CN114770719A - 一种轨枕自动下料布料装置及自动下料布料方法 - Google Patents
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Abstract
一种轨枕自动下料布料装置及自动下料布料方法，涉及轨枕施工领域，轨枕自动下料布料装置，包括移动小车，安装在移动小车上的灰斗，安装在移动小车和灰斗之间接触点处的称重装置，安装在灰斗下口的仓门装置，及安装在移动小车上的小车移动驱动装置。称重装置包括称重传感器及与称重传感器连通的重量显示屏幕；称重传感器设置在移动小车和灰斗之间接触点处。仓门装置包括安装在灰斗下口的一对仓门，其中一仓门通过气缸组件与灰斗的一外侧面连接，另一仓门通过拉杆组件与灰斗的另一外侧面连接；一对仓门的内侧面连接有开门装置。本发明解决现有技术中轨枕下灰设备靠人工进行操作，任务量大，对经验依赖度高，下灰量不均匀，产品质量难以保证的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轨枕施工领域，特别是涉及一种轨枕自动下料布料装置及自动下料布料方法。
背景技术
现有轨枕下灰设备主要靠人工进行操作，任务量大并且对经验依赖度高。由于设备没有专业测量工具，每次下灰量并不均匀。而这将会导致后续振捣后出现高度差，需要人工装填，增加工作量，现有下灰设备及操作方法无法预知每个轨枕下灰量能否达到设计值，导致后期产品气泡过多、断面不整齐等质量问题，造成混凝土浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种轨枕自动下料布料装置及自动下料布料方法，解决现有技术中轨枕下灰设备靠人工进行操作，任务量大，对经验依赖度高，每次下灰量不均匀，产品质量难以保证，造成混凝土浪费的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轨枕自动下料布料装置，包括移动小车，安装在移动小车上的灰斗，安装在移动小车和灰斗之间接触点处的称重装置，安装在灰斗下口的仓门装置，及安装在移动小车上的小车移动驱动装置。
称重装置包括称重传感器及与称重传感器连通的重量显示屏幕；称重传感器设置在移动小车和灰斗之间接触点处。
仓门装置包括安装在灰斗下口的一对仓门，其中一仓门通过气缸组件与灰斗的一外侧面连接，另一仓门通过拉杆组件与灰斗的另一外侧面连接；一对仓门的内侧面连接有开门装置。
进一步优选的技术方案：移动小车整体为矩形框架结构，包括顶部矩形框架、中部矩形框架、竖直连接在顶部矩形框架和中部矩形框架的四角部之间的支腿、连接在支腿底部一对侧的底杆、及连接在支腿底面的行走轮；行走轮包括前侧的主动轮和后侧的从动轮。
进一步优选的技术方案：灰斗安装在移动小车上；灰斗的上口卡合在顶部矩形框架上，下口位于中部矩形框架处。
进一步优选的技术方案：称重传感器安装在移动小车顶部矩形框架的四角部。
进一步优选的技术方案：气缸组件包括连接在灰斗上的连杆、与连杆连接的液压缸及固定在移动小车上与液压缸连接的液压站，液压缸与一仓门连接。
拉杆组件包括手轮及与手轮连接的拉杆，拉杆与另一侧仓门连接。
进一步优选的技术方案：小车移动驱动装置包括安装在移动小车底杆上的电机和减速机，电机和减速机之间通过三角皮带连接，减速机的减速机齿轮与过渡轮啮合连接，过渡轮与移动小车一侧的行走轮的主动轮连接。
进一步优选的技术方案：移动小车的行走轮中的从动轮的外侧安装有高精度旋转编码器。
移动小车的前侧还设有限位器和报警器。
移动小车的支腿上连接有电器箱。
一种所述的轨枕自动下料布料装置的自动下料布料方法，步骤为：
步骤一，灰斗上料。
步骤二，上料完毕后，同步进行称重传感器称重、HMI选定轨枕规格及HMI人工输入单次下灰重量。
步骤三，然后移动小车行走到下灰位置，进行限位检测。
步骤四，限位检测后，灰斗根据轨枕选定规格及人工输入重量开始步进下料。
步骤五，若下灰完毕，则移动小车重新到达上灰位置，重复步骤一至四。
