一种动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人

技术领域

本发明涉及动车组制动盘螺栓扭矩校验技术，特别涉及一种动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人。

背景技术

CRH动车组时速高达300km/h以上，为保障动车组安全运行，必须保证动车组上制动盘螺栓不能有丝毫松动。CRH动车组检修分为一级检修、二级检修、三级检修、四级检修和五级检修，三级检修以上时，需对转向架进行分解，对安装在转向架轮对上制动盘螺栓扭矩校验。

目前，动车组三级检修以上时，动车组制动盘螺栓扭矩校验采用人工校验，作业方式如下：采用普通扭力扳手+开口扳手的方式，一个员工负责制动盘螺栓扭矩校核及自检，一个员工负责复核互检，一个员工检测。

校核动车制动盘螺栓扭矩时，首先在普通扭力扳手上设定标准扭矩值，然后把普通扭力扳手套住螺栓头，往拧紧方向旋转，如果在未达到标准扭矩前，螺栓有一定的角度转动，则判断螺栓扭矩不合格，是松动的；如果在达到标准扭矩时，普通扭力扳手发出咔嗒声，则判断螺栓扭矩合格。

校核拖车制动盘螺栓扭矩时，首先在普通扭力扳手上设定标准扭矩值，然后把普通扭力扳手套住螺栓头，开口扳手卡住螺母，把普通扭力扳手往拧紧方向旋转，如果在未达到标准扭矩前，螺栓有一定的角度转动，则判断螺栓扭矩不合格，是松动的；如果在达到标准扭矩时，普通扭力扳手发出咔嗒声，则判断螺栓扭矩合格。

采用人工校核制动盘螺栓扭矩，该作业方式需要人员较多，作业强度大，检修效率低，如螺栓断裂，只通过感觉判断，对作业人员经验要求高，可能会出现误判，扭矩检测结果人工纸档抄写存档，时间长查阅困难，存档数据量大，不方便管理，导致检测结果可追朔困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人，包括轮对输送总成，上述轮对输送总成用于获取轮对，并将轮对由预定工位依次输送至检测工位及存放工位；顶升分度总成，上述顶升分度总成设置在检测工位，用于承接输送至检测工位的轮对，并带动轮对升降以及旋转；工业机器人，上述工业机器人设置在检测工位，其机器手臂上设置有制动盘螺栓扭矩校验组件，上述工业机器人用于通过机器手臂驱使上述制动盘螺栓扭矩校验组件移动至对准待校验的轮对制动盘螺栓，上述制动盘螺栓扭矩校验组件用于对制动盘螺栓及螺母进行拧紧校验。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括视觉识别系统，上述视觉识别系统的摄像头设置于上述机器手臂上，用于识别轮对的制动盘螺栓，上述工业机器人与上述视觉识别系统电连接，用于根据识别到的螺栓位置调节上述制动盘螺栓扭矩校验组件移动至对准待校验的轮对制动盘螺栓。

进一步，上述轮对输送总成包括轨道、直线输送总成、升降机构和两组拨轮器，上述轨道贯穿预定工位、检测工位及存放工位，上述直线输送总成的驱动端装配有上述升降机构，两组上述拨轮器分布在上述轨道两侧对应上述轮对两端轮轴的位置，两组上述拨轮器分别与上述升降机构连接，上述升降机构用于驱使两组上述拨轮器上下移动从而与上述轮对两端的轮轴配合，上述直线输送总成用于驱使上述升降机构及两组上述拨轮器带动上述轮对沿上述轨道滚动行进。

进一步，上述直线输送总成包括两组线性模组，两组上述线性模组分别装配于上述轨道两侧，两组上述线性模组的执行机构共同构成上述直线输送总成的驱动端。

进一步，上述升降机构包括两组分别装配于上述线性模组的执行机构上的第一升降模组，两组上述第一升降模组分别与两组上述拨轮器一一对应连接。

进一步，上述拨轮器包括U型的支撑架和两组拨轮，上述支撑架竖直设置，且其U型开口朝下，两组上述拨轮分别可转动的装配于上述支撑架两端竖梁的内侧，每组上述拨轮均设有两个，并上下间隔分布，上述拨轮的轴线均沿垂直于上述轨道的方向沿伸，两组上述拨轮之间的区域构成轮对轴端的容纳区。

