專(zhuān)利名稱(chēng)：標(biāo)樣比較法自動(dòng)檢測(cè)承載鞍設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鐵路貨車(chē)承載鞍運(yùn)用檢修，對(duì)各型承載鞍磨耗量進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
承載鞍是鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架的重要部件，安裝在貨車(chē)輪對(duì)滾動(dòng)軸承和轉(zhuǎn)向架側(cè)架導(dǎo)框之間，承擔(dān)貨車(chē)輪對(duì)軸承座的作用。承載鞍的內(nèi)圓弧鞍面與輪對(duì)滾動(dòng)軸承密貼，頂面與側(cè)架導(dǎo)框下平面緊密接觸，主要承受和傳遞著輪重載荷和輪軌滾動(dòng)沖擊載荷；承載鞍導(dǎo)框的內(nèi)側(cè)面與側(cè)架導(dǎo)框?qū)?yīng)面之間，保持合理的間隙，對(duì)抑制車(chē)輛高速運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的蛇行運(yùn)動(dòng)有較好的效果，也可滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向架在曲線(xiàn)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的要求。承載鞍的工作面有承載鞍支撐頂面、軸承圓弧鞍面及軸承擋肩內(nèi)環(huán)面、導(dǎo)框檔邊內(nèi)側(cè)面、導(dǎo)框底面，上述工作面在車(chē)輛運(yùn)行中承受載荷軸重、輪軌沖擊和振動(dòng)載荷作用，承載鞍各工作面與側(cè)架導(dǎo)框?qū)?yīng)面產(chǎn)生相互摩擦，保持了轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力學(xué)性能和車(chē)輛的正常運(yùn)行，同時(shí)承載鞍各工作面也產(chǎn)生相應(yīng)的工作磨耗。根據(jù)設(shè)計(jì)和安全運(yùn)用要求，鐵道部下達(dá)“貨車(chē)檢修規(guī)程”對(duì)承載鞍各工作面的最大磨耗量提出明確限度要求，在車(chē)輛檢修時(shí)對(duì)上述部位進(jìn)行檢測(cè)，超過(guò)規(guī)定限度時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。目前全國(guó)貨車(chē)檢修仍然采用手工樣板檢測(cè)方法，對(duì)應(yīng)部位采用不同卡板、量規(guī)和檢查尺等計(jì)量器具，每種型號(hào)承載鞍有一套專(zhuān)用量具。當(dāng)前全國(guó)鐵路貨車(chē)保有量約60萬(wàn)輛，每年運(yùn)用后需要段修的貨車(chē)約幾十萬(wàn)輛，每輛車(chē)裝有8件承載鞍，每年承載鞍檢修總量計(jì)約300余萬(wàn)件。每件約18kg，手工翻轉(zhuǎn)檢測(cè)和搬運(yùn)數(shù)次，工作繁雜，靠樣板目測(cè)沒(méi)有測(cè)量信息記錄，檢測(cè)質(zhì)量低，使檢修和落車(chē)裝配無(wú)據(jù)可依，已成為車(chē)輛安全運(yùn)用現(xiàn)代化管理的瓶頸；各種量規(guī)的保管、使用維護(hù)和定期校對(duì)等也十分復(fù)雜?？傊?，人工檢測(cè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高；有時(shí)使檢測(cè)作業(yè)流于形式，造成安全運(yùn)用的隱患。近年來(lái)鐵路領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)和有關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)部門(mén)對(duì)開(kāi)發(fā)承載鞍檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)探索和試驗(yàn)①2002年5月公開(kāi)的專(zhuān)利名稱(chēng)為“鐵路貨車(chē)承載鞍檢測(cè)設(shè)備”，專(zhuān)利號(hào)01259363(唐山)，簡(jiǎn)介機(jī)械部分采用液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)齒盤(pán)機(jī)構(gòu)等，檢測(cè)工位設(shè)有步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)測(cè)量桿和液壓滑動(dòng)檢測(cè)桿。該項(xiàng)法律狀態(tài)已于2003年10月08日未交年費(fèi)專(zhuān)利權(quán)終止;②2003年8月公開(kāi)的“鐵路貨車(chē)承載鞍智能檢測(cè)設(shè)備”專(zhuān)利號(hào)02247984，(蘭州新普光機(jī)電集成技術(shù)有限責(zé)任公司)簡(jiǎn)介機(jī)械部分米用氣缸傳動(dòng)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)有各方向測(cè)量頭及位移傳感器等。法律狀態(tài)已于2007年10月17日未交年費(fèi)專(zhuān)利權(quán)終止；③2004年8月公開(kāi)專(zhuān)利名稱(chēng)“承載鞍尺寸檢測(cè)裝置”專(zhuān)利號(hào)CN2632627，專(zhuān)利權(quán)人連云港九洲電控設(shè)備有限公司，簡(jiǎn)介采用流水作業(yè)，工件在流水線(xiàn)上是縱向步進(jìn)的，將檢測(cè)工作分散為兩個(gè)臺(tái)位進(jìn)行，采用PLC控制，微機(jī)處理位移傳感器檢測(cè)結(jié)果等；2005年《鐵道車(chē)輛》第05期發(fā)表“CZA-1I型承載鞍自動(dòng)檢測(cè)機(jī)”，是基于前項(xiàng)“承載鞍尺寸檢測(cè)裝置”專(zhuān)利內(nèi)容撰寫(xiě)的，該系統(tǒng)要求工件在兩個(gè)檢測(cè)臺(tái)位分別定位增加了定位難度，檢測(cè)過(guò)程傳感器模塊上下頻繁移動(dòng)對(duì)檢測(cè)的重復(fù)精度也會(huì)有影響，該方案沒(méi)有成功的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施使用案例；④承載鞍檢測(cè)也引起鐵路外其他行業(yè)科技人員注意，2008年第03期《工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置》發(fā)表了 “列車(chē)承載鞍自動(dòng)檢測(cè)分揀系統(tǒng)的研制”，提出采用位移傳感器制成接觸探頭測(cè)量，用ADAM5510工控機(jī)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)運(yùn)算處理等，但沒(méi)有對(duì)承載鞍檢測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。⑤2003年第03期《鐵路技術(shù)創(chuàng)新》發(fā)表“光學(xué)非接觸測(cè)量技術(shù)在承載鞍自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用”及2005年第02期《中國(guó)機(jī)械工程》發(fā)表“貨車(chē)承載鞍視覺(jué)自動(dòng)檢測(cè)研究”等論文，并于2005年由天津大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)與儀器國(guó)家重點(diǎn)研究室等部門(mén)科研人員，探索利用幾組激光投射器的射線(xiàn)結(jié)構(gòu)光照射被測(cè)面形成圖像，再通過(guò)幾組立體視覺(jué)光學(xué)傳感器對(duì)圖像進(jìn)行采集，即三維形貌測(cè)量技術(shù)，對(duì)承載鞍磨耗進(jìn)行檢測(cè)研究，并開(kāi)發(fā)影像視覺(jué)檢測(cè)組件和相應(yīng)軟件等，對(duì)承載鞍檢測(cè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)論證和實(shí)驗(yàn)研究，但存在光學(xué)傳感器系統(tǒng)體積大、對(duì)環(huán)境亮度要求高，難以達(dá)到檢測(cè)精度要求，又要采用軟件設(shè)計(jì)補(bǔ)償?shù)龋黾恿思夹g(shù)難度和設(shè)備成本。