CN204461368U - 钢轨平直度测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢轨平直度测量仪，涉及钢轨测量的技术领域，包括：支撑架、驱动机构、直线导轨和测量传感器；所述驱动机构和所述直线导轨均设置在所述支撑架上，所述驱动机构能够带动所述测量传感器沿所述直线导轨往复运动。在测量过程中，测量传感器是沿直线导轨往复做直线运动的，这使其位移更加稳定，从而达到精准测量的目的；而且该钢轨平直度测量仪总重量较轻、操作过程简单、便于使用。

Description

钢轨平直度测量仪

技术领域

本实用新型涉及钢轨测量的技术领域，尤其是涉及一种钢轨平直度测量仪。

背景技术

目前钢轨平直度可以分为1级和2级两个等级，其中1级允许速度不大于350Km/h，2级不大于200km/h，但是随着我国高速铁路的快速发展，为了满足速度的要求，对钢轨平直度的精度要求越来越高。

现有技术中，测量钢轨平直度有多种方法，例如：平直靠尺、塞尺、电容式传感器等等。这些方法使用的钢轨平直度测量仪，体积较大，重量较重，传感器位移不稳，操作过程较为复杂，使用不便。

在现有技术中，采用电容式传感器进行测量的方法最为常见，在测量过程中可以使用一个电容式传感器,也可以使用多个。

若采用多个电容式传感器则需一字排列进行测量，但是这种方法存在以下缺点：测量精度较低；电容式测量常会受到传感器精度和数量的限制，而且电容式传感器在1米长的有效距离内传感器的数量有限，目前经常以100个小平面为准；并且由于电容式传感器是取面测量,而不是取点，所以难以发现钢轨表面的斑点和凹坑。

单个电容式位移传感器，通常通过钢丝传动带动电容式传感器运动，从而进行测量，其测量频率和工作效率较低，而且由钢丝传动会造成测量位移不平稳，最终影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钢轨平直度测量仪，以解决现有技术中存在的测量仪器体积较大，重量较重，传感器位移不稳，操作过程较为复杂，使用不便的技术问题。

本实用新型提供的一种钢轨平直度测量仪，包括：支撑架、驱动机构、直线导轨和测量传感器；

所述驱动机构和所述直线导轨均设置在所述支撑架上，所述驱动机构能够带动所述测量传感器沿所述直线导轨往复运动。

进一步，所述测量传感器包括：用来测量钢轨顶工作面的第一传感器，所述驱动机构能够带动所述第一传感器沿所述直线导轨往复运动。

进一步，所述测量传感器还包括：用来测量钢轨侧工作面的第二传感器，所述第二传感器随所述第一传感器同步运动。

优选地，所述驱动机构包括步进电机、同步轮和同步带，所述步进电机带动所述同步轮转动，所述同步轮带动所述同步带运动，且所述同步带能够带动所述第一传感器和所述第二传感器运动。

优选地，所述第一传感器和所述第二传感器均为激光位移传感器，所述步进电机的脉冲个数与所述激光位移传感器的测量次数呈比例匹配设置。

进一步，还包括：第一连接板和第二连接板；

所述第一连接板与所述同步带连接，且可随所述同步带运动，所述第一传感器固定设置在所述第一连接板的一侧表面上，所述第一连接板的另一侧表面上设有与所述直线导轨相配合的凹槽，所述第一连接板通过所述凹槽沿所述直线导轨运动；

所述第二连接板垂直设置在所述第一连接板上，且所述第二连接板随所述第一连接板运动，所述第二传感器固定设置在所述第二连接板的一侧表面上。

进一步，还包括：用来改变所述步进电机转动方向的限位开关，所述限位开关固定设置在所述支撑架上。

进一步，还包括：用来接收和传输所述测量传感器测量的数据的传输装置，所述传输装置设置在所述支撑架上。

进一步，还包括设置在所述支撑架上的外壳，且所述外壳的横截面整体呈L型。

优选地，所述外壳由高强度铝材通过拉挤成型的工艺制成。

本实用新型提供的钢轨平直度测量仪，包括：支撑板、驱动机构、直线导轨和测量传感器，驱动机构和直线导轨均设置在支撑板上，通过驱动机构可以带动测量传感器在直线导轨上往复运动，从而进行测量。在测量过程中，测量传感器是沿直线导轨往复做直线运动的，这使其运行轨迹更加平稳，从而达到精准测量的目的；而且该钢轨平直度测量仪总重量较轻、操作过程简单、便于使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的钢轨平直度测量仪与钢轨的连接结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的钢轨平直度测量仪与钢轨的连接结构示意图二；

