钢轨锯切自动化下料测量系统的制作方法

本发明涉及钢轨切割技术领域，尤其涉及一种钢轨锯切自动下料测量系统。

背景技术：

目前，国内大部分锯床都需要靠人工上料，其劳动强度大，效率低。锯切过程中，每据完一段，都需要人工继续上料，并且人工测量，效率低，人工劳动强度大，自动化程度低，而且易发生安全事故，对于比较重的钢轨，就显得格外困难。

随着社会自动化程度的逐渐提高，虽然也有部分采用激光测距的方式对钢轨长度进行测量，但是普遍精度低，成本高，适应性不强。不利于大面积普及。

技术实现要素：

本发明针对现有技术设备的不足，提供了一种钢轨锯切自动下料测量系统，实现钢轨上料过程的准确控制和钢轨的准确测量，优化现有设备的工作效率，提高其安全性和可靠性，并且延长设备寿命和钢轨加工精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种钢轨锯切自动下料测量系统，包括运料架、第一限位机构、第一导向机构和第一测长机构，其中，所述运料架，用于运送钢轨，所述第一限位机构，设置在所述运料架靠近钢轨入口的一侧，用于限制钢轨在运料架上相对于所述第一导向机构的水平位置，使得钢轨能够进入所述第一导向机构；所述第一导向机构，设置在所述第一限位机构和锯切设备之间，呈入口大于出口的锥形结构，所述第一导向机构的入口朝向所述第一限位机构，出口朝向所述锯切设备的入口；所述第一测长机构，设置在所述第一导向机构的出口、所述第一导向机构的出口与所述锯切设备的入口之间或者所述锯切设备的入口，用于测量钢轨相对于锯切设备的切割构件的伸出长度，当所述伸出长度达到设定长度时，锯切设备对所述钢轨进行切割。

所述的钢轨锯切自动下料测量系统，其中，所述第一限位机构包括机械臂、连接滑块、导向臂和设置在所述导向臂上的接近开关，其中，所述机械臂呈l型，一端钩住钢轨，另一端通过连接滑块在所述导向臂上滑动，使得钢轨在运料架上相应滑动，当钢轨到达能够进入所述第一导向机构的水平位置时，所述机械臂触发所述接近开关时，所述机械臂停止运动，从而限制了所述钢轨的位置。

所述的钢轨锯切自动下料测量系统，其中，还包括限位滚动挡块，包括支架、连接杆和滚子，其中，所述支架一端固定在所述运料架上，另一端设置连接杆，所述滚子外包围所述连接杆，通过滚子与钢轨的滚动接触，对钢轨进行限位。

优选地，还包括第二限位机构，设置在所述第一限位机构和第一导向机构之间，包括至少一个所述限位滚动挡块。

优选地，所述第一导向机构包括多对所述限位滚动挡块，沿钢轨两侧呈锥形设置。

所述的钢轨锯切自动下料测量系统，其中，所述第一测长机构包括下压轮组、编码器测量组和摆杆机构，其中，所述下压轮组和编码器测量组通过摆杆机构可动连接，所述下压轮组包括下压轮和第一轴承座，下压轮安装在第一轴承座上，所述下压轮的高度高于钢轨的底面；所述编码器测量组包括编码器测量轮、编码器和第二轴承座，编码器测量轮安装在第二轴承座，所述编码器测量轮高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮与编码器同轴连接；所述摆杆机构包括摆杆、轴套、导杆和第三轴承座，所述摆杆的一端连接第一轴承座，另一端连接轴套，所述导杆的一端连接轴套，另一端连接第二轴承座，所述轴套安装在所述第三轴承座上；其中，钢轨从编码器测量组的一侧进入，从下压轮组一侧滑出，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动，下压下压轮，使得与下压轮可动连接的编码器测量轮上升压在钢轨底面，所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

上述钢轨锯切自动测量系统具有以下有益效果：

(1)上述钢轨锯切自动测量系统可以实现锯切过程中的自动化，减少劳动力，完全可以只通过控制触摸屏的人机交互界面对整个锯切生产线的运行，监测和数据处理，提高了生产效率和产品质量，同时也增加了锯切设备的工作寿命。