凡此種種，有的單機(jī)制造費(fèi)耗資近百萬(wàn)元，雖經(jīng)各方給予期待和關(guān)切，但均沒(méi)能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的客觀效果。⑥本專(zhuān)利申請(qǐng)人曾于2005年為成都東車(chē)輛段設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)用于“轉(zhuǎn)8A”型承載鞍的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，首次采用標(biāo)準(zhǔn)樣塊比較法對(duì)承載鞍進(jìn)行檢測(cè)；測(cè)量探頭采用電渦流非接觸傳感器組成檢測(cè)模塊，微機(jī)處理檢測(cè)結(jié)果；初步解決了該型承載鞍三維工作面磨耗量檢測(cè)難題，取得初步成功并交付試用。但由于存在非接觸傳感器預(yù)留間隙難以調(diào)整；傳感器對(duì)不同材料電渦流需要進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償，檢測(cè)產(chǎn)品型號(hào)單一等不足，未能完成進(jìn)一步跟進(jìn)開(kāi)發(fā)。近年來(lái)我國(guó)鐵路貨運(yùn)重載、提速得到快速發(fā)展，速度為120km/h的提速貨車(chē)和軸重25t的重載貨運(yùn)列車(chē)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為貨車(chē)主力和發(fā)展方向。在全國(guó)各貨車(chē)運(yùn)用檢修段所承擔(dān)的任務(wù)中，基于D軸的轉(zhuǎn)K2型、轉(zhuǎn)K4型及基于E軸的轉(zhuǎn)K5型、轉(zhuǎn)K6型承載鞍已占據(jù)檢修主導(dǎo)地位，對(duì)新型承載鞍檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)提出更高的技術(shù)要求。而目前，在貨車(chē)運(yùn)用檢修現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)承載鞍檢測(cè)的落后裝備和方式，與現(xiàn)有動(dòng)車(chē)段轉(zhuǎn)向架檢修流水線(xiàn)中的其他部件的檢修技術(shù)差距越來(lái)越大，已經(jīng)成為貨車(chē)檢修的薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
3.1要解決的技術(shù)問(wèn)題本承載鞍自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備發(fā)明項(xiàng)目，是針對(duì)現(xiàn)有各型承載鞍檢測(cè)的通用設(shè)備。承載鞍其實(shí)質(zhì)是貨車(chē)輪對(duì)的開(kāi)放式滾動(dòng)軸承座，承受和傳遞側(cè)架導(dǎo)框和軸承各種載荷，其接觸面必然產(chǎn)生磨損；經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)制定的“鐵路貨車(chē)檢修規(guī)程”，明確規(guī)定各部位的合理磨耗量限度，超過(guò)限度值將對(duì)正常運(yùn)用造成影響。但因承載鞍形狀復(fù)雜工作面分散，尺寸測(cè)量難度大，又加承載鞍種類(lèi)多、形狀各異，至今尚未開(kāi)發(fā)出適用的檢測(cè)設(shè)備。以往研究試驗(yàn)存在的問(wèn)題有對(duì)被檢測(cè)工件各工作面磨耗量的原型基準(zhǔn)尺寸標(biāo)定有缺失，沒(méi)有提供實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)樣塊和采用對(duì)比的檢測(cè)方法，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)磨耗量的檢測(cè)；采用的工件定位方式和基準(zhǔn)部位選擇不能與檢測(cè)工序流程緊密結(jié)合，定位精度不足；檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)方法單一，沒(méi)有針對(duì)特殊部位進(jìn)行有效的檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，沒(méi)能解決工件狹小形狀復(fù)雜難題；對(duì)檢測(cè)傳感器的選型和安裝使用研究不深，檢測(cè)精度不夠；工件輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度低，造成重復(fù)定位精度低；檢測(cè)機(jī)構(gòu)的位置調(diào)節(jié)性差，檢測(cè)品種單一等。以上諸問(wèn)題在本項(xiàng)目中全部加以解決。3. 2采用的技術(shù)方案緊密結(jié)合實(shí)際，針對(duì)以往承載鞍檢測(cè)裝置試驗(yàn)存在的問(wèn)題，采用創(chuàng)新技術(shù)方法，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)專(zhuān)用結(jié)構(gòu)，解決有關(guān)技術(shù)難題。①對(duì)檢測(cè)設(shè)備整體方案設(shè)計(jì)，堅(jiān)持自動(dòng)化檢測(cè)和以人為本的原則，對(duì)工件定位、工位送進(jìn)、集中采樣輸出檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)后自動(dòng)下料輸送、不良品隔離等關(guān)鍵環(huán)節(jié)按自動(dòng)程序完成，減少人為干預(yù)；對(duì)工件上料前的預(yù)檢和檢測(cè)分離后的不良品工件，需要由操作者必要的處理，以保證設(shè)備進(jìn)出料的正常管理。②堅(jiān)持設(shè)備先進(jìn)性和適用性要求，通過(guò)對(duì)不同方案的對(duì)比分析，進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，堅(jiān)持模塊化設(shè)計(jì)原則，對(duì)鞍面和擋肩部位、導(dǎo)框和頂面分別設(shè)計(jì)傳感器測(cè)量組件模塊，解決了傳感器安裝和調(diào)整問(wèn)題，滿(mǎn)足工件型號(hào)改變時(shí)對(duì)檢測(cè)點(diǎn)三維空間位置變化的要求，解決檢測(cè)空間狹小可能出現(xiàn)的機(jī)構(gòu)干涉問(wèn)題。③該設(shè)備采用自動(dòng)檢測(cè)作業(yè)線(xiàn)生產(chǎn)方式，設(shè)備動(dòng)作采用程序控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)和直線(xiàn)精密導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，達(dá)到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確和穩(wěn)定要求；采用PLC電氣與工控機(jī)聯(lián)合控制系統(tǒng)，設(shè)備操作簡(jiǎn)便，按工作程序完成循環(huán)檢測(cè)流水作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。④檢測(cè)數(shù)據(jù)處理功能完善，對(duì)關(guān)鍵部位檢測(cè)難點(diǎn)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用檢測(cè)技術(shù)，編制專(zhuān)用檢測(cè)處理軟件；可以?xún)?chǔ)存所有檢測(cè)記錄，可與上位機(jī)的HMIS系統(tǒng)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。