进一步，上述顶升分度总成包括两组顶升分度组件，上述顶升分度组件均包括基座、第二升降模组、升降滑台、分度器和旋转装置，两组上述顶升分度组件的基座分别对称安装在上述轨道两侧对应上述检测工位的位置，上述第二升降模组装配于上述基座中，上述升降滑台设置于上述基座靠近轨道的一端，并与上述第二升降模组传动连接，上述分度器安装在上述升降滑台上，其中可转动的设有两个沿上述轨道延伸方向间隔设置的支撑轮，上述分度器置于对应的上述轮对的轮轴的位置，两组上述分度器对称分布于上述轨道的两侧，上述分度器的两个上述支撑轮之间的上部用于共同支撑轮对的轮轴对应端，上述旋转装置与其中一个上述支撑轮传动连接，用于驱使该支撑轮旋转。

进一步，上述制动盘螺栓扭矩校验组件包括安装架、伺服电动拧紧扳手和对敲机构，上述安装架与上述工业机器人的机器手臂装配连接，上述伺服电动拧紧扳手和对敲机构均装配于上述安装架的一侧，上述伺服电动拧紧扳手竖直设置，上述对敲机构包括驱动组件和套筒，上述套筒与上述伺服电动拧紧扳手的卡口同轴间隔设置，上述驱动组件与上述套筒连接，用于驱使上述套筒朝向上述卡口水平移动靠近或远离，以及驱使上述套筒旋转。

进一步，上述对敲机构包括直线移动模组、转轴、离合器、旋转驱动组件和上述套筒，上述直线移动模组装配于上述安装架的一侧，其驱动端连接有支撑架，上述转轴水平设置，并可转动的安装于上述支撑架的一侧，并与上述卡口同轴设置，上述套筒同轴固定在上述转轴靠近上述卡口的一端，上述旋转驱动组件安装于上述安装架上，并与上述转轴传动连接，用于驱使上述转轴带动套筒旋转，上述离合器安装于上述支撑架一侧，其驱动端连接有第一卡合件，上述转轴上安装有与上述第一卡合件对应的第二卡合件，上述离合器用于驱使上述第一卡合件移动至与上述第二卡合件相互卡合或分离。

进一步，上述预定工位和存放工位分别设有止轮器，上述止轮器用于与轮对的轮盘配合，并对轮对进行定位。

本发明的有益效果是：能够实现智能化的制动盘螺栓扭矩校验，减轻工人劳动强度，提高校验效率及准确度。

附图说明

图1为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人的结构俯视图；

图2为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人的结构侧视图；

图3为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中直线输送总成的单侧线性模组的结构示意图一；

图4为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中直线输送总成的单侧线性模组的结构示意图二；

图5为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中直线输送总成的结构示意图；

图6为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中顶升分度总成的结构示意图；

图7为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人在校验过程中的局部结构示意图一；

图8为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人在校验过程中的局部结构侧视图二；

图9为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中制动盘螺栓扭矩校验组件的结构示意图；

图10为本发明的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人中齿轮器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

4、止轮器；5、轮对锁紧机构；11、轨道；12、直线输送总成；13、拨轮器；14、第一升降模组；21、基座；22、第二升降模组；23、升降滑台；24、分度器；25、旋转装置；31、安装架；32、伺服电动拧紧扳手；33、对敲机构；41、滑轨；42、推送装置；43、限位结构；131、支撑架；132、拨轮；241、支撑轮；331、套筒；332、直线移动模组；333、转轴；334、离合器；431、楔形卡块；3331、第二卡合件；3341、第一卡合件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1和2所示，本实施例的动车组制动盘螺栓扭矩校验用智能机器人包括轮对输送总成，上述轮对输送总成用于获取轮对，并将轮对由预定工位依次输送至检测工位及存放工位；顶升分度总成，上述顶升分度总成设置在检测工位，用于承接输送至检测工位的轮对，并带动轮对升降以及旋转；工业机器人(附图中a指代)，上述工业机器人设置在检测工位，其机器手臂上设置有制动盘螺栓扭矩校验组件，上述工业机器人用于通过机器手臂驱使上述制动盘螺栓扭矩校验组件移动至对准待校验的轮对制动盘螺栓，上述制动盘螺栓扭矩校验组件用于对制动盘螺栓及螺母进行拧紧校验。

