GF2025型

       铁路货车承载鞍自动检测机

              使用说明书

目                录

一、     用途--------------------------------------------------------------2

二、     主要技术参数--------------------------------------------------2

三、     机构简介--------------------------------------------------------3

四、     系统简介--------------------------------------------------------6

五、     操作指南--------------------------------------------------------9

六、     维护保养-------------------------------------------------------19

七、     常见故障与处理----------------------------------------------20

八、     紧急故障与处理----------------------------------------------21

九、     运输与安装----------------------------------------------------22

一、    用途

GF2025型铁路货车承载鞍自动检测机，是柳州科路测量仪器有限责任公司开发的新产品，它用于全自动检测K2、K4、K5、K6型承载鞍各参数。承载鞍检测机采用工控机控制、漫反射激光传感器非接触测量、步进电机与气动控制技术；大幅提高了生产效率。适应所规定货车厂、段修中承载鞍每件必检的要求，将工人从繁琐的手工作业中解放出来；克服了过去手工检测不能给出准确数据和没有记录的缺点；不但能检测常规参数，还可以检测形位公差，所有数据全部由计算机实时采集和处理，使用安全快捷并可以与HMIS联网。适用于各车辆段、车辆厂在厂、段修货车时检测承载鞍和承载鞍生产厂检测新制承载鞍。

二、主要技术参数

分辩力：0.01mm

测量准确度：0.15mm

外形尺寸（占地长×宽×高）：2550×1450×1540mm

单件检测时间：2min

适用范围：货车K2、K4、K5、K6型承载鞍

三、机构简介

GF2025货车承载鞍自动检测机主机如下图：

去除机箱后各机构的形状如下图：

GF2025承载鞍检测机包括上下料、定位和测量三大部份。

上料机构由接料装置、推料装置、上料装置、导向板和光电开关组成。待测承载鞍经由检修流水线分解、清洗、传送到接料装置的平台上，在平台上完成旋转90度的动作以适应后续测量的工位要求，再由推料装置经由导向板推送到待测位，然后由上料小车举升、前送到定位轮上。

下料机构又分为下料和出料两部分。出料机构和顶面测量机构一起装在上机箱内。用以将检测完毕的工件从定位机构上取出运送到下料机构的面板上。

下料机构由两只气缸、推杆、小车以及限位卡爪组成。其中一只气缸负责驱动小车，它和工件限位卡爪配合以便把合格和不合格工件送到两个不同的出料位置。然后再由另一只安装在侧面的气缸驱动推杆装置将检测完毕的工件推出检测机。

定位机构由活动定位轮组、固定定位轮组、水平定位装置和底板组成。上料小车在上料前移时碰到活动定位轮导杆，继续前移推动导杆压缩复位弹簧，使活动定位轮向固定定位轮靠拢，此时承载鞍刚好可以落在两组定位轮上。当上料小车后退时，复位弹簧带动活动定位轮向外运动，两组定位轮挡边靠紧承载鞍推力挡肩内侧完成轴向定位。承载鞍在由上料小车下放落入定位轮过程中，接触水平定位装置顶杆，继续向下压缩其中螺旋弹簧，至落到定位轮上后，由于承载鞍重心相对其形心都存在不同程度的偏移，此时它会绕定位轮向偏重一侧倾倒，至其偏心力矩与水平定位装置弹力对定位轮中心力矩平衡止，则完成了整个定位过程。