檢測(cè)系統(tǒng)傳感器采用抗干擾和環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的“差動(dòng)變壓器式接觸傳感器”，變送器采用線(xiàn)性變壓器和傳輸屏蔽線(xiàn)等，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性；⑤設(shè)備工作適應(yīng)性好，對(duì)工作環(huán)境溫度、濕度沒(méi)有特殊要求，電源電壓AV220± 10%，消耗功率小于O. 5kw ;使用氣源壓力大于O. 5MPa，耗氣量約O. 05立方米/每分。設(shè)備設(shè)有光電傳感器安全報(bào)警裝置，防止工件在作業(yè)線(xiàn)上因工序意外而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。設(shè)備主機(jī)安裝在廠房地面上，工控機(jī)單獨(dú)安裝，設(shè)備周?chē)h(huán)境清潔，工件檢測(cè)前按現(xiàn)有規(guī)定要求進(jìn)行清洗、并去除檢測(cè)部位油污和毛刺等。本發(fā)明采用的檢測(cè)技術(shù)方法和實(shí)用機(jī)械結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容分述如下(I)采用工件與承載鞍標(biāo)準(zhǔn)樣塊對(duì)比的檢測(cè)技術(shù)方法簡(jiǎn)稱(chēng)“比較法”檢測(cè)。承載鞍檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是“鐵路檢修規(guī)程”規(guī)定的磨耗限度，而磨耗量是指與原產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸相比較而確定的，并依此判定工件的合格、待加修或報(bào)廢三種狀態(tài)，并加以分離。本辦法是采用一個(gè)經(jīng)過(guò)精確加工的標(biāo)準(zhǔn)樣塊，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)樣(圖1)，其材料和形狀與各型承載鞍相同，檢測(cè)部位的尺寸與原型承載鞍產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖對(duì)應(yīng)尺寸相同，但制作精度提高1-2級(jí)。設(shè)備在對(duì)工件檢測(cè)前，首先對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)備對(duì)標(biāo)樣各檢測(cè)部位尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理并記憶保存；當(dāng)后續(xù)工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，以標(biāo)樣標(biāo)定的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行比較運(yùn)算，即可得到工件各工作面磨耗量的檢測(cè)數(shù)值。比較法的優(yōu)越性在于其一，可以直接獲得“鐵路檢修規(guī)程”中要求的工作面磨耗量數(shù)據(jù)，結(jié)果真實(shí)可靠；其二，由于標(biāo)樣制作精度高，除可檢測(cè)各工作面磨耗量外，還可以檢測(cè)到每個(gè)工作面位置變化情況(即形位誤差)，提供有用信息對(duì)工件質(zhì)量全面控制；其三對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定的同時(shí)，也對(duì)設(shè)備狀態(tài)，如對(duì)傳感器探頭的合理位置進(jìn)行確認(rèn)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)設(shè)備狀態(tài)的效核，這一點(diǎn)非常必要。設(shè)備采用的各種傳感器的量程是參考工作面磨損限度確定的，要求使該量程盡可能小，以保證足夠精度和自身尺寸不過(guò)大，以便使檢測(cè)模塊小型化，防止機(jī)構(gòu)干涉。每個(gè)傳感器探頭在標(biāo)定狀態(tài)時(shí)的位置，留出充分工作量程(磨耗量)，以保證工件檢測(cè)需要，這個(gè)工作量程可以在標(biāo)定時(shí)采集，工控機(jī)屏幕顯示，從而保證設(shè)備的良好工作狀態(tài)。
采用標(biāo)樣比較法必須具備的條件有①設(shè)計(jì)確定各型承載鞍“標(biāo)準(zhǔn)樣塊”檢測(cè)部位的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。在確定標(biāo)樣相應(yīng)部位加工尺寸公差時(shí)，包容面尺寸取正公差值，被包容面取負(fù)公差值，平均誤差值小于磨耗限度值的5%，表面精度比原產(chǎn)設(shè)計(jì)提高1-2個(gè)等級(jí)；標(biāo)樣鞍面圓弧與軸承仍采用“過(guò)度配合”，但尺寸精度提高一個(gè)等級(jí)。標(biāo)樣材料采用原承載鞍材料，可以保證長(zhǎng)期使用要求。各型承載鞍標(biāo)準(zhǔn)樣塊的設(shè)計(jì)圖樣，納入“承載鞍檢測(cè)設(shè)備技術(shù)條件”，經(jīng)專(zhuān)家認(rèn)證通過(guò)。②標(biāo)樣制作后必須經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部門(mén)檢測(cè)合格，開(kāi)具證明，做好標(biāo)記。③采用標(biāo)樣比較法檢測(cè)，必須在工件定位后，同時(shí)采集各工作面的檢測(cè)數(shù)據(jù)，客觀上要求設(shè)置精確的定位機(jī)構(gòu)，采用一個(gè)集中檢測(cè)工位，以保證檢測(cè)精度要求。采用標(biāo)樣比較法檢測(cè)承載鞍由本專(zhuān)利申請(qǐng)人提出，在成都東車(chē)輛段試用過(guò)。(2)采用測(cè)量固定弦高度的方法，檢測(cè)鞍面園弧直徑磨耗量，在鞍面圓弧檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，設(shè)有固定弦長(zhǎng)定位塊，中間位置安裝高精度傳感器的觸頭與被測(cè)工件圓弧面接觸，測(cè)量固定弦的高度，當(dāng)固定弦左右棱線(xiàn)與鞍面接觸后，利用固定弦高的細(xì)微變化，即可檢測(cè)鞍面圓弧直徑數(shù)值變化，以變量X表示弦高，變量I表示被檢測(cè)圓弧直徑，2k表示固定弦長(zhǎng)即 定位塊兩條棱線(xiàn)距離(見(jiàn)下圖)，根據(jù)固定弦高公式x/k = k/(y-X)，則有數(shù)學(xué)函數(shù)式y(tǒng) =x+k2/x ;當(dāng)χ、y取正值，且當(dāng)X < k時(shí)有意義，該方法同時(shí)適用對(duì)“D型”車(chē)軸鞍面(Φ 230)和“E型”車(chē)軸鞍面(Φ250)磨耗量的檢測(cè)，選取2k值略大于直徑一半時(shí)(如2k= 130mm),適于對(duì)各種型號(hào)承載鞍的檢測(cè)定位要求。在實(shí)際應(yīng)用范圍內(nèi)，變量y的增量值約為變量χ減少值的8-12倍，而χ值由高精度傳感器采集，顯示精度達(dá)到μ m級(jí)，y值的數(shù)值按數(shù)學(xué)模型由微機(jī)運(yùn)算處理，并與“標(biāo)定值”比較，即可完成對(duì)鞍面圓柱面磨耗量的檢測(cè)。