校验工作流程如下：

1)操作人员将轮对输送至预定工位；

2)轮对输送总成在预定工位获取轮对，并将轮对输送至检测工位后，释放轮对；

3)顶升分度总成在检测工位将轮对顶升，并靠近制动盘螺栓扭矩校验组件；

4)制动盘螺栓扭矩校验组件对轮对的制动盘上的螺栓及螺母进行拧紧校验，校验完毕后，校验过程中，顶升分度总成可同时驱动轮对间歇性的旋转一定角度，是的每个螺栓及螺母能够被制动盘螺栓扭矩校验组件识别并校验，校验完毕后，顶升分度总成将轮对下放，并解除与轮对的配合；

5)轮对输送总成再次获取轮对，并输送至存放工位后释放。

整个校验过程中，仅需在轮对进料及出料通过人为的辅助作业，其余校验全过程机器实现，智能化程度高，大幅减轻工人劳动强度，提高校验效率及准确度。

一般地，在整个机器人的检验区域外围围设有安全防护栏，工业机器人装置与检测工位上方搭建的支架梁上，整个机器人系统应配置工控机，该工控机与各个机构连接，以控制各个机构的运行，并且，能够记录及保存相关数据。

作为一种优选的实施方式，还包括视觉识别系统，上述视觉识别系统的摄像头设置于上述机器手臂上，用于识别轮对的制动盘螺栓，上述工业机器人与上述视觉识别系统电连接，用于根据识别到的螺栓位置调节上述制动盘螺栓扭矩校验组件移动至对准待校验的轮对制动盘螺栓。

该实施方式中，视觉识别系统能够快速识别在检测工位上每个螺栓的位置，从而使得整个机器人系统能够根据该识别的画面控制工业机器人的运行，使得机器手臂能够自动带动制动盘螺栓扭矩校验组件移动至对准螺栓的位置，完成后续的校验作业。

作为一种优选的实施方式，如图1、2、3、4、5所示，上述轮对输送总成包括轨道11、直线输送总成12、升降机构和两组拨轮器13，上述轨道11贯穿预定工位、检测工位及存放工位，上述直线输送总成12的驱动端装配有上述升降机构，两组上述拨轮器13分布在上述轨道11两侧对应上述轮对两端轮轴的位置，两组上述拨轮器13分别与上述升降机构连接，上述升降机构用于驱使两组上述拨轮器13上下移动从而与上述轮对两端的轮轴配合，上述直线输送总成12用于驱使上述升降机构及两组上述拨轮器13带动上述轮对沿上述轨道11滚动行进。

该实施方式中，直线输送总成12带动两个升降机构同步运行(在预定工位-检测工位-存放工位三者之间直线移动)，升降机构能够带动两组拨轮器13上下移动，从而使得两组拨轮器13与轮对的两端轮轴配合，再随着直线输送总成12的运行，来拨送轮对沿轨道11行进至每个工位处，整体设计比较巧妙，轮对的输送稳定、良好。

最佳的，如图1、5所示，上述直线输送总成12包括两组线性模组，两组上述线性模组分别装配于上述轨道11两侧，两组上述线性模组的执行机构共同构成上述直线输送总成12的驱动端。

