铁路货车轮对轴承前盖拆卸方法

1.本发明涉及交通运输技术领域，确切地说是一种铁路货车轮对轴承前盖拆卸方法。


背景技术：

2.近年来，我国交通运输事业的发展越来越迅速，铁路运输已成为主要的交通运输方式，承担着大量的运输任务。随着科学技术的进步，铁路货车也朝着高速、重载的方向发展，对我国铁路货车的运行质量以及检修水平提出了更高的要求。轮对是铁路货车最重要的部件之一，决定了整节车厢的运行质量。及时对轮对进行检修可以保证铁路货车运行的安全性，避免事故的发生。
3.为了对轮对进行检修需要分解轮对，分解轮对的第一步是拆卸轴承前盖。拆卸现阶段各个工厂、站段的轴承前盖拆卸工作主要采用人工作业，操作电动扳手拧松前盖螺钉，再依次将螺钉、前盖、防松垫片和标志板从轴端取出，并放入到相应的盛料框中。目前采用的人工拆卸方式存在劳动强度大、操作危险度高、容易误操作以及与检修系统配合程度低等缺点。
4.为了解决上述的问题，提高铁路货车转向架检修效率和自动化程度，开发一套能够自动拆卸轴承前盖的机器人装备，该装备以工业机器人技术、目标检测技术、自动拆卸技术和智能软件技术为核心，能替代重复高强度的人工作业，降低工人劳动强度和作业安全隐患，提高作业效率，保证作业过程安全、可靠、高效、便捷和信息化。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种铁路货车轮对轴承前盖拆卸方法，该拆卸方法降低工人劳动强度和作业安全隐患，提高作业效率，保证作业过程安全、可靠、高效、便捷和信息化。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：一种铁路货车轮对轴承前盖拆卸方法，包含以下步骤：（a）将拆卸轴承前盖分为两步，第一步是前盖螺钉拆卸，以取下前盖组件；第二步是对前盖组件进行拆卸； （b）按拆卸过程，设置拆卸系统，拆卸系统包括轮对定位单元、前盖拆卸单元、移动架单元、电动扳手单元、前盖分解单元；其中，移动架单元的主体为一个安装在检修轨道上的桁架，作为电动扳手单元、前盖拆卸单元的安装基础；轮对定位单元安装在移动架单元下方，进行轮对定位和轴向姿态调整，使轮对螺钉和电动扳手单元的套筒对齐，利用套筒拆卸轮对螺钉；前盖拆卸单元安装在移动架单元上，由协作机器人和拆卸机械手组成，前盖拆卸单元与电动扳手单元配合完成前盖的拆卸；两套电动扳手单元分别安装在移动架单元的两个端部，由直线模组将其运送到工作位置，进行前盖螺钉的拧松操作；前盖分解单元安装在移动架单元旁侧，用于将从轮对上拆卸下来的前盖组件分解为单独的零件。
7.本发明通过前盖拆卸机械手将轴承前盖从轮对轴端位置上拆卸下来，轴承前盖通过螺钉安装在轴端上，前盖上还安装有垫片和标志板，在拆卸的时候先拧松螺钉，之后将前盖、螺钉、垫片和标志板组成的前盖组件从轴端上拆卸下来，最后将前盖组件的组成部分单独分解出来；为便于拆卸，将轴承前盖拆卸机器人装备设计为五大单元，分别是前盖分解单元、电动扳手单元、移动架单元、轮对定位单元和前盖拆卸单元。其中，移动架单元的主体为一个安装在检修轨道上的桁架结构，作为电动扳手单元、前盖拆卸单元的安装基础。轮对定位单元安装在移动架单元下方，进行轮对定位和轴向姿态调整，使轮对螺钉和电动扳手单元的套筒对齐。前盖拆卸单元安装在移动架单元上，由协作机器人和拆卸机械手组成，可与电动扳手单元配合完成前盖的拆卸。两套电动扳手单元分别安装在移动架单元两端部，由直线模组将其运送到工作位置，进行前盖螺钉的拧松操作。前盖分解单元安装在移动架单元旁侧，用于将从轮对上拆卸下来的前盖组件分解为单独的零件。
8.本发明具有以下有点：（1）拆卸效率高。人工拆卸完成一个轮对两侧前盖的拆卸需要大约4-5分钟，本发明能够将拆卸时间控制在2分钟以内。