判定鞍面直徑磨耗是否達(dá)到規(guī)程規(guī)定的限度值，要求滿(mǎn)足兩個(gè)條件，其一是鞍面磨耗是否均勻，磨耗后鞍面仍為圓弧面，其二是傳感器檢測(cè)顯示精度是否足夠，分述如下第一，鞍面原設(shè)計(jì)尺寸“D軸”鞍面直徑y(tǒng)= ￠230+°1%^及“軸E”鞍面直徑y(tǒng)= Φ 250+α 10_0.05與對(duì)應(yīng)的輪對(duì)軸承外圓采用“過(guò)渡配合”(9級(jí)精度)，根據(jù)軸承工作原理，在輪對(duì)運(yùn)行中，軸承內(nèi)環(huán)與輪對(duì)車(chē)軸為“過(guò)盈配合面”，必然與車(chē)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；而外圓與鞍面“過(guò)渡配合”，在運(yùn)用過(guò)程中產(chǎn)生極緩慢的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并產(chǎn)生小量均勻磨耗，可以提高軸承外圓的使用壽命，這是正常的。規(guī)程規(guī)定檢修限度為鞍面直徑的磨耗量O. 5_，當(dāng)接近該磨耗量時(shí)，相當(dāng)于鞍面尺寸精度由9級(jí)精度降至約12級(jí)尺寸精度，由于軸承外環(huán)與鞍面相對(duì)磨耗量小，仍能保持圓弧面過(guò)渡配合的均勻接觸，因此鞍面仍能保持圓弧的幾何特性。第二，鞍面位移傳感器選用量程為3_，檢測(cè)精度為O.1 %級(jí)，其顯示精度為O. 003mm ;當(dāng)定位塊的固定弦長(zhǎng)2k=130mm時(shí),若弦高χ減少O. 003mm時(shí),鞍面直徑y(tǒng)的增量約為O. 03mm。按檢修規(guī)程規(guī)定的報(bào)廢限度值為O. 5_，若留有O. 05_綜合判定誤差是可行的，可見(jiàn)鞍面直徑檢測(cè)精度值
O.03mm可以滿(mǎn)足實(shí)用要求。采用小量程的高精度位移傳感器，可以同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)D軸(Φ230)和E軸(Φ 250)各型承載鞍鞍面的檢測(cè)。本案固定弦長(zhǎng)2k = 130-0. 1，可以滿(mǎn)足工件精確定位需要；由于采用固定弦長(zhǎng)略大于軸承外徑的一半，使被測(cè)圓弧面含蓋了軸承工作滾子的主要支撐面，使該范圍圓弧質(zhì)量得到控制，可使軸承滾子圓柱面的接觸應(yīng)力得到控制，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命，從而保證了承載鞍的檢修質(zhì)量。(3)工件上料定位、精確輸送和中心模塊的檢測(cè)定位I)選擇好工件輸送和定位方向承載鞍導(dǎo)框位于鞍面圓柱軸線(xiàn)兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)位置，而導(dǎo)框檢測(cè)部位多，空間狹小，必須設(shè)置輔助機(jī)構(gòu)才能實(shí)施檢測(cè)，為避免產(chǎn)生機(jī)構(gòu)干涉，需要將其分散布置在工件輸送方向兩側(cè)，并使輸送方向與承載鞍兩側(cè)導(dǎo)框呈垂直狀態(tài)。由此確定承載鞍的上料擺放方位為左右導(dǎo)框開(kāi)口向外橫向擺放，四角水平、鞍面向下，導(dǎo)框的檢測(cè)面與滑臺(tái)水平定位面垂直，輸送方向與承載鞍圓柱軸線(xiàn)一致(參見(jiàn)圖1俯視圖)。2)正確選擇定位基準(zhǔn)工件第一次定位基準(zhǔn)，選取承載鞍圓弧底面的四個(gè)角組成的平面為支撐面，該面原為工件制造時(shí)的加工基準(zhǔn)面，且為非工作面基本沒(méi)有磨損；再以軸承檔邊圓弧面(圖1 Φ210)及圓環(huán)面(圖1的153+0. 2兩側(cè))與四角底平面交匯形成的4組直角棱線(xiàn)，作為橫、縱向定位基準(zhǔn)，依靠工件自重完成上料定位；工件定位基準(zhǔn)均為機(jī)加工形成，且磨耗較小，可以保證上料定位準(zhǔn)確性。將工件進(jìn)行清理后放在預(yù)檢臺(tái)(圖2，件號(hào)I)上，采用手控氣動(dòng)起重上料吊車(chē)(件號(hào)2)， 將工件吊到工件輸送滑臺(tái)(圖4，件號(hào)9)上料位置上方，將工件平穩(wěn)放在定位塊(件號(hào)19)上完成上料定位(第一次定位)；工件輸送滑臺(tái)由固定行程氣缸與滾珠直線(xiàn)導(dǎo)軌及鋼制滑臺(tái)組成，滑臺(tái)為精確加工的框形結(jié)構(gòu)，中間制成方孔形，為檢測(cè)臺(tái)位的“中心模塊”(圖2，件號(hào)4)頂升定位及滑臺(tái)前后的工位轉(zhuǎn)換留出空間。工件第一次定位后，由輸送滑臺(tái)準(zhǔn)確送到檢測(cè)臺(tái)位上方，使工件中心與正下方的頂升檢測(cè)“中心模塊”垂直，完成工件的準(zhǔn)確輸送，為工件的二次精確定位做好準(zhǔn)備；3)工件的第二次定位由中心模塊垂直上升時(shí)完成的，在中心模塊前后安裝“楔形定位塊”(圖4，件號(hào)12)，先以工件軸承檔肩內(nèi)側(cè)為定位面，四個(gè)楔形定位快隨同中心模塊上升插入前后檔肩內(nèi)側(cè)，限制工件的前后移動(dòng)；在中心模塊頂部精確水平安裝“固定弦定位塊”(件號(hào)13)，在中心模塊上升過(guò)程，該定位快的左右棱線(xiàn)與鞍面圓弧接觸完成第二次精確定位。精確定位檢測(cè)定位由精準(zhǔn)的設(shè)備運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，除采用精密輸送器件外，對(duì)設(shè)備機(jī)身工作臺(tái)(圖2，件號(hào)3)及輸送滑臺(tái)、中心模塊安裝構(gòu)件等，經(jīng)過(guò)精密加工和安裝，保證各三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)身軸線(xiàn)位置的垂直度和水平度精度要求，用儀表校準(zhǔn)后定位緊固。本定位系統(tǒng)采用以軸承鞍面為基準(zhǔn)的二次定位系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)為其一，可適應(yīng)各型號(hào)承載鞍檢測(cè)的定位要求。中心模塊前后設(shè)置“活塊”(圖5，件號(hào)21)和專(zhuān)用“開(kāi)口寬度墊片”(件號(hào)22)，模塊上設(shè)有兩個(gè)水平導(dǎo)向軸和緊固機(jī)構(gòu)，只需調(diào)整開(kāi)口寬度墊片內(nèi)外安裝位置(如圖5左右圖示)，可以改變中心模塊擋肩定位寬度，(D軸檔肩距153mm，E軸檔肩距163mm)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)“D型軸”系列和“E型軸”系列多種型號(hào)承載鞍的通用定位要求。其二，鞍面為軸承外圓配合面，使用中均勻磨耗，可以保證二次定位的準(zhǔn)確性。二次定位使導(dǎo)框檢測(cè)面處在垂直狀態(tài)，為“中心模塊”頂升的集中檢測(cè)提供條件。當(dāng)頂升約1/3行程時(shí)完成二次定位，工件脫離滑臺(tái)依靠自重扣在中心模塊上，當(dāng)模塊繼續(xù)上升時(shí)進(jìn)入集中檢測(cè)區(qū)域，完成全部檢測(cè)工作。集中檢測(cè)包含有鞍面及擋肩檢測(cè)系統(tǒng)、左右導(dǎo)框檢測(cè)系統(tǒng)和頂面檢測(cè)裝置三部分。(4)鞍面及擋肩檢測(cè)中心模塊的主體構(gòu)件加工成中空的六面體，上面安裝固定弦定位塊(件號(hào)12)，中心位置向上安裝“弦高檢測(cè)傳感器”(件號(hào)14)，完成對(duì)鞍面圓弧檢測(cè)，原理如前述。前后兩面對(duì)稱(chēng)安裝有活塊(件號(hào)21)和檔肩杠桿檢測(cè)模塊(件號(hào)15)，上部卡鉗觸點(diǎn)與擋肩內(nèi)側(cè)環(huán)面接觸，杠桿下部等長(zhǎng)位置與傳感器觸頭接觸，等效接收卡鉗觸頭位移的信息，簡(jiǎn)稱(chēng)“智能卡鉗”，擔(dān)負(fù)對(duì)軸承檔肩內(nèi)環(huán)面磨耗的檢測(cè)。在中心模塊內(nèi)部共有三個(gè)傳感器，其電纜線(xiàn)有防護(hù)導(dǎo)管隨同中心模塊一起升降，電纜線(xiàn)的航空插頭接與主機(jī)箱內(nèi)的變送器連接。中心模塊下部通過(guò)剛性連接托板安裝在同步升降的兩個(gè)三軸氣缸的頂板上，組成六柱式同步升降機(jī)構(gòu)(圖4，件號(hào)11)。