先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统及其应用的制作方法

本发明属于脱模装置，特别是指先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统及其应用。

背景技术：

随着中国高速铁路建设的快速发展，轨道板的制造生产历经了CRTS-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等多种形式，目前行业中使用的是板式无砟轨道CRTSⅢ型先张法轨道板。任何规格的轨道板生产中均需经过多道工序，其中包含轨道板脱模工序。轨道板生产是以模具为主体，通过在预置钢筋笼及预应力筋的模具内腔浇注混凝土经过定型、养护后形成轨道板，养护成型后的轨道板通过脱模工序从轨道板模具中移出完成轨道板的生产过程。目前实际生产中脱模工序需要通过拆合或整体吊走模具端、侧模来完成轨道板的移出。上述脱模工艺存在着如下缺陷：

1、现有脱模工艺是在混凝土终凝并达到拆模强度时，及时使用手动摇压式千斤顶放置于模具侧模两侧四点对应支架上通过人力进行平衡的压、摇、撬等方式脱模，不仅费工费时，对模具也易产生损伤；同时由于人为操作的不同步导致了轨道板外形易出现麻面、掉皮、掉角、甚至出现裂纹，严重影响了轨道板的成型质量。

2、现有脱模工艺通常需要将模具的端侧模开合或者整体拆开同板吊走的模式，导致每次打板均需要重新调整合模。由于轨道板生产工艺中对轨道板的形状、尺寸、表面参数、内部钢筋布置等条件要求很高，每次拆合模难于保证模具安装精度的一致性。同时拆合模造成施工的人力、物力和时间上的极大浪费，因安装精度要求高对施工人员的素质、施工的场地空间及设施要求较高。

3、现有的成套脱模机具大多存在体积较大，使用麻烦，很多设备需要借助外界吊运机具进行反复运输实现；有些所谓小型自动化脱模设备又存在自动化程度不高，需要多人进行反复拆卸，对位等问题，难以在实际中得到很好的使用。

为适应当前国际间高速铁路建设的激烈竞争需要，研发更为先进、工艺智能化、工序简洁科学的CRTSⅢ型先张轨道板生产流水线势在必行。脱模工序及配套设施作为其中的关键工序及配套设备不仅是设计及生产过程中的技术难点之一，同时也是本领域的重要研发方向。

中国铁路总公司印发的企业标准《高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》(Q/CR567-2017)中3.3.7和《高速铁路CRTSIII 型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板暂行技术要求(流水机组法)》 (TK/GW156-2016)中3.3.6对脱模工序提出了具体的要求：脱模时，轨道板应缓慢出模，并保证轨道板不受冲击、各作用点受力均匀。对施工工艺有着要求，必须保证轨道板在脱模过程时是缓慢顶出、受力均匀且不受冲击的状态。

申请人所了解的现有技术包括：

申请号为201511033455.4的发明专利申请中公开了一种无砟轨道板模具及轨道板脱模方法，该技术的主要方案是：

a、无砟轨道板在所述模具腔内养护至其达到允许脱模的强度；

b、在所述模具底模(3)上的顶升脱模结构下面对应设置能够提供竖直向上顶升力的供力装置(8)；

c、通过所述供力装置(8)提供的竖直向上顶升的外力将所述无砟轨道板板体沿竖直方向顶升抬起，与所述模具分离。

……轨道板模具底模(8)上设有三个所述顶升区域(4)，所述三个顶升区域(4)在同样的竖直向上外力的作用下能竖直将轨道板顶起。……三个所述顶升区域常设于轨道板上表面较长中线上，使所述顶升区域能够拥有较大的受力面积，且每个所述顶升区域间距适宜，能够均衡受力，……。

上述现有技术存在以下技术缺陷：

由于该技术方案通过轨道板模具预设的三个灌浆孔腔体来完成顶升作业，由于灌浆孔在模具上呈直线分布，顶升作用力点为线式，轨道板尺寸规格及自重较大，一是难于满足现行标准中在脱模过程中轨道板应受力均匀的工艺要求，轨道板容易因受力不均而脱模过程不平稳，严重时导致与模具产生卡阻或无法脱模的情况；二是制板时灌浆孔腔体是通过螺丝固定与轨道板模具内，每次顶升脱模操作均需将灌浆孔腔体松脱，脱模完成后须将灌浆孔腔体重新安装固定与模具内腔，操作工艺复杂且自动化程度低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统及其应用，采用本发明中的脱模顶升系统完成轨道板的脱模操作能够实现轨道板脱模过程中的平稳顶升，简化操作工艺并便于实现自动化控制。