9.（2）便于工件管理。本发明将前盖拆卸之后还能够前盖的各个组成部分单独分解出来，并放置在各自的容器中。
10.（3）便于车间信息化管理。在进行拆卸前，本发明会拍摄轮对前盖的照片，前盖上有轮对型号和编号信息，便于后续轮对信息管理。
11.本发明解决了现有技术中人工拆卸方式存在劳动强度大、操作危险度高、容易误操作以及与检修系统配合程度低等问题。
附图说明
12.图1是本发明实施例的结构示意图。
13.图2是本发明实施例中轮对定位单元的结构示意图。
14.图3是本发明实施例中前盖拆卸单元的结构示意图。
15.图4是本发明实施例中移动架单元的结构示意图。
16.图5是本发明实施例中电动扳手单元的结构示意图。
17.图6是本发明实施例中前盖分解单元的结构示意图。
18.图7是本发明实施例中所应用的前盖拆卸机械手的结构示意图。
19.图8是本发明实施例中所应用的前盖分解机械手的结构示意图。
20.图9是本发明涉及的前盖组件的结构示意图。
21.图10是本发明的轮对定位单元工作状态的立体图一。
22.图11是本发明的轮对定位单元工作状态的立体图二。
23.图12是本发明的协作机器人工作状态的立体图。
24.图13本发明的电动扳手单元4工作状态的立体图。
25.图14是本发明的由螺钉推杆工作状态的立体图。
26.图15是本发明的前盖分解单元取螺钉的立体图。
27.图16是本发明的前盖分解单元取垫片的立体图。
28.图17是本发明的前盖分解单元取标志板的立体图。
29.图18是的本发明的前盖分解单元取前盖的立体图。
30.附图标记说明：轮对定位单元1，轮对定位框架101，导套10101，电动缸102，顶升板103,导柱10301，v形块10302，摩擦轮10303,摩擦轮驱动电机10304，轮对挡杆104，轮对挡杆驱动电机10401，轮对挡杆座10402，轮对挡块105，轮对挡块弹簧10501，轮对挡杆座10502，激光距离传感器106。
31.前盖拆卸单元2，前盖拆卸机械手201,前盖夹头20101，螺钉推杆20102，相机20103，前盖夹头杆20104，前盖夹头滑块20105，螺钉推杆三角块20106，前盖夹头导轨20107，前盖夹头气缸20108，螺钉推杆气缸20109，螺钉推杆导轨20110，螺钉推杆滑块20111，前盖拆卸机械手安装座20112，前盖拆卸机械手框架20113，协作机器人202。
32.移动架单元3，移动架框架301，协作机器人直线模组302，协作机器人安装座30201，电动扳手直线模组303，电动扳手安装杆 30301。
33.电动扳手单元4，套筒401，电动扳手安装座 402。
34.前盖分解单元5，前盖分解机械手501，电磁铁50101，吸盘50102，磁铁气缸50103，垫片推杆气缸50104，垫片推杆50105，电磁铁安装架50106，垫片推杆弹簧50107，垫片推杆安装座50108，垫片推杆安装架50109，电磁铁安装架滑块50110，垫片推杆安装架滑块50111,前盖分解机械手导轨50112，前盖分解机械手框架50113，前盖分解机械手旋转电机50114，前盖分解机械手旋转电机减速机50115，前盖分解机械手旋转电机减速机安装架50116，前盖分解机械手旋转座50117，前盖分解机械手安装座50118，z模组502，y模组503，x模组504,前盖放置台505，前盖分解单元5安装架506。
35.前盖组件6，螺钉60101，垫片60102，标志板60103，前盖60104。
具体实施方式
36.下面结合实施例，进一步说明本发明。