在模塊上升到頂部位置時(shí)，工件輸送滑臺(tái)(件號(hào)9)按程序返回上料位置，準(zhǔn)備下一個(gè)工件上料，滑臺(tái)的前端位置處于中心模塊的接料狀態(tài)，當(dāng)工件綜合檢測(cè)結(jié)束后按程序時(shí)間控制，中心模塊帶工件一同下落，約2/3行程時(shí)，工件兩側(cè)落放在滑臺(tái)下料位置上，中心模塊繼續(xù)下降到底，頂部完全脫離工件；待下一工件輸送時(shí)，將滑臺(tái)上的已檢測(cè)的工件，送到“檢測(cè)后出料位”(見(jiàn)圖3)，由后續(xù)自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)機(jī)械手，按程序抓取工件并送出。杠桿下端與位移傳感器觸點(diǎn)接觸的是一個(gè)小“檢測(cè)圓臺(tái)”(件號(hào)23)，圓臺(tái)面與傳感器位移垂直，檢測(cè)圓臺(tái)尾部安裝桿制成螺紋，擰入杠桿一端，并用扁螺母鎖緊固定，使圓臺(tái)位置可以進(jìn)行前后小量調(diào)節(jié)，解決傳感器安裝和位置微調(diào)的難題。(5)承載鞍導(dǎo)框檢測(cè)系統(tǒng)I)導(dǎo)框檢測(cè)機(jī)構(gòu)及檢測(cè)方式導(dǎo)框?yàn)閮蓚?cè)對(duì)稱(chēng)布局的“][”開(kāi)口形狀，導(dǎo)框內(nèi)側(cè)空間小，各型承載鞍尺寸均不相同，且差異較大，為提高檢測(cè)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性將導(dǎo)框“檢測(cè)模塊”(圖6)定位在工件導(dǎo)框上方對(duì)應(yīng)部位，等待中心模塊將工件頂升，進(jìn)入定位后的導(dǎo)框檢測(cè)系統(tǒng)中完成檢測(cè)(見(jiàn)圖4)。由于被檢測(cè)面為立體垂直內(nèi)側(cè)平面，各型工件尺寸離散度大，導(dǎo)框內(nèi)側(cè)范圍為79 170mm，導(dǎo)框底面范圍為181 309mm，導(dǎo)框高度相差約40mm，傳感器尺寸大，不可能直接對(duì)工作面進(jìn)行檢測(cè)，必須設(shè)計(jì)特殊的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，做成左右對(duì)稱(chēng)、同步可調(diào)的導(dǎo)框檢測(cè)機(jī)構(gòu)。該導(dǎo)框檢測(cè)機(jī)構(gòu)由兩部分組成，其一為檢測(cè)模塊部分，其二為導(dǎo)框檢測(cè)模塊位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，兩部分緊密結(jié)合，解決三維空間狹小、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)集中和調(diào)整幅度大等問(wèn)題。導(dǎo)框檢測(cè)機(jī)構(gòu)共設(shè)有6個(gè)傳感器，負(fù)責(zé)對(duì)左右導(dǎo)框內(nèi)側(cè)面和兩導(dǎo)框底面的檢測(cè)。2)導(dǎo)框檢測(cè)模塊兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)框檢測(cè)模塊和復(fù)合檢測(cè)模塊(安裝兩套檢測(cè)傳感器)。每個(gè)傳感器檢測(cè)模塊機(jī)構(gòu)由懸臂軸承滾輪(件號(hào)25)和等長(zhǎng)度臂直角杠桿(件號(hào)24)及壓力彈簧(件號(hào)26)和定位螺釘(件號(hào)27)等零件組成，懸臂滾輪安裝在直角杠桿下垂的一端，滾輪可以深入導(dǎo)框內(nèi)側(cè)與檢測(cè)面接觸，直角杠桿的水平位置安裝檢測(cè)圓臺(tái)(件號(hào)23)，圓臺(tái)上平面與傳感器觸頭接觸，等效接受滾輪觸頭的位移信息。對(duì)應(yīng)兩側(cè)的導(dǎo)框檢測(cè)直角杠桿始終處在對(duì)稱(chēng)的水平位置，共組成三對(duì)“智能卡鉗”機(jī)構(gòu)，分別檢測(cè)左右導(dǎo)框內(nèi)側(cè)面磨耗量和左右兩導(dǎo)框底面的磨耗量。滾輪檢測(cè)機(jī)構(gòu)位于工件上方位置，與滑臺(tái)上放置的工件導(dǎo)框頂部留有約30_垂直間隙，確保工件輸送時(shí)與機(jī)構(gòu)不干涉。該“智能卡鉗”機(jī)構(gòu)的每一邊為等臂直角杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿通過(guò)懸臂軸承滾輪與工件磨耗面接觸，采用小型滾動(dòng)軸承觸頭結(jié)構(gòu)，可以方便滾入對(duì)應(yīng)檢測(cè)面，滾動(dòng)軸承觸頭在被檢測(cè)面滾動(dòng)有助于平穩(wěn)完成檢測(cè)過(guò)程，杠桿轉(zhuǎn)軸兩側(cè)安裝壓縮彈簧26和限位螺釘27，保證兩端檢測(cè)點(diǎn)密貼，并防止擺動(dòng)角度過(guò)大，確保檢測(cè)真實(shí)性和可靠性。工件檢測(cè)數(shù)據(jù)與標(biāo)樣標(biāo)定數(shù)據(jù)相比較，得到各工作面的實(shí)際磨耗量。上述智能卡鉗的等臂杠桿機(jī)構(gòu)，其杠桿工作時(shí)的最大擺動(dòng)角度均小于±4。值，可以保持杠桿臂長(zhǎng)基本不改變，并使杠桿兩端測(cè)量點(diǎn)垂直位移長(zhǎng)度基本相等，保證位移傳感器采集數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確。3)導(dǎo)框檢測(cè)模塊位置調(diào)整機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)是左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的，采用自動(dòng)控制氣缸與滾珠滑塊直線(xiàn)導(dǎo)軌組成的三層三維空間調(diào)整機(jī)構(gòu)。第一層左右對(duì)稱(chēng)安裝有橫向多工位氣缸推動(dòng)橫向移動(dòng)滑塊(圖4，件號(hào)18)，在左右兩組滑塊上安裝二層橫移臺(tái)板，擔(dān)負(fù)左右導(dǎo)框底面測(cè)量位置的調(diào)節(jié)；第二層在左右橫移臺(tái)板上各安裝前后兩個(gè)多工位氣缸，推動(dòng)縱向移動(dòng)滑塊(件號(hào)19)，滑塊上安裝縱移架，擔(dān)負(fù)兩側(cè)導(dǎo)框內(nèi)側(cè)面檢測(cè)位置的調(diào)節(jié)；第三層是在左右共四個(gè)縱移架上，對(duì)稱(chēng)安裝高度調(diào)節(jié)滑塊(件號(hào)20)及高度調(diào)節(jié)氣缸，在頂層滑塊上安裝導(dǎo)框檢測(cè)模塊(件號(hào)16)，對(duì)檢測(cè)不同型號(hào)承載鞍導(dǎo)框高低位置進(jìn)行調(diào)整，保持檢測(cè)模塊與不同工件導(dǎo)框的調(diào)整定位要求。上述三層立體調(diào)整結(jié)構(gòu)，由三種10個(gè)氣缸推動(dòng)完成四組檢測(cè)模塊三維空間位置調(diào)整，實(shí)現(xiàn)通用性功能要求。十個(gè)調(diào)整氣缸分三組由電磁閥自動(dòng)控制，按不同工件導(dǎo)框尺寸位置，少量調(diào)整定位塊，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)框檢測(cè)位置的定位。全部氣缸設(shè)有附磁傳感器，可提供檢測(cè)模塊在該檢測(cè)位置的反饋信號(hào)，確保導(dǎo)框檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作要求。(6)承載鞍頂面磨耗檢測(cè)承載鞍頂面磨耗量的檢測(cè)，是在中心模塊頂升到最上部位置時(shí)進(jìn)行的。在設(shè)備主機(jī)的中心模塊上方設(shè)有固定的頂面檢測(cè)安裝結(jié)構(gòu)架，其上安裝三個(gè)頂部檢測(cè)傳感器(件號(hào)17)，傳感器接收工件頂面?zhèn)鱽?lái)的位移數(shù)據(jù)與標(biāo)樣標(biāo)定值對(duì)比，即可確定頂面磨耗量和偏磨量。傳感器30_有效檢測(cè)行程，可適應(yīng)各種工件頂面高度變化要求。