若未下灰完毕，则移动小车到达极限位置，限位发讯、报警，人工处理故障。
进一步优选的技术方案：步骤三中，移动小车的行走距离闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定小车每段行走距离分别为LSV1、LSV2、LSV3、…、LSVN。
小车每次实际行走的距离为LPV1、LPV2、LPV3、…、LPVN。
假设小车已行走X段，则
小车设定总距离LSVN-ALL＝LSV1+LSV2+LSV3+…+LSVX。
小车实际行走总距离LPVN-ALL＝LPV1+LPV2+LPV3+…+LPVX。
小车实际行走总距离和设定总距离差值LDIFF＝LSVX-ALL-LPVX-ALL。
小车下次实际行走距离LPVX+1＝LSVX+1-LDIFF，其中下次即第X+1次。
进一步优选的技术方案：步骤四中，灰斗下灰重量闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定移动小车每段下灰重量分别为WSV1、WSV2、WSV3、…、WSVN。
移动小车料仓初始石灰重量为WA。
移动小车料仓实时石灰重量为WB。
假设移动小车已行走X段，则
移动小车设定下灰总重量WSVX-ALL＝WSV1+WSV2+WSV3+…+WSVX。
移动小车实际下灰总重量WPVX-ALL＝WA-WB。
移动小车实际下灰总重量和设定总重量差值WDIFF＝WSVX-ALL-WPVX-ALL。
下灰重量控制中设定常数重量WC，即提前关仓门量。
移动小车下次实际下灰设定重量WPVX+1＝WSVX+1-WDIFF-WC，其中下次即第X+1次。
每段分两次下灰。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：
1，本发明通过增设以称重传感器为主要器件的称重系统，实时测量、显示和查看灰斗中的存灰数量，并有手动清零功能，保证每个轨枕下料量与设定一致。
2，本发明通过增设仓门装置，满足下灰控制要求自动控制仓门开启关闭，仓门开启关闭采用液压缸做动力源，开关灰门动作并尽量不影响称重装置的精确性，同时保证下灰单位时间内均匀性。
3，本发明通过电控兼容不同轨枕规格，能够对每种规格轨枕下灰重量进行调节，并降低下灰工序时间。
4，本发明移动小车的行走轮中的从动轮的外侧安装有高精度旋转编码器，能够对下灰位置进行定位。
附图说明
图1是本发明轨枕自动下料布料装置的立体图。
图2是本发明轨枕自动下料布料装置的正立面图一。
图3是本发明轨枕自动下料布料装置的正立面图二。
图4是本发明轨枕自动下料布料装置的侧立面图一。
图5是本发明轨枕自动下料布料装置的侧立面图二。
图6是本发明的工艺流程图。
附图标记：1—移动小车、2—灰斗、3—称重装置、4—仓门装置、5—小车移动驱动装置、6—座椅、7—电器箱、1.1—行走轮、3.1—称重传感器、4.1—仓门、4.2—气缸组件、4.3—拉杆组件、4.4—开门装置、5.1—电机、5.2—三角皮带、5.3—过渡轮、5.4—减速机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例参见图1至6所示，一种轨枕自动下料布料装置及自动下料布料方法，轨枕自动下料布料装置包括移动小车1，安装在移动小车上的灰斗2，安装在移动小车和灰斗之间接触点处的称重装置3，安装在灰斗下口的仓门装置4，及安装在移动小车1上的小车移动驱动装置5。
移动小车1整体为矩形框架结构，包括顶部矩形框架、中部矩形框架、竖直连接在顶部矩形框架和中部矩形框架的四角部之间的支腿、连接在支腿底部一对侧的底杆、及连接在支腿底面的行走轮1.1；行走轮1.1包括前侧的主动轮和后侧的从动轮。
灰斗2安装在移动小车1上；灰斗2的上口卡合在顶部矩形框架上，下口位于中部矩形框架处。
称重装置3包括称重传感器3.1、及与称重传感器3.1连通的重量显示屏幕；称重传感器3.1安装在移动小车1顶部矩形框架的四角部；重量显示屏幕上设有开关按键和清零按键。