测量机构分为顶面测量机构、鞍面测量机构和导框测量机构三部分。

顶面测量机构装在出料机构框架上，由二个相互垂直的运动平台和一付激光传感器组成。两个运动平台的运动由工控机控制，可实现平面内230×230mm范围内的两坐标扫描。

鞍面测量机构具有扫描和换向功能。它由步进电机、蜗轮减速箱、大小锥齿轮、换向转轴、扫瞄转轴、传感器组成。蜗轮减速箱的输出轴与扫瞄转轴有共同的轴线，小齿轮固定在蜗轮减速箱输出轴上。换向转轴固定在大锥齿轮上，与大锥齿轮同轴。小锥齿轮的轴线与鞍面圆柱的轴线重合。步进电机通过蜗轮减速箱带动小锥齿轮转动。与小锥齿轮成垂直方向啮合的大齿轮被小锥齿轮带动，连同固定在大锥齿轮上的换向转轴在180°范围内绕大锥齿轮的轴线转动。大锥齿轮转动到位受定位卡销阻挡不能继续绕自身轴线转动时，受小锥齿轮驱动而随小锥齿轮绕小锥齿轮的轴线转动，从而带动传感器沿鞍面测量扫瞄。在小锥齿轮的轴线上设计有一可调的磨擦盘，用以平衡大锥齿轮的自重。当鞍面测量机构的扫瞄运动出现异常时，可以适当紧固磨擦盘后的调整螺母，使磨擦力度适中。

导框测量机构由步进电机驱动滚珠丝杆，丝杆螺母带动机构的滑块。测量换向装置装在滑块上，导框底面与挡边测量传感器固定在换向装置上沿正反方向做直线扫描。一个方向测量结束时，行程末端的止杆推动换向齿条运动，带动齿轮完成换向。

四、系统简介

气动系统：

如图所示：气动系统由一只主路过滤器、一只气源三联件、十一只电磁集装阀以及十一条气缸组成。十一条气缸中，除上料举升和端面调整因为行程较短采用薄型气缸外，其余都是采用中型标准型气缸。电磁阀为二位四通阀，可以控制气缸伸出与收回。气站的压缩空气经主路过滤器进行气水分离，再经过气源三联件滤清、混合油雾并调节压力后进入系统汇流板，经电磁阀控制后通过节流阀进入气缸工作腔，活塞另一侧的空气经消音器排入大气。节流阀用于控制进入气缸的空气流速，从而相应机构的行走速度。

控制与测量系统

控制与测量系统以工控机为核心，分为被检承载鞍及机构位置检测、步进电机驱动、电磁阀控制、传感器数据采集四部分。

承载鞍在动作过程中的到位情况和鞍面、左右导框测量机构的位置用非接触的光电开关、顶面测量机构的位置用进行微动开关检测，开关信号通过外围的光电隔离输入板输入到工控机。输入板选择光电隔离型，防止干扰信号影响工控机。

步进电机驱动以一片运动控制卡、5个驱动器组成控制电路。步进电机在程序控制下同时从测量原点开始进行点对点定位运动，带动传感器扫描需要测量的表面。在测量过程中，每100毫秒进行一次数据采集，对于导框与顶面测量机构相当于每1mm一个测量点。

扫描过程中传感器输出的距离模拟电压信号通过PCI总线的数据采集卡实时采集。

数据采集卡上的输入输出口，通过指令可完成继电器输出和光电开关的输入检测功能。

电磁阀用一个可编程逻辑控制器(PLC)进行控制。可以选择自动和人工操作两种控制方式。

以上系统除执行电器和光电开关之外，全部装在一个立式控制柜内。控制柜前后开门，前面由上至下，分别装置显示器、工控机、键盘与鼠标、打印机；后面装置各种控制器和部分电源器件。电控柜与检测机本体用电线连接。

系统如下图所示。

端面机构 测量原点开 关

鞍面机构测量原点开 关

顶面平台测量原点开 关

测量位开关

下料位开关

上料位开关

中间位开关

接料位开关

            

PLC或步进电机接口板

顶面传感器

鞍面园弧传感器

鞍面挡边传感器

左侧内面传感器

左侧挡边传感器

右侧内面传感器

右侧挡边传感器

数据采集卡输入口 模拟输入口 数据采集卡输出口

运动控制卡

驱动器

驱动器

驱动器

驱动器

驱动器

顶面横向电机

顶面纵向电机

左端面机构电机

右端面机构电机

鞍面机构电机

五、操作指南

1、设备开机：

控制柜左下有两个空气开关，先开左边的总控制电源，此时控制电源灯亮，同时UPS电源长鸣一次；再开右边的电机电源，此时电机电源灯亮；开显示器电源，开计算机电源，计算机启动完成后自动进入检测程序的用户登陆界面。