本发明的整体技术构思是：

先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统，包括控制装置，设于工作轨道两侧且对轨道板模具形成夹持锁定的锁紧机构，与轨道板模具中脱模顶升柱相对应并实现轨道板顶升的顶升机构，设置于工作轨道一侧且可与轨道板模具上开设的精准定位孔适配的精准定位机构，控制装置接收轨道板模具运动及各机构工作过程中所采集的信号后控制液压泵站和液压换向阀组完成各机构的动作；顶升机构设于锁紧机构内侧且沿轨道板模具中心线对称分布，顶升机构对轨道板模具中的轨道板构成与轨道板中心同心的矩形支撑面，每个顶升机构包括固定于基础上的顶升千斤顶，顶升千斤顶与轨道板模具中脱模顶升柱下端对应，顶升千斤顶的液压回路连接有液压传感器，顶升千斤顶上设有位移传感器。

先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统在预应力混凝土轨道板脱模中的应用。

申请人需要说明的是，可以通过在轨道板内腔表面开设有与脱模顶升柱顶端适配的开口，并在二者配合面之间采用密封圈等动密封配合的方式以解决脱模顶升柱与轨道板模具的配合及密封问题，因其属于常规技术手段，申请人在此不再赘述。

本发明的具体技术构思还有：

为便于顶升千斤顶的安装，同时满足顶升千斤顶动作端与轨道板模具中脱模顶升柱的精确对应，对顶升千斤顶形成有效防护以避免其它颗粒状杂质进入顶升千斤顶，优选的技术方案是，每个顶升机构中还包括固定于顶升千斤顶上端的顶升千斤顶基准固定架，顶升千斤顶基准固定架的中部开口与顶升千斤顶的动作端间隙配合。

为便于轨道板脱模与轨道板移出工序之间的有效配合，满足轨道板均匀受力，优选的技术方案是位于矩形支撑面顶角的顶升机构与轨道板吊装孔位置对应。这样可以有效减轻因轨道板吊装所造成的轨道板局部应力过于集中对轨道板结构所造成的影响。

顶升结构的布置应当满足现行标准中对轨道板同步顶升的要求以及符合轨道板均匀受力的要求为前提，在满足上述要求的前提下，优选采用如下技术方案，顶升机构为沿轨道板模具中心线对称分布、对轨道板构成矩形支撑面且数量为不少于四个的偶数。为降低顶升千斤顶的载荷及油路压力，在构成矩形支撑面的四条边(除了顶角处)上可以对称增设有顶升机构，可以显而易见的是，为满足轨道板均匀受力，增设的顶升机构的总数应为偶数。

锁紧机构的主要作用是锁定轨道板模具，使其在轨道板顶升时处于静止状态以利于轨道板的脱模，可以选择从轨道板模具的侧部及顶部对称压紧的方式，均不脱离本发明的技术实质，为简化锁紧机构及轨道板的结构，并与顶升机构形成协同作用，优选的技术实现方式是，锁紧机构包括固定于基础上且沿工作轨道中心线对称分布的锁紧千斤顶支架，设置于锁紧千斤顶支架上端且通过动作端垂直运动实现对轨道板模具的端模板或侧模板压紧的固定锁紧千斤顶，设置于固定锁紧千斤顶液压回路中的液压传感器，固定锁紧千斤顶上设有位移传感器。

锁紧千斤顶支架的主要作用是固定锁紧千斤顶，在承受锁紧千斤顶反作用力时，保证锁紧千斤顶支架结构强度并实现锁紧千斤顶动作端的垂直运动，以形成对轨道板模具的同步顶压，优选的技术实现方式是，锁紧千斤顶支架采用通过三角形加强筋或加强筋板加固的U型框架，U型框架的开口部朝向内侧的轨道板模具，位于工作轨道两侧对称分布的固定锁紧千斤顶动作端之间的间距小于轨道板模具的宽度。这样在满足锁紧千斤顶支架强度的同时，有效减少了占地面积，使锁紧机构的布置更加紧凑。

