感器采用轮辐式结构，压力传感器通过数据线连接压力传感器控制器，可以中央数据处理器进行双向通讯。顶尖下接杆。下部与压力传感器相连接，上部与顶尖对位电机相连接。顶尖对位电机。该电机为特制结构，共分成上下两半结构，上部是螺旋线滑轨和一径向滑块结构，顶尖安装在滑块上，当螺旋槽沿着圆周方向转动时，滑块会沿着径向移动，即为顶尖提供一个径向矢量；电机下半部分可以带动上半部分沿着圆周方向转动，从而可以实现该电机带动顶尖结构到达整个圆周平面内的任意一点坐标。顶尖安装座。内部设置一平面轴承，确保顶尖在承受轴向力的情况下，还可以沿着圆周方向灵活转动。激光测距传感器。通过向物体发射激光束，可以检测仪器距离物体的垂直距离，并将数据实时反馈给中央数据处理器。视觉识别相机为微型视觉识别相机。对目标物体进行实时拍照，并将位置图像发送给中央数据处理器，系统通过与零点坐标值进行对比计算后，从而获得目标差值，进而得出顶尖的补偿量数据。顶尖。安装在顶尖安装座内，通过卡簧和轴承与顶尖座连接，用来将工件顶起动作。T型丝杆及螺母。丝杠固定，丝杠旋转时螺母在丝杠上移动，带自锁功能。丝杠顶部轴承座。用来将丝杠轴向限位后，保证丝杠沿着径向转动灵活，有利于丝杠受力，在作业过程中支撑丝杠不偏摆。

更具体的，如图1至图3所示，固定仓板焊接在双工位翻转机水平转盘上；竖向滑轨通过紧固螺钉及防松垫圈安装在固定仓板内壁上；伺服电机及减速机通过底座及螺栓与固定仓板底部固定；竖向滑块安装在竖向滑轨的轨道上；压力传感器固定板一端与竖向滑块通过螺钉连接，另一端通过螺钉固定在丝杠螺母上；T型丝杠上安装有丝杠螺母，丝杠底端与丝杆减速机相连接，顶端通过深沟球轴承和弹性挡圈与顶尖安装座相连接；顶尖安装座焊接在固定仓板内壁上；数字式压力传感器通过紧固螺钉安装在压力传感器固定板上；压力传感器与顶尖下接杆通过定位孔和紧固螺钉相连；顶尖下接杆通过定位销孔和紧固螺钉与顶尖对位电机相连接；顶尖对位电机通过内齿圈和紧固螺钉与顶尖安装座相连接；激光测距传感器与顶尖安装座嵌入式连接，并通过紧固螺钉和螺纹胶固定；微型视觉识别相机与顶尖安装座嵌入式连接，通过螺钉和锁紧螺母及防松垫圈固定；顶尖通过轴用弹性挡圈和推力轴承与顶尖安装座箱连接。

如图1和图4所示，本发明一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统的工作流程如下：

步骤一：双工位翻转机夹持固定齿轮箱轴工件，控制模块控制双工位翻转机将夹持的齿轮箱轴工件翻转至竖直状态。双工位翻转机动作，工件由水平作业姿态旋转到竖直作业姿态，夹具体工件位置传感器检测到工件到达位置，并将信号发送给PLC数据采集模块。

步骤二：位置识别测量模块识别齿轮箱轴工件与顶尖13的径向偏离信息和竖向距离信息，并将该径向偏离信息和竖向距离信息传递给控制模块。更具体的，PLC模块将工件位置信号发送给中央数据处理器，中央数据处理器将信号处理后变成数字指令，并将数据发送给激光测距仪、视觉识别相机和数字式压力传感器控制器，各传感器使能上电，进入工作状态。

步骤三：控制模块根据所述径向偏离信息控制所述顶尖13沿径向的运动，使得顶尖13的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，同时，所述控制模块控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖13向着齿轮箱轴工件运动，在所述顶尖13的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖13。更具体的，中央数据处理器与系统计算机进行数据交换，系统根据编号的程序指令开始工作，中央数据处理器将作业指令发送给PLC控制模块，PLC控制模块再将走也指令发送伺服电机控制器，伺服电机及减速机接收到控制器的信号后开始工作，推动顶尖由系统零位开始向工件方向移动。同时，视觉识别相机工作：视觉识别相机实时抓拍工件的位置图像，并将图像数据回传给中央数据处理器，中央数据处理器经过数据转化，将工件图片信息回传给系统计算机，系统计算机接收到图片数据后与系统零点坐标图片进行数据比对，得到零点坐标值与工件实际位置值的偏离数据后，将数据经过中央数据处理器返回给系统PLC模块，PLC模块将信号发送给顶尖对位电机。顶尖对位电机接收到脉冲信号后开始工作，根据系统差值坐标，旋转相应的角度，将顶尖轴线位置与工件轴线位置对齐。同时，激光测距传感器工作。激光测距传感器实时检测顶尖到工件的距离，并将数据实时回传给中央数据处理器，系统根据顶尖与工件偏差的对准进度，实时控制顶尖向上的进给速度，适当加速或减速，确保在顶尖到达工件之前，顶尖对位提前完成。