37.参见图1-图18可知，本发明的一种铁路货车轮对轴承前盖拆卸方法，包括以下步骤：a将拆卸轴承前盖分为两步，第一步是前盖螺钉拆卸，以取下前盖组件；第二步是对前盖组件进行拆卸； b按拆卸过程，设置拆卸系统，拆卸系统包括轮对定位单元1、前盖拆卸单元2、移动架单元3、电动扳手单元4、前盖分解单元5；其中，移动架单元3的主体为一个安装在检修轨道上的桁架，作为电动扳手单元4、前盖拆卸单元2的安装基础；轮对定位单元1安装在移动架单元3下方，进行轮对定位和轴向姿态调整，使轮对螺钉和电动扳手单元4的套筒对齐，利用套筒拆卸轮对螺钉；前盖拆卸单元2安装在移动架单元3上，由协作机器人和拆卸机械手组成，前盖拆卸单元2与电动扳手单元4配合完成前盖的拆卸；两套电动扳手单元4分别安装在移动架单元3的两个端部，由直线模组将其运送到工作位置，进行前盖螺钉的拧松操作；前盖分解单元5安装在移动架单元3旁侧，用于将从轮对上拆卸下来的前盖组件分解为单独的零件。
38.如图1-8所示，各单元结构详述如下：轮对定位单元1，轮对定位单元1安装在移动架单元3下方，轮对定位单元1设有轮对定位框架101、电动缸102、顶升板103,轮对挡杆104、轮对挡块105、激光距离传感器106、
导套10101、导柱10301、v形块10302、摩擦轮10303,摩擦轮驱动电机10304、轮对挡杆驱动电机10401、轮对挡杆座10402、轮对挡块弹簧10501、轮对挡杆座10502；电动缸102的底座安装在轮对定位框架101的底部，升缩杆上端安装在顶升板103上，电动缸102控制顶升板103上下移动；轮对定位单元1的一端设有轮对挡杆104、轮对挡块105、激光距离传感器106，轮对挡杆104、轮对挡块105配合限制轮对滚动，激光距离传感器106用于检测是否有轮对经过；导柱10301间隔设置多个，每个导柱10301均安装在顶升板103的下表面，导柱10301穿过导套10101中间的孔,导套10101安装在轮对定位框架101上，导柱10301可以在导套10101的孔中滑动；v形块10302安装在顶升板103上，在顶升板103两侧各有一对v形块10302，每对v形块10302中间安装有两个摩擦轮10303，有一个摩擦轮10303的一侧安装有摩擦轮驱动电机10304，用来驱动摩擦轮10303旋转；轮对挡块105安装在轮对挡块座10502上，轮对挡块弹簧10501安装在轮对挡块105上；轮对挡块座10502安装在轮对定位框架101上。轮对挡杆座10402安装在轮对定位框架101上，轮对挡杆104和轮对挡杆驱动电机10401安装在轮对挡杆座10402上，激光距离传感器106安装在轮对挡块座10502上。
39.前盖拆卸单元2安装在协作机器人直线模组302上，前盖拆卸单元2设有前盖拆卸机械手201、协作机器人202、前盖夹头20101、螺钉推杆20102、相机20103、前盖夹头杆20104、前盖夹头滑块20105、螺钉推杆三角块20106、前盖夹头导轨20107、前盖夹头气缸20108、螺钉推杆气缸20109、螺钉推杆导轨20110、螺钉推杆滑块20111、前盖拆卸机械手安装座20112、前盖拆卸机械手框架20113；前盖拆卸机械手201连接设置在协作机器人202上，前盖拆卸单元2还设有前盖拆卸机械手201通过前盖拆卸机械手安装座20112安装在协作机器人202上，前盖拆卸机械手安装座20112安装在前盖拆卸机械手框架20113上，螺钉推杆导轨20110和前盖夹头导轨20107安装在前盖拆卸机械手框架20113上，前盖拆卸机械手框架20113上面安装有螺钉推杆滑块20111和前盖夹头滑块20105，螺钉推杆20102安装在螺钉推杆滑块20111上，前盖夹头杆20104安装在前盖夹头滑块20105上，前盖夹头20101安装在前盖夹头杆20104上，两个螺钉推杆20102中的一个在末端安装有螺钉推杆三角块20106，前盖夹头气缸20108安装在前盖拆卸机械手框架20113上，气缸杆的末端连接着前盖夹头杆20104，螺钉推杆气缸20109安装在前盖拆卸机械手框架20113上，气缸杆的末端连接着螺钉推杆20102，相机20103安装在前盖拆卸机械手框架20113的一端。