精准定位机构的主要作用是使轨道板模具精确定位于脱模工位上，保证顶升机构及锁紧机构的动作准确性和一致性。优选的技术实现方式是，精准定位机构包括设于工作轨道外侧且由精准定位千斤顶驱动的精准定位销座，设置于精准定位销座上的精准定位销，精准定位销前端为锥形或楔形且与轨道板模具侧模板上的精准定位孔适配，精准定位销上设有位置传感器或接近开关。这样通过该机构的动作使轨道板模具在工作轨道上精确移动至脱模工位。

控制装置的主要作用是接收轨道板模具运动及各机构工作过程中所采集的信号后控制液压泵站和液压换向阀组完成各机构的动作，其电路设计可以采用多种现有自动控制的手段实现，其中优选且较为合理的实现方式是，控制装置包括与轨道板模具运动信号采集端及各机构中信号采集端连接的A/D 转换模块，PLC控制器以及与之连接的人机界面，A/D转换模块将接收的工作信号模数转换后输出至PLC控制器，PLC控制器接收人机界面发出的指令后输出控制信号至液压泵站及换向阀组。

先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统在预应力混凝土轨道板脱模中的应用，包括如下工艺步骤：

A、轨道板模具精准定位

模具沿轨道行至脱模顶升工位，通过行程接近开关或感应传感器作为初始定位装置，保证模具基本停止到工位内；控制装置接收到信号后控制液压泵站和液压换向阀组控制精准定位机构中的液压驱动源动作，实现与轨道板模具精准定位孔的精准定位，控制装置依据所采集的定位机构的工作信号控制精准定位机构的动作执行或终止；

B、模具固定锁紧

步骤A完成后，控制装置控制锁紧机构中的液压驱动源同步动作，并对轨道板模具形成夹持锁定，控制装置依据所采集的锁紧机构的工作信号控制锁紧机构的动作执行或终止；

C、顶升脱模

步骤B完成后，控制装置控制顶升机构中的液压驱动源同步动作，对轨道板模具的脱模顶升柱实现同步出顶完成轨道板的顶升脱模动作，控制装置依据所采集的顶升机构的工作信号控制顶升机构的动作执行或终止。

为进一步实现轨道板生产的流水线作业，便于实现生产过程的自动化控制，优选的技术方案是，步骤C后还包括一步骤D，该步骤的工作过程如下：

D、步骤C完成后轨道板移出，PLC控制器控制液压泵站和换向阀组将各机构中的液压驱动源恢复至初始位置，轨道板模具中的脱模顶升柱通过重力自动回位，轨道板模具行走至下一工位。

为满足标准中对轨道板脱模工艺的要求，便于实现各工序的自动化控制，各步骤优选的技术方案如下：

步骤A中轨道板模具精准定位工作过程是：

精准定位千斤顶驱动精准定位销座并带动精准定位销运动插入精准定位孔，通过精准定位销前端的锥形或楔形工作面将轨道板模具强制定位，保证了轨道板模具准确处于脱模工位，轨道板模具的脱模顶升柱和顶升千斤顶竖直对正；A/D采集模块实时采集位置传感器或接近开关传递的位置信号，当精准定位销插装到位后，PLC控制器控制液压泵站停止，精准定位动作完成。

步骤B中模具固定锁紧动作的工作过程是：

固定锁紧千斤顶同步向下出顶，实现其动作端顶压于轨道板侧模板或端模板表面并固定轨道板模具；A/D采集模块实时采集锁紧机构中液压传感器及位移传感器传递的工作信号，当液压传感器及位移传感器反馈的压力值及位移值与预设参数一致时，PLC控制器控制液压泵站停止工作实现油路锁死，模具固定锁紧动作完成。

步骤C中顶升脱模的工作过程是：

顶升千斤顶同步向上出顶，实现其动作端顶压于轨道板模具的脱模顶升柱的底端并匀速同步向上顶起轨道板；A/D采集模块实时采集顶升机构中液压传感器及位移传感器传递的工作信号，当液压传感器及位移传感器反馈的压力值及位移值与预设参数一致时，PLC控制器控制液压泵站停止工作实现油路锁死，轨道板顶升脱模动作完成。

申请人需要说明的是：

在本发明的描述中，术语“中心”、“一侧”、“下端”、“上端”、“中部”、“垂直”、“内侧”、“外侧”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，仅是为了便于简化描述本发明，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发明的限制。