(2)钢轨锯切自动测量系统中的可调式限位滚动挡块能够有效的实现限位和导向的作用，效果明显。

(3)钢轨锯切自动测量系统的第一限位机构和第二限位机构的配合使用，能够有效的减少钢轨与设备之间的摩擦，增加设备寿命，提高工作效率和安全性。

(4)钢轨锯切自动测量系统可以实现锯切过程中，运料架进料的速度的精确控制，有效减少惯性作用带来的位置误差，提高产品的质量和精度。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明所述钢轨锯切自动下料测量系统的示意图；

图2是本发明对钢轨进行限位的限位滚动挡块的示意图；

图3是本发明所述钢轨锯切自动下料测量系统一个优选实施例的构成框图；

图4是本发明第一测长机构和第二测长机构的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1是本发明所述钢轨锯切自动下料测量系统的示意图，如图1所示，所述钢轨锯切自动下料测量系统100包括运料架110、第一限位机构120、第一导向机构130和第一测长机构140，其中：

所述运料架110，用于运送钢轨1；

所述第一限位机构120，设置在所述运料架110靠近钢轨入口的一侧，用于限制钢轨在运料架110上相对于所述第一导向机构130的水平位置，使得钢轨1能够进入所述第一导向机构130；

所述第一导向机构130，设置在所述第一限位机构120和锯切设备10之间，呈入口大于出口的锥形结构，所述第一导向机构130的入口朝向所述第一限位机构120，出口朝向所述锯切设备10的入口；

所述第一测长机构140，设置在所述第一导向机构130的出口、所述第一导向机构130的出口与所述锯切设备10的入口之间或者所述锯切设备10的入口，用于测量钢轨1相对于锯切设备10的切割构件11(例如圆锯片，锯条等)的伸出长度，当所述伸出长度达到设定长度时，锯切设备对10所述钢轨进行切割。

上述运料架110可以是传送带形式传送钢轨也可以是传送辊形式传送钢轨，优选地，所述运料架110包括底架111、设置在底架111上的辊子112以及驱动辊子112转动的电机(未示出)，所述辊子112可以由套筒、滚轴和轴承构成，滚轴通过销固定在底架111上，销与底架之间采用过盈配合，轴承安装在滚轴内，由套筒限制滚轴在销上的位置，优选地，钢轨进料过程中采用变频器带动电机控制钢轨运动，减少钢轨运动过程中的惯性和测量误差。

上述第一限位机构120可以是限位挡块，也可以是限位挡块和限位开关的组合，优选地，如图1所示，第一限位机构120包括机械臂121、连接滑块122、导向臂123和设置在所述导向臂123上的接近开关124，其中，所述机械臂121呈l型，一端钩住钢轨1，另一端通过连接滑块122在所述导向臂123上滑动，使得钢轨1在运料架110上相应滑动，当钢轨1到达能够进入所述第一导向机构的水平位置时，所述机械臂121触发所述接近开关124时，所述机械臂121停止运动，从而限制了所述钢轨1的位置。

上述第一测长机构140为测长传感器、测长仪等，优选地，所示第一测长机构140包括编码轮(未示出)，采用编码测距的方式测量钢轨相对于锯切设备的切割构件的伸出长度，例如，可以通过钢轨下压运料架上的辊子触发所述编码轮开始计数，也可采用摆杆机构实现编码轮的触发。

上述钢轨锯切自动化下料测量系统，钢轨经过第一限位机构初步确定钢轨位置，再经由第一导向机构精确的将钢轨精确的送入锯切设备入口处，在进入锯切设备过程中，采用第一测长机构对下料长度进行精确测量，可以实现在钢轨锯切下料的过程中，实现全自动化而又准确的进料和测量，大大的提高了钢轨锯切的效率和锯切设备的损耗，同时也提高了锯切设备的稳定性和可靠性。同时，自动化下料过程中，通过对运料架的速度控制，实现更加精确的系统控制，有效减少惯性对测量系统的影响。

