智能自动钢轨轨顶仿形打磨装置的制作方法

本实用新型涉及铁路设备领域，具体的说，是涉及一种适用于基地闪光焊接后钢轨轨顶焊缝焊瘤的智能自动钢轨轨顶仿形打磨装置。

背景技术：

根据《TB/T1632.2-2014钢轨焊接第2部分闪光焊接》的要求，钢轨焊接后需进行焊筋整形（粗磨）加工：可采用铣削或磨削的方式进行焊筋整形，焊筋整形时，不应损伤钢轨母材。在现有的钢轨打磨技术中，专利CN200720021510.2铁路钢轨仿形打磨机，主要是手动仿形，人工判断打磨进给量，劳动强度大，主要适用于现场焊接后的焊瘤打磨。专利CN201520502342.3一种便携式曲线控制高精度钢轨仿形打磨机，主要是利用放大了的钢轨的外形曲线做为打磨头的运动轨迹，此种仿形打磨与本实用新型仿形打磨在工作原理上本质不同。专利CN202411982U一种移动式钢轨焊接接头仿形精磨机，主要用于精磨工序，且大多用于现场焊瘤打磨，靠人工掌握，靠人眼判断打磨进给量，自动化程度低。综上所述，现有的钢轨仿形打磨机不适用于基地闪光焊接后的钢轨焊缝粗打磨，且自动化、智能化程度低，比较依赖人工经验。随着高铁的迅速发展，无缝线路对钢轨焊接后焊缝的平直度要求越来越高，这样就对钢轨打磨设备提出了很高的要求，那种靠人工掌握，靠人眼判断打磨进给量的钢轨打磨设备就不能满足高铁钢轨的打磨要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种智能自动钢轨轨顶仿形打磨装置，该打磨装置为集机、电、气一体化的自动专用设备，适用于基地闪光焊接后钢轨轨顶焊缝焊瘤的打磨处理。

本实用新型的具体方案如下：

一种智能型自动仿形钢轨打磨装置，其特征在于：包括底座台车，所述底座台车上设置有两个第一支座，轨顶仿形打磨装置设置在两个第一支座上，每个支座上还设置有夹紧对中定位装置，所述轨顶仿形打磨装置的两侧方向各设置一个夹紧对中定位装置。待打磨钢轨穿过轨顶仿形打磨装置，且两个夹紧对中定位装置分别将待打磨钢轨两端夹紧对中，防止打磨时待打磨钢轨发生移动。

所述底座台车放置在设备基础钢轨上，所述底座台车沿设备基础钢轨移动。

夹紧对中定位装置结构：

所述夹紧对中定位装置包括左夹板和右夹板，所述左夹板和右夹板分别安装在底座上，所述左夹板和右夹板上均设置有齿轮，所述左夹板和右夹板通过齿轮相互啮合，所述左夹板和右夹板中的至少一个的底部连接有气缸。

所述左夹板和右夹板的上部内侧均设置有夹块，所述夹块呈凹型；所述气缸的活塞杆与左夹板连接，所述气缸的缸体安装在第一支座上；所述底座安装在第一支座上；所述底座上安装有滚筒。

气缸的活塞杆推动左夹板，由于左夹板和右夹板相互啮合，所以带动右夹板转动同时向内，夹块中的内凹部分夹紧待打磨钢轨的轨底。

轨顶仿形打磨装置结构：

所述轨顶仿形打磨装置包括打磨机架，所述打磨机架两端连接有气缸提升架，所述气缸提升架上安装有滑块，回转支架组件上安装有与之配合的直线导轨，所述气缸提升架通过滑块可在回转支架组件上的直线导轨上下移动。

