一种四轴不落轮车床轴距调整系统的制作方法

1.本实用新型涉及数控车床技术领域，尤其涉及一种四轴不落轮车床轴距调整系统。


背景技术：

2.当前，国家铁路和各城市地铁运营的列车种类繁多，主要有和谐型动车组crh1a/crh1b型、crh2型、crh3型、crh5型以及crh380型；复兴号标准动车组cr200j型、cr300bf型、cr400af-b型以及cr400bf-b型；普通客车22b型、25g型、25k型以及25t型；地铁电客车a型车、b型车以及c型车等，其一台整车(厢)上两个转向架中心距和同一转向架上的两条轮对之间的轴距都不相同，若需在四轴不落轮车床上同时加工同一台整车(厢)的2条、3条和4条轮对，则四轴不落轮车床必须具备能够进行对应加工轮对的两个转向架间的中心距和同一转向架两条轮对间的轴距调整功能，否则无法进行2条、3条和4条轮对的同时加工。
3.因此，要求四轴不落轮车床能够根据加工列车转向架中心距和转向架轮对之间的轴距进行任意(无级)调整，以满足不同列车同一台整车(厢)的不同转向架中心距和同一转向架不同轴距的轮对同时加工，因此四轴不落轮车床的轴距调整是非常重要和关键的一项功能，是四轴不落轮车床加工轮对必不可少的组成部分。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种四轴不落轮车床轴距调整系统。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种四轴不落轮车床轴距调整系统，系统具体包括安装在与钢轨对中的四台机床底座，底座上安装有四台可相对移动的机床、以及用于检测各机床位置的测量单元，测量单元的输出端连接有控制单元；系统还包括驱动机床位移的驱动装置，控制单元的输出端与驱动装置连接。
6.在一示例中，所述控制单元包括顺次连接数控系统内置的plc控制器和数控系统，测量单元的输出端与数控系统内置的plc控制器连接，控制器的输出端与驱动装置连接。
7.在一示例中，所述底座上安装有用于检测机床移动距离的检测器，检测器的输出端与控制单元连接；底座上安装有限制机床移动距离的限位装置。
8.在一示例中，所述底座上还安装有直线导轨，四台机床均分别安装在两根独立的直线导轨上。
9.在一示例中，所述系统包括四个驱动装置，各驱动装置与机床一一对应连接。
10.在一示例中，所述驱动装置包括顺次连接的电机和传动组件，电机与控制单元的输出端连接，传动组件与机床连接。
11.在一示例中，所述传动组件为螺杆，电机驱动螺杆转动，螺杆上套设有螺母，螺母与机床连接。
12.在一示例中，所述系统还包括用于使能控制的操作单元，操作单元的输出端与控
制单元连接。
13.在一示例中，所述控制单元的输出端连接有报警单元。
14.在一示例中，所述系统还包括电源单元，用于为测量单元、控制单元、驱动装置提供工作电压。
15.需要进一步说明的是，上述系统各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
16.与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
17.本实用新型在需要对不同列车的一台整车(厢)上两个不同转向架的中心距及同一转向架不同轴距的多条轮对同时进行加工时，直接将不同列车转向架中心距和同一转向架轮对的轴距输入到控制单元，控制单元将接收的中心距和轴距数据与测量单元反馈的数据进行对比，最终得出多个机床需要移动的距离，从而使多个机床进行移动，满足不同列车转向架中心距和轴距的多条轮对进行同时加工，提高了轮对的加工效率。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
19.图1为本实用新型优选示例的系统结构示意图；
20.图2为本实用新型优选示例中加工列车整台车的位置示意图。