图2示出了一种对钢轨进行限位的限位滚动挡块，如图2所示，所述限位滚动挡块150包括支架151、连接杆152和滚子153，其中，所述支架151一端固定在所述运料架110上，另一端设置连接杆152，所述滚子153外包围所述连接杆152，通过滚子153与钢轨的滚动接触,对钢轨进行限位。

优选地，上述限位滚动挡块150包括支架151、连接杆152和滚子153、套筒(未示出)、和轴承(未示出)，其中，连接杆152与支架之间采用过盈配合，轴承安装在滚子内部，由套筒限制滚子在销上的位置。限位滚动挡块150一端通过支架底部u型槽与运料架通过螺栓连接，另一端采用套筒对滚子轴向定位，滚子内安装一对轴承，使滚子和轴承能够相对滑动。通过滚子与钢轨的滚动接触，对钢轨进行限位。

上述限位滚动挡块150采用轴承安装在滚子中的机械结构，保证钢轨与滚子之间的相对滚动，减少摩擦。

优选地，所述支架151与所述运料架110接触的一端设置有滑槽154，调整所述滚子153朝向所述钢轨1的距离，例如，根据所切钢轨型号的不同可以通过限位滚动挡块下方的滑槽调整其与钢轨之间相对的水平距离，使其具有很强的适应性，以符合不同的工况下都可以正常工作，进一步优选地，所述支架151与所述运料架110接触的一端设置对称设置有两个滑槽154，所述滑槽154呈与钢轨垂直的“u”型，可以在u型滑槽上安装多个螺栓，通过螺栓与支架151的摩擦力来提供限位滚动挡块的横向受载能力。

在本发明的一个优选实施例中，采用四对限位滚动挡块150，根据所要加工钢轨1的型号，调节位于钢轨两侧相对称的限位滚动挡块150的两个滚子153的中心距，并且固定成入口大，出口小的锥形导向的形式，当钢轨1经过第一限位机构120初步限位后，若由于惯性或驱动辊子112等因素发生在横向发生滑移时，经过锥形的第一导向机构130，可以一步步的将钢轨的偏移量逐渐修正，最终保证其准确进入锯切设备的入口，完成钢轨的锯切。

图1示出的第一导向机构130可以是由固定在运料架110上的挡块，优选地，所述第一导向机构130包括多对上述限位滚动挡块150，沿钢轨两侧呈锥形设置，例如包括四对限位滚动挡块，根据所要加工钢轨的型号，调节每对滚子153的中心距，固定成入口大，出口小的锥形导向的形式，逐步将钢轨调整到合适的位置。

在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，所述钢轨锯切自动下料测量系统100还包括：

第二限位机构160，设置在所述第一限位机构120和第一导向机构130之间，安装在运料架的一侧，包括至少一个所述限位滚动挡块150，与运料架之间相对位置保持可调优选地，如图1所示，第二限位机构160的至少一个限位滚动挡块150和第一限位机构120的机械臂121分别位于所述钢轨1的两侧，接近开关124作为软限位，限位滚动挡块150作为强制限位，先经过非接触式的接近开关控制机械臂停止运动，再通过可调式限位滚动挡块强制限位，避免因钢轨的运动惯性导致进料的困难；

控制单元170，用于控制所述运料架110传送所述钢轨1的传送速度，可以为plc控制器、单片机、dsp和计算机等的一种或多种，其中，当第一测长机构140测量钢轨1相对于锯切设备10的切割构件11的伸出长度达到设定长度的设定比例时，减慢所述传送速度；所述伸出长度达到所述设定长度时，停止传送，通过减小钢轨速度的方法减小惯性对系统产生的影响；