灰斗与移动小车采用四点接触，在四个接触点安装称重传感器，对灰斗进行称重处理；根据灰斗设计重量及设计灰斗装灰重量选择合适的称重传感器。
仓门装置4包括安装在灰斗2下口的一对仓门4.1，其中一仓门4.1通过气缸组件4.2与灰斗2的一外侧面连接，另一仓门4.1通过拉杆组件4.3与灰斗2的另一外侧面连接；一对仓门4.1的内侧面连接有开门装置4.4；气缸组件4.2包括连接在灰斗2上的连杆、与连杆连接的液压缸及固定在移动小车上与液压缸连接的液压站，液压缸与一仓门连接；液压站通过电磁阀得电通断使液压缸保留中位停止功能，仓门开启关闭采用液压缸做动力源；拉杆组件4.3包括手轮及与手轮连接的拉杆，拉杆与另一侧仓门连接。
液压缸选型：行程300mm，推拉力5000N，速度100mm/s，油缸内径45，外径60，行程300两端耳环；液压站选型：液压站1.5千瓦，9升每分钟流量，压力10兆帕，电磁阀控制。
仓门装置4采用液压缸做动力源同步齿轮开关仓门；当称重传感器所反馈到的下料数值达到设定关断点后仓门关闭；仓门开启关闭采用液压缸做动力源，带动一侧仓门动作，另一侧仓门通过齿轮连接进行动作。
小车移动驱动装置5包括安装在移动小车1底杆上的电机5.1和减速机5.4，电机5.1和减速机5.4之间通过三角皮带5.2连接，减速机5.4的减速机齿轮与过渡轮5.3啮合连接，过渡轮5.3与移动小车1一侧的行走轮1.1的主动轮连接。
移动小车采用两个电机皮带传动的小车移动驱动装置5，通过电机正反转来实现移动小车的前进后退。
减速机选型：3kw三相异步电动机带抱闸(断电抱死)减速比1:35。
移动小车1的行走轮1.1中的从动轮的外侧安装有高精度旋转编码器，通过从动轮的转动来带动高精度旋转编码器的转动；移动小车位置定位选用高精度旋转编码器来实现。
移动小车1的前侧还设有限位器和报警器，对移动小车的安全进行保障。
移动小车1的底杆上连接有座椅6。
移动小车1的支腿上连接有电器箱7；上述中用电设备均与电器箱7连接。
一种轨枕自动下料布料装置的自动下料布料方法，步骤为：
步骤一，灰斗2上料。
步骤二，上料完毕后，同步进行称重传感器3.1称重、HMI选定轨枕规格及HMI人工输入单次下灰重量。
步骤三，然后移动小车1行走到下灰位置，进行限位检测。
步骤四，限位检测后，灰斗2根据轨枕选定规格及人工输入重量开始步进下料。
步骤五，若下灰完毕，则移动小车1重新到达上灰位置，重复步骤一至四。
若未下灰完毕，则移动小车1到达极限位置，限位发讯、报警，人工处理故障。
步骤三中，移动小车1的行走距离闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定小车每段行走距离分别为LSV1、LSV2、LSV3、…、LSVN。
小车每次实际行走的距离为LPV1、LPV2、LPV3、…、LPVN。
假设小车已行走X段，则
小车设定总距离LSVN-ALL＝LSV1+LSV2+LSV3+…+LSVX。
小车实际行走总距离LPVN-ALL＝LPV1+LPV2+LPV3+…+LPVX。
小车实际行走总距离和设定总距离差值LDIFF＝LSVX-ALL-LPVX-ALL。
小车下次(X+1)实际行走距离LPVX+1＝LSVX+1-LDIFF。
步骤四中，灰斗2下灰重量闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定移动小车每段下灰重量分别为WSV1、WSV2、WSV3、…、WSVN。
移动小车料仓初始石灰重量为WA。
移动小车料仓实时石灰重量为WB。
假设移动小车已行走X段，则
移动小车设定下灰总重量WSVX-ALL＝WSV1+WSV2+WSV3+…+WSVX。
移动小车实际下灰总重量WPVX-ALL＝WA-WB。
移动小车实际下灰总重量和设定总重量差值WDIFF＝WSVX-ALL-WPVX-ALL。
下灰重量控制中设定常数重量WC(提前关仓门量)。
移动小车下次(X+1)实际下灰设定重量WPVX+1＝WSVX+1-WDIFF-WC。
每段分两次下灰。