开机顺序：总控制电源开关——→电机电源开关——→显示器开关——→计算机电源开关——→启动完成。(注意：开始检测工作前应提前15分钟开机，让传感器预热。)

2、设备关机：

应与开机顺序相反。计算机退出程序后不能直接关电源，应使用电脑正常的关机程序：点[开始]菜单——→点[关机] ——→确定，此时计算机提示可以关闭电源时才能按计算机电源开关，总的关设备操作顺序：

先退出程序并软件关机——→关闭计算机电源——→关显示器电源——→关电机电源——→关总控制电源——→关UPS电源（按其开关2秒以上）。

3、控制柜的手动操作：

当设备需要调试、维护或出现故障时，需要进行手动操作，手动操作的按钮安装在控制柜的计算机下方，共有12个按钮和4个指示灯。要进行手动操作，必须将[自动/手动]按钮按下，这时，手动指示灯亮，表明设备进入手动操作状态，自动检测不能进行。

a．按钮和指示灯：

手动操作的每个按钮控制不同的汽缸动作，当相应的按钮按下时，此汽缸通电动作，再按一下按钮弹出，该汽缸断电；因此每个汽缸只有通电和断电两种状态，由按钮通过PLC的输出端控制，按钮控制汽缸及动作如下表：

按钮名称   控制的汽缸    通电动作    断电动作    PLC输出端

备用       下料平推          伸出          缩回            Y013

上料升降     上料升降          举升          下降            Y001

上料进给     上料进给       向测量位运动    回上料位        Y002

出料壁       出料前小车     向测量位运动     回位           Y003

出料运送   出料后小车     向测量位运动       回位           Y004

出料升降   出料升降       下降               上升           Y005

下料摆动   下料摆动      向下料口方向运动    回位           Y007

下料回转   下料回转      转向报废品方向      收回           Y006

端面调整   左右端面调整  收回（测K2、K4型）伸出（测D型）Y10、Y0

指示灯说明：

名称             亮的指示                    灭的指示

手动灯       设备处于手动操作状态；      处于自动检测状态

控制电源     总电源接通                  总电源关闭

步进电源     步进电机电源接通            步进电机电源关闭

故障         PLC运行中出错              PLC没有故障

b．动作说明：

负责手动上料的按钮是[上料上升]和[上料进给]，上料指承载鞍由准备位运动到测量位定位即将测量的过程，操作如下：承载鞍在待测位——→按下[上料上升] ——→按下[上料进给] ——→弹出（再次按下）[上料上升] ——→弹出[上料进给]。

负责手动出料的按钮是[出料升降]、[下料平推]、[下料回转]、[下料摆动]、[前小车]和[后小车]，出料是指承载鞍测量结束后从测量位运动到出料位即将下料的过程，操作如下：按下[出料升降] ——→按下[前小车]和[后小车] ——→弹出（再次按下）[出料升降] ——→弹出[后小车]——→按下[出料升降] ——→弹出[前小车] ——→弹出[出料升降]。

负责从合格品方向下料的按钮是[下料平推]，检测为合格品时手动出料过程：下料小车来回运动3次。

负责从报废和加修品方向下料的按钮是[下料回转]和[下料摆动]。

4、检测程序的功能及操作：

a、用户登录：

计算机启动后或在WINDOWS桌面上双击[承载鞍检测]项目，则进入检测程序，初始界面见图1，操作者用数字键输入4位口令，然后按[ENTER]键即可登录。注意：操作者口令分管理员和操作员两级管理，如果是操作员，不能操作[系统维护]菜单以及在[自动检测]中不能进行手动测量功能的操作，如果以管理员的口令登录，则可以实现全功能操作。操作员和管理员自己需要记忆自己的登录口令。

