淺談城市軌道交通數(shù)控不落輪鏇床測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

金 寧

（蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營分公司，甘肅蘭州730050）

1 不落輪鏇床的功能

數(shù)控不落輪鏇床是軌道交通車輛基地的配套設(shè)備。設(shè)備安置在車輛段不落輪鏇輪庫地面以下基坑中，機(jī)床的活動軌/固定軌與車間地面固定軌道相連接。通過遙控公鐵兩用車牽引地鐵列車，使待鏇修的車輛輪對運(yùn)行到機(jī)床上，在地鐵列車整列編組不解列、車下轉(zhuǎn)向架輪對不落輪的條件下，對車輛單個輪對受損或擦傷的車輪踏面和輪緣進(jìn)行鏇削加工的設(shè)備。

2 不落輪鏇床測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

不落輪鏇床測量系統(tǒng)由測量探頭、直徑測量輪、測量蓋板二部分組成。測量探頭主要是測量輪對的徑向跳動量、橫向QR值、軸向偏差、輪緣厚度、輪緣高度；直徑測量輪主要測量輪對直徑；測量蓋板主要用于保護(hù)測量探頭及直徑測量輪，避免鏇修作業(yè)時鐵屑進(jìn)入測量盒對測量探頭及直徑測量輪造成損壞。測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（俯視）

圖2 測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（側(cè)視）

測量系統(tǒng)的驅(qū)動源為氣動和電機(jī)。其中，測量探頭的伸出和縮回動作由電機(jī)控制，直徑測量輪的伸出縮回動作由氣動控制，測量蓋板的打開關(guān)閉動作由氣動控制。測量系統(tǒng)的氣動和電氣控制結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 氣動/電氣控制結(jié)構(gòu)圖

2.1 測量蓋板

測量蓋板由蓋板、蓋板轉(zhuǎn)軸組成。其驅(qū)動源為氣動系統(tǒng)。控制方式為plc程序通過電信號控制電磁換向閥（二位五通雙控）動作，控制氣路的通斷，實(shí)現(xiàn)測量蓋板的打開與關(guān)閉。聯(lián)鎖保護(hù)方式為上下限位電磁傳感器保護(hù)。

自動模式下，選擇測量程序，plc程序通過電信號Q53.1控制電磁換向閥53Y1A線圈得電（如圖4所示），閥芯向左側(cè)移動（如圖5所示），氣路打開，在氣動系統(tǒng)的驅(qū)動下，氣源通過電磁換向閥、流量調(diào)節(jié)閥，推出測量蓋板至打開位，觸發(fā)上限位開關(guān)，給plc 反饋信號I37.5（如圖6所示），直徑測量輪及測量探頭伸出進(jìn)行參數(shù)測量，測量完成后，待直徑測量輪縮回觸發(fā)下限位傳感器，測量探頭回到標(biāo)定原點(diǎn)（216.500）后，給plc信號，plc程序通過電信號Q53.2控制電磁換向閥53Y1A線圈失電，53Y1B線圈得電（如圖4所示），閥芯向右側(cè)移動（如圖5所示），左邊氣路關(guān)閉，右邊氣路打開，關(guān)閉測量蓋板，觸發(fā)下限位開關(guān)，給plc反饋信號I37.6（如圖6所示），執(zhí)行下一步動作。電氣-氣路控制如圖4所示，氣路圖如圖5所示，電路圖如圖6所示。

圖4 測量蓋板電氣-氣路控制

圖5 測量蓋板電路圖

圖6 測量蓋板電路圖

手動操作模式下，無須選擇測量程序，直接按下操作面板上的“測量蓋板打開/關(guān)閉”按鈕后，即可實(shí)現(xiàn)測量蓋板的打開、關(guān)閉動作。

2.2 直徑測量輪

直徑測量輪由測量滾輪、安裝基座組成，其驅(qū)動源為氣動系統(tǒng)。控制方式為plc程序通過電信號控制電磁換向閥（二位五通單控）動作，實(shí)現(xiàn)直徑測量輪的伸出與縮回動作。聯(lián)鎖保護(hù)方式為下限位傳感器保護(hù)。其位移計數(shù)方式采用增量型編碼器計數(shù)。即每轉(zhuǎn)過單位角度發(fā)出一個脈沖信號（脈沖數(shù)1024），采用A相、B相、C相二相輸出，其中A相、B相為相位差90°的脈沖輸出，用于位移計數(shù)及判斷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，C相為單圈脈沖，即每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出一個脈沖，用于零位標(biāo)記。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，增量編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC，利用PLC的高速計數(shù)器對其脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，以獲得位移測量結(jié)果。