本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

1、采用顶升机构沿轨道板模具中心线对称分布，顶升机构对轨道板模具中的轨道板构成与轨道板中心同心的矩形支撑面的结构设计，配合液压传感器及位移传感器，在满足现有标准对轨道板脱模工序要求、提高成型后轨道板质量、避免模具在脱模工艺中需要反复拆装的同时，一是有效解决了现有技术因顶升结构布置不合理造成的在轨道板脱模顶升中轨道板受力不均、脱模成功率低的技术难题，二是简化了灌浆孔腔体需要反复拆装的工艺步骤，极大提高了脱模成功率及工作效率；三是便于顶升机构的合理布置并节省安装空间；四是有效减轻因轨道板吊装所造成的轨道板局部应力过于集中对轨道板结构所造成的影响；五是便于实现脱模工艺及同步顶升的自动化控制。

2、采用沿工作轨道中心线对称分布的锁紧机构，通过动作端垂直运动实现对轨道板模具的端模板或侧模板压紧的固定锁紧千斤顶，配合液压传感器及位移传感器，一是能够有效与顶升机构形成合力，保证轨道板的同步匀速出顶；二是节省了锁紧机构的安装空间，使布局更加紧凑；三是便于实现脱模工艺及轨道板模具同步锁紧的自动化控制；四是锁紧千斤顶支架采用通过三角形加强筋或加强筋板加固的U型框架，在承受锁紧千斤顶反作用力时，保证锁紧千斤顶支架结构强度并准确实现锁紧千斤顶动作端的垂直运动。

3、采用由精准定位千斤顶驱动的精准定位销座，通过其上设置的精准定位销前端锥形或楔形工作面与轨道板模具侧模板上的精准定位孔适配定位，配合精准定位销上设有的位置传感器或接近开关的结构设计，一是在利用轨道板模具与工作轨道滑动配合且便于移动的基础上，从侧向强制并较为巧妙地实现了轨道板模具的精确定位，确保了模具与顶升机构及锁紧机构的精确对位，有效保障了轨道板模具锁紧及轨道板顶升工序的顺利进行；二是在满足精确动作的同时便于实现脱模工艺及轨道板模具精确定位的自动化控制。

附图说明

图1是本发明中脱模顶升系统与轨道板配合的主视图。

图2是本发明中脱模顶升系统与轨道板配合的立体示意图。

图3是图1的仰视图。

图4是图1的左视图。

图5是本发明中脱模顶升系统的控制原理图。

图6是图1中的A-A向视图。

图7是图4中的B-B向视图。

附图中的附图标记如下：

1、轨道板模具；2、固定锁紧千斤顶；3、锁紧千斤顶支架；4、脱模顶升柱；5、顶升千斤顶基准固定架；6、顶升千斤顶；7、精准定位销座；8、精准定位孔；9、精准定位千斤顶；10、液压换向阀组；11、液压泵站；12、 PLC控制器；13、人机界面；14、A/D转换模块；15、精准定位销；16、位移传感器；17、液压传感器；18、位置传感器或接近开关；19、工作轨道。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

本实施例的整体构思如图示，其中先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统，包括控制装置，设于工作轨道19两侧且对轨道板模具1形成夹持锁定的锁紧机构，与轨道板模具1中脱模顶升柱4相对应并实现轨道板顶升的顶升机构，设置于工作轨道19一侧且可与轨道板模具1上开设的精准定位孔8适配的精准定位机构，控制装置接收轨道板模具1运动及各机构工作过程中所采集的信号后控制液压泵站11和液压换向阀组10完成各机构的动作；顶升机构设于锁紧机构内侧且沿轨道板模具中心线对称分布，顶升机构对轨道板模具1中的轨道板构成与轨道板中心同心的矩形支撑面，每个顶升机构包括固定于基础上的顶升千斤顶6，顶升千斤顶6与轨道板模具1中脱模顶升柱4下端对应，顶升千斤顶6的液压回路连接有液压传感器17，顶升千斤顶6上设有位移传感器16。