（图1 ：用户登录界面 ）

操作者登录成功后，显示操作程序的菜单功能，见下图：

b．自动检测：这是操作者最常用的功能，在操作者登录后，用鼠标单击[自动检测]菜单，进入承载鞍的自动检测界面，如下图：

A：界面区域划分：

（1）数据输入区：输入车型、车号、台位、班次，选择是测量还是标定。编号框由程序自动改变，不必操作者输入，型号框在自动检测功能下不必输入，由程序自动判断改变；在手动测量功能下（只有管理员才能操作）必须输入。（2）状态流程区：显示工作在自动检测、手动测量、停止检测、自动标定等状态，如果在自动检测状态，还显示目前工作步骤（流程）：复位、接料上料、测量、出料、下料的颜色将改变。

（3）结果提示区：显示目前测量的数据和结果，如果工件不合格显示不合格原因。

（4）数据列表区：当天检测的承载鞍测量数据列表，方便操作者随时查看。

（5）命令按钮区：[自动检测]按钮：设备将进入自动检测或标定状态。[手动测量]按钮：只有管理员能操作，设备立即进入手动测量状态，因此，操作者必须将承载鞍按前述的控制柜手动操作步骤放入测量位的定位轮上，才能进行手动测量，手动测量功能是为了调试程序、获取数据的需要设立，因此只有管理员操作。[紧急停止]按钮：在自动检测状态下，如果发现设备出现故障可立即鼠标点此按钮，这时，设备的汽缸输出全部断电，电机全部停止。处理故障后，进入自动检测状态后设备应能自动复位。[结束检测]按钮：在自动检测状态下，所有承载鞍检测完成后按此按钮，则退出自动检测状态，表明工作完成，设备将进入测量结束后的复位动作。在手动测量状态下，按此按钮是立即停止测量。[打印]按钮：打印显示在数据列表区的承载鞍检测记录。[退出]按钮：退出本界面返回主菜单，在标定工作结束后要按此按钮退出，再进入。

B：方向划分：

承载鞍的数据有前后左右之分，因此操作者需要明确方向的划分：以操作者面对检测机站立，其左手方向为左，右手方向为右，靠操作者方向为前，离操作者方向为后。标定工作中标准承载鞍的测量数据已定，因此放置标准承载鞍标定时方向要正确。还有承载鞍的测量数据也按此方向划分。建议：操作者在工作时尽量按承载鞍的标志定方向放置。

C：操作术语说明：

（1）标定：测量随设备提供的标准承载鞍，为随后的测量建立参照数据。操作过程：鼠标点一下数据输入区的红色的标定选择区（小圆点被下到“标定”两字前），鼠标点[自动检测] 按钮，把标准承载鞍按左右正确放入接料位，即进行自动标定。建议在每天检测工作开始前（设备充分预热后）进行一次标定工作。标定结束后，请依照提示退出本界面再进入，让参照数据安全存入文件。（2）测量：设备对工件进行扫描，并计算所需检测的尺寸。

（3）上料：工件由汽缸动作控制，从接料位到达测量位的定位轮上，则上料结束。

（4）出料：工件由汽缸动作控制，从测量位的定位轮上取出，到达出料位置，则出料结束。

（5）下料：工件由汽缸动作控制，根据测量结果从出料位运动到设备以外，则下料结束。

D：功能说明：

在[自动检测]程序模块中，操作者可以完成以下工作：

（1）承载鞍在线自动检测：先在数据输入区输入车型、车号、台位、班次，选择是测量还是标定后，按用鼠标点[自动检测]按钮即可，这时只要承载鞍到达，设备自动完成复位、接料上料、测量、出料、下料工作步骤，测量步骤完成后自动判断检测结果是合格、加修、报废并显示，如果是报废和加修还提示不合格原因。下料步骤自动按照检测结果下到不同的出口。每个承载鞍的测量数据自动显示和保存在界面下方的列表中。每完成一个承载鞍的检测，自动完成下一个的检测，不需要操作者干预程序，直至所需的工件测量完成。编号和型号输入框可以不输入，由程序自动完成。

