軌道車輛輪對的修復設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種軌道車輛輪對的修復設備，包括用于架設輪對的支撐單元、與支撐單元固定的工作臺、導軌、機器人、激光頭、激光器、送粉單元、第一電機、切削加工模塊、第二電機、PLC控制單元、三維掃描儀和計算機，計算機通過三維掃描儀獲取一輪子待修復區域的信息，并與參考輪子模型比對且生成修復運動參數，PLC控制單元根據修復運動參數控制機器人帶動激光頭對輪子修復，計算機通過三維掃描儀獲取修復后輪子的信息，并比對生成切削運動參數，PLC控制單元根據切削運動參數控制切削加工模塊對輪子切削成與參考輪子模型相同，通過第二電機驅動工作臺在導軌上滑動對另一輪子完成修復。本實用新型提升了生產效率，減少了加工缺陷。
【專利說明】
軌道車輛輪對的修復設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及軌道車輛的修復領域，尤其是一種軌道車輛輪對的修復設備及修復方法。
【背景技術】
[0002]軌道車輛(例如，地鐵車輛)主要基于車輪與軌道相互作用產生的黏著牽引力和黏著制動力以實現機車運行的。黏著致使車輪與鋼軌的接觸面不斷產生磨耗，甚至產生各種損傷，磨損部位包括車輪踏面和輪緣。磨損類型有磨耗、疲勞裂紋、踏面剝離、熱損傷、崩裂或各種形式的集合等。磨損的產生不但加速縮減輪軌的使用壽命，在車輪磨損至一定程序還將導致失效，危及行車安全。特別是隨著鐵路運輸向高速、重載發展，因磨損所致的事故風險也在增加。
[0003]針對車輪的磨損，列車檢修時采取的方式有更換輪對(報廢)、修型、對車輪輪緣或踏面表面實行修復三種方式。輪對的報廢帶來巨大的經濟浪費，而修型又達不到車輪的原始工藝尺寸，縮減了車輪的使用壽命，所以對車輪進行修復，并將車輪恢復至原始工藝尺寸是比較合理的方式。
[0004]當前，針對列車車輪的踏面、輪緣的修復方法設備主要有電弧堆焊、激光熔覆、等離子焊、電子束焊等。其中較成熟為電弧堆焊，但這些加工設備往往需要在修復加工后再將產品移至機械加工設備上進行二次加工，有的甚至需將輪對拆卸后對單個輪餅修復加工，輪對的拆卸容易對車軸及車輪內孔造成損傷。另外焊接加工熱輸入大，焊前需預熱，工藝調節困難，表面成型較粗糙，加工余量大，易產生裂紋、氣孔、熔塌等缺陷，工藝水平要求嚴格，針對不同型號的車輪其通用性不高。同樣采用激光修復設備，但是基本上依然采用人工控制的方法將產品加工至需要尺寸，自動化程序低，生產效率低下，產品搬運頻繁，采用的裝夾方式多為三爪卡盤及或自動定心裝置，對車軸軸頭容易產生損傷。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種軌道車輛輪對的修復設備及修復方法，以解決現有修復過程通用性差、自動化程度低、生產效率低和拆裝過程可能會產生損傷的問題。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型提供了一種軌道車輛輪對的修復設備，包括:
[0007]支撐模塊和用于驅動車輪旋轉的第一電機，所述支撐模塊包括支撐單元、工作臺和導軌，輪對架設在支撐單元上且輪子懸設在工作臺上方，所述支撐單元固定在工作臺上，所述工作臺與導軌滑動連接；
[0008]激光修復模塊，包括機器人、激光頭、激光器和送粉單元，所述激光頭分別與激光器、送粉單元和機器人連接；
[0009]切削加工模塊，包括機械手臂、夾持刀架和刀具，所述刀具通過夾持刀架固定在機械手臂上；
[00? O ] PLC控制單元、第二電機、三維掃描儀和計算機，所述PLC控制單元分別與所述計算機、激光器、送粉單元、機器人、機械手臂、第一電機和第二電機連接，所述三維掃描儀與計算機連接；
[0011]其中，所述計算機通過三維掃描儀獲取一輪子的待修復區域的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成修復運動參數，所述PLC控制單元根據該修復運動參數控制第一電機帶動輪對旋轉和控制機器人帶動激光頭對輪子進行修復，通過所述激光器為激光頭提供能源，通過所述送粉單元提供粉末，所述計算機還通過三維掃描儀獲取經激光修復后該輪子的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成切削運動參數，所述PLC控制單元根據該切削運動參數控制第一電機帶動輪對旋轉和控制切削加工模塊對輪子切削，以切削成與參考輪子模型相同的輪子，通過第二電機驅動工作臺在導軌上滑動對另一輪子完成修復操作。
[0012]進一步地，還包括打磨設備和清洗設備，所述打磨設備用于打磨待修復的輪子的表面，所述清洗設備用于清洗打磨后的輪子的表面。
[0013]進一步地，所述支撐單元包括支撐架、輔助軸箱和輔助軸承，所述支撐架與輔助軸箱可拆卸連接，所述輔助軸承與輔助軸箱可拆卸連接。