(7)工件自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)如前述，當(dāng)工件檢測(cè)后由送料滑臺(tái)將其送到下料位置，由工件下料運(yùn)送機(jī)構(gòu)(圖2，件號(hào)5)將工件運(yùn)出，夾鉗將工件運(yùn)送到分離機(jī)構(gòu)臺(tái)位上(圖2，件號(hào)6)上方，根據(jù)檢測(cè)信息，分離撥料桿可以預(yù)置撥料方向，等待機(jī)械手放下工件后進(jìn)行分離動(dòng)作，對(duì)合格品、返修品和廢品進(jìn)行檢測(cè)后自動(dòng)分離。工件自動(dòng)分離機(jī)構(gòu)與主機(jī)分開(kāi)設(shè)置，消除工件分離工作的沖擊對(duì)主機(jī)檢測(cè)的影響，分離機(jī)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)框架和氣動(dòng)撥桿組成。(8)氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)工件輸送、中心模塊檢測(cè)、工件自動(dòng)下料、工件分離等主要工序循環(huán)，以及檢測(cè)不同型號(hào)時(shí)檢測(cè)模塊空間位置的變換，均采用各種執(zhí)行氣缸推動(dòng)，其中包括三軸氣缸、超薄氣缸、多工位氣缸及標(biāo)準(zhǔn)氣缸18個(gè),分組由9個(gè)二位五通電磁閥控制,各氣缸兩端均設(shè)有附磁傳感器，控制氣缸工作位置；氣缸進(jìn)、出口設(shè)有節(jié)流閥，可使氣缸平穩(wěn)工作。為解決繁雜的氣管路安裝，采用電磁閥集成塊技術(shù)，在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置管線(xiàn)橋架和托盤(pán)，氣電管線(xiàn)拖鏈機(jī)構(gòu)等。在涉及工件定位輸送、檢測(cè)等主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，均采用精密的滾珠直線(xiàn)導(dǎo)軌系統(tǒng)，保證各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的平直、準(zhǔn)確、無(wú)擺動(dòng)，滿(mǎn)足檢測(cè)精度要求。所有傳動(dòng)元器件均采用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)配套件?？梢员ＷC重復(fù)性檢測(cè)精度，具有準(zhǔn)確靈活、通用可調(diào)和經(jīng)濟(jì)耐用等功能。(9)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)工件要求測(cè)量點(diǎn)多、檢測(cè)空間狹小及檢測(cè)功能的需要，本設(shè)備采用差動(dòng)變壓器式位移接觸傳感器及變送器，對(duì)11路傳感器外形按訂貨要求進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，傳感器至變送器及變送器至計(jì)算機(jī)均采用專(zhuān)用屏蔽線(xiàn)防護(hù)，變送器采用線(xiàn)性電源和進(jìn)口配件，提高檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。(10) PLC及微機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備檢測(cè)按自動(dòng)程序要求進(jìn)行，包括“標(biāo)定程序”、檢測(cè)循環(huán)程序和品種更換位置調(diào)整程序。設(shè)備具有按作業(yè)程序閉環(huán)自動(dòng)控制功能，準(zhǔn)確完成工件定位輸送、頂升定位檢測(cè)、機(jī)械手自動(dòng)抓取工件和送出及檢測(cè)后不良品自動(dòng)分離等作業(yè)，每一工序動(dòng)作之間設(shè)有信息反饋元件，組成自動(dòng)流水作業(yè)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一次按鈕操作，自動(dòng)完成工件全部檢測(cè)工作要求。在工控機(jī)(圖2,件號(hào)7)和PLC系統(tǒng)聯(lián)合控制下,組成機(jī)電一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)。微機(jī)控制各傳感器的數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換并按專(zhuān)用軟件計(jì)算檢測(cè)數(shù)值與標(biāo)定值運(yùn)算處理，顯示或打印輸出檢測(cè)結(jié)果，發(fā)出不良品自動(dòng)分離指令等，系統(tǒng)具有HMIS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)信息共享。4、有益效果-采用承載鞍標(biāo)樣比較法檢測(cè)技術(shù)，直接獲得真實(shí)檢測(cè)結(jié)果。-固定弦高測(cè)量鞍面直徑技術(shù)，簡(jiǎn)化圓弧測(cè)量機(jī)構(gòu)，測(cè)量精度達(dá)到技術(shù)規(guī)程要求；-開(kāi)發(fā)智能卡鉗測(cè)量技術(shù)，結(jié)合實(shí)際發(fā)明獨(dú)特檢測(cè)機(jī)構(gòu)，解決檢測(cè)空間狹小技術(shù)難題。-將工件兩次定位技術(shù)與頂升集中檢測(cè)有機(jī)組成一體，創(chuàng)新工件定位輸送新方法，確定工件橫向送進(jìn)方向，采用精密輸送滑臺(tái)定位和送進(jìn)方式，開(kāi)發(fā)自動(dòng)機(jī)械手出料等相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。采用高精度直線(xiàn)導(dǎo)軌與先進(jìn)氣動(dòng)系統(tǒng)組合，使工件精確定位，準(zhǔn)確輸送，一次頂起完成全部工作面磨耗量的檢測(cè)工作。-采用接觸位移傳感器，設(shè)計(jì)等臂長(zhǎng)度的杠桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)間隙測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果能反映工件的實(shí)際狀態(tài)，提高檢測(cè)質(zhì)量。-開(kāi)發(fā)檢測(cè)位置調(diào)整系統(tǒng)，根據(jù)不同型號(hào)承載鞍的檢測(cè)位置要求，十幾路傳感器檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成三維布局的檢測(cè)空間，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。本設(shè)備具有良好的適應(yīng)性，可靠性和通用性，機(jī)構(gòu)穩(wěn)定合理，測(cè)量準(zhǔn)確，可以大幅度提高承載鞍檢測(cè)技術(shù)水平，是一個(gè)全新的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)裝備，可以根本改變目前檢測(cè)技術(shù)面貌，解決鐵路長(zhǎng)期困擾的技術(shù)難題。承載鞍檢測(cè)質(zhì)量的提高，可充分發(fā)揮承載鞍使用功能，對(duì)確保貨車(chē)運(yùn)輸安全具有重要作用。本機(jī)若采用2人操作，每件檢測(cè)周期約50秒，設(shè)備能力每班可檢測(cè)約50臺(tái)貨車(chē)。本發(fā)明具有良好的社會(huì)效益。5、對(duì)本發(fā)明的評(píng)價(jià)-從被檢測(cè)承載鞍功能分析，抓住關(guān)鍵工作面即軸承配合鞍面，緊緊圍繞“鐵路貨車(chē)檢修規(guī)程”要求，開(kāi)發(fā)專(zhuān)有檢測(cè)方法和創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效解決實(shí)際難題。-采用最新的氣動(dòng)技術(shù)和直線(xiàn)導(dǎo)軌等技術(shù)，采用程序化自動(dòng)化設(shè)計(jì)，組成完整的流水作業(yè)線(xiàn)，結(jié)構(gòu)新穎，運(yùn)行流暢，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)需要。