CN112572525B - 一种基于双机器人的增减一体化在轨修复*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***，涉及轨道探伤修复技术领域，包括探测修复车以及设置于所述探测修复车上的探测机构、增材机构和减材机构，所述探测修复车用于在轨道上行走，所述探测机构用于探测导轨的损伤信息，所述增材机构包括第一机器人、热源机构和送料机构，所述第一机器人上设有加工头，所述热源机构、所述送料机构和所述加工头配合进行增材作业，所述减材机构包括第二机器人和邻近所述第二机器人设置的刀库，所述刀库搭载有加工工具，所述第二机器人适于切换所述加工工具以进行不同形式的加工。通过上述***进行轨道的探伤修复，提高了修复效果和加工效率。

Description

一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***

技术领域

本发明涉及轨道探伤修复技术领域，具体而言，涉及一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***。

背景技术

轨道包括两导轨，导轨是所有轨道走行设备的载体，它直接与轨道列车车轮接触，承受上部传来的压力，极易产生受损，如裂纹、擦伤、轨底破碎、轨头磨耗、轨头压溃、剥离、铸蚀等，因此，为了列车运行的安全，需要经常对导轨进行探伤和修复，但目前铁路轨道的探伤和修复过程是分别进行的，且以人工作业为主，因此，现有的轨道修复方式的修复效率较低，修复效果较差，且工作人员的作业环境较差，安全得不到确切保障。

发明内容

本发明解决的问题是轨道整体的修复效率较低以及工作人员的作业环境较差。

为解决上述问题，本发明提供一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***，包括探测修复车以及设置于所述探测修复车上的探测机构、增材机构和减材机构，所述探测修复车用于在轨道上行走，所述探测机构用于探测导轨的损伤信息，所述增材机构包括第一机器人、热源机构和送料机构，所述第一机器人上设有加工头，所述热源机构、所述送料机构和所述加工头配合进行增材作业，所述减材机构包括第二机器人和邻近所述第二机器人设置的刀库，所述刀库搭载有加工工具，所述第二机器人适于切换所述加工工具以进行不同形式的加工。

进一步地，所述探测机构包括两套探测装置，当所述探测修复车于所述轨道上行走时，两套所述探测装置的正下方分别为轨道的两条导轨。

进一步地，所述探测装置包括传输件和探伤件，所述探测修复车包括承载台以及设于所述承载台下表面的走行轮机构，所述传输件固定于所述承载台的下表面，所述探伤件设于所述传输件的前方，并相对所述承载台凸出，所述探伤件用于探测所述导轨的损伤信息，所述传输件用于传输所述导轨的损伤信息。

进一步地，两套所述探测装置的所述传输件分别设于所述增材机构和所述减材机构的正下方。

进一步地，所述第二机器人上设有高速主轴，所述加工工具包括多种加工刀具，所述第二机器人通过所述高速主轴加载和切换所述加工刀具。

进一步地，所述第二机器人包括机器人工具快换装置，所述第二机器人通过所述机器人工具快换装置与所述高速主轴连接。

进一步地，所述加工工具还包括三维识别装置，所述三维识别装置用于进一步地识别待加工处，以获取所述待加工处的详细信息，所述机器人工具快换装置用于实现所述三维识别装置和所述高速主轴的相互切换。

进一步地，还包括设于所述承载台上的控制机构和驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述探测修复车行走，所述控制机构用于控制所述驱动电机。

进一步地，所述探测修复车还包括锁止机构，所述锁止机构用于将所述探测修复车锁定于导轨上。

进一步地，所述探测修复车还包括设于所述承载台边缘的防护围栏。

本发明的有益效果：通过承载台上设置探测机构，从而使得探测修复车在轨道上行走时，探测机构同步进行探测，便于在发现导轨的损伤信息后使探测修复车及时停止行走；由于探测修复车上设有增材机构和减材机构，进而可以同时进行增材和减材加工，进一步提高加工效率，同时增材机构和减材机构均采用机器人进行加工，机器人灵活度高，使得增材机构和减材机构的可加工面广；通过在减材机构的邻近位置设置刀库，使得减材机构可切换加工工具，从而可实现多种形式的减材作业，进一步提高轨道的修复效果；另外，上述加工过程为全机械化过程，无需人工参与，从而避免了人工作业带来的安全问题。