自動操作模式下，選擇測量程序，測量系統(tǒng)首先對輪對直徑進(jìn)行測量，plc程序通過電信號Q53.3控制電磁換向閥53Y2A線圈得電（如圖7所示），閥芯向左側(cè)移動（如圖8所示），氣路打開，在氣動系統(tǒng)的驅(qū)動下，氣源依次通過電磁換向閥，減壓閥，流量調(diào)節(jié)閥，再推出直徑測量輪伸出測量盒，測量輪在初始位置時，編碼器C相發(fā)出一個脈沖，用于零位標(biāo)記，A相、B相依次發(fā)出脈沖，用于編碼器計數(shù)，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，增量編碼器的脈沖信號直接輸入給plc，plc高速計數(shù)器完成計數(shù)并計算出測量輪的縱向位移。當(dāng)測量輪接觸到輪對時，氣源壓力穩(wěn)定，測量滾輪隨輪對一起轉(zhuǎn)動，同時旋轉(zhuǎn)傳感器（如圖9所示）計數(shù)，完成輪對的直徑測量，測量完畢后，旋轉(zhuǎn)傳感器給plc信號，plc程序通過電信號Q53.3控制電磁換向閥53Y2A線圈失電（如圖7所示），在彈簧彈力的作用下（如圖8所示），控制電磁換向閥換向，閥芯向右側(cè)移動（如圖8所示），左邊氣路關(guān)閉，右邊氣路打開，直徑測量輪縮回，觸發(fā)下限位開關(guān)，給plc反饋信號I37.7（如圖6所示），執(zhí)行下一步動作。直徑測量輪電氣-氣路如圖7所示，氣路圖如圖8所示，電路圖如圖9所示。

圖7 直徑測量輪電氣-氣路控制

圖8 直徑測量輪氣路圖

圖9 直徑測量輪電路圖

手動操作模式下，無需選擇測量程序，直接按下操作面板上的“測量輪上升/下降”按鈕后，即可實(shí)現(xiàn)直徑測量輪的伸出、縮回動作。

2.3 測量探頭

測量探頭由測量探針、連接螺釘、測量探頭以及測量探頭安裝座組成。其驅(qū)動源為帶有剎車制動的二相電機(jī)。聯(lián)鎖保護(hù)方式為編碼器計數(shù)，plc程序通過判斷其U軸坐標(biāo)是否回到標(biāo)定原點(diǎn)（216.500）的程序保護(hù)。其U軸位移計數(shù)方式采用絕對值型編碼器計數(shù)。即編碼器對應(yīng)一圈，每個基準(zhǔn)角度發(fā)出一個唯一與該角度對應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值，通過測量編碼器角位移，得出測量探頭的起始位置和終止位置，其位移差就是U軸上升/下降高度。

自動操作模式下，直徑測量輪完成輪對直徑測量收回測量盒后，43KA繼電器啟動 （如圖11所示），43KA繼電器輔助觸點(diǎn)12斷開，14吸合 （如圖9所示），同時測頭使能Q33.3加載，U軸在初始位置時，絕對值型編碼器計數(shù)（標(biāo)定原點(diǎn)），二相電機(jī)啟動，帶動絲杠上升，測量探頭伸出測量盒，當(dāng)測量探針接觸到輪對時，測量探頭傳感器常開開關(guān)閉合，至終止位置，絕對值型編碼器再次計數(shù)（終止坐標(biāo)），通過測量編碼器起始位置和終止位置的角位移，得出U軸上升高度，NCU數(shù)控單元計算出輪對測量參數(shù)，一次測量完成，PLC控制信號，電機(jī)反轉(zhuǎn)，探針回落，輪對旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一點(diǎn)的參數(shù)測量。電路圖如圖10、圖11所示。

圖10 探頭電機(jī)

圖11 探頭傳感器

手動操作模式下，無須選擇測量程序，直接按下操作面板上的“U1/U2”按鈕后，長按“-/+”，即可實(shí)現(xiàn)測量系統(tǒng)U軸的伸出、縮回動作。

3 結(jié)束語

地鐵車輛段不落輪鏇床是五大檢修工藝設(shè)備之一，其具有較高的加工精度和測量精度，在日常的運(yùn)用中，我們應(yīng)當(dāng)在對數(shù)控不落輪鏇床進(jìn)行全面了解的基礎(chǔ)上，保證其作用得到良好的發(fā)揮。