-本發(fā)明利用成熟的檢測(cè)技術(shù)元件，采用PLC程控和微機(jī)聯(lián)合控制技術(shù)，組成先進(jìn)適用的檢測(cè)設(shè)備，具有機(jī)電一體化技術(shù)水平，適應(yīng)鐵路檢修裝備發(fā)展需要。-本項(xiàng)發(fā)明提供了解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題的正確思路和方法，緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，將現(xiàn)有新技術(shù)和方法聯(lián)合運(yùn)用，不斷優(yōu)化方案，開(kāi)發(fā)新方法，創(chuàng)造最佳組合，形成先進(jìn)技術(shù)裝備。本發(fā)明跳出近幾年出現(xiàn)的所謂高科技檢測(cè)思路，避免針對(duì)承載鞍三維立體測(cè)量面、小空間封閉面采用光學(xué)影像檢測(cè)技術(shù)的諸多困擾如被測(cè)物為黑色面感光性差，現(xiàn)場(chǎng)照度不均勻，環(huán)境干擾大；光學(xué)標(biāo)定技術(shù)和專(zhuān)用配件尚未有技術(shù)突破等。相對(duì)而言，本發(fā)明技術(shù)手段先進(jìn)、緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際、適用性好，達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平要求。


附圖舉例說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施特性和優(yōu)點(diǎn)。所附圖包括
圖1是一種承載鞍(轉(zhuǎn)K2型)標(biāo)準(zhǔn)樣塊圖形，按設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制作；圖2是設(shè)備側(cè)向意圖，箭頭所指為工序流程方向；其件號(hào)說(shuō)明如下表
權(quán)利要求
1.本發(fā)明設(shè)備采用承載鞍工件與標(biāo)準(zhǔn)樣塊對(duì)比的技術(shù)方法檢測(cè)各工作面的磨耗量，“比較法”檢測(cè)適用于對(duì)各型承載鞍工作面磨耗量的檢測(cè)，工件檢測(cè)前首先對(duì)承載鞍“標(biāo)樣”進(jìn)行檢測(cè)，由工控機(jī)采集、處理各傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)標(biāo)樣檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記憶保存，完成對(duì)標(biāo)樣的標(biāo)定；再將其后的承載鞍工件的檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)定數(shù)值進(jìn)行比較運(yùn)算，即可得到各工作面磨耗量的檢測(cè)結(jié)果，用比較法檢測(cè)，結(jié)果真實(shí)可靠。標(biāo)樣形狀與各型承載鞍相同，各檢測(cè)部位按原型產(chǎn)品對(duì)應(yīng)部位的設(shè)計(jì)尺寸，采用精確加工制作，各型承載鞍標(biāo)準(zhǔn)樣塊的設(shè)計(jì)圖樣納入“承載鞍自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備技術(shù)條件”，標(biāo)樣應(yīng)通過(guò)國(guó)家專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部門(mén)檢查認(rèn)證。
2.采用測(cè)量固定弦高度的方法，檢測(cè)鞍面園弧直徑磨耗量在鞍面圓弧檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，設(shè)有固定弦定位塊，中間位置安裝的高精度傳感器觸頭與被測(cè)工件圓弧面接觸，測(cè)量固定弦的高度，當(dāng)固定弦左右棱線(xiàn)與鞍面接觸后，利用固定弦高的細(xì)微變化，即可檢測(cè)鞍面圓弧直徑數(shù)值變化，以變量X表示弦高，變量y表示被檢測(cè)圓弧直徑，2k表示固定弦長(zhǎng)(固定弦定位塊兩棱線(xiàn)距離)，則有數(shù)學(xué)函數(shù)式I = x+k2/x ;當(dāng)x、y取正值，且當(dāng)X < k時(shí)有意義，該方法同時(shí)適用對(duì)“D型”車(chē)軸鞍面(￠230)和“E型”車(chē)軸鞍面(￠250)磨耗量的檢測(cè)，選取2k值略大于直徑一半時(shí)(如2k= 130mm)，適于對(duì)各種型號(hào)承載鞍的檢測(cè)定位要求。在實(shí)際應(yīng)用范圍內(nèi)，變量I的增量值約為變量X減少值的8-12倍，而X值由高精度傳感器采集，其顯示精度達(dá)到U m級(jí)，y值的數(shù)值按數(shù)學(xué)模型由微機(jī)運(yùn)算處理，并與“標(biāo)定值”比較，即可完成對(duì)鞍面圓弧磨耗量的檢測(cè)。“固定弦定位塊”固定弦長(zhǎng)略大于鞍面直徑之半，可以滿(mǎn)足工件精確定位需要。
3.鐵路貨車(chē)承載鞍自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，它包括 -經(jīng)過(guò)精確機(jī)加工的各型承載鞍的標(biāo)準(zhǔn)樣塊(簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)樣”)； -工件上料、定位及檢測(cè)輸送機(jī)構(gòu)； -工件送至設(shè)備檢測(cè)位置后，由中心檢測(cè)模塊頂升，完成工件二次定位，并將工件送入鞍面檢測(cè)裝置、導(dǎo)框檢測(cè)裝置和頂面檢測(cè)裝置進(jìn)行綜合檢測(cè)； -各路檢測(cè)傳感器采樣數(shù)據(jù)輸入微機(jī)系統(tǒng)處理，檢測(cè)后工件自動(dòng)下料并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行對(duì)不良品與合格工件的分離； -本設(shè)備可用于現(xiàn)有各型號(hào)承載鞍自動(dòng)檢測(cè)，設(shè)有導(dǎo)框檢測(cè)模塊位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，配合局部機(jī)構(gòu)調(diào)整，可完成不同型號(hào)承載鞍檢測(cè)位置轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)通用性要求。
4.如權(quán)利要求3所述的工件上料定位裝置，采用氣缸與滾珠直線(xiàn)導(dǎo)軌組成的工件定位輸送滑臺(tái)，滑臺(tái)為鋼制長(zhǎng)方框形結(jié)構(gòu)，中間制成空形，為“中心模塊”頂升定位、檢測(cè)及滑臺(tái)前后的工位輸送留出空間。用手控氣動(dòng)起重滑車(chē)，將工件從預(yù)檢臺(tái)吊送至輸送滑臺(tái)的定位塊上完成上料定位。本發(fā)明工件輸送方向特點(diǎn)是，與工件自身左右導(dǎo)框橫向位置相垂直，工件以橫向位置，鞍面圓弧向下，水平的放在滑臺(tái)上料位置的定位塊上，第一次定位基準(zhǔn)選取承載鞍底平面與檔邊圓弧面及圓環(huán)面交匯形成的4組立體直角棱線(xiàn)為定位基準(zhǔn)；工件第一次定位后，由輸送滑臺(tái)準(zhǔn)確送到檢測(cè)臺(tái)位上方，使工件中心與正下方的頂升檢測(cè)“中心模塊”垂直，以保證工件的二次定位的準(zhǔn)確性；二次定位的特征在于，定位動(dòng)作是“中心模塊”由下向上運(yùn)動(dòng)完成的，模塊前后安裝定位塊，以工件檔肩為定位面，精確定位承載鞍前后位置；在模塊頂面水平安裝“固定弦定位塊”，該定位塊的左右棱線(xiàn)間距是精確加工并左右對(duì)稱(chēng)的，當(dāng)“中心模塊”垂直上升時(shí)，棱線(xiàn)與鞍面接觸完成第二次定位，由于鞍面為軸承支撐面，使用中為均勻磨耗，可以保證二次定位的準(zhǔn)確性。二次定位使導(dǎo)框檢測(cè)面處在垂直狀態(tài)，為“中心模塊”繼續(xù)上升的集中檢測(cè)做好準(zhǔn)備。
