軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道車輛的修復(fù)領(lǐng)域，尤其是一種軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[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(chǎn)生的黏著牽引力和黏著制動力以實現(xiàn)機車運行的。黏著致使車輪與鋼軌的接觸面不斷產(chǎn)生磨耗，甚至產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致失效，危及行車安全。特別是隨著鐵路運輸向高速、重載發(fā)展，因磨損所致的事故風(fēng)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(fù)三種方式。輪對的報廢帶來巨大的經(jīng)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(fù)，并將車輪恢復(fù)至原始工藝尺寸是比較合理的方式。
[0004]當(dāng)前，針對列車車輪的踏面、輪緣的修復(fù)方法設(shè)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(shè)備往往需要在修復(fù)加工后再將產(chǎn)品移至機械加工設(shè)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(fù)加工，輪對的拆卸容易對車軸及車輪內(nèi)孔造成損傷。另外焊接加工熱輸入大，焊前需預(yù)熱，工藝調(diào)節(jié)困難，表面成型較粗糙，加工余量大，易產(chǎn)生裂紋、氣孔、熔塌等缺陷，工藝水平要求嚴(yán)格，針對不同型號的車輪其通用性不高。同樣采用激光修復(fù)設(shè)備，但是基本上依然采用人工控制的方法將產(chǎn)品加工至需要尺寸，自動化程序低，生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)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(chǎn)生損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法，以解決現(xiàn)有修復(fù)過程通用性差、自動化程度低、生產(chǎn)效率低和拆裝過程可能會產(chǎn)生損傷的問題。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備，包括:
[0007]支撐模塊和用于驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)的第一電機，所述支撐模塊包括支撐單元、工作臺和導(dǎo)軌，輪對架設(shè)在支撐單元上且輪子懸設(shè)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(dǎo)軌滑動連接；
[0008]激光修復(fù)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(fù)區(qū)域的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成修復(fù)運動參數(shù)，所述PLC控制單元根據(jù)該修復(fù)運動參數(shù)控制第一電機帶動輪對旋轉(zhuǎn)和控制機器人帶動激光頭對輪子進行修復(fù)，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(jīng)激光修復(fù)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(shù)，所述PLC控制單元根據(jù)該切削運動參數(shù)控制第一電機帶動輪對旋轉(zhuǎn)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(qū)動工作臺在導(dǎo)軌上滑動對另一輪子完成修復(fù)操作。
[0012]進一步地，還包括打磨設(shè)備和清洗設(shè)備，所述打磨設(shè)備用于打磨待修復(fù)的輪子的表面，所述清洗設(shè)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(shè)在所述支撐單元上，通過所述第一電機驅(qū)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(zhuǎn)。
[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(dǎo)體激光器，所述機器人為六軸機器人。
[0017]本發(fā)明還提供了一種軌道車輛輪對的修復(fù)方法，應(yīng)用在上述的修復(fù)設(shè)備上，包括:
[0018]將輪對架設(shè)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(fù)區(qū)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(fù)運動參數(shù)；
[0020]所述PLC控制單元根據(jù)該修復(fù)運動參數(shù)控制機器人帶動激光頭對輪子進行修復(fù)和控制第一電機帶動輪對旋轉(zhuǎn)，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(jīng)激光修復(fù)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(shù)；
[0022 ]所述PLC控制單元根據(jù)該切削運動參數(shù)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(zhuǎn)，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(qū)動工作臺在導(dǎo)軌上滑動對另一輪子完成修復(fù)操作。
[0024]進一步地，在將輪對架設(shè)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(shè)備對待修復(fù)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(dāng)輪對上固定有軸箱時，則將所述軸箱架設(shè)在支撐架上以實現(xiàn)對輪對的架設(shè)，當(dāng)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(shè)在支撐架上以實現(xiàn)對輪對的架設(shè)，當(dāng)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(shè)在支撐架上以實現(xiàn)對輪對的架設(shè)。
[0028]本發(fā)明提供了一種軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法，集成了激光修復(fù)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(fù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法實現(xiàn)從裝夾到成品的全自動化加工，整個生產(chǎn)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(fù)的要求，提升了生產(chǎn)效率，而且縮減了廢品率，減少了加工缺陷，大大節(jié)省了人工、設(shè)備、場地、搬運等成本。且通用性強，成型質(zhì)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(nèi)孔損傷，生產(chǎn)效率更高，減少了人為誤差。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例提供的修復(fù)設(shè)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(dǎo)軌；14、輪對，15:夾持刀架，16:刀具。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行更詳細的描述。根據(jù)下列描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)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(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種軌道車輛輪對的修復(fù)設(shè)備，包括:
[0033]支撐模塊和用于驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)的第一電機9，所述支撐模塊包括支撐單元、工作臺12和導(dǎo)軌13，輪對14的軸架設(shè)在支撐單元上且輪子懸設(shè)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(dǎo)軌13滑動連接；
[0034]激光修復(fù)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(fù)區(qū)域的信息，并與參考輪子模型比對且處理生成修復(fù)運動參數(shù)，所述PLC控制單元3根據(jù)該修復(fù)運動參數(shù)控制第一電機9帶動輪對14旋轉(zhuǎn)和控制機器人5帶動激光頭6對輪子進行修復(fù)，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(jīng)激光修復(fù)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(shù)，所述PLC控制單元3根據(jù)該切削運動參數(shù)控制第一電機9帶動輪對旋轉(zhuǎn)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(qū)動工作臺12在導(dǎo)軌13上滑動對另一輪子完成修復(fù)操作(包括激光修復(fù)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(shè)置位置只要使得該三維掃描儀7能夠?qū)崿F(xiàn)掃描功能即可。
[0039]在本實施例中，所述修復(fù)設(shè)備還包括打磨設(shè)備(未圖示)，用于打磨待修復(fù)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(fù)設(shè)備還包括清洗設(shè)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(zhì)對熔覆層組織造成的夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，從而提高修復(fù)質(zhì)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