第二导向机构180，设置在锯切设备10的出口以外，用于对切割后的钢轨进行导向；

第二测长机构190，设置在所述锯切设备10的出口及以外，用于测量切割完成的钢轨的长度。

在控制单元170控制之下，钢轨1经过机械臂121运送到运料架110后，经过第一限位机构120，初步确定钢轨位置，再经由第一导向机构130精确的将钢轨精确的送入锯切设备10入口处，在进入锯切设备过程中，采用第一测长机构140对下料长度进行精确测量。经锯切的钢轨从锯切设备10出口处再经第二测长机构190作最后准确的校核。本发明可以实现在钢轨锯切下料的过程中，实现全自动化而又准确的进料和测量，大大的提高了钢轨锯切的效率和锯切设备的损耗，同时也提高了锯切设备的稳定性和可靠性。同时，自动化下料过程中，通过对运料架的速度控制，实现更加精确的系统控制，有效减少惯性对对测量系统的影响。

优选地，当第一测长机构140所测量的钢轨伸出锯切机构达到设定长度的一半时，控制单元170控制运料架110的变频器使驱动辊子的电机做减速运动，当钢轨伸出锯切机构达到设定长度时，所述电机停止转动，锯切设备对钢轨进行锯切。

本发明上述钢轨锯切自动下料测量系统100为保证钢轨可以顺利进入锯切设备，钢轨初步限位机构显得尤为重要。为保证钢轨锯切后成品的精度，需要在每个阶段减少误差，因此第一限位机构120采用非接触式的限位方式来提高整个系统的精度，即采用接近开关124的形式实现非接触限位，当机械臂121拨动钢轨1到运料架110上机械臂121接触到安装1导向臂123上的接近开关124时，机械臂121将停止运动，此时在不考虑钢轨1横向惯性的影响下，此时钢轨1刚好到达可以进入锯切设备入口处的位置。为防止因操作等不可控因素导致钢轨1横向滑移过大，因此在运料架的一侧加装第二限位机构160，即限位滚动挡块12，并与钢轨保持一定的距离，在一般情况下均不会与其发生接触，只有当钢轨在横向滑移过大才有可能接触到，起到预防横向滑移过大的预防的作用，而且有效避免钢轨与机械手臂121相连的连接滑块122之间的滑动摩擦，提高原设备的使用寿命。

图4示出了本发明所述第一测长机构和第二测长机构一个优选实施例的示意图，如图4所示，所述第一测长机构140或/和第二测长机构190包括下压轮组141、编码器测量组142和摆杆机构143，其中，

所述下压轮组141和编码器测量组142通过摆杆机构143可动连接，所述下压轮组141包括下压轮141-1和第一轴承座141-2，下压轮141-1安装在第一轴承座141-2上，所述下压轮141-1的高度高于钢轨1的底面；

所述编码器测量组142包括编码器测量轮142-1、编码器142-2和第二轴承座142-3，编码器测量轮142-1安装在第二轴承座142-3，所述编码器测量轮142-1高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮142-1与编码器142-2同轴连接；

所述摆杆机构143包括摆杆143-1、轴套143-2、导杆143-3和第三轴承座143-4，所述摆杆143-1的一端连接第一轴承座141-2，另一端连接轴套143-2，所述导杆143-3的一端连接轴套143-2，另一端连接第二轴承座142-3，所述轴套143-2安装在所述第三轴承座143-4上；

其中，钢轨1从编码器测量组142的一侧进入，从下压轮组141一侧滑出，钢轨1不接触编码器测量轮142-1从编码器测量轮142-1上方滑动，下压下压轮141-1，使得与下压轮141-1可动连接的编码器测量轮142-1上升压在钢轨底面，所述编码器测量轮142-1随钢轨的滑动而转动，编码器142-2通过记录编码器测量轮142-1转动的圈数测量滑过钢轨的长度，其中所述滑过钢轨的长度为编码器读数与下压轮与测量轮的水平距离的和，减去锯切设备的切割构件与编码器测量轮的水平距离，为钢轨伸出所述切割构建的长度。

优选地，所述第一测长机构或/和第二测长机构还包括上升轮组144和滑轨机构145，其中，

所述上升轮组144通过摆杆机构143与下压轮组141可动连接，包括上升轮144-1和第四支承座144-2，所述上升轮144-1安装在第四支承座144-2上，且与第一轴承座141-2接触，所述第四支承座144-2的底面与导杆143-3固定连接；