附图说明

图1为本发明实施例的基于双机器人的增减一体化在轨修复***的结构图一；

图2为本发明实施例的基于双机器人的增减一体化在轨修复***的结构图二；

图3为本发明实施例的基于双机器人的增减一体化在轨修复***的结构图三。

附图标记说明：

1-探测修复车，11-承载台，12-走行轮机构，2-探测装置，21-传输件，22-探伤件，3-增材机构，31-第一机器人，311-加工头，32-热源机构，321-弧焊电源，322-激光发生器，33-送料机构，331-送丝机，332-送粉机，4-减材机构，41-第二机器人，411-高速主轴，5-刀库，51-加工刀具，6-控制机构，61-总电源，62-第一控制台，63-第二控制台，64-总控制台，7-防护围栏，8-驱动电机，9-导轨。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如附图所示，设有XYZ坐标系,其中，X轴正向表示“前”，X轴反向表示“后”，Y轴正向表示“左”，Y轴反向表示“右”,Z轴正向表示“上”，Z轴反向表示“下”。

如图1至图3所示，本发明实施例的一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***，包括探测修复车1以及设置于所述探测修复车1上的探测机构、增材机构3和减材机构4，所述探测修复车1用于在轨道上行走，所述探测机构用于探测导轨9的损伤信息，所述增材机构3包括第一机器人31、热源机构32和送料机构33，所述第一机器人31上设有加工头311，所述热源机构32、所述送料机构33和所述加工头311配合进行增材作业，所述减材机构4包括第二机器人41和邻近所述第二机器人41设置的刀库5，所述刀库5搭载有加工工具51，所述第二机器人41适于切换所述加工工具51以进行不同形式的加工。

其中，探测机构可以为红外探伤机构、X射线探伤机构、超声波探伤机构以及上述探伤机构的任意组合。承载台11的上表面为平面，以使承载台11的上表面的设备具有较好的平行度。送料机构33包括送丝机331和送粉机332。第一机器人31和第二机器人41为六轴机器人。其中，热源机构32包括弧焊电源321和激光发生器322，加工头311包括电弧喷枪和激光头。

增材作业可以通过三种方式实现，一是将热源切换为弧焊电源321，将加工头311切换为电弧喷枪，弧焊电源321、送丝机331配合实现送丝，电弧喷枪将涂料喷涂于待加工处，从而实现增材；二是将热源切换为激光发生器322，将加工头311切换为激光头，激光发生器322和送丝机331配合实现送丝，电弧喷枪将涂料喷涂于待加工处；三是将热源切换为激光发生器322，将加工头311切换为激光头，激光发生器322和送粉机332配合实现送粉，通过激光头将粉料涂于待加工处。本实施例所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***通过更改加工头311和配合机构可实现上述三种增材方式，因此，本实施例所述的增材机构3可根据损伤类型采用不同的增材方式，或者将以上增材方式组合，可以对不同损伤类型进行修复，且既效率高，效果好。

通过承载台11上设置探测机构，从而使得探测修复车1在轨道上行走时，探测机构同步进行探测，便于在发现导轨9的损伤信息后使探测修复车1及时停止行走；由于探测修复车1上设有增材机构3和减材机构4，进而可以同时进行增材和减材加工，进一步提高加工效率，同时增材机构3和减材机构4均采用机器人进行加工，机器人灵活度高，使得增材机构3和减材机构4的可加工面广；通过在减材机构4的邻近位置设置刀库5，使得减材机构4可切换加工工具，从而可实现多种形式的减材作业，进一步提高轨道的修复效果；另外，上述加工过程为全机械化过程，无需人工参与，从而避免了人工作业带来的安全问题。

可选地，如图3所示，所述探测机构包括两套探测装置2，当所述探测修复车1于所述轨道上行走时，两套所述探测装置2的正下方分别为轨道的两条导轨9。

具体地，通过在承载台11的下表面设置两套探测装置2，并使探测修复车1在轨道上行走时，两套所述探测装置2的正下方分别为轨道的两条导轨9，进而使得每套探测装置2均对一导轨9进行探测，从而对轨道的全面探伤，以提高探测精度。