图3为本实用新型提供的钢轨平直度测量仪的结构示意图；

图4为图3所示的钢轨平直度测量仪的局部放大示意图。

附图标记：

1-钢轨；         2-基准支撑板；   3-支撑型材；

4-步进电机；     5-同步轮；       6-同步带；

7-直线导轨；     8-第一传感器；   9-第二传感器；

10-第一连接板；  11-第二连接板；  12-限位开关；

13-电路板；      14-外壳。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的钢轨平直度测量仪与钢轨的连接结构示意图一；图2为本实用新型实施例提供的钢轨平直度测量仪与钢轨的连接结构示意图二；图3为本实用新型提供的钢轨平直度测量仪的结构示意图；图4为图3所示的钢轨平直度测量仪的局部放大示意图。

如图1-4所示，本实用新型提供的一种钢轨平直度测量仪，包括：支撑架、驱动机构、直线导轨7和测量传感器；驱动机构和直线导轨7均设置在支撑架上，驱动机构能够带动测量传感器沿直线导轨7往复运动。

支撑架可以有多种选择，主要用于支撑钢轨平直度测量仪的组成构件，例如：驱动机构和直线导轨7等均设置在支撑架上，将各构件设置在支撑架上，可以使结构更加紧凑，占用的空间较小，更加便于携带。

作为一种优选的方案，如图1所示，支撑架包括基准支撑板2和支撑型材3，基准支撑板2设置在支撑型材3的一端，且其横截面整体呈L型；驱动机构和直线导轨7均设置在支撑型材3上；在使用本实施例提供的钢轨平直度测量仪时，将基准支撑板2卡在钢轨1上，从而可以起到测量基准的作用，给测量传感器提供测量基准点，使其测量结果更加精确。

驱动机构包括电机和传动机构，电机可以有多种选择，例如：步进电机4、无刷直流电机或者同步电机，等等。传动机构也有多种选择，例如：同步带传动或者链条传动，等等。当然驱动机构还可以包括电源，电源可以为驱动机构提供动力；电源可以直接接市电，也可以使用可充电的电池。作为一种优选的方案，电源选择可充电的电池，这样即使在没有市电的情况下，也不会影响本实施例提供的钢轨平直度测量仪的使用。

为了实现驱动机构带着测量传感器运动，当传动机构为同步带传动时，可以将测量传感器设置在同步带6上；当传动机构为链条传动时，可以将测量传感器设置在链条上。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成电信号或者其他所需形式的信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。测量传感器可以有多种选择，例如：电容式位移传感器、光学位移传感器或者激光位移传感器，等等。当然为了满足多个平面同时检测，提高工作效率，可以设置多个测量传感器实现上述目的。

直线导轨7的作用是保证测量传感器在测量时按照直线行进，因此可以满足上述作用的构件，都可以成为本实用新型所要保护的直线导轨7。

本实施例提供的钢轨平直度测量仪的具体使用方法为：将支撑架放置在钢轨1上，使测量传感器位于待检测的平面的上方、下方、左侧或者右侧，然后启动驱动机构，使驱动机构带着测量传感器沿着直线导轨7做往复运动，通过信号传输将测量传感器检测到的数据传输到处理器，最后进行数据处理。

本实用新型提供的钢轨平直度测量仪，在测量过程中，测量传感器是沿直线导轨往复做直线运动的，这使其位移更加稳定，从而达到精准测量的目的；而且该钢轨平直度测量仪总重量较轻、操作过程简单、便于使用。

在上述实施例的基础上，具体地，测量传感器包括：用来测量钢轨1顶工作面的第一传感器8，驱动机构能够带动第一传感器8沿直线导轨7运动。如图1和图2所示，在测量时，第一传感器8位于钢轨1顶工作面的上方。

由于无缝钢轨对轨顶工作面的平直度要求较为严格，且在钢轨平直度测量中通常都需要对轨顶工作面进行测量，因此设置专门用来测量钢轨1顶工作面的第一传感器8，可以很好的满足测量需求，而且将第一传感器8设置在钢轨1顶工作面的上方，可以检测到整个钢轨1顶工作面，使检测更加完整。

在上述实施例的基础上，具体地，测量传感器还包括：用来测量钢轨1侧工作面的第二传感器9，第二传感器9随第一传感器8同步运动。在测量时，第二传感器9位于钢轨1侧工作面的左侧或者右侧，以使第二传感器9可以感应整个侧工作面，达到全面检测的目的。

钢轨1在使用过程中，其侧面也为工作面，快速列车对钢轨1侧工作面的平整度要求也很高，因此设置专门用来检测钢轨1侧工作面的第二传感器9，通过测量结果给工人对钢轨1侧工作面的修复提供参考，以使其直线度和平整度达到快速列车要求。