所述回转支架组件上安装有单作用气缸。其目的是用来防护气源切断或故障时钢轨上方磨头的下落，避免造成设备或人身的伤害。

所述回转支架组件上安装有提升气缸，所述提升气缸与气缸提升架固定连接。通过提升气缸带动气缸提升架和打磨机架上下运动。

所述回转支架组件包含外齿轮回转支承，外齿轮回转支承安装在回转支座上。所述回转支架组件可以从垂直方向起正负摆动90度。

所述打磨机架的下侧安装有仿形靠模。打磨时，在提升气缸的作用下，仿形靠模始终压在钢轨母材上。

所述提升气缸的控制阀换向阀前端连接有气动比例减压阀，打磨时，提升气缸的压力始终是恒定的，仿形靠模压在钢轨母材上的力也是恒定的，避免翻转时仿形靠模压伤钢轨母材。

所述打磨机架沿长度方向安装有直线导轨，轨顶打磨砂轮调节补偿机构的第一支座上安装有滑块，所述滑块套接在所述打磨机架的直线导轨上。

所述打磨机架的直线导轨上通过滑块活动套接有轨顶打磨砂轮调节补偿机构。

轨顶打磨砂轮调节补偿机构：

所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构包括第一伺服电机、第一减速机、联轴器、丝杠螺母传动副、第二支座、打磨电机、砂轮连接法兰、打磨砂轮、直线导轨滑块组合和打磨电机安装板。所述第一伺服电机、第一减速机及丝杠螺母传动副中的丝杠安装在第二支座上。所述直线导轨滑块中的直线导轨安装在第二支座上。所述直线导轨滑块中的滑块安装在打磨电机安装板上。所述丝杠螺母传动副中的螺母安装在打磨电机安装板上。所述打磨电机安装在打磨电机安装板上。所述打磨砂轮通过砂轮连接法兰安装在打磨电机上。

所述第一伺服电机经过第一减速机进行减速，通过联轴器带动丝杠螺母传动副中的丝杠传动给螺母，并通过直线导轨滑块进行导向，实现打磨电机及打磨砂轮的上下运动，进而实现砂轮的磨损补偿。打磨电机可通过电流反馈确定砂轮与钢轨母材的相对位置，反馈到PLC控制程序，第一伺服电机自动调节砂轮的进刀量，实现砂轮自动进刀的功能。

所述打磨机架上安装有摆动气缸，摆动气缸的气缸活塞杆与轨顶打磨砂轮调节补偿机构中第一支座连接在一起，通过摆动气缸推动轨顶打磨砂轮调节补偿机构在打磨机架上运动。实现轨顶打磨砂轮对待打磨钢轨轨顶母材的探位及焊缝焊瘤往复打磨的功能。

回转驱动部件：

所述回转驱动部件主要包括两个轴承座，两个轴承座之间连接有同步轴，所述同步轴上还固定有两个小齿轮，第二伺服电机通过第二减速机与一个轴承座相连。

所述回转驱动部件通过小齿轮带动外齿回转支承上的大齿轮，进而带动回转支架组件做翻转运动。

所述回转支架组件上安装的打磨机架、轨顶打磨砂轮调节补偿机构、气缸提升架、提升气缸、仿形靠模在回转驱动部件的带动下，同时在做翻转运动，可以从垂直方向起正负翻转90度,实现轨顶、轨顶两侧面焊缝焊瘤的打磨运动。

每个第一支座上安装有回转支座，每个回转支座上安装有压紧气缸。

本实用新型的工作原理和过程为：a 打磨轨顶焊瘤时，先将轨顶打磨装置砂轮调至焊缝附近后，启动两侧的对中夹紧装置及压紧气缸，将钢轨夹紧对中，仿形提升气缸上安装有气控比例减压阀，保证仿形提升气缸的压力恒定，仿形靠模在仿形提升气缸的作用下，压紧在钢轨轨头上，启动摆动气缸，启动砂轮电机，砂轮电机通过变频器调节，低速运转，电机低速运转时，电流对负载较敏感，砂轮轻触到钢轨，电流突变，此信号传输到PLC控制程序中，PLC控制程序通过伺服电机调整好打磨头的进给量，实现自动探位，自动进刀。探位后，砂轮电机通过变频器调节，恢复高速旋转。启动回转伺服电机，仿形靠模使打磨机架及安装在其上的轨顶打磨砂轮调节补偿机构沿着轨头断面的轨迹进行翻转打磨，实现轨头焊瘤的仿形磨削。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的轨顶仿形打磨装置通过砂轮电机的电流反馈可自动判断钢轨母材的位置，并自动调整好打磨头的进给量，无需增加其它的检测装置，探位稳定可靠。实际制造出的钢轮与理论钢轨的外形有制造偏差，本实用新型能实时仿形待打磨钢轨的外形轮廓，实现轨顶焊缝的自动打磨，不会损伤钢轨母材。该套机械仿形装置，结构简单，性价比高。