[0014]進一步地，所述支撐架為V型支撐架或U型支撐架。
[0015]進一步地，所述輪對的軸頭架設在所述支撐單元上，通過所述第一電機驅動所述輪對中的軸位于兩個輪子之間的部分使得輪對旋轉。
[0016]進一步地，所述送粉單元包括送粉機本體和惰性氣體輸送單元，所述激光器為光纖激光器或半導體激光器，所述機器人為六軸機器人。
[0017]本實用新型還提供了一種軌道車輛輪對的修復方法，應用在上述的修復設備上，包括:
[0018]將輪對架設在支撐單元上；
[0019]通過三維掃描儀對輪對中一輪子的待修復區域進行掃描，并將獲得的三維信息輸送至計算機，所述計算機將該三維信息與參考輪子模型比對，并處理生成修復運動參數；
[0020]所述PLC控制單元根據該修復運動參數控制機器人帶動激光頭對輪子進行修復和控制第一電機帶動輪對旋轉，通過所述激光器為激光頭提供能源，通過所述送粉單元提供粉末；
[0021]通過三維掃描儀對經激光修復后的該輪子進行掃描，并將獲得的三維信息輸送至計算機，所述計算機將該三維信息與參考輪子模型比對，并處理生成切削運動參數；
[0022 ]所述PLC控制單元根據該切削運動參數控制切削加工模塊對輪子切削和控制第一電機帶動輪對旋轉，以切削成與參考輪子模型相同的輪子；
[0023]通過所述第二電機驅動工作臺在導軌上滑動對另一輪子完成修復操作。
[0024]進一步地，在將輪對架設在支撐架上后，且進行三維掃描前，還包括以下步驟:
[0025]通過打磨設備對待修復的輪子的表面進行打磨操作。
[0026]進一步地，在打磨時或打磨后且進行三維掃描前，還對所述輪子的表面進行清洗操作。
[0027]進一步地，所述支撐單元包括支撐架、輔助軸箱和輔助軸承，所述支撐架與輔助軸箱可拆卸連接，所述輔助軸承與輔助軸箱可拆卸連接，當輪對上固定有軸箱時，則將所述軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設，當輪對上固定有軸承時，則將所述軸承通過所述輔助軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設，當輪對上未固定有軸箱或軸承時，則將所述輪對通過輔助軸承以及輔助軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設。
[0028]本實用新型提供了一種軌道車輛輪對的修復設備及修復方法，集成了激光修復模塊、切削加工模塊、三維掃描儀及支撐模塊對輪對進行修復。與現有技術相比，所述修復設備及修復方法實現從裝夾到成品的全自動化加工，整個生產過程除了輪對裝夾外，采用了全自動加工的方式，不但達到了輪對修復的要求，提升了生產效率，而且縮減了廢品率，減少了加工缺陷，大大節省了人工、設備、場地、搬運等成本。且通用性強，成型質量好，不需拆卸輪對甚至不需要拆卸軸承座，避免了因拆卸造成的軸、輪內孔損傷，生產效率更高，減少了人為誤差。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型實施例提供的修復設備的原理圖。
[0030]圖中，1、計算機;2、激光器;3、PLC控制單元;4、送粉單元;5、機器人;6、激光頭；7、三維掃描儀;8、機械手臂;9、第一電機;10、第二電機;11、支撐架；12、工作臺；13、導軌；14、輪對，15:夾持刀架，16:刀具。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合示意圖對本實用新型的【具體實施方式】進行更詳細的描述。根據下列描述和權利要求書，本實用新型的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0032]如圖1所示，本實用新型提供了一種軌道車輛輪對的修復設備，包括:
[0033]支撐模塊和用于驅動車輪旋轉的第一電機9，所述支撐模塊包括支撐單元、工作臺12和導軌13，輪對14的軸架設在支撐單元上且輪子懸設在工作臺12上方，所述支撐單元固定在工作臺12上，所述工作臺12與導軌13滑動連接；
[0034]激光修復模塊，包括機器人5、激光頭6、激光器2和送粉單元4，所述激光頭9分別與激光器2、送粉單元4和機器人5連接；
[0035]切削加工模塊，包括機械手臂8、夾持刀架15和刀具16，所述刀具16通過夾持刀架15固定在機械手臂8上，刀具16用于切削待加工的軌道車輛輪對；
[0036]PLC控制單元3、第二電機10、三維掃描儀7和計算機I，所述PLC控制單元3分別與所述計算機1、激光器2、送粉單元4、機器人5、機械手臂8、第一電機9和第二電機10連接，所述三維掃描儀2與計算機I連接；