40.移动架单元3安装在轮对检修线上，移动架单元3设有移动架框架301、协作机器人直线模组302、电动扳手直线模组303、协作机器人安装座30201、电动扳手安装杆30301, 协作机器人直线模组302安装在移动架框架301上，电动扳手直线模组303安装在移动架框架301上；机器人直线模组302通过协作机器人安装座30201安装在移动架框架301上，电动扳手安装杆30301连接设置电动扳手单元4。
41.电动扳手单元4安装在移动架单元3上，电动扳手单元4设有套筒401、电动扳手安装座402，套筒401通过电动扳手安装座402连接设置在移动架单元3上；前盖分解单元5安装在移动架单元3的一侧，前盖分解单元5设有前盖分解机械手501、z模组502、y模组503、x模组504、前盖放置台505及前盖分解单元安装架506、电磁铁50101、吸盘50102、磁铁气缸50103、垫片推杆气缸50104、垫片推杆50105、电磁铁安装架50106、垫片推杆弹簧50107、垫片推杆安装座50108、垫片推杆安装架50109、电磁铁安装架滑块50110、垫片推杆安装架滑块50111,前盖分解机械手导轨50112、前盖分解机械手框架
50113、前盖分解机械手旋转电机50114、前盖分解机械手旋转电机减速机50115、前盖分解机械手旋转电机减速机安装架50116、前盖分解机械手旋转座50117、前盖分解机械手安装座50118；x模组504安装在前盖分解单元安装架506上，y模组503安装在x模组504上，z模组502安装在y模组503上，前盖分解机械手501安装在z模502组上，前盖放置台505安装在前盖分解单元安装架506下方的地面上；前盖分解机械手501通过前盖分解机械手安装座50118安装在z模组502上；前盖分解机械手旋转座50117安装在前盖分解机械手安装座50118上，前盖分解机械手旋转电机减速机安装架50116安装在前盖分解机械手旋转座50117上，前盖分解机械手旋转电机减速机50115连接前盖分解机械手旋转电机50114，前盖分解机械手旋转电机减速机50115安装在前盖分解机械手旋转电机减速机安装架50116上；前盖分解机械手框架50113与前盖分解机械手旋转电机减速机50115输出轴相连，由前盖分解机械手旋转电机50114带动旋转；磁铁气缸50103和垫片推杆气缸50104安装在前盖分解机械手框架50113上，磁铁气缸50103的活塞杆与电磁铁安装架50106固定连接，三个电磁铁50101安装在电磁铁安装架50106上；电磁铁安装架50106与电磁铁安装架滑块50110固定连接，电磁铁安装架滑块50110和前盖分解机械手导轨50112配合；垫片推杆安装架50109与垫片推杆气缸50104的活塞杆固定连接，垫片推杆安装座50108与垫片推杆安装架50109固定连接，垫片推杆50105安装在垫片推杆安装座50108上，垫片推杆50105沿着垫片推杆安装座50108中的孔滑动，垫片推杆弹簧50107套在垫片推杆50105上。垫片推杆50105工作时，其在电磁铁50101处的一端，伸出到电磁铁50101下方对垫片进行按压。
42.如图9所示，前盖组件6的前盖60104的表面通过螺钉60101固定垫片60102、标志板60103。本拆卸系统用于将前盖组件6从轮对上拆卸下来，并将螺钉60101，垫片60102，标志板60103和前盖60104分解开。