所述滑轨机构145，用于支撑编码器测量轮组和限制编码器测量轮组的滑动方向包括支架145-1、固定在支架145-1上的滑轨145-2以及相对滑轨145-2滑动的滑块145-3，所述支架145-1可以固定在所述第三轴承座143-4的底面也可以是单独的支架，所述滑块145-3与所述第二轴承座142-3固定连接，通过第二轴承座142-3的运动带动所述滑块145-3相对滑轨145-2运动，进一步，优选地，所述编码器测量组142包括一对上述滑轨机构145，分别位于第二轴承座142-3的两侧，可以其中一个滑轨机构145与第二轴承座142-3固定连接，也可以两个滑轨机构145均与所述第二轴承座142-3固定连接；

其中，钢轨不接触编码器测量轮142-1从编码器测量轮上方滑动，下压下压轮141-1，使得与下压轮141-1可动连接的上升轮144-1上升，带动所述编码器测量轮142-1上升压在钢轨底面，所述编码器测量轮142-1随钢轨的滑动而转动，编码器142-2通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

另外，优选地，上述滑轨机构145的支架145-1可以和摆杆机构143的第三轴承座143-4的底面一体形成，也就是说，所述第三轴承座143-4的底面可以呈“t”型、“l”型或者“f”型。

在又一实施例中，上述第一测长机构140或/和第二测长机构190还包括支撑台架146，用于放置所述下压轮组141、上升轮组144、摆杆机构143和编码器测量组142，优选地，所述支承台架146为可伸缩台架，调整支撑架146的高度。

优选地，上述第一测长机构140或/和第二测长机构190还包括垫块147，放置在支撑台架146和上升轮组144之间或者放置在第三轴承座143-4和上升轮组146之间或者放置在编码器测量轮组142下面，用于垫起所述上升轮组144或编码器测量轮组142，可以通过调节垫块147的厚度来调节上升轮组144或编码器测量轮组142的初始高度。

在又一实施例中，上述第二测长机构190的编码器测量组142还包括行程开关142-6，设置在所述编码器测量轮朝向下压轮的相对侧，与所述编码器测量轮具有设定的距离，当钢轨离开所述行程开关142-6时，编码器停止计数，防止了当钢轨脱离编码器测量轮时，由于惯性导致编码器测量轮空转，从而导致钢轨测长不准确，优选地，如图4所示，所述编码器测量组142的第二轴承座142-3的底面呈l型，一端放置编码器测量轮142-1，另一端放置所述行程开关142-6，所述行程开关142-6的初始高度低于钢轨。

第一测长机构140可以包括行程开关142-6,也可以不包括行程开关142-6。

在本发明的一个优选实施例中，上述编码器测量轮组142还包括支撑底板142-4和安装在支承底板142-4和第二轴承座142-3之间多个弹簧142-5，使得编码器测量轮142-1可以压紧在钢轨底面。

上述第一测长机构140或/和第二测长机构190中，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，通过下压轮使得编码器测量轮紧贴在钢轨的底面，相对于采用钢轨装机编码器测量钢轨长度的方式，在下压轮与钢轨接触之前，编码器测量轮不受到钢轨前段的撞击，而是由钢轨下侧上升缓慢与钢轨贴合，这样可以避免由于撞击而造成的编码器测量轮的损坏，延长了编码器测量轮的使用寿命，保证编码器的测量精度，提高了钢轨测量的测量精度。

另外，上述第一测长机构140或/和第二测长机构190中，采用下压轮带动上升轮上升，上升轮上升带动编码器测量轮压在钢轨底面测量钢轨长度的测量方式，避免了由于编码器测量轮组直接与下压轮组可动连接时，下压轮组竖向运动时产生的横向位移和竖直位移对编码器测量轮产生冲击造成编码器测量轮的碰撞和损坏，延长了编码器测量轮的使用测量寿命，提高了测量精度，提高自动化程度，成本低，对自动化产业升级，提高生产效率和安全性提供途径。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。