CN205218748U - 一种钢轨仿形打磨机进给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢轨仿形打磨机进给系统，进给系统通过对磨削砂轮进给位移量的控制来打磨钢轨，所述进给系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、取样模块和显示操作模块，电源模块接收外部提供的交流电压，并供给直流电压给驱动模块、显示操作模块、控制模块和取样模块；电源模块分别与驱动模块、控制模块和取样模块相连；驱动模块为磨削砂轮的进给运动提供机械动力，驱动模块分别与取样模块、电源模块和控制模块相连接；取样模块通过对驱动模块的直流电机进行取样，进而获取直流电机的运动状态，所述取样模块分别与驱动模块、电源模块和控制模块相连接；控制模块用于通过驱动模块来控制磨削砂轮的进给量。

Description

一种钢轨仿形打磨机进给系统

技术领域

本实用新型涉及铁路钢轨维护技术领域，尤其涉及一种钢轨仿形打磨机给进系统。

背景技术

众所周知，钢轨仿形打磨机主要应用于铁路钢轨维护施工中，对焊接接头、压延毛刺、轨面修补等进行成型打磨作业。在钢轨打磨作业过程中，需要对一段钢轨采用不同的打磨角度和不同的进给量，进行往返磨削，以实现还原钢轨轨头曲面标准形状，从而保证铁道线路安全运行。

随着当前铁路技术的发展和机车运行速度的提升，对钢轨表面的平直度和轨头断面曲线与基准轨形的重合度要求越来越高，这就要求维护修磨设备的作业精度不断提高，以满足铁路线路的维护施工技术要求。现有的同类钢轨仿形打磨机进给系统，通常利用接近开关采集进给传动机构中链轮的运动状态信息，作为模拟信号供给控制系统识别砂轮进给机构的工作状态，因该信号取样方式无法识别进给机构的运动方向，且控制系统对进给机构运动状态的分辨率低。从而存在无法全面显示进给机构运动参数，不利于操作人员对打磨作业状态的掌控；打磨精度调控困难等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种钢轨仿形打磨机砂轮进给系统，以解决现有技术存在的对打磨机进给机构运动状态识别能力差及打磨精度调控困难的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种钢轨仿形打磨机的进给系统，进给系统通过对磨削砂轮进给位移量的控制来打磨钢轨，进给系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、取样模块和显示操作模块，电源模块接收外部提供的交流电压，并供给直流电压给驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块；电源模块分别与驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块相连；驱动模块为磨削砂轮的进给运动提供机械动力，驱动模块分别与取样模块、电源模块和控制模块相连接；取样模块通过对驱动模块的直流电机进行取样，进而获取直流电机的运动状态，取样模块分别与驱动模块、电源模块和控制模块相连接；控制模块用于通过驱动模块来控制磨削砂轮的进给量，系统还包括显示操作模块，显示操作模块与控制模块、电源模块相连接。显示操作模块包括显示单元和操作单元，显示单元和操作单元均与控制模块相连。

显示单元为点阵式LCD显示器，操作单元包括启动键、模式键、设置键、电源开关和给进控制键。

驱动模块包括直流电机和电机驱动电路，直流电机为磨削砂轮进给运动提供机械动力，直流电机通过电机驱动电路与控制模块相连。

取样模块包括编码器和脉冲整形电路；

编码器与驱动模块中的直流电机的转子相连，通过对直流电机的转子运动进行取样，生成取样信号；

脉冲整形电路对取样信号进行处理并发送给控制模块；

编码器通过脉冲整形电路与控制模块相连。

编码器为双路输出磁电编码器，双路输出磁电编码器可识别直流电机的转子的旋转方向。

控制模块接收操作单元的信号，控制驱动模块驱动磨削砂轮，并接收取样模块发送的处理后的取样信号。

电源模块包括整流电路，滤波稳压电路、电源补偿电路、DC/DC转换器和外接电源端口，整流电路输入端与交流电源相连，整流电路输出端与滤波稳压电路输入端相连，滤波稳压电路输入端连接有外接电源端口，滤波稳压电路输出端与电源补偿电路的输入端相连，电源补偿电路的输出端与DC/DC转换器和电机驱动电路的电源输入端相连，DC/DC转换器输出端与控制模块、驱动模块、取样模块、显示操作模块的电源输入端相连。