2、本实用新型主要应用于厂焊或基地焊，钢轨闪光焊接后的轨顶焊缝焊瘤的粗打磨。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构布局示意图。

图2、3是本实用新型中轨顶仿形打磨装置结构示意图（三维图）。

图4、5是本实用新型中轨顶仿形打磨装置结构示意图（二维图）。

图6、7为本实用新型中夹紧对中装置结构示意图。

图8、9、10为本实用新型轨顶打磨砂轮调节补偿结构示意图。

图11、12为本实用新型回转驱动部件结构示意图。

附图中：

轨顶仿形打磨装置1、第一支座2、夹紧对中定位装置3、底座台车4。

单作用气缸101、压紧气缸102、回转支座103、待打磨钢轨104、回转驱动部件105、回转支架组件106、打磨机架107、轨顶打磨砂轮调节补偿机构108、摆动气缸109、气缸提升架110、提升气缸111、仿形靠模112。

左夹板301、夹块302、右夹板303、气缸304、底座305、滚筒306。

第一伺服电机1081、第一减速机1082、联轴器1083、丝杠螺母传动副1084、第二支座1085、打磨电机1086、砂轮连接法兰1087、打磨砂轮1088、直线导轨滑块1089、打磨电机安装板10810。

第二伺服电机1051、第二减速机1052、轴承座1053、小齿轮1054、同步轴1055。

具体实施方式

实施例1

一种智能型自动仿形钢轨打磨装置包括底座台车4，所述底座台车4上设置有两个第一支座2，轨顶仿形打磨装置1设置在两个第一支座2上，每个支座上还设置有夹紧对中定位装置3，所述轨顶仿形打磨装置1的两侧方向各设置一个夹紧对中定位装置3。待打磨钢轨104穿过轨顶仿形打磨装置1，且两个夹紧对中定位装置3分别将待打磨钢轨104两端夹紧对中，防止打磨时待打磨钢轨104发生移动。所述底座台车4放置在设备基础钢轨上，所述底座台车4沿设备基础钢轨移动。本实用新型的轨顶仿形打磨装置1通过砂轮电机的电流反馈可自动判断钢轨母材的位置，并自动调整好打磨头的进给量，无需增加其它的检测装置，探位稳定可靠。实际制造出的钢轮与理论钢轨的外形有制造偏差，本实用新型能实时仿形待打磨钢轨104的外形轮廓，实现轨顶焊缝的自动打磨，不会损伤钢轨母材。该套机械仿形装置，结构简单，性价比高。

实施例2

一种智能型自动仿形钢轨打磨装置包括底座台车4，所述底座台车4上设置有两个第一支座2，轨顶仿形打磨装置1设置在两个第一支座2上，每个支架上还设置有夹紧对中定位装置3，所述轨顶仿形打磨装置1的两侧方向各设置一个夹紧对中定位装置3。待打磨钢轨104穿过轨顶仿形打磨装置1，且两个夹紧对中定位装置3分别将待打磨钢轨104两端夹紧对中，防止打磨时待打磨钢轨104发生移动。

所述底座台车4放置在设备基础钢轨上，所述底座台车4沿设备基础钢轨移动。

所述夹紧对中定位装置3包括左夹板301和右夹板303，所述左夹板301和右夹板303分别安装在底座305上，所述左夹板301和右夹板303上均设置有齿轮，所述左夹板301和右夹板303通过齿轮相互啮合，所述左夹板301和右夹板303中的至少一个的底部连接有气缸304。