本发明能够解决现有轨枕下灰设备存在的以下问题：下灰量不均匀存在偏差；需要在后需进行人工装填增加工作量；现有下灰设备及操作方法无法预知每个轨枕下灰量能否达到设计值，导致后期产品气泡过多、断面不整齐等质量问题；对混凝土造成浪费。
本发明能够对于下灰的量做到精确控制，避免了经验操作带来的误差。
本发明结构定位准确可靠；下灰量均匀，实现均匀布料，提高产品质量与生产效率；安全措施较为完善，能够通过限位器、报警器等设施确保工作安全；能够适合不同类型轨枕；减轻初振工人工作量及减少人员定额，降低人工成本；减少混凝土材料浪费数量。
1，本发明通过增设以称重传感器为主要器件的称重系统，实时测量、显示和查看灰斗中的存灰数量，并有手动清零功能，保证每个轨枕下料量与设定一致。
2，本发明通过增设仓门装置，满足下灰控制要求自动控制仓门开启关闭，仓门开启关闭采用液压缸做动力源，开关灰门动作并尽量不影响称重装置的精确性，同时保证下灰单位时间内均匀性。
3，本发明通过电控兼容不同轨枕规格，能够对每种规格轨枕下灰重量进行调节，并降低下灰工序时间。
4，本发明移动小车的行走轮中的从动轮的外侧安装有高精度旋转编码器，能够对下灰位置进行定位。
本发明在现场的具体实施过程为：主要是自动控制，手动控制部分不要
1，系统设有“手动/自动”两种生产方式，通过人工切换选择开关来进行选择。
2，“手动”控制：人工控制运灰小车“前进/后退”及料仓门的“开启/关闭”，在“手动模式”系统保留极限位置限位可用性，以免操作失误产生不必要的损失。
3，“自动”控制：在本模式下手动操作按钮无效，工人通过HMI选择“轨枕规格”(规格包括：ⅢA、ⅢC、XⅢq、XⅡ)并输入“下灰重量”后按下启动按钮，小车会在上灰位置行走到轨枕位置(人工确认或限位发讯)，按照设定参数进行步进下料，当下料到达预设重量80％时舱门开始关闭到较小位置保证下料的准确性；当前位置下料达到预设重量时舱门完全关闭，小车步进到下一下料位置。
4，下料结束后运灰小车自动回到上灰位置，完成一个循环，待小车上灰结束后操作员再次按下启动按钮，系统自动进行下个循环。
5，操作台设有“急停按钮”当发生突发情况时，操作员按下“急停按钮”设备在当前状态下停止一切动作，待人工处理完紧急状况或设备故障后，手动回到起始位置后，再进行工作。
本发明的动态工作原理为：
1，当移动小车到达上灰位置后，通过限位检测后进行灰斗上料。
2，上料完毕后，称重传感器对灰斗进行称重，工作人员选定将要下料的轨枕规格与单次下灰重量。
3，移动小车行走到下灰位置，通过检测后根据轨枕选定规格以及人工输入重量开始步进下料。
4，正常下灰完毕则移动小车回到上灰位置，否则小车到达极限限位并报警，人工开始处理故障。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种轨枕自动下料布料装置，其特征在于：包括移动小车(1)，安装在移动小车上的灰斗(2)，安装在移动小车和灰斗之间接触点处的称重装置(3)，安装在灰斗下口的仓门装置(4)，及安装在移动小车(1)上的小车移动驱动装置(5)；
称重装置(3)包括称重传感器(3.1)及与称重传感器(3.1)连通的重量显示屏幕；称重传感器(3.1)设置在移动小车和灰斗之间接触点处；
仓门装置(4)包括安装在灰斗(2)下口的一对仓门(4.1)，其中一仓门(4.1)通过气缸组件(4.2)与灰斗(2)的一外侧面连接，另一仓门(4.1)通过拉杆组件(4.3)与灰斗(2)的另一外侧面连接；一对仓门(4.1)的内侧面连接有开门装置(4.4)。
2.根据权利要求1所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：移动小车(1)整体为矩形框架结构，包括顶部矩形框架、中部矩形框架、竖直连接在顶部矩形框架和中部矩形框架的四角部之间的支腿、连接在支腿底部一对侧的底杆、及连接在支腿底面的行走轮(1.1)；行走轮(1.1)包括前侧的主动轮和后侧的从动轮。