21.图中：第一转向架11、第二转向架12、第一底座21、第二底座22、第三底座23、第四底座24、第一机床31、第二机床32、第三机床33、第四机床34、第一旋转编码器41、第二旋转编码器42、第三旋转编码器43、第四旋转编码器44、第一组限位装置51、第二组限位装置52、第三组限位装置53、第四组限位装置54、第一电机61、第二电机62、第三电机63、第四电机64、直线导轨7、螺杆8、螺母9。
具体实施方式
22.下面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。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，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，使用序数词(例如，“第一和第二”、“第一至第四”等)是为了对物体进行区分，并不限于该顺序，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.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，属于“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。
25.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.在一示例中，一种四轴不落轮车床轴距调整系统，具体包括安装在与钢轨对中的四台机床底座，底座上安装有四台可相对移动的机床、以及用于检测各机床位置的测量单元，测量单元的输出端连接有控制单元；还包括驱动机床位移的驱动装置，控制单元的输出端与驱动装置连接。
27.具体地，四台机床均沿底座的轴线方向移动，且通过一台或多台机床的移动，使四台机床之间的间距发生变化，从而方便对不同列车转向架中心距及不同轴距的四条轮对同时进行加工。
28.具体地，测量单元为光栅传感器、位置编码器(旋转编码器)等中任意一种，本示例具体为位置传感器，当机床移动时会通过齿条带动齿轮旋转，从而带动旋转编码器作旋转运动，实现对机床位移距离的测量，旋转编码器将测量的机床位移距离信息传输至控制单元，便于控制单元获取机床的实时位置信息。
29.在一示例中，控制单元的输出端连接有显示单元，用于显示机床的实时位置、待加工的列车转向架中心距和轮对的对应轴距等，此时用户能够通过专用hmi界面将待加工的列车转向架中心距和轮对的对应轴距输入至控制单元。
30.具体地，控制单元用于将输入的转向架中心距和轮对轴距数据(目标中心距和轮对轴距)与测量单元反馈的机床的实时位置进行对比，从而得出机床需要的移动方向和需要移动的距离，进而控制驱动装置工作状态，使机床进行移动。
31.在一示例中，控制单元包括顺次连数控系统内置的plc和数控系统，测量单元的输出端与数控系统内置的plc控制器连接，控制器的输出端与驱动装置连接。具体地，控制器为plc、fpga、arm、单片机中任意一种，本示例优选为数控系统内置的plc，plc的i/o端与测量单元中传感器的数据传输引脚连接，同时，plc的i/o端与驱动装置控制连接，并与数控系统的核心控制器nc连接，数控系统的核心控制器nc与显示单元连接。需要说明的是，plc与传感器、驱动装置的连接关系是本领域的公知常识，本领域技术人员可通过查阅对应型号器件的芯片手册获取各器件间的连接关系。
32.在一示例中，底座上安装有用于检测机床移动距离的检测器，检测器的输出端与控制单元连接。具体地，检测器可采用接近式传感器、红外传感器等，接近式传感器或红外传感器的信号输出引脚与plc的i/o引脚连接。当机床在移动过程中触发检测器时，检测器将信息传递给plc，使plc控制机床停止继续移动。
33.在一示例中，底座上安装有限制机床移动距离的限位装置，优选为各机床分别设置一组限位装置，每组限位装置均包括两个限位保护开关，两个限位保护开关分别位于机床的两侧；每组限位装置中的一个限位保护开关对机床向内进行限位，另一个限位保护开关用于对机床的向外进行限位，避免机床在向内或向外移动过程中超出行程。