所述左夹板301和右夹板303的上部内侧均设置有夹块302，所述夹块302呈凹型；所述气缸304的活塞杆与左夹板301连接，所述气缸304的缸体安装在第一支座2上；所述底座305安装在第一支座2上；所述底座305上安装有滚筒306。

气缸304的活塞杆推动左夹板301，由于左夹板301和右夹板303相互啮合，所以带动右夹板303转动同时向内，夹块302中的内凹部分夹紧待打磨钢轨104的轨底。

所述轨顶仿形打磨装置1包括打磨机架107，所述打磨机架107两端连接有气缸提升架110，所述气缸提升架110上安装有滑块，回转支架组件106上安装有与之配合的直线导轨，所述气缸提升架110通过滑块可在回转支架组件106上的直线导轨上下移动。

所述回转支架组件106上安装有单作用气缸101。其目的是用来防护气源切断或故障时钢轨上方磨头的下落，避免造成设备或人身的伤害。

所述回转支架组件106上安装有提升气缸111，所述提升气缸111与气缸提升架110固定连接。通过提升气缸111带动气缸提升架110和打磨机架107上下运动。

所述回转支架组件106包含外齿轮回转支承，外齿轮回转支承安装在回转支座103上。所述回转支架组件106可以从垂直方向起正负摆动90度。

所述打磨机架107的下侧安装有仿形靠模112。打磨时，在提升气缸111的作用下，仿形靠模112始终压在钢轨母材上。

所述提升气缸111的控制阀换向阀前端连接有气动比例减压阀，打磨时，提升气缸111的压力始终是恒定的，仿形靠模112压在钢轨母材上的力也是恒定的，避免翻转时仿形靠模112压伤钢轨母材。

所述打磨机架107沿长度方向安装有直线导轨，轨顶打磨砂轮调节补偿机构108的第一支座2上安装有滑块，所述滑块安装在所述打磨机架107的直线导轨上。

所述打磨机架107的直线导轨上通过滑块活动套接有轨顶打磨砂轮调节补偿机构108。

所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构108包括第一伺服电机1081、第一减速机1082、联轴器1083、丝杠螺母传动副1084、第二支座1085、打磨电机1086、砂轮连接法兰1087、打磨砂轮1088、直线导轨滑块1089组合和打磨电机安装板10810。所述第一伺服电机1081、第一减速机1082及丝杠螺母传动副1084中的丝杠安装在第二支座1085上。所述直线导轨滑块1089中的直线导轨安装在第二支座1085上。所述直线导轨滑块1089中的滑块安装在打磨电机安装板10810上。所述丝杠螺母传动副1084中的螺母安装在打磨电机安装板10810上。所述打磨电机1086安装在打磨电机安装板10810上。所述打磨砂轮1088通过砂轮连接法兰1087安装在打磨电机1086上。

所述第一伺服电机1081经过第一减速机1082进行减速，通过联轴器1083带动丝杠螺母传动副1084中的丝杠传动给螺母，并通过直线导轨滑块1089进行导向，实现打磨电机1086及打磨砂轮1088的上下运动，进而实现砂轮的磨损补偿。打磨电机1086可通过电流反馈确定砂轮与钢轨母材的相对位置，反馈到PLC控制程序，第一伺服电机1081自动调节砂轮的进刀量，实现砂轮自动进刀的功能。

所述打磨机架107上安装有摆动气缸109，摆动气缸109的气缸304活塞杆与轨顶打磨砂轮调节补偿机构108中第一支座2连接在一起，通过摆动气缸109推动轨顶打磨砂轮调节补偿机构108在打磨机架107上运动。实现轨顶打磨砂轮1088对待打磨钢轨104轨顶母材的探位及焊缝焊瘤往复打磨的功能。

所述回转驱动部件105主要包括两个轴承座1053，两个轴承座1053之间连接有同步轴1055，所述同步轴1055上还固定有两个小齿轮1054，第二伺服电机1051通过第二减速机1052与一个轴承座1053相连。