本定位系統(tǒng)采用以軸承鞍面為基準(zhǔn)的二次定位系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)為可適應(yīng)檢測(cè)各型號(hào)承載鞍的通用定位要求。定位系統(tǒng)設(shè)置“活塊”和專(zhuān)用“開(kāi)口寬度墊片”等，只需稍許調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)對(duì)“D型軸”系列和“E型軸”系列多種型號(hào)承載鞍的通用定位要求。
5.如權(quán)利要求3所述的工件輸送、同步頂起檢測(cè)、下料及檢測(cè)模塊位置調(diào)整等動(dòng)作，其特征在于其一，均采用程序控制的氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，由9個(gè)電磁換向閥集成組成的氣動(dòng)控制模塊，按工作程序要求驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行氣缸動(dòng)作，各氣缸兩端設(shè)有附磁傳感器，反饋氣缸位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制要求。各氣缸的進(jìn)、出口設(shè)有單向節(jié)流閥，可使工序轉(zhuǎn)換動(dòng)作平穩(wěn)準(zhǔn)確。其二是氣缸傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，均采用精密的滾珠滑塊直線(xiàn)導(dǎo)軌系統(tǒng)，保證各機(jī)構(gòu)動(dòng)作的平直、準(zhǔn)確、無(wú)抖動(dòng)的要求，保證系統(tǒng)定位、檢測(cè)的重復(fù)精度要求。
6.權(quán)利要求3所述的檢測(cè)處理系統(tǒng)，采用多路差動(dòng)變壓器式位移傳感器及變送器，其數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算及全部檢測(cè)程序均由微機(jī)控制處理，工件上料送進(jìn)、檢測(cè)、下料和不良品分離組成自動(dòng)流水作業(yè)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一次按鈕操作，自動(dòng)完成工件全部檢測(cè)工作要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鞍面檢測(cè)裝置，其特征在于，由鞍面圓弧檢測(cè)機(jī)構(gòu)和軸承檔肩檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成，安裝在同步升降的兩個(gè)三軸氣缸上，檔肩檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用兩組對(duì)稱(chēng)安裝的等臂長(zhǎng)杠桿機(jī)構(gòu)組成，兩杠桿上部外側(cè)與承載鞍檔肩內(nèi)側(cè)面接觸，兩杠桿下部分別與傳感器接觸，等效接收卡鉗觸頭位移的信息，簡(jiǎn)稱(chēng)“智能卡鉗”，擔(dān)負(fù)對(duì)軸承檔肩內(nèi)環(huán)面磨耗的檢測(cè)。傳感器安裝在中心模塊內(nèi)，其傳感器屏蔽線(xiàn)由導(dǎo)管引向變送器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的“導(dǎo)框檢測(cè)裝置”其特性在于，設(shè)計(jì)專(zhuān)用檢測(cè)智能卡鉗模塊，卡鉗的每側(cè)采用等臂直角彎形杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿一端通過(guò)懸臂軸承滾輪與工件磨耗面接觸，采用小型滾動(dòng)軸承觸頭結(jié)構(gòu)，可以方便滾入對(duì)應(yīng)檢測(cè)面，另一端由接觸傳感器等效采集檢測(cè)面實(shí)際尺寸，解決檢測(cè)空間尺寸狹小易產(chǎn)生機(jī)構(gòu)干涉難題；滾動(dòng)軸承觸頭在被檢測(cè)面滾動(dòng)有助于平穩(wěn)完成檢測(cè)過(guò)程；采用精密杠桿機(jī)構(gòu)間接檢測(cè)，可以避免對(duì)接觸傳感器觸頭的滑動(dòng)磨耗，提高檢測(cè)設(shè)備適應(yīng)性和可靠性。等臂直角彎形杠桿機(jī)構(gòu)，其杠桿工作的最大擺動(dòng)角度均小于±4°，可以保持杠桿臂長(zhǎng)基本不改變，使杠桿兩端測(cè)量點(diǎn)垂直位移長(zhǎng)度相等，保證位移傳感器采集數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的“導(dǎo)框檢測(cè)模塊位置調(diào)整機(jī)構(gòu)”，是左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的，采用自動(dòng)控制氣缸與滾珠滑塊直線(xiàn)滑軌組成三層三維空間調(diào)整機(jī)構(gòu)。由工控機(jī)控制三種共10個(gè)氣缸推動(dòng)滑塊定位機(jī)構(gòu)，完成對(duì)不同型號(hào)承載鞍導(dǎo)框擋邊(縱向)、導(dǎo)框底面(橫向)和導(dǎo)框高度位置的調(diào)整，完成六個(gè)檢測(cè)傳感器組成的各檢測(cè)模塊在三維空間的位置定位，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)通用性功能要求。
10.如權(quán)利要求7和權(quán)利要求8所述的智能卡鉗的等臂杠桿機(jī)構(gòu)，與位移傳感器觸點(diǎn)相接觸的部位設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)的檢測(cè)圓臺(tái)，圓臺(tái)面與杠桿轉(zhuǎn)軸平行，與傳感器位移方向垂直，檢測(cè)圓臺(tái)尾部安裝桿制成螺紋，擰入杠桿一端，并用扁螺母鎖緊固定，圓臺(tái)位置可以小量調(diào)節(jié)，解決對(duì)傳感器安裝位置微量調(diào)整難題。
全文摘要
本承載鞍自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備涉及鐵路貨車(chē)運(yùn)用技術(shù)裝備，主要用于車(chē)輛段修對(duì)轉(zhuǎn)向架承載鞍的自動(dòng)檢測(cè)，取代現(xiàn)行人工檢測(cè)方法。解決樣板檢測(cè)所帶來(lái)的人力消耗大、效率低、質(zhì)量差無(wú)法記錄檢測(cè)信息等問(wèn)題，根本改變?cè)擃I(lǐng)域技術(shù)狀況，消除安全隱患。本發(fā)明采用創(chuàng)新的標(biāo)樣比較法檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)承載鞍磨耗量；采用固定弦高測(cè)量圓弧直徑技術(shù)，檢測(cè)鞍面圓弧磨耗量；采用接觸傳感器檢測(cè)技術(shù)和智能卡鉗等效間接測(cè)量方法，開(kāi)發(fā)新穎的檢測(cè)模塊，解決承載鞍形狀復(fù)雜、空間狹小等測(cè)量難題；運(yùn)用先進(jìn)氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)、直線(xiàn)導(dǎo)軌開(kāi)發(fā)檢測(cè)模塊三維空間調(diào)整定位機(jī)構(gòu)，解決對(duì)各型承載鞍檢測(cè)適用性需要；采用微機(jī)和PLC聯(lián)合控制，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用檢測(cè)軟件，解決鐵路長(zhǎng)期困擾的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)G01B7/02GK103017645SQ20121046992
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者許廣立, 許競(jìng) 申請(qǐng)人:許廣立, 許競(jìng)