每个顶升机构中还包括固定于顶升千斤顶6上端的顶升千斤顶基准固定架5，顶升千斤顶基准固定架5的中部开口与顶升千斤顶6的动作端间隙配合。

位于矩形支撑面顶角的顶升机构与轨道板吊装孔位置对应。

顶升机构沿轨道板模具中心线对称分布、对轨道板构成矩形支撑面且数量为四个。

锁紧机构包括固定于基础上且沿工作轨道19中心线对称分布的锁紧千斤顶支架3，设置于锁紧千斤顶支架3上端且通过动作端垂直运动实现对轨道板模具的端模板或侧模板压紧的固定锁紧千斤顶2，设置于固定锁紧千斤顶2液压回路中的液压传感器17，固定锁紧千斤顶2上设有位移传感器16。

锁紧千斤顶支架3采用通过三角形加强筋或加强筋板加固的U型框架，U 型框架的开口部朝向内侧的轨道板模具，位于工作轨道19两侧对称分布的固定锁紧千斤顶2动作端之间的间距小于轨道板模具的宽度。

精准定位机构包括设于工作轨道19外侧且由精准定位千斤顶9驱动的精准定位销座7，设置于精准定位销座7上的精准定位销15，精准定位销15前端为锥形或楔形且与轨道板模具侧模板上的精准定位孔8适配，精准定位销 15上设有位置传感器或接近开关18。

控制装置包括与轨道板模具运动信号采集端及各机构中信号采集端连接的A/D转换模块14，PLC控制器12以及与之连接的人机界面13，A/D转换模块14将接收的工作信号模数转换后输出至PLC控制器12，PLC控制器12接收人机界面13发出的指令后输出控制信号至液压泵站11及换向阀组10。

先张法预应力混凝土轨道板生产线脱模顶升系统在预应力混凝土轨道板脱模中的应用，包括如下工艺步骤：

A、轨道板模具精准定位

模具沿轨道行至脱模顶升工位，通过行程接近开关或感应传感器作为初始定位装置，保证模具基本停止到工位内；控制装置接收到信号后控制液压泵站11和液压换向阀组10控制精准定位机构中的液压驱动源动作，实现与轨道板模具精准定位孔8的精准定位，控制装置依据所采集的定位机构的工作信号控制精准定位机构的动作执行或终止；

B、模具固定锁紧

步骤A完成后，控制装置控制锁紧机构中的液压驱动源同步动作，并对轨道板模具形成夹持锁定，控制装置依据所采集的锁紧机构的工作信号控制锁紧机构的动作执行或终止；

C、顶升脱模

步骤B完成后，控制装置控制顶升机构中的液压驱动源同步动作，对轨道板模具的脱模顶升柱4实现同步出顶完成轨道板的顶升脱模动作，控制装置依据所采集的顶升机构的工作信号控制顶升机构的动作执行或终止。

D、各机构复位

步骤C完成后轨道板移出，PLC控制器12控制液压泵站11和换向阀组 10将各机构中的液压驱动源恢复至初始位置，轨道板模具中的脱模顶升柱4 通过重力自动回位，轨道板模具行走至下一工位。

步骤A中轨道板模具精准定位工作过程是：

精准定位千斤顶9驱动精准定位销座7并带动精准定位销15运动插入精准定位孔8，通过精准定位销15前端的锥形或楔形工作面将轨道板模具强制定位，保证了轨道板模具准确处于脱模工位，轨道板模具的脱模顶升柱4和顶升千斤顶6竖直对正；A/D采集模块14实时采集位置传感器或接近开关18 传递的位置信号，当精准定位销15插装到位后，PLC控制器12控制液压泵站 11停止，精准定位动作完成。

步骤B中模具固定锁紧动作的工作过程是：

固定锁紧千斤顶2同步向下出顶，实现其动作端顶压于轨道板侧模板或端模板表面并固定轨道板模具；A/D采集模块14实时采集锁紧机构中液压传感器17及位移传感器16传递的工作信号，当液压传感器17及位移传感器16 反馈的压力值及位移值与预设参数一致时，PLC控制器12控制液压泵站11停止工作实现油路锁死，模具固定锁紧动作完成。

步骤C中顶升脱模的工作过程是：

顶升千斤顶6同步向上出顶，实现其动作端顶压于轨道板模具的脱模顶升柱4的底端并匀速同步向上顶起轨道板；A/D采集模块14实时采集顶升机构中液压传感器17及位移传感器16传递的工作信号，当液压传感器17及位移传感器16反馈的压力值及位移值与预设参数一致时，PLC控制器12控制液压泵站11停止工作实现油路锁死，轨道板脱模顶升动作完成。