（2）自动标定：操作者不需要输入数据，只须选择标定选择框，操作过程与自动检测相同，标定结束后按[退出]按钮再进入本界面，即可进行自动检测，标定的下料方向与自动检测中合格品的方向相同。

（3）手动测量：只有管理员能操作，操作者必须将承载鞍按前述的控制柜手动操作步骤放入测量位的定位轮上，才能进行手动测量，手动测量功能是为了调试分析程序、获取数据的需要设立，因此只有管理员操作。

（4）打印保存：每个承载鞍的检测数据在检测完成后保存在数据库中，当天的数据显示在数据列表区中，如果按[打印]按钮，则可打印数据列表区中的承载鞍检测记录。此功能是方便每天工作结束后获得检测记录。

3．数据管理：

在主菜单中点击[数据管理]项则进入承载鞍检测数据的管理功能，其界面和区域划分如下图：

	查询条件组合区
			功能按钮区

数据显示和操作提示区

在[数据管理]模块中，操作者可以完成对承载鞍检测数据的查询、打印、删除、备份、恢复、数据库整理、数据上传等功能。这些操作除对数据库进行整理外都是在对查询出的结果（在数据显示区中显示的）进行操作的。

A：查询：

在查询条件组合区中输入、选择条件，再按[开始查询]按钮即可。查询条件之间是与的关系，如果不组合任何条件，直接按[开始查询]按钮，则整个检测数据表的内容都显示出来；日期输入可用回车键进行跳格。

B：删除本条记录：

在查询出的数据中，鼠标选择一条记录（最左边有黑三角符号指示），按[删除本条记录]按钮，出操作提示框确认后删除。

C：删除查询结果：

从数据库中删除查询显示的所有结果，查询显示后，按[删除查询结果]按钮，出操作提示框确认后删除。

D：统计并上传：

查询出需要的结果，按[统计并上传]按钮，则数据被转换为HMIS接口文件，并存放在网络服务器端，供HMIS管理使用。

E：打印：

按[打印查询结果]按钮，则按照自动检测功能中的打印格式打印查询到的检测记录。

F：数据库备份：

按[数据库备份]按钮，则将把数据库中的承载鞍检测结果数据表、车型表和操作人员登陆信息表都备份在D盘的“数据库备份”目录下，出操作提示框确认时操作，注意此目录原有的文件被覆盖。

G：数据库恢复：

按[数据库恢复]按钮，则从D盘的“数据库备份”目录下把数据库中的承载鞍检测结果数据表、车型表和操作人员登陆信息表恢复到工作目录，出操作提示框确认时操作，注意工作目录原有的文件被覆盖。

H：数据库整理：

对存储承载鞍检测结果数据表的文件进行物理整理，如果进行过删除查询结果的操作，一般应进行整理，只需按[数据库整理]按钮即可。

操作建议：（1）如果不需要的数据，如已经打印了、上传了、过时了的数据请及时查询出进行删除，删除完后整理数据库。（2）一周内做一次数据库备份。

六、维护与保养

1、日常保养：

机械系统每天开机前应检查各机构是否位于正确的初始位置，各联接件是否松动，各受力结构件有无变形，各磨擦付是否润滑良好，是否存在磨损松动现象。

气动系统每天应检查气压是否达到额定值(0.5MPa)，油雾器中是否还有存油，如低于下标则应立即补充20＃机油或变压器油（此时应相应调小油雾器的开度）。

正式测量前机器需通电预热10分钟，激光传感器表面应保持清洁，不可用酒精或其它溶剂擦拭传感器透光面，如需要清理时可使用光学镜头纸或脱脂棉，并检查传感器是否有光线打出，初步判断其是否正常。同样轻擦光电开关头，观察其作用范围和尾部灯亮，初步判断其是否正常。。