该方案中，两组线性模组的两端分别通过立柱支撑在检测区的地面上，具体的尺寸根据实际状况来设计。

上述线性模组为现有技术，一般采用同步带线性模组，该线性模组连接工控机，实现智能控制，线性模组的滑块构成其执行机构。

优选的，上述升降机构包括两组分别装配于上述线性模组的执行机构上的第一升降模组14，两组上述第一升降模组14分别与两组上述拨轮器13一一对应连接。

该实施方式中，两组上述第一升降模组14分别通过支架与两组线性模组的执行机构相互靠近的一侧连接固定，两组第一升降模组14相对于轨道11对称设置，在预定工位处获取轮对时，两组第一升降模组14先同步带动第一升降模组14及拨轮器13移动至预定工位，在通过第一升降模组14下方拨轮器13，使得拨轮器13与轮对的轮轴配合，从而在直线输送总成12的驱动端带动第一升降模组14移动时，实现轮对沿轨道11的行进，最终是的轮对到达指定的工位。

上述第一升降模组14可以采用竖直设置的线性模组，也可以采用液压缸、气缸等具有同类似作用的产品，使用时连接整个机器系统的工控机或其它控制系统。

更具体地，如图4所述，上述拨轮器13包括U型的支撑架131和两组拨轮132，上述支撑架131竖直设置，且其U型开口朝下，两组上述拨轮132分别可转动的装配于上述支撑架131两端竖梁的内侧，每组上述拨轮132均设有两个，并上下间隔分布，上述拨轮131的轴线均沿垂直于上述轨道11的方向沿伸，两组上述拨轮132之间的区域构成轮对轴端的容纳区。

该方案中，拨轮器13获取轮对的过程如下：拨轮器13预先通过直线输送总成12移动至预定工位，并且，在第一升降模组14的驱使下应移动至高位等待，接下来，当下方轮对运输到位后，第一升降模组14驱使拨轮器13下降，使得轮轴的对应端相对移动至支撑架131开口内部区域，并落于两组拨轮132之间，具体地，应落于任意一组两个拨轮132之间的区域，之后，在直线输送总成12驱使第一升降模组14带动拨轮器13直线移动的过程中，两组拨轮132即可推动轮对的轮轴行进，因两组拨轮132之间具有足够的空隙，使得轮轴可以自由的活动，所以轮对得以沿轨道11在拨轮器13的推送下滚动式行进，整体结构设计比较巧妙，非常利于轮对的行进输送作业。

作为一种优选的实施方式，如图6所示，上述顶升分度总成包括两组顶升分度组件，上述顶升分度组件均包括基座21、第二升降模组22、升降滑台23、分度器24和旋转装置25，两组上述顶升分度组件的基座21分别对称安装在上述轨道11两侧对应上述检测工位的位置，上述第二升降模组22装配于上述基座21中，上述升降滑台23设置于上述基座21靠近轨道11的一端，并与上述第二升降模组22传动连接，上述分度器24安装在上述升降滑台23上，其中可转动的设有两个沿上述轨道11延伸方向间隔设置的支撑轮241，上述分度器24置于对应的上述轮对的轮轴的位置，两组上述分度器24对称分布于上述轨道11的两侧，上述分度器24的两个上述支撑轮241之间的上部用于共同支撑轮对的轮轴对应端，上述旋转装置25与其中一个上述支撑轮241传动连接，用于驱使该支撑轮241旋转。

该实施方式中，在轮对从预定工位输送至检测工位前，分度器24始终处于低位，也就是升降滑台23处于形成最低点，当轮对输送至检测工位时，分度器24落于轮对对应端轮轴的正下方(即就是两个支撑轮241之间的中点落于轮轴的中心点下方)，之后，升降滑台23运行带动分度器24上升，逐渐使得分度器24的两个支撑轮241与轮对的轮轴接触，在第二升降模组22的作用下抬升轮对向上移动脱离轨道11，当需要轮对旋转调节制动盘的螺栓位置时，旋转装置25运行，驱使其中一个支撑轮241旋转，即可实现轮对轮轴的滚动(旋转)，从而调节轮对的旋转角度，在检测完毕后，第二升降模组22运行带动轮对下降即可，整个设计比较巧妙，能够方便轮对的抬升、下放及旋转操作。