需要说明的是，第二传感器9与第一传感器8相对垂直设置；实现第二传感器9和第一传感器8的同步运动有很多方式，例如：通过粘接的方式将第一传感器8和第二传感器9连接在一起或者通过连接结构将两个连接在一起，等等。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的方案，具体地，如图1和图2所示，驱动机构包括步进电机4、同步轮5和同步带6，步进电机4带动同步轮5转动，同步轮5带动同步带6运动，且同步带6能够带动第一传感器8和第二传感器9运动。

步进电机4是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

在本实施例中，由于步进电机4的精度非常高，误差较小，且误差不累积，因此可以精确的保证测量传感器每次移动的距离是一定的，便于测量传感器在待测面上取点测量；由于改变步进电机4的脉冲顺序，就可以改变其转动方向，因此方便测量传感器在直线导轨7上的往复运动，从而可以对待测面进行多次测量，选取最好的结果指导工人对钢轨1进行修复。

需要说明的是，同步轮5有两个，同步带6设置在两个同步轮5上，其中一个同步轮5与步进电机4连接，步进电机4驱动该同步轮5运转，然后通过同步带6带动另一个同步轮5转动，且第一传感器8设置在同步带6上，与同步带6同步运动，由于第二传感器9与第一传感器8连接，因此第二传感器9也与同步带6同步运动。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的方案，具体地，第一传感器8和第二传感器9均为激光位移传感器，步进电机4的脉冲个数与激光位移传感器的测量次数呈比例匹配设置。

激光位移传感器是一种非接触的测量工具，且其在测量过程中是取点测量，而非取面，因此其测量精度较高，且测量数据可靠。由于在钢轨1的待测面上可能会出现斑点或者凹坑的缺陷，当使用电容式位移传感器或者其它测量方法为取面测量的传感器时，不能检测出这些斑点或者凹坑，这就会对检测数据的准确性造成极大地影响，而选用激光位移传感器可以有效地避免上述缺点的出现。

将步进电机4的脉冲个数与激光位移传感器的测量次数呈比例匹配设置，使步进电机4的单次或者多次步进位移等于激光位移传感器两个测量点之间的距离，这样可以保证激光位移传感器的测量点是均匀分布的，从而保证测量的数据更加精确可靠。

以步进电机4的脉冲个数为2000个，激光位移传感器的测量次数，即测量点为1000个为例，进行说明：脉冲个数为测量次数的两倍，即步进电机4运动两个单位的步进位移，激光位移传感器进行一次测量。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的方案，通过连接结构将第一传感器8和第二传感器9连接在一起，连接结构的具体结构如图1和图2所示，连接结构包括第一连接板10和第二连接板11；第一连接板10与同步带6连接，且可随同步带6运动，第一传感器8固定设置在第一连接板10的一侧表面上，第一连接板10的另一侧表面上设有与直线导轨7相配合的凹槽，第一连接板10通过凹槽沿直线导轨7运动；第二连接板11垂直设置在第一连接板10上，且第二连接板11随第一连接板10运动，第二传感器9固定设置在第二连接板11的一侧表面上。

由于同步带6在转动时，不可避免的会产生振动，因此设置第一连接板10，避免了第一传感器8直接连接在同步带6上，由第一连接板10缓冲同步带6的振动，从而保证第一传感器8在相对稳定的环境下进行数据的测量，确保测量结果的准确性和精度。

设置第二连接板11，除了可以缓冲同步带6带来的振动外，还可以避免第二传感器9与第一传感器8直接相连，使二者之间在工作时互不影响。

第一连接板10上的凹槽可以卡在直线导轨7的两侧边或者其内部滑动，凹槽的结构简单，易于实现。

需要说明的是，凡是可以实现第一传感器8与第一连接板10连接、第二传感器9与第二连接板11连接的结构或者方法都可以应用在本实施例中。凡是可以使第一连接板10沿直线导轨7做往复运动的结构，都可以代替本实施中所指的凹槽。

在上述实施例的基础上，具体地，如图1和图4所示，还包括：用来改变步进电机4转动方向的限位开关12，限位开关12固定设置在支撑架上。

限位开关12有两个，且均设置在两个同步轮5之间，当测量传感器或者其他结构触碰到限位开关12时，限位开关12可以发出信号，使步进电机4反向转动，从而可以自动实现测量传感器在直线导轨7上的往复运动，省去人工操作的步骤，节省时间，提升工作效率；而且限位开关12还可以避免测量传感器与同步轮5相撞，很好地保护测量传感器。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括：用来接收和传输测量传感器测量的数据的传输装置，传输装置设置在支撑架上。

传输装置可以包括电路板13，电路板13用来接收第一传感器8和第二传感器9的测量数据，并将该测量数据传输到控制终端；电路板13还可以接受限位开关12发出的信号，还可以给步进电机4发出信号；设置传输装置可以实现数据的自动传输，节省了人工传输数据的步骤，节省工作时间，提高工作效率。传输装置可以通过蓝牙或者无线信号实现数据的接收和传输。