43.图10、图11所示，轮对从轨道上滚到轮对定位单元1处时，轮对定位单元1上的激光距离传感器106检测到有轮对经过，轮对挡杆驱动电机10401升起轮对挡杆104，轮对压过轮对挡块105后撞到升起来的轮对挡杆104上，轮对挡块105由轮对挡块弹簧10501弹起之后与轮对挡杆104一起限制轮对滚动。接着电动缸102带动顶升板103顶升，使v形块10302与轮对接触，电动缸102继续顶升，由v形块10302将轮对的位置固定在两个摩擦轮10303中，并将轮对抬离轨道。
44.图12所示， 将轮对抬离轨道后，协作机器人202驱动前盖拆卸机械手201移动到轮对轴端处，由相机20103拍摄轴端照片并计算出前盖螺钉的位置，之后摩擦轮10303带动轮对旋转，使轮对螺钉与套筒401对齐。协作机器人202的最后一个关节调整前盖拆卸机械手201的姿态，使前盖夹头20101夹持住轮对前盖，移动架单元3的电动扳手直线模组303驱动电动扳手单元4移动到前盖处，使套筒401套在螺钉上，开始拧松螺钉。拧松螺钉过程中，螺钉会沿着轴线方向向外移动，为了防止螺钉掉落，由协作机器人202驱动前盖拆卸机械手201与螺钉同向等速移动，保证前盖和螺钉贴合在一起。在螺钉完全拧松后，将前盖组件6从轮对轴端上取下，运送到前盖放置台505上，由前盖分解单元5进行分解。
45.如图13所示，运送前盖组件6时，为了防止螺钉60101掉出，由螺钉推杆20102将螺钉60101固定在前盖的螺钉孔中。
46.如图14所示，前盖夹头20101和螺钉推杆20102由气缸和滑块驱动实现直线运动。放置好前盖组件6后，协作机器人直线模组302将前盖拆卸单元运2送到轨道另一端，拆卸另
一个前盖。
47.如图9所示，前盖组件6的前盖60104的表面通过螺钉60101固定垫片60102、标志板60103。本拆卸系统用于将前盖组件6从轮对上拆卸下来，并将螺钉60101，垫片60102，标志板60103和前盖60104分解开。
48.如图15-18所示，前盖分解单元 5 上安装有电磁铁 50101，用于吸附垫片60102、螺钉60101和前盖60104，吸盘 50102 用于吸附标志板60103。分解前盖组件6时，首先由 y 模组 503 和x 模组 504 将前盖分解机械手 501 移动到前盖放置台 505 正上方，由 z 模组 502 将前盖分解机械手 501 向下移动，使用吸盘 50102 或电磁铁 50101吸附工件。吸附工件后，由 z 模组 502 将前盖分解机械手 501 向上拉，从而将前盖组成部分从前盖上分离出来，再由 y 模组 503 和 x 模组 504 移动前盖分解机械手 501 到各个工件的放置位置处，松开电磁铁 50101 或吸盘50102，将工件放下，再回到前盖放置台 505 处，取出下一个工件，直到将所有工件都取出。电磁铁 50101 由电磁铁气缸 50103 控制上下移动，当电磁铁气缸50103 完全伸展时，电磁铁 50101 盖过吸盘 50102，此时由电磁铁 50101吸附工件；当电磁铁气缸 50103 完全收缩时，吸盘 50102 从电磁铁安装架50106 中间的孔中伸出，此时由吸盘 50102 吸附工件。在吸附螺钉60101时，为了防止垫片60102被螺钉60101带出，安装有垫片推杆 50105，由垫片推杆气缸 50104驱动，在取出螺钉60101时压住垫片60102。垫片60102上安装螺钉60101的位置孔较大，所以电磁铁 50101 吸附螺钉60101的时候不能吸附螺钉安装孔的位置，需要将整个前盖分解机械手 501 旋转一定的角度，使电磁铁 50101 可以吸附到垫片60102上其他位置。前盖分解机械手旋转电机 50114 可以旋转前盖分解机械手框架50113，从而实现电磁铁50101吸附位置的调整。
49.以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。