每天工作完后应将机器清扫干净，重点应清理定位轮，以保证承载鞍的定位准确度，并排出主路过滤器和滤清器中的水份。

2、          定期保养：

a、每周对数据库使用[数据管理]菜单进行一次备份，并及时删除不需要的数据，删除后对数据库进行整理操作。

b、每周对控制柜内部进行清洁除尘，在切断电源情况下用干布处理。

c、每周对计算机前端面板内的防尘罩进行清洁除尘，保证计算机通风散热和清洁，在切断电源情况下进行，防尘罩可用水洗，干后装上。

d、机器工作一月后应用浸过油的干净抹布擦拭各导杆表面，然后涂上锂基或钙基润滑脂。连续工作达500小时后应将各导杆轴套取出添加锂基或钙基润滑脂，并检查其配合尺寸，当间隙达到0.1mm时更换轴套，当轴径磨损超过1mm时更换导杆。

七、常见故障与处理：

故障现象	可能原因	处理方法
开机不动作	1．系统没有加电； 2．控制开关在手动位置； 3．气压达不到额定值；	1．打开电源开关。 2．转换开关至自动位置。 3．检查进气管路。
上料机构 运行不正常	1．光电开关没有信号输出； 2．气压过低； 3．气缸或导杆座联接松动； 4．润滑不良；	1．检查光电开关的连线，如没有问题则更换光电开关。 2．  查进气压力，如低于0.5MPa则调节调压阀至额定压力。 3．重新紧固。 4．加油。
活动定位轮 不能复位	1．导杆润滑不良； 2．滑动轴承磨损超限； 3．弹簧断裂或失效； 4、有异物卡住；	1．清洁、加油。 2．更换铜套。 3．检查更换。 4、检查排出。
承载鞍在定位机构上倾斜过大	1、  水平定位装置顶杆弯曲； 2、  水平定位装置中弹簧断裂或失效；	1、校正或更换。 2、检查更换。
顶、鞍面测量 机构不动作	1．光电开关没有信号输出； 2．电磁阀没有动作；	1．  调光电开关安装位置使之能检测到承载鞍；检查连线是否有问题；连线正常则更换光电开关。 2．查电磁阀连线是否有断路，检查电脑控制信号是否正常，都无问题则更换电磁阀。
鞍面机构 不能换向	1．定线卡松动； 2．换向齿轮中有异物卡住；	1．线复位后重新紧固。 2．拆卸清洗、加油。 3．更换或上紧。
承载鞍出料 时碰定位轮	1．出料机构前小车导向轮松动或摩损； 2、导向轮轴弯曲；	1．  紧固或更换。 2．  校正。
出料机构 运行不畅	1、  小车导轨内有异物卡住； 2、  与小车气缸相连的活动气管被卡住；	1、  清理干净。 2、  检查是哪里松脱，重新固定。

八、紧急故障与处理：

在自动测量过程中，由于上下料卡滞或其他原因引起的故障时，第一步：应按计算机界面的[紧急停止]按钮，计算机退出自动检测功能，操作者应先用手将承载鞍取出，避免传感器和测量机构损坏；第二步：复位PLC：将PLC左下方的小原点开关拨下，再拨上，则PLC复位，同时动作汽缸也复位。第三步：重新进入[自动检测]界面，按[自动测量]按钮，测量机构先复位，可重新测量。

如果手工取出承载鞍有困难，应先关闭气源，排气后可取出，注意此过程不要让承载鞍碰到传感器。

如果出现故障时计算机死机，按钮不灵，先应先关闭气源，排气后可取出承载鞍，注意此过程不要让承载鞍碰到传感器，再关闭电源，重新开气、开机。

九、运输与安装

运输时，检测机应固定在牢固的底座上，并用包装箱包装，各气缸活塞杆都应在缩回位置；并将各机构可靠悬挂，然后用绳索将包装箱与运输车体绑扎坚固并遮雨布，以防运输过程中损坏。

吊装时将钢丝绳兜在底座上。

本机安装应下地脚螺栓并调水平，将上料机构面板调至与水平面倾角不超过5′即可。