在上述实施例的基础上，具体地，如图3所示，还包括设置在支撑架上的外壳14，且外壳14的横截面整体呈L型。

本实施例中的所有构件可以都设置在外壳14内，设置外壳14，使本实施例中提供的钢轨平直度测量仪携带更加方便；而且由于测量传感器的精确度容易受周围环境的影响，因此设置外壳14，可以避免测量传感器在工作过程中受到外界环境的干扰，进一步提升测量的数据的准确性。

外壳14的横截面整体呈L型，在测量过程中可以将其卡在钢轨1上，而且可以满足第一传感器8和第二传感器9垂直设置的要求；同时L型与基准支撑板2的横截面形状相同，可以使本实施例提供的钢轨平直度测量仪的结构更加紧凑。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的方案，外壳14由高强度铝材通过拉挤成型的工艺制成。

由于高强度铝材的材料稳定性较好，因此本实施例提供的钢轨平直度测量仪可以在恶劣条件下使用；由于测量传感器设置在外壳14内，在测量时，其需要透过外壳14的测量才能测量钢轨1的工作面，若外壳14的侧面存在接缝或者平整度较差，则会对测量结果差生较大的影响，而通过拉挤成型工艺制成的外壳14在纵向上没有任何接缝而且表面平整度较好，这就有效地避免了上述缺陷的出现，进一步地提高了测量的准确性。

本实施例中，使用钢轨平直度测量仪的测量方法如下：

首先将该钢轨平直度测量仪放置在待测钢轨1上，确保外壳14和基准支撑板2卡在钢轨1上，同时外壳14的外表面与钢轨1接触，再启动电源，电源可以给电路板13和步进电机4提供动力，通过控制终端给电路板13发出指令，然后由电路板13将该指令传输给步进电机4，从而使步进电机4按预先设定好的脉冲频率带动第一传感器8和第二传感器9沿直线导轨7从左到右开始进行测量，当测量到达最右端后，触碰到设置在右端的限位开关12，限位开关12给电路板13发出指令，电路板13再将该指令传输给步进电机4，使步进电机4开始反向转动，从而使第一传感器8和第二传感器9沿直线导轨7从右到左开始进行测量，当到达最左端后触碰到设置在左端的限位开关12，然后开始重复上述步骤，实现多次的测量，待测量结束后，关闭电源。

需要说明的是，在测量过程中，测量数据通过电路板13即时传输给控制终端，从而完成数据处理的工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钢轨平直度测量仪，其特征在于，包括：支撑架、驱动机构、直线导轨和测量传感器；

所述驱动机构和所述直线导轨均设置在所述支撑架上，所述驱动机构能够带动所述测量传感器沿所述直线导轨往复运动。

2.根据权利要求1所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，所述测量传感器包括：用来测量钢轨顶工作面的第一传感器，所述驱动机构能够带动所述第一传感器沿所述直线导轨往复运动。

3.根据权利要求2所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，所述测量传感器还包括：用来测量钢轨侧工作面的第二传感器，所述第二传感器随所述第一传感器同步运动。

4.根据权利要求3所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，所述驱动机构包括步进电机、同步轮和同步带，所述步进电机带动所述同步轮转动，所述同步轮带动所述同步带运动，且所述同步带能够带动所述第一传感器和所述第二传感器运动。

5.根据权利要求4所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器均为激光位移传感器，所述步进电机的脉冲个数与所述激光位移传感器的测量次数呈比例匹配设置。

6.根据权利要求4所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，还包括：第一连接板和第二连接板；

所述第一连接板与所述同步带连接，且可随所述同步带运动，所述第一传感器固定设置在所述第一连接板的一侧表面上，所述第一连接板的另一侧表面上设有与所述直线导轨相配合的凹槽，所述第一连接板通过所述凹槽沿所述直线导轨运动；

所述第二连接板垂直设置在所述第一连接板上，且所述第二连接板随所述第一连接板运动，所述第二传感器固定设置在所述第二连接板的一侧表面上。

7.根据权利要求4所述钢轨平直度测量仪，其特征在于，还包括：用来改变所述步进电机转动方向的限位开关，所述限位开关固定设置在所述支撑架上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，还包括：用来接收和传输所述测量传感器测量的数据的传输装置，所述传输装置设置在所述支撑架上。

9.根据权利要求8所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，还包括设置在所述支撑架上的外壳，且所述外壳的横截面整体呈L型。

10.根据权利要求9所述的钢轨平直度测量仪，其特征在于，所述外壳由高强度铝材通过拉挤成型的工艺制成。