34.在一示例中，底座上还安装有直线导轨，四台机床均分别安装在两根各自独立的直线导轨上。具体地，直线导轨的轴线方向与底座的轴线方向一致，且直线导轨至少为四
组，多组直线导轨沿底座的宽度方向间隔排布；为了方便机床能顺利的沿着直线导轨滑动，机床上还固定安装有与直线导轨配合的滑块，通过滑块与直线导轨的配合，使四台机床能在底座顺利的移动，从而实现对不同列车转向架中心距和轴距的四条轮对同时进行加工。
35.在一示例中，系统包括四个驱动装置，各驱动装置与机床一一对应连接，便于灵活调整各机床的位置。
36.在一示例中，驱动装置包括顺次连接的电机和传动组件，电机与控制单元的输出端连接，传动组件与机床连接。具体地，传动组件为螺杆、螺母，底座上安装有转动的螺杆和驱动螺杆转动的轴距移动电机；螺杆上还套设有螺母，且螺母与机床固定；轴距移动电机与plc的输出端经驱动器连接；轴距移动电机为正反转电机，且螺杆通过轴承座支承在底座上，不仅实现螺杆的安装，且使螺杆能进行充分的转动；轴距移动电机固定安装在底座上，且轴距移动电机的输出轴与螺杆之间通过减速器连接，当轴距移动电机转动时，轴距移动电机通过减速器减速后带动螺杆转动，螺杆在转动时，由于螺母与机床固定，使螺母不能进行转动，只能沿着螺杆进行移动，而螺母在移动时则带动机床移动，最终使机床向内或向外移动，从而使两个机床之间的距离得到调节，满足不同列车转向架中心距和轴距的四条轮对进行同时加工的要求。本示例中，通过数控系统内置的plc控制轴距移动电机的正转、反转或停止，从而对机床的向内移动、向外移动、停止进行控制。
37.更为具体地，螺杆与轴距移动电机均为四台，四根螺杆上均套设有螺母，四个螺母分别与四台机床固定，且四台轴距移动电机与plc的输出端均经驱动器连接；四台轴距移动电机分别驱动四根螺杆转动，四根螺杆的转动分别带动四台机床进行移动，使四台机床的移动为单独控制，使机床在向内或向外移动中的控制更加方便。
38.在一示例中，系统还包括用于使能控制的操作单元，操作单元的输出端与控制单元连接。具体地，操作单元一端接电源，另一端与plc的i/o端连接，且plc的i/o接口端与操作单元之间连接有下拉电阻，下拉电阻接地。本示例中，操作单元优选为按键，用于使能保护控制，当使能生效后，控制单元才能进行轴距调整，否则控制单元无法控制驱动装置的工作状态，当机床轴距调整到位后，使能自动复位。需要说明的是，本实用新型plc以及数控系统中设计的信号处理均为本领域技术人员的公知常识，不在本实用新型保护的范围内。
39.在一示例中，控制单元的输出端连接有报警单元。具体地，报警单元为声光报警器，其输出端与plc的i/o端连接。当机床在向内、向外移动过程中，机床到达限位距离时或机床的移动距离超过plc发送的移动指令信息时，plc控制声光报警器工作，发出报警信息，以及时提示操作人员对系统进行人工干预。
40.在一示例中，系统还包括电源单元，用于为测量单元、控制单元、驱动装置提供工作电压。具体地，电源单元包括开关电源和变压器，变压器与市电连接，且变压器输出端与开关电源连接；开关电源与plc连接。变压器用于对市电进行隔离变压，从而方便对数控系统供电和提高系统的抗干扰性；开关电源用于对数控系统供电，从而使数控系统、plc、旋转编码器、电机、声光报警器正常运行。
41.在一示例中，系统还包括监测单元，具体为电流传感器，电流传感器的输出端与plc的i/o端连接，用于采集供电电源单元的负载情况(电流大小)并反馈至plc，当负载大于预设值，plc控制报警单元报警。当然，为对不同工况的报警示意进行区分，可对不同的报警提示进行区别设置，比如通过控制声光报警器的闪烁频率、发声周期等区别不同工况报警
提示。