电源补偿电路包括单向隔离电路和蓄电池，单向隔离电路输入端与滤波稳压电路输出端相连，单向隔离电路输出端与蓄电池正极相连。

控制模块为单片机，单片机上集成有计时电路。

本实用新型通过设置取样模块来反馈磨削砂轮的工作状态并将其在显示单元以数字和符号的形式显示的方式，使操作者可以更直观的追踪机器运行状况。同时，本实用新型具备实现点控制的特点，提高了其控制精度。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给控制系统实施例的结构框图。

图2是本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给控制系统实施例的电源模块中的电源滤波稳压电路原理图。

图3是本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给控制系统实施例的电源模块中的电源补偿电路原理图。

图4是本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给控制系统实施例的取样模块中的脉冲整形电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，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的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。

实施例1

本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给运动控制方法实施例，通过控制磨削砂轮进给运动来控制打磨精度，提高作业效率、避免施工事故。所述提供的方法包括以下步骤：

设置磨削砂轮进给的定位基准面，所述定位基准面可以是磨削砂轮工作表面在进给运动轨迹上的任意位置；

设置磨削砂轮的作业模式，所述作业模式可以为受限模式或不受限模式；磨削砂轮进给运动在定位基准面处受限模式或不受限模式；

设置磨削砂轮的单次进给位移量，所述磨削砂轮单次进位移量为磨削砂轮相对被磨削对象的单次进刀量；

记录磨削砂轮的作业时间。

其中，按系统控制要求编制控制程序并写入单片机，通过对显示操作模块的相应元件的操作，进行磨削砂轮的定位基准面；磨削砂轮的作业模式；磨削砂轮单次进给位移量的设置后，操作砂轮升、降按钮，给进系统将按照给定的程序控制磨削砂轮进行磨削作业。同时，作为人机交互界面的显示器显示磨削砂轮进给的方向、相对位移量、单次进给位移量及设备本次作业时间和累计作业时间。

各项控制功能设置和显示磨削作业参量在施工中的作用如下：

磨削砂轮定位基准面的设置，确定了磨削砂轮进给运动的相对位移计量基准，磨削砂轮定位基准面可以设定为砂轮磨削表面在进给运动轨迹上的任意一点。通过对磨削砂轮定位基准面的设置和在人机交互界面对磨削砂轮相对该定位基准面位移量的显示，操作人员可以即时掌握磨削砂轮所处的空间位置，方便对磨削作业的操控。

磨削砂轮作业模式的设置，可使磨削砂轮的进给运动在定位基准面上处于受限或不受限两种状态。当设置标准钢轨表面为磨削砂轮定位基准面,作业模式设置为受限模式时，砂轮磨削表面进给至定位基准面时，进给运动将受控停止，从而保障砂轮磨削出标准的钢轨轨头曲面，避免了所谓“过量打磨”作业事故发生。这种作业模式尤其适合对钢轨对接焊缝和轨面疲劳剥蚀焊补后的打磨作业。而对于进行钢轨轨头侧面压延毛刺或轨面压延变形波浪的修磨时，则需以压延毛刺顶点或压延波浪的波峰处为磨削砂轮定位基准面，作业模式设置为非受限模式，控制磨削砂轮相对位移量至压延毛刺高度或波峰高度值，即可精准完成打磨作业。

磨削砂轮单次进给量的设定，可便于操作人员在施工过程中进行“粗磨”或“精磨”作业方式的转换，避免在磨削终了阶段因大吃刀量而产生的磨削热烧伤成型表面。磨削砂轮单次进给量可在磨削作业过程中随机设定。根据作业特性及作业精度要求，磨削砂轮的单次进给量调整范围为0.1mm至0.5mm，调整精度为0.1mm。

给进系统对施工作业时间的记录并在人机交互界面显示，方便操作人员对作业时间的掌控，有利于在规定的铁路线路运行时间间隔内施工中及时下道，避免施工事故的发生。同时，准确记录设备的使用时间，对使用时间无规律可循的铁路线路维护施工设备而言，更利于设备的后期维护和管理。