3.根据权利要求2所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：灰斗(2)安装在移动小车(1)上；灰斗(2)的上口卡合在顶部矩形框架上，下口位于中部矩形框架处。
4.根据权利要求2所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：称重传感器(3.1)安装在移动小车(1)顶部矩形框架的四角部。
5.根据权利要求1所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：气缸组件(4.2)包括连接在灰斗(2)上的连杆、与连杆连接的液压缸及固定在移动小车上与液压缸连接的液压站，液压缸与一仓门连接；
拉杆组件(4.3)包括手轮及与手轮连接的拉杆，拉杆与另一侧仓门连接。
6.根据权利要求2所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：小车移动驱动装置(5)包括安装在移动小车(1)底杆上的电机(5.1)和减速机(5.4)，电机(5.1)和减速机(5.4)之间通过三角皮带(5.2)连接，减速机(5.4)的减速机齿轮与过渡轮(5.3)啮合连接，过渡轮(5.3)与移动小车(1)一侧的行走轮(1.1)的主动轮连接。
7.根据权利要求2所述的轨枕自动下料布料装置，其特征在于：移动小车(1)的行走轮(1.1)中的从动轮的外侧安装有高精度旋转编码器；
移动小车(1)的前侧还设有限位器和报警器；
移动小车(1)的支腿上连接有电器箱(7)。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的轨枕自动下料布料装置的自动下料布料方法，其特征在于，步骤为：
步骤一，灰斗(2)上料；
步骤二，上料完毕后，同步进行称重传感器(3.1)称重、HMI选定轨枕规格及HMI人工输入单次下灰重量；
步骤三，然后移动小车(1)行走到下灰位置，进行限位检测；
步骤四，限位检测后，灰斗(2)根据轨枕选定规格及人工输入重量开始步进下料；
步骤五，若下灰完毕，则移动小车(1)重新到达上灰位置，重复步骤一至四；
若未下灰完毕，则移动小车(1)到达极限位置，限位发讯、报警，人工处理故障。
9.根据权利要求8所述的轨枕自动下料布料装置的自动下料布料方法，其特征在于：
步骤三中，移动小车(1)的行走距离闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定小车每段行走距离分别为LSV1、LSV2、LSV3、…、LSVN；
小车每次实际行走的距离为LPV1、LPV2、LPV3、…、LPVN；
假设小车已行走X段，则
小车设定总距离LSVN-ALL＝LSV1+LSV2+LSV3+…+LSVX；
小车实际行走总距离LPVN-ALL＝LPV1+LPV2+LPV3+…+LPVX；
小车实际行走总距离和设定总距离差值LDIFF＝LSVX-ALL-LPVX-ALL；
小车下次实际行走距离LPVX+1＝LSVX+1-LDIFF，其中下次即第X+1次。
10.根据权利要求8所述的轨枕自动下料布料装置的自动下料布料方法，其特征在于：
步骤四中，灰斗(2)下灰重量闭环精准控制算法为：
下料口至轨枕终点分为N段，设定移动小车每段下灰重量分别为WSV1、WSV2、WSV3、…、WSVN；
移动小车料仓初始石灰重量为WA；
移动小车料仓实时石灰重量为WB；
假设移动小车已行走X段，则
移动小车设定下灰总重量WSVX-ALL＝WSV1+WSV2+WSV3+…+WSVX；
移动小车实际下灰总重量WPVX-ALL＝WA-WB；
移动小车实际下灰总重量和设定总重量差值WDIFF＝WSVX-ALL-WPVX-ALL；
下灰重量控制中设定常数重量WC，即提前关仓门量；
移动小车下次实际下灰设定重量WPVX+1＝WSVX+1-WDIFF-WC，其中下次即第X+1次；
每段分两次下灰。
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