[0037]其中，所述計算機I通過三維掃描儀7獲取一輪子的待修復區域的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成修復運動參數，所述PLC控制單元3根據該修復運動參數控制第一電機9帶動輪對14旋轉和控制機器人5帶動激光頭6對輪子進行修復，通過所述激光器2為激光頭6提供能源，通過所述送粉單元4提供粉末，所述計算機I還通過三維掃描儀7獲取經激光修復后該輪子的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成切削運動參數，所述PLC控制單元3根據該切削運動參數控制第一電機9帶動輪對旋轉和控制切削加工模塊對輪子切削，以切削成與參考輪子模型相同的輪子，通過第二電機10驅動工作臺12在導軌13上滑動對另一輪子完成修復操作(包括激光修復操作和切割操作)。
[0038]在本實施例中，三維掃描儀7固定在激光頭6上，但不以此為限。三維掃描儀7的設置位置只要使得該三維掃描儀7能夠實現掃描功能即可。
[0039]在本實施例中，所述修復設備還包括打磨設備(未圖示)，用于打磨待修復的輪子的表面。具體地，對輪子的表面打磨以去除雜物和氧化皮等。所述修復設備還包括清洗設備(未圖示)，用于清洗打磨后的輪子的表面。通過打磨和清洗能夠排除基體殘留缺陷對熔覆層組織造成的不利影響；防止在激光熔覆過程中油污、氧化物等雜質對熔覆層組織造成的夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，從而提高修復質量。
[0040]在本實施例中，所述支撐單元包括支撐架11、輔助軸箱(未圖示)和輔助軸承(未圖示)，所述支撐架11與輔助軸箱可拆卸連接，所述輔助軸承與輔助軸箱可拆卸連接。其優點是:可裝載已拆卸軸承的輪對，或未拆卸軸箱的輪對，并且對不同型號的輪對具有很好的通用性。
[0041]進一步地，所述支撐架11為V型支撐架或U型支撐架，但不以此為限。
[0042]在本實施例中，所述輪對14的軸頭架設在所述支撐單元上，通過所述第一電機9驅動所述輪對中的軸位于兩個輪子之間的部分使得輪對14旋轉。
[0043]進一步地，所述送粉單元包括送粉機本體和惰性氣體輸送單元，例如，惰性氣體輸送單元可以輸送氬氣。在本實施例中，所述激光器為光纖激光器或半導體激光器，所述機器人5為六軸機器人，但均不限于此。
[0044]本實施例還提供了一種軌道車輛輪對的修復方法，應用在所述的修復設備上，包括:
[0045]將輪對14架設在支撐單元上；
[0046]通過打磨設備對待修復的輪子的表面進行打磨操作，在打磨時或打磨后對所述輪子的表面進行清洗操作；
[0047]通過三維掃描儀7對輪對中一輪子的待修復區域進行掃描，并將獲得的三維信息輸送至計算機I，所述計算機I將該三維信息與參考輪子模型比對，并處理生成修復運動參數；
[0048]所述PLC控制單元3根據該修復運動參數控制機器人5帶動激光頭6對輪子進行修復和控制第一電機9帶動輪對旋轉，通過所述激光器2為激光頭6提供能源，通過所述送粉單元4提供粉末；
[0049]通過三維掃描儀7對經激光修復后的該輪子進行掃描，并將獲得的三維信息輸送至計算機I，所述計算機I將該三維信息與參考輪子模型比對，并處理生成切削運動參數；
[0050]所述PLC控制單元3根據該切削運動參數控制切削加工模塊對輪子切削和控制第一電機9帶動輪對旋轉，以切削成與參考輪子模型相同的輪子；
[0051]通過所述第二電機10驅動工作臺12在導軌13上滑動對另一輪子完成修復操作。
[0052]進一步地，所述修復方法還包括:
[0053]對輪子的待修復區域進行表面預處理，包括用于去除表面雜物和氧化皮的打磨處理和用于清洗打磨后的輪子表面的清洗處理。
[0054]通過所述打磨設備進行打磨操作，通過人工或所述清洗設備進行清洗操作。對于清洗操作，例如，可以用丙酮和無水酒精清洗修復區域及周圍5_范圍內的污質。此外，預處理操作和將所述車輪架設在支撐模塊上的操作之間的先后順序并不進行限定，前者先操作且后者后操作，或者后者先操作且前者后操作均可。
[0055]例如，在本實施例中，在將輪對架設在支撐架上后，且進行三維掃描前，所述修復方法還包括以下步驟:
[0056]通過打磨設備對待修復的輪子的表面進行打磨操作。
[0057]進一步地，在打磨時或打磨后且進行三維掃描前，還對所述輪子的表面進行清洗操作。
[0058]所述支撐單元包括支撐架、輔助軸箱和輔助軸承，所述支撐架與輔助軸箱可拆卸連接，所述輔助軸承與輔助軸箱可拆卸連接，當輪對上固定有軸箱時，則將所述軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設，當輪對上固定有軸承時，則將所述軸承通過所述輔助軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設，當輪對上未固定有軸箱或軸承時，則將所述輪對通過輔助軸承以及輔助軸箱架設在支撐架上以實現對輪對的架設。