实施例2

本实用新型提供的一种钢轨仿形打磨机进给系统实施例，如附图1所示，包括一种钢轨仿形打磨机的进给系统，进给系统通过对磨削砂轮进给位移量的控制来打磨钢轨，进给系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、取样模块和显示操作模块，电源模块接收外部提供的交流电压，并供给直流电压给驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块，电源模块分别与驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块相连；驱动模块为磨削砂轮的进给运动提供机械动力，驱动模块分别与取样模块、电源模块和控制模块相连接；取样模块通过对驱动模块的直流电机进行取样，进而获取直流电机的运动状态，取样模块分别与驱动模块、电源模块和控制模块相连接；控制模块用于通过驱动模块来控制磨削砂轮的进给量；显示操作模块与控制模块相连接；显示操作模块包括显示单元和操作单元，显示单元和操作单元均与控制模块相连。

显示单元为点阵式LCD显示器，操作单元包括启动键、模式键、设置键、电源开关和给进控制键。

驱动模块包括直流电机和电机驱动电路，直流电机为磨削砂轮进给运动提供机械动力，直流电机通过电机驱动电路与控制模块相连。

如图4所示，取样模块包括编码器和脉冲整形电路；编码器与驱动模块中的直流电机的转子相连，通过对直流电机的转子运动进行取样，生成取样信号；脉冲整形电路对取样信号进行处理并发送给控制模块；编码器通过脉冲整形电路与控制模块相连。

编码器为双路输出磁电编码器，双路输出磁电编码器可识别直流电机的转子的旋转方向。

控制模块接收操作单元的信号，控制驱动模块驱动磨削砂轮，并接收取样模块发送的处理后的取样信号。

电源模块包括整流电路，滤波稳压电路、电源补偿电路、DC/DC转换器和外接电源端口，整流电路输入端与交流电源相连，整流电路输出端与滤波稳压电路输入端相连，滤波稳压电路输入端连接有外接电源端口，滤波稳压电路输出端与电源补偿电路的输入端相连，电源补偿电路的输出端与DC/DC转换器和电机驱动电路的输入端相连，DC/DC转换器输出端与控制模块、驱动模块、取样模块、显示操作模块的电源输入端相连。

电源补偿电路包括单向隔离电路和蓄电池，单向隔离电路输入端与滤波稳压电路输出端相连，单向隔离电路输出端与蓄电池正极相连。

控制模块为单片机，单片机上集成有计时电路。

所述交流电源由钢轨仿形打磨机的动力装置产生，所述动力装置为汽油机，汽油机驱动交流发电机产生交流电压，交流发电机转子转速与汽油机动力输出轴转速同步，由于汽油机启动后需要在不同作业转速下运转，交流发电机在做切割磁力线运动时所产生的交流电动势也将随之变化。即当汽油机运转过快时，交流发电机输出的电压也较高，汽油机运转较慢时，交流发电机输出的电压也较低。当交流发电机输出电压波动量超出稳压电路输入限定范围值时，滤波稳压电路将无法正常工作，其输出电压会出现较大波动，从而造成控制模块、取样模块逻辑运算紊乱及显示操作模块的显示单元运行失常。为了克服这一缺陷，本实用新型在原有的电源模块上增加了电源补偿电路，当因汽油机运转过快而产生较高的电压时，过多的电量为蓄电池充电，当因汽油机运转过慢而产生较低的电压时，蓄电池为负载电路供电，电源补偿电路的增加有效解决了因汽油机转速变化导致的给进系统工作电压不稳定问题。

所述电源补偿电路如图3所示，还包括单向隔离电路和蓄电池，单向隔离电路输入端与滤波稳压电路输出端相连，单向隔离电路输出端与蓄电池正极及DC/DC转换器输入端相连。单向隔离电路的设置，不但保证了交流发电机输出高电压时对蓄电池充电，而且当交流发电机输出低电压时，避免了蓄电池向滤波稳压电路反向输出，保障蓄电池向负载提供稳定的电压。

所述控制模块为单片机，单片机上集成有计时电路。在正常运行的铁路线路上进行维护作业时，作业时间是需要严格控制的。计时电路的设计便于作业人员随时掌握打磨机作业的施工时间，对提高施工作业的安全性具有建设性意义，并且，准确记录钢轨仿形打磨机的实际作业时间，也为设备的后期维护和管理提供了方便。