42.将上述示例进行组合，得到本实用新型优选示例如图1所示，此时系统具体包括第一底座21，第一底座21上设有可相对移动的第一机床31；第二底座22，第二底座22上设有可相对移动的第二机床32；第三底座23，第三底座23上设有可相对移动的第三机床33；第四底座24，第四底座24上设有可相对移动的第四机床34。四台机床处于轨道中心线并分别安装于各自独立的直线导轨7上，且第一机床31、第二机床32、第三机床33、第四机床34由左至右设置。第一机床31上安装有第一旋转编码器41(旋转编码器e1)，且第一机床31前后侧分别安装有第一组限位装置51，且第一机床31上还安装有驱动其位移的第一驱动装置，即第一电机61(电机m1)和第一位移组件；第二机床32上安装有第二旋转编码器42(旋转编码器e2)，且第二机床32前后侧分别安装有第二组限位装置52，且第二机床32上还安装有驱动其位移的第二驱动装置，即第二电机62(电机m2)和第二位移组件；第三机床33上安装有第三旋转编码器43(旋转编码器e3)，且第三机床33前后侧分别安装有第三组限位装置53，且第三机床33上还安装有驱动其位移的第三驱动装置，即第三电机63(电机m3)和第三位移组件；第四机床34上安装有第四旋转编码器44(旋转编码器e4)，且第四机床34前后侧分别安装有第四组限位装置54，且第四机床34上还安装有驱动其位移的第四驱动装置，即第四电机64(电机m4)和第四位移组件。更为具体地，各位移组件均包括与电机转动连接的螺杆8，以及螺杆8连接的螺母9，且螺母9与对应机床固定连接。
43.本实用新型四轴不落轮车床轴距调整是通过四轴不落轮车床对其四个床身的移动来实现列车的一台整车(厢)的四条轮对之间的位置对应，加工列车整台车(厢)的位置如图2所示。现对图2中参数进行定义，令当前整台车(厢)位置的中心为o；当前第一转向架和第二转向架的中心距为：l1；当前转向架轮对的轴距为：l2；当前床身的位置为：s1、s2、s3、s4；输入需调整移动第一转向架和第二转向架的中心距为l1；输入需调整移动转向架轮对轴距为l2；需调整到位的床身位置为：e1，e2，e3，e4；转向架轮对的轴距允差为：
△
l；此时，当前床身位置数据为：os1＝(l1+l2)/2；os2＝(l1-l2)/2；os3＝(l1-l2)/2；os4＝(l1+l2)/2；对应地，需调整到位的床身位置数据为：oe1＝(l 1+l 2)/2；oe2＝(l 1-l 2)/2；oe3＝(l 1-l 2)/2；oe4＝(l 1+l 2)/2，本实用新型具体调整移动工作原理为：
44.位置编码器e1、e2、e3、e4获取当前四台机床的实时位置信息(s1、s2、s3、s4)并传输至数控系统和plc，数控系统通过专用的hmi界面对机床位置信息(s1、s2、s3、s4)进行显示，同时还对当前转向架的中心距和轴距进行显示。
45.通过专用的hmi界面向数控系统输入需调整到位的转向架中心距l 1和轮对轴距l 2，数控系统将获得的转向架中心距l 1和轮对轴距l 2传输给plc，由plc计算生成需调整到位的机床位置(e1，e2，e3，e4)，将计算的机床位置与当前的机床位置数据(s1、s2、s3、s4)进行比较处理；当(l 1+l 2)/2《(l1+l2)/2时，plc通过控制电机m1、m4使第一机床、第四机床向内移动；当(l 1+l 2)/2》(l1+l2)/2时，plc通过控制电机m1、m4使第一机床、第四机床向外移动，直至移动到[(l 1+l 2)/2
‑△
l]≤oe1(oe4)≤[(l 1+l 2)/2+
△
l]时，plc使第一机床、第四机床停止移动。当(l 1-l 2)/2《(l1-l2)/2时，plc通过控制电机m2、m3使第二机床、第三机床向内移动；当(l 1-l 2)/2》(l1-l2)/2时，plc通过控制电机m2、m3使第二机床、第三机床向外移动，直至移动到[(l 1-l 2)/2
‑△
l]≤oe2(oe3)≤[(l 1-l 2)/2+
△
l]时，plc使第二机床、第三机床停止移动，以此完成轴距调整，能够满足不同列车转向架中心距和轮
对轴距的四条轮对同时加工要求。
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以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。