需要注意的是：在检测工位运行顶升分度总成抬升轮对时，拨轮器13一定是先一步脱离并释放轮对的轮轴。

上述第二升降模组22可以采用竖直设置的线性模组，也可以采用液压缸、气缸等具有同类似作用的产品。

如图6所示，上述旋转装置25包括电机、减速器和两个同步带轮，其中一个同步带轮与其中一个支撑轮241的轮轴同轴连接，另一个同步带轮可转动的装配于升降滑台23上，电机和减速器联结，并安装于升降滑台23上，且减速器的输出端与另一个同步带轮的轮轴同轴连接，在电机运行过程中，即可实现其中一个支撑轮241的旋转。

需要说明的是：上述分度器24包括一个轮槽座，该轮槽座安装于升降滑台23上，两个支撑轮241可转动的装配于轮槽座中，且上部突出于轮槽座的上方。

在一些实施例中，如图7和8所示，在轨道11的上方通过梁体安装有竖直的两个轮对锁紧机构5，两个轮对锁紧机构分别位于轮对的两个轮盘上方，具体地，该轮对锁紧机构5可以包括一个竖直的连杆和设置在连杆下端于轮对轮廓匹配的卡块，在顶升分度总成向上抬升轮对时，抬升至轮对的轮盘上部与上方对应的卡块相抵卡合，从而对轮对进行固定，使得在对螺栓及螺母校验过程中，轮对不会旋转，在校验完一组螺栓及螺母后，轮对下降一定高度，旋转调整后，再上升至与卡块卡合固定。

作为一种优选的实施方式，如图9所示，上述制动盘螺栓扭矩校验组件包括安装架31、伺服电动拧紧扳手32和对敲机构33，上述安装架31与上述工业机器人的机器手臂装配连接，上述伺服电动拧紧扳手32和对敲机构33均装配于上述安装架31的一侧，上述伺服电动拧紧扳手32竖直设置，上述对敲机构33包括驱动组件和套筒331，上述套筒331与上述伺服电动拧紧扳手32的卡口同轴间隔设置，上述驱动组件与上述套筒331连接，用于驱使上述套筒331朝向上述卡口水平移动靠近或远离，以及驱使上述套筒331旋转。

该实施方式中，在校验时，机器人驱使安装架31移动，使得伺服电动拧紧扳手32和对敲机构33分布在轮对的制动盘的两侧，并使得伺服电动拧紧扳手32的卡口与待校验的一个螺栓的螺帽卡住，接下来，对敲机构33通过驱动组件驱使套筒331移动套住螺母，紧接着，驱动组件驱使套筒331旋转，对螺母及螺栓进行拧紧校验，校验完毕后，轮对在顶升分度总成的驱使下旋转一定角度，使得下一个螺栓旋转至伺服电动拧紧扳手32和套筒331处，对下一个螺栓进行校验，直至所有的螺栓全部完成校验，整个过程实现自动化校验操作，效率及准确度较高。

更佳的，伺服电动拧紧扳手32连接一个装配架，该装配架通过弹性浮动机构与安装架31连接，使得伺服电动拧紧扳手32对准螺栓的螺帽卡合过程中，能够通过该弹性浮动机构进行位移的补偿，使得二者配合紧密，利于二者的对位卡合。

更具体地，如图9所示，上述对敲机构33包括直线移动模组332、转轴333、离合器334、旋转驱动组件和上述套筒331，上述直线移动模组332装配于上述安装架31的一侧，其驱动端连接有支撑架335，上述转轴332水平设置，并可转动的安装于上述支撑架335的一侧，并与上述卡口同轴设置，上述套筒331同轴固定在上述转轴332靠近上述卡口的一端，上述旋转驱动组件安装于上述安装架31上，并与上述转轴332传动连接，用于驱使上述转轴332带动套筒331旋转，上述离合器334安装于上述支撑架335一侧，其驱动端连接有第一卡合件3341，上述转轴333上安装有与上述第一卡合件3341对应的第二卡合件3331，上述离合器334用于驱使上述第一卡合件3341移动至与上述第二卡合件3331相互卡合或分离。

该方案中，旋转驱动组件驱使转轴333带动套筒331旋转，直线移动模组332带动支撑架335及其上的所有构件直线移动，使得套筒331靠近或远离伺服电动拧紧扳手32的卡口，从而实现套筒