可选地，所述探测装置2包括传输件21和探伤件22，所述探测修复车1包括承载台11以及设于所述承载台11下表面的走行轮机构12，所述传输件21固定于所述承载台11的下表面，所述探伤件22设于所述传输件21的前方，并相对所述承载台11凸出，所述探伤件22用于探测所述导轨9的损伤信息，所述传输件21用于传输所述导轨9的损伤信息。

具体地，通过将传输件21固定于承载台11的下表面，探伤件22设于所述传输件21的前方，从而使得探伤件22位于承载台11的前方，当探伤件22检测到导轨9的损伤信息，传输件21传输导轨9的损伤信息后，探测修复车1可以及时停止移动，避免探测修复车1行走过轨道损伤点。

可选地，两套所述探测装置2的所述传输件21分别设于所述增材机构3和所述减材机构4的正下方。

具体地，通过将两套探测装置2的传输件21分别设于增材机构3和减材机构4的正下方，从而使得探测机构导轨9的损伤信息后，探测修复车1无需过大地调整位置，甚至无需调整位置，增材机构3和减材机构4即可对待加工处进行加工，从而减少了探测修复车1的位置调整时间，提高了加工效率。

可选地，如图1和图2所示，所述第二机器人41上设有高速主轴411，所述加工工具51包括多种加工刀具，所述第二机器人41通过所述高速主轴411加载和切换所述加工刀具。

具体地，通过在第二机器人41的端部设置高速主轴411，并在第二机器人41后方的刀库5中搭载多种加工刀具，使得第二机器人41可通过高速主轴411加载和切换加工刀具，进而实现不同形式的加工。

其中，加工刀具可以为铣刀、打磨头、抛光头等刀具。

可选地，所述第二机器人41包括机器人工具快换装置，所述第二机器人41通过所述机器人工具快换装置与所述高速主轴411连接。

具体地，第二机器人41通过机器人工具快换装置与高速主轴411连接，则通过机器人工具快换装置可快速切换高速主轴411，在高速主轴411出现问题后能够快速更换。另外还可通过机器人工具快换装置将高速主轴411切换为其他机构，例如下述的三维识别装置，从而提高减材机构4功能的多样性。

可选地，所述加工工具51还包括三维识别装置，所述三维识别装置用于进一步地识别待加工处，以获取所述待加工处的详细信息，所述机器人工具快换装置用于实现所述三维识别装置和所述高速主轴411的相互切换。

具体地，通过三维识别装置可以获取待加工处的详细信息，获取待加工处的详细信息后，可以在增减材处理过程中，指导增材和减材的多少，以及增材的方式和减材作业使用的加工刀具，从而为后续的加工过程进行指导，以提高加工精度，从而可以完成多种复杂加工作业，实现对不同尺寸和不同类型损伤的修复。

可选地，还包括设于所述探测修复车1上的控制机构6和驱动电机8，所述驱动电机8用于驱动所述探测修复车1行走，所述控制机构6用于控制所述驱动电机8。

具体地，控制机构6包括总电源61、第一控制台62、第二控制台63、总控制台64，总电源61用于为本实施例所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***供电，总电源61可以为能从轨道处获取交流电的交流电源，也可以为高容量高压电池或者柴油发电机；第一控制台62用于控制增材机构3，第二控制台63用于控制减材机构4，总控制台64用于对在轨修复***整体进行控制，例如上述的控制驱动电机8停止驱动。