[0059]本實用新型提供了一種軌道車輛輪對的修復設備及修復方法，集成了激光修復模塊、切削加工模塊、三維掃描儀及支撐模塊對輪對進行修復。與現有技術相比，所述修復設備及修復方法實現從裝夾到成品的全自動化加工，整個生產過程除了輪對裝夾外，采用了全自動加工的方式，不但達到了輪對修復的要求，提升了生產效率，而且縮減了廢品率，減少了加工缺陷，大大節省了人工、設備、場地、搬運等成本。且通用性強，成型質量好，不需拆卸輪對甚至不需要拆卸軸承座，避免了因拆卸造成的軸、輪內孔損傷，生產效率更高，減少了人為誤差。
[0060]具體地，通過采用三維掃描的方式檢測零件尺寸，可減少零件的裝卸次數，提升生產效率，簡化了生產工序;激光修復模塊在成型控制、熱量輸入控制、熔覆效果和修復精度等方面相比其它修復設備具有更高的優越性。由于修復精度高，表面成型外面好，缺陷少，修復后需削除的加工余量小，大大減少了機械加工時間，針對不同材料的車輪，其修復工藝的重新開發周期短;通過切削加工模塊加工去除余量，設備簡單，大大減小了設備成本;輪對中兩車輪修復理應成對修復，在修復完成一端后，只需啟動電機將另一端沿導軌送至加工區域即可，并不需要復雜設備、工裝將輪對調頭，大大簡化了生產工序。
[0061]上述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不對本實用新型起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的技術方案的范圍內，對本實用新型揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本實用新型的技術方案的內容，仍屬于本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，包括: 支撐模塊和用于驅動車輪旋轉的第一電機，所述支撐模塊包括支撐單元、工作臺和導軌，輪對架設在支撐單元上且輪子懸設在工作臺上方，所述支撐單元固定在工作臺上，所述工作臺與導軌滑動連接； 激光修復模塊，包括機器人、激光頭、激光器和送粉單元，所述激光頭分別與激光器、送粉單元和機器人連接； 切削加工模塊，包括機械手臂、夾持刀架和刀具，所述刀具通過夾持刀架固定在機械手臂上； PLC控制單元、第二電機、三維掃描儀和計算機，所述PLC控制單元分別與所述計算機、激光器、送粉單元、機器人、機械手臂、第一電機和第二電機連接，所述三維掃描儀與計算機連接； 其中，所述計算機通過三維掃描儀獲取一輪子的待修復區域的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成修復運動參數，所述PLC控制單元根據該修復運動參數控制第一電機帶動輪對旋轉和控制機器人帶動激光頭對輪子進行修復，通過所述激光器為激光頭提供能源，通過所述送粉單元提供粉末，所述計算機還通過三維掃描儀獲取經激光修復后該輪子的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成切削運動參數，所述PLC控制單元根據該切削運動參數控制第一電機帶動輪對旋轉和控制切削加工模塊對輪子切削，以切削成與參考輪子模型相同的輪子，通過第二電機驅動工作臺在導軌上滑動對另一輪子完成修復操作。2.如權利要求1所述的軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，還包括打磨設備和清洗設備，所述打磨設備用于打磨待修復的輪子的表面，所述清洗設備用于清洗打磨后的輪子的表面。3.如權利要求1所述的軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，所述支撐單元包括支撐架、輔助軸箱和輔助軸承，所述支撐架與輔助軸箱可拆卸連接，所述輔助軸承與輔助軸箱可拆卸連接。4.如權利要求3所述的軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，所述支撐架為V型支撐架或U型支撐架。5.如權利要求1所述的軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，所述輪對的軸頭架設在所述支撐單元上，通過所述第一電機驅動所述輪對中的軸位于兩個輪子之間的部分使得輪對旋轉。6.如權利要求1所述的軌道車輛輪對的修復設備，其特征在于，所述送粉單元包括送粉機本體和惰性氣體輸送單元，所述激光器為光纖激光器或半導體激光器，所述機器人為六軸機器人。
【文檔編號】B23P6/00GK205629825SQ201620296892
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】齊歡, 黎作瑜
【申請人】吉林省光鑄光電科技有限公司, 南京輝銳光電科技有限公司