所述回转驱动部件105通过小齿轮1054带动外齿回转支承上的大齿轮，进而带动回转支架组件106做翻转运动。

所述回转支架组件106上安装的打磨机架107、轨顶打磨砂轮调节补偿机构108、气缸提升架110、提升气缸111、仿形靠模112在回转驱动部件105的带动下，同时在做翻转运动，可以从垂直方向起正负翻转90度,实现轨顶、轨顶两侧面焊缝焊瘤的打磨运动。

每个第一支座2上安装有回转支座103，每个回转支座103上安装有压紧气缸102。

本实用新型的工作原理和过程为：a 打磨轨顶焊瘤时，先将轨顶打磨装置砂轮调至焊缝附近后，启动两侧的对中夹紧装置及压紧气缸102，将钢轨夹紧对中，仿形提升气缸111上安装有气控比例减压阀，保证仿形提升气缸111的压力恒定，仿形靠模112在仿形提升气缸111的作用下，压紧在钢轨轨头上，启动摆动气缸109，启动砂轮电机，砂轮电机通过变频器调节，低速运转，电机低速运转时，电流对负载较敏感，砂轮轻触到钢轨，电流突变，此信号传输到PLC控制程序中，PLC控制程序通过伺服电机调整好打磨头的进给量，实现自动探位，自动进刀。探位后，砂轮电机通过变频器调节，恢复高速旋转。启动回转伺服电机，仿形靠模112使打磨机架107及安装在其上的轨顶打磨砂轮调节补偿机构108沿着轨头断面的轨迹进行翻转打磨，实现轨头焊瘤的仿形磨削。

本实用新型的轨顶仿形打磨装置1通过砂轮电机的电流反馈可自动判断钢轨母材的位置，并自动调整好打磨头的进给量，无需增加其它的检测装置，探位稳定可靠。实际制造出的钢轮与理论钢轨的外形有制造偏差，本实用新型能实时仿形待打磨钢轨104的外形轮廓，实现轨顶焊缝的自动打磨，不会损伤钢轨母材。该套机械仿形装置，结构简单，性价比高。本实用新型中的轨顶仿形打磨装置1通过两侧的靠模压在焊缝两侧的待打磨钢轨104上，对钢轨焊缝焊瘤进行仿形打磨，不会损伤钢轨母材。本实用新型主要应用于厂焊或基地焊，钢轨闪光焊接后的轨顶焊缝焊瘤的粗打磨。

实施例3

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

如图1所示，一种智能型轨顶仿形打磨装置，用于钢轨轨顶、轨顶两侧面焊缝焊瘤的自动粗打磨，符合《TB/T1632.2-2014钢轨焊接第2部分闪光焊接》的粗磨要求。

如图1、图2、图3、图4所示：所述轨顶仿形打磨装置1安装在支座2上，布局在待打磨钢轨的上侧。所述轨顶仿形打磨装置1可以从垂直方向起正负摆动90度,实现轨顶、轨顶两侧面焊缝焊瘤的自动探位和自动打磨。

如图1所示：所述支座2安装在底座台车4上。

如图1所示：所述钢轨夹紧对中定位装置3安装在支座2上，布局在轨顶仿形打磨装置1的两侧。所述钢轨夹紧对中定位装置3由支架、滚筒、齿轮、气缸等组成。所述钢轨夹紧对中定位装置3可实现对焊缝两端钢轨的夹紧对中，防止打磨时钢轨的移动。

如图2、图3、图4所示：所述轨顶仿形打磨装置1由单作用气缸101（两个）、压紧气缸102（两个）、 回转支座103（两个）、 待打磨钢轨104、回转驱动部件（伺服电机+减速机+小齿轮）105、 回转支架组件106（两个）、打磨机架107、轨顶打磨砂轮调节补偿机构108、摆动气缸109、气缸提升架110（两个）、提升气缸111（两个）、仿形靠模112（两个）等构成。