步骤四：压力测量模块在所述顶尖13与齿轮箱轴工件接触后实时测量所述顶尖13与齿轮箱轴工件的压力值，并将该压力值传递给所述控制模块。更具体的，收到中央数据处理器的信号后，数字式压力传感器使能上电。随着顶尖不断向工件靠近，并与工件接触后，压力传感器实时检测顶尖所收到的压力值，当压力值到达系统设定数值的公差范围时，中央数据处理器接收到压力传感器传回的信号，并与系统计算机进行数据交互并进行状态确认，然后将信号回传给PLC控制模块，PLC控制模块将信号发送给伺服电机控制器，电机停止转动，并刹车自锁，此时T型丝杠也处于自锁状态，确保工件姿态稳定。

步骤五：所述控制模块在所述压力值达到阈值后控制顶升驱动模块停止动作，此时采集齿轮箱轴工件的轴承游隙值，并根据轴承游隙值以及压力值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。更具体的，作业人员操作数字百分表，测得轴承的间隙值，百分表数据传输模块将测量数据自动回传到中央数据处理器，中央数据处理器与系统计算机进行数据交互，并进行合格判定。中央数据处理器与计算机进行数据交互对数字百分表检测数据进行判定后，将信号发送给PLC控制模块,PLC控制模块再发送信号给伺服电机控制器，伺服电机和减速机接触自锁状态开始工作，带动顶尖退回到零点坐标位置。作业结束，如果百分表数据采集器检测的数据不合格，则系统重复上面的步骤。

本发明工作效率高，实现了作业过程的数字化。传统的齿轮箱游隙调整方式，无论是数字垂吊法还是顶部顶升法，整个作业过程都需要人工参与。由于工件体积大、重量重，再加上整个作业过程多次吊装，有工件在吊装过程中掉落和摔坏的风险。该发明，通过借助双工位翻转机避免了作业过程中工件的频繁吊装，通过将中央数据处理器、PLC控制模块、数据采集模块，并结合图形识别和激光测距等技术和算法，实现了齿轮箱游隙调整作业的自动化、无人化，提高了工作效率。同时，本发明通过将压力传感器数据、顶尖坐标数据和百分表测量数据等配置数据自动采集和反馈功能，通过作业过程中数据实时回传和计算机的自动合格判定，实现了作业过程的数字化，避免了依靠工人的作业经验，数据无法量化，从而导致作业质量的数据差异化问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，包括双工位翻转机、齿轮箱轴承游隙调整机构以及控制模块，其中，

所述双工位翻转机用于夹持固定齿轮箱轴工件；

所述齿轮箱轴承游隙调整机构设于所述双工位翻转机上，包括固定仓板(1)、顶升驱动模块、顶尖(13)、位置识别测量模块以及压力测量模块，所述定仓板(1)竖直固定设于所述双工位翻转机上，且与齿轮箱轴工件相应设置，所述顶升驱动模块固定设于所述定仓板(1)上，用于驱动所述顶尖(13)沿竖直方向运动，以沿竖直方向顶起或松开齿轮箱轴工件，所述位置识别测量模块用于识别齿轮箱轴工件与顶尖(13)的位置信息，所述压力测量模块用于测量所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的压力值；

所述控制模块与所述双工位翻转机、顶升驱动模块、位置识别测量模块以及压力测量模块通信连接，该控制模块用于控制双工位翻转机动作，使得齿轮箱轴工件处于竖直夹紧状态，然后控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖(13)向着齿轮箱轴工件运动，同时，该控制模块还用于实时接收位置识别测量模块反馈的位置信息，以实时调整所述顶尖(13)的运动进程，以使得顶尖(13)的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖(13)，并根据所述压力测量模块测量的压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。

2.根据权利要求1所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述顶升驱动模块包括竖直运动组件以及顶尖对位组件，所述竖直运动组件固定设于所述固定仓板(1)上，所述压力测量模块固定设于所述竖直运动组件和顶尖对位组件之间，所述顶尖(13)固定设于所述顶尖对位组件上，所述顶尖对位组件包括顶尖下接杆(8)、顶尖对位电机(9)和顶尖安装座(10)，所述顶尖下接杆(8)一端与压力测量模块固定连接，另一端与顶尖对位电机(9)固定连接，所述顶尖对位电机(9)的动力输出端与所述顶尖安装座(10)连接，所述顶尖(13)固定设于所述顶尖安装座(10)上，并在所述顶尖对位电机(9)的驱动下沿所述顶尖对位电机(9)的径向移动。