可选地，所述探测修复车1还包括锁止机构，所述锁止机构用于将所述探测修复车1锁定于导轨9上。

具体地，通过设置锁止机构，从而将探测修复车1牢牢锁定在轨道上，以保证增材机构3和减材机构4在对导轨9进行增减材加工的过程中，探测修复车1不产生较大的晃动。

本实施例中，完整的作业过程如下，探测修复车1在轨道上行走，探测机构对导轨9进行探伤，当探测机构探测到导轨9的损伤信息时，探测机构会将导轨9的损伤信息传输给控制机构6，控制机构6控制驱动电机8停止驱动，同时控制机构6根据传输的导轨9的损伤信息确定导轨9的损伤位置，即确定待加工处，然后控制机构6根据导轨9的损伤位置控制驱动电机8驱动探测修复车1进行位置调整，探测修复车1调整好位置后，控制锁止机构将探测修复车1牢牢锁定在轨道上；然后控制机构6控制减材机构4切换三维识别装置，通过三维识别仪识别损伤类型、损伤尺寸及程度，然后根据三维识别仪描述出的信息对待加工处进行增材和减材，增材和减材的过程以及程度与三维识别仪描述出的信息有关。当完成一次预设的加工过程后，再次用三维识别装置进行扫描，探测待加工处的导轨9是否达到要求，若存在多余尺寸，则再次进行铣削打磨处理直至达到尺寸要求，若缺少部分尺寸，则再次进行增材和铣削打磨处理直至达到尺寸要求，加工完毕后，检测修复后的导轨9质量，若导轨9满足使用要求，则探测修复车1继续前进，探测下一处损伤。

可选地，所述探测修复车1还包括设于所述承载台11边缘的防护围栏7。

其中，通过防护围栏7防止承载台11上的设备掉落，承载台11平面结构的材料为较高强度的材料，例如足够厚度的合金钢，承载台11上的设备可以通过螺接、焊接等各种连接方式固定于承载台11上。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，包括探测修复车(1)以及设置于所述探测修复车(1)上的探测机构、增材机构(3)和减材机构(4)，所述探测修复车(1)用于在轨道上行走，所述探测机构用于探测导轨(9)的损伤信息，所述增材机构(3)包括第一机器人(31)、热源机构(32)和送料机构(33)，所述第一机器人(31)上设有加工头(311)，所述热源机构(32)、所述送料机构(33)和所述加工头(311)配合进行增材作业，所述减材机构(4)包括第二机器人(41)和邻近所述第二机器人设置的刀库(5)，所述刀库(5)搭载有加工工具，所述第二机器人(41)适于切换所述加工工具以进行不同形式的加工；

所述第二机器人(41)上设有高速主轴(411)，所述加工工具包括多种加工刀具(51)，所述第二机器人(41)通过所述高速主轴(411)加载和切换所述加工刀具(51)；所述第二机器人(41)包括机器人工具快换装置，所述第二机器人(41)通过所述机器人工具快换装置与所述高速主轴(411)连接；所述加工工具还包括三维识别装置，所述三维识别装置用于进一步地识别待加工处，以获取所述待加工处的详细信息，通过三维识别仪识别损伤类型、损伤尺寸及程度，然后根据三维识别仪描述出的信息对待加工处进行增材和减材；所述机器人工具快换装置用于实现所述三维识别装置和所述高速主轴(411)的相互切换；所述第一机器人(31)和第二机器人(41)为六轴机器人。

2.根据权利要求1所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，所述探测机构包括两套探测装置(2)，当所述探测修复车(1)于所述轨道上行走时，两套所述探测装置(2)的正下方分别为轨道的两条导轨(9)。

3.根据权利要求2所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，所述探测装置(2)包括传输件(21)和探伤件(22)，所述探测修复车(1)包括承载台(11)以及设于所述承载台(11)下表面的走行轮机构(12)，所述传输件(21)固定于所述承载台(11)的下表面，所述探伤件(22)设于所述传输件(21)的前方，并相对所述承载台(11)凸出，所述探伤件(22)用于探测所述导轨(9)的损伤信息，所述传输件(21)用于传输所述导轨(9)的损伤信息。

4.根据权利要求3所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，两套所述探测装置(2)的所述传输件(21)分别设于所述增材机构(3)和所述减材机构(4)的正下方。

5.根据权利要求1所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，还包括设于所述探测修复车(1)上的控制机构(6)和驱动电机(8)，所述驱动电机(8)用于驱动所述探测修复车(1)行走，所述控制机构(6)用于控制所述驱动电机(8)。

6.根据权利要求1所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，所述探测修复车(1)还包括锁止机构，所述锁止机构用于将所述探测修复车(1)锁定于导轨(9)上。

7.根据权利要求3所述的基于双机器人的增减一体化在轨修复***，其特征在于，所述探测修复车(1)还包括设于所述承载台(11)边缘的防护围栏(7)。

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