所述显示操作模块包括显示单元和操作单元，操作单元包括启动键、模式键、设置键、电源开关和操作按钮，显示单元和操作单元均与控制模块相连。显示单元的人机交互界面采用点阵式LCD显示器，可以为操作人员提供更多的磨削砂轮作业状态信息参数。本实用新型的人机交互界面可使操作人员了解进给机构的作业模式、单次进给位移量值、磨削砂轮的空间位置、位移方向、作业时间，方便了操作人员随时掌控磨轨机的作业状态。

本实用新型通过编码器获取直流电机转子运动状态的信息，经脉冲整形电路对取样信号波形处理后传递给控制模块。控制模块根据此信息对直流电机的运行状态进行识别和控制，与现有技术中通过接近开关采集取样信号相比，采用直流电机转子连接编码器方式在相同时间内采集的取样脉冲数量是接近开关的50倍，从而使控制模块对直流电机旋转状态的分辨率提高了50倍，而直流电机的转数与磨削砂轮进给位移量成正比，因此，采用编码器采集取样信号，可大幅度提高对钢轨轨头曲面磨削量的控制精度。并且，采用双路输出磁电编码器对直流电机运动状态取样，可使控制模块识别直流电机的旋转方向，由于磨削砂轮的进给运动方向受控于直流电机旋转方向，因此，可实现对磨削砂轮进给运动姿态的控制。

为了满足简洁的要求，本说明书每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分可相互参见。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。

在本实用新型实施例中未显示的编码器、显示单元、操作单元、控制模块以及电机驱动电路均为现有技术。

Claims (9)

1.一种钢轨仿形打磨机进给系统，所述进给系统通过对磨削砂轮进给位移量的控制来打磨钢轨，所述进给系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、取样模块和显示操作模块，其特征在于：

所述电源模块接收外部提供的交流电压，并供给直流电压给驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块；电源模块分别与驱动模块、控制模块、取样模块和显示操作模块相连；

所述驱动模块为磨削砂轮的进给运动提供机械动力，所述驱动模块分别与取样模块、电源模块和控制模块相连接；

所述取样模块通过对驱动模块的直流电机进行取样，进而获取直流电机的运动状态，所述取样模块分别与驱动模块、电源模块和控制模块相连接；

所述控制模块用于通过驱动模块来控制磨削砂轮的进给量；

所述显示操作模块与控制模块相连接；所述显示操作模块包括显示单元和操作单元，显示单元和操作单元均与控制模块相连。

2.根据权利要求1所述的进给系统，其特征在于:所述显示单元为点阵式LCD显示器，所述操作单元包括启动键、模式键、设置键、电源开关和给进控制键。

3.根据权利要求2所述的进给系统，其特征在于:所述驱动模块包括直流电机和电机驱动电路，直流电机为磨削砂轮进给运动提供机械动力，直流电机通过电机驱动电路与控制模块相连。

4.根据权利要求3所述的进给系统，其特征在于:

所述取样模块包括编码器和脉冲整形电路；

所述编码器与驱动模块中的直流电机的转子相连，通过对直流电机的转子运动进行取样，生成取样信号；

所述脉冲整形电路对所述取样信号进行处理并发送给控制模块；

编码器通过脉冲整形电路与控制模块相连。

5.根据权利要求4所述的进给系统，其特征在于：所述编码器为双路输出磁电编码器，所述双路输出磁电编码器可识别直流电机的转子的旋转方向。

6.根据权利要求4所述的进给系统，其特征在于：所述控制模块接收所述操作单元的信号，控制驱动模块驱动磨削砂轮，并接收取样模块发送的处理后的取样信号。

7.根据权利要求1所述的进给系统，其特征在于：所述电源模块包括整流电路，滤波稳压电路、电源补偿电路、DC/DC转换器和外接电源端口，整流电路输入端与交流电源相连，整流电路输出端与滤波稳压电路输入端相连，滤波稳压电路输入端连接有外接电源端口，滤波稳压电路输出端与电源补偿电路的输入端相连，电源补偿电路的输出端与DC/DC转换器和电机驱动电路的电源输入端相连，DC/DC转换器输出端与控制模块、驱动模块、取样模块、显示操作模块的电源输入端相连。

8.根据权利要求7所述的进给系统，其特征在于：所述电源补偿电路包括单向隔离电路和蓄电池，单向隔离电路输入端与滤波稳压电路输出端相连，单向隔离电路输出端与蓄电池正极相连。

9.根据权利要求6所述的进给系统，其特征在于：所述控制模块为单片机，所述单片机上集成有计时电路。