3.根据权利要求2所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述顶尖对位电机(9)包括转动电机、螺旋转动组件、径向滑动组件以及径向滑块，所述转动电机固定设于所述顶尖下接杆(8)上，且该转动电机的转动轴与螺旋转动组件的中心固定连接，用于驱动所述螺旋转动组件转动，螺旋转动组件上设有螺旋线形的螺旋槽，所述径向滑动组件上设有径向滑槽，所述径向滑块一端卡设在所述螺旋槽内一端穿过径向滑槽与所述顶尖(13)固定连接，以此方式，使得在所述螺旋转动组件的转动下，所述径向滑块沿所述螺旋槽运动，以带动所述顶尖(13)沿所述径向滑槽运动。

4.根据权利要求2所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述竖直运动组件包括丝杠端头护板(2)、伺服电机及减速机(3)、竖向导轨(4)、竖向滑块(5)、压力传感器固定板(6)、丝杠(14)以及丝杠顶部轴承座(15)，所述丝杠端头护板(2)设于所述固定仓板(1)的顶部，所述竖向导轨(4)和丝杠(14)平行竖直布置，所述竖向导轨(4)上设有所述竖向滑块(5)，该竖向滑块(5)一端与所述竖向导轨(4)华东连接，另一端与压力传感器固定板(6)固定连接，所述压力传感器固定板(6)与所述丝杠(14)固定连接，所述丝杠(14)通过设于所述压力传感器固定板(6)下方的伺服电机及减速机(3)驱动，以带动所述压力传感器固定板(6)沿所述竖向导轨(4)竖直运动，所述丝杠(14)远离所述压力传感器固定板(6)的一端与丝杠顶部轴承座(15)连接，该丝杠顶部轴承座(15)固定设于所述丝杠端头护板(2)上。

5.根据权利要求4所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述压力测量模块包括数字式压力传感器(7)和压力传感器控制器，该数字式压力传感器(7)为轮辐式结构，且所述数字式压力传感器(7)通过数据线连接压力传感器控制器，所述压力传感器控制与所述控制模块通信连接。

6.根据权利要求5所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述位置识别测量模块包括视觉识别相机(12)和激光测距传感器(11)，所述视觉识别相机(12)用于识别所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的位置信息，并将该位置信息发送给所述控制模块。

7.根据权利要求6所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整系统，其特征在于，所述控制模块包括系统计算机判定器、中央数据处理器以及系统PLC处理器，所述系统PLC处理器用于控制所述双工位翻转机将齿轮箱轴工件翻转到位，并在所述中央数据处理器的控制作用下控制所述伺服电机及减速机(3)驱动顶尖(13)向上运动，同时，所述视觉识别相机(12)识别所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的径向偏离信息，并将该径向偏离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动顶尖对位电机(9)动作，使得顶尖(13)的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，所述激光测距传感器(11)测量所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的竖向距离信息，并将该竖向距离信息发送给所述中央数据处理器，所述中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动所述伺服电机及减速机(3)顶升所述顶尖(13)，直至所述数字式压力传感器(7)反馈给所述中央数据处理器的压力值到达指定阈值，此时所述百分表数据采集器采集的轴承游隙值，所述中央数据处理器根据该压力值以及百分表数据采集器采集的轴承游隙值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值，并将该轴承游隙调整值传递给系统计算机判定器，所述系统计算机判定器用于判定轴承游隙调整值是否合格。

8.一种动车组齿轮箱轴承游隙调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：双工位翻转机夹持固定齿轮箱轴工件，控制模块控制双工位翻转机将夹持的齿轮箱轴工件翻转至竖直状态；

步骤二：位置识别测量模块识别齿轮箱轴工件与顶尖(13)的径向偏离信息和竖向距离信息，并将该径向偏离信息和竖向距离信息传递给控制模块；

步骤三：控制模块根据所述径向偏离信息控制所述顶尖(13)沿径向的运动，使得顶尖(13)的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐，同时，所述控制模块控制顶升驱动模块动作，使得所述顶尖(13)向着齿轮箱轴工件运动，在所述顶尖(13)的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐后继续顶升顶尖(13)；

步骤四：压力测量模块在所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件接触后实时测量所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的压力值，并将该压力值传递给所述控制模块；

步骤五：所述控制模块在所述压力值达到阈值后控制顶升驱动模块停止动作，此时采集齿轮箱轴工件的轴承游隙值，并根据轴承游隙值以及压力值获取齿轮箱轴工件的轴承游隙调整值。

9.根据权利要求8所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整方法，其特征在于，步骤三具体包括以下步骤：

视觉识别相机(12)识别所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的径向偏离信息，并将该径向偏离信息发送给中央数据处理器，中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动顶尖对位电机(9)动作，使得顶尖(13)的中心轴线与齿轮箱轴工件中心轴线位置对齐；

激光测距传感器(11)测量所述顶尖(13)与齿轮箱轴工件的竖向距离信息，并将该竖向距离信息发送给中央数据处理器，中央数据处理器根据该径向偏离信息控制系统PLC处理器驱动伺服电机及减速机(3)顶升所述顶尖(13)。

10.根据权利要求8所述的一种动车组齿轮箱轴承游隙调整方法，其特征在于，步骤五中，若判定齿轮箱轴工件的轴承游隙值不合格，则返回至步骤一，直至步骤五中采集的轴承游隙值满足要求。

Images