如图2、图3、图4所示：所述单作用气缸101安装在回转支架组件106上，用来防护气源切断或故障时钢轨上方磨头的下落，避免造成设备或人身的伤害。

如图2、图3、图4所示：所述压紧气缸102（两个）安装在回转支座103上。打磨时，从垂直方向向下压紧待打磨钢轨。

如图2、图3、图4所示：所述回转支座103安装在支座2上。

如图2、图3所示：所述回转支架组件106包含外齿轮回转支承，通过外齿轮回转支承安装在回转支座103上。所述回转支架组件106可以从垂直方向起正负摆动90度。

如图2、图3、图4所示：所述打磨机架107的两端通过螺栓与气缸提升架109连接在一起。

如图2、图3、图4所示：所述气缸提升架109上安装有滑块，所述回转支架组件106上安装有直线导轨，所述气缸提升架109通过滑块可在回转支架组件106上的直线导轨上下移动。

如图2、图3、图4所示：所述回转支架组件106上安装有提升气缸111，通过提升气缸111带动气缸提升架110和打磨机架107上下运动。

如图2、图3所示：所述仿形靠模112安装在打磨机架107的下侧。打磨时，在提升气缸111的作用下，仿形靠模112始终压在钢轨母材上。

如图2、图3所示：所述提升气缸111的控制阀换向阀前端连接有气动比例减压阀，打磨时，提升气缸111的压力始终是恒定的。仿形靠模112压在钢轨母材上的力也是恒定的，避免翻转时仿形靠模112压伤钢轨母材。

如图2、图3所示：所述打磨机架107安装有直线导轨。

如图2、图3所示：所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构108上安装有滑块，所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构108通过滑块可在打磨机架107的直线导轨上运动。

如图2、图3所示：所述打磨机架107上安装有摆动气缸109，通过摆动气缸109推动轨顶打磨砂轮调节补偿机构108在打磨机架107上运动。实现轨顶砂轮对待打磨钢轨104轨顶母材的探位及焊缝焊瘤往复打磨的功能。

如图2、图3所示：所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构108通过伺服电机+减速机带动丝杠螺母传动，实现轨顶打磨砂轮的上下运动，进而实现砂轮的磨损补偿。

如图2、图3所示：所述轨顶打磨砂轮调节补偿机构108上的打磨电机可通过电流反馈确定砂轮与钢轨母材的相对位置，反馈到PLC控制程序，进而自动调节砂轮的进刀量，实现砂轮自动进刀的功能。

如图2、图3、图11、图12所示：所述回转驱动部件（伺服电机+减速机+小齿轮）105安装在支座2上。

如图2、图3、图11、图12所示：所述回转驱动部件105通过小齿轮带动外齿回转支承上的大齿轮，进而带动回转支架组件106做翻转运动。

如图2、图3、图4、图5所示：所述回转支架组件106上安装的打磨机架107、轨顶打磨砂轮调节补偿机构108、气缸提升架110、提升气缸111、仿形靠模112在回转驱动部件105的带动下，同时在做翻转运动，可以从垂直方向起正负翻转90度,实现轨顶、轨顶两侧面焊缝焊瘤的打磨运动。

如图1、图2、图3、图4、图5所示：所述轨顶仿形打磨装置1布局在待打磨钢轨104的上侧。待打磨钢轨104沿基地辊筒线进入设备后，底座台车4移动将打磨装置移动至焊缝附近，启动两侧的压紧气缸102和对中夹紧定位装置2，实现对焊缝两端钢轨的夹紧对中。轨顶仿形打磨装置1中的提升气缸110动作，推动打磨机架107，使仿形靠模111始终压在钢轨母材上。回转驱动部件105中的伺服电机带动小齿轮，带动回转支架组件106中的外齿回转支承，使回转支架组件106翻转90度至待打磨钢轨104轨顶的一侧面，轨顶打磨砂轮调节补偿机构108开始进行自动探位并自动仿形打磨。

上面结合附图对本发明的优选实施例做了详细描述，但是本申请并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以作出各种变化，这些变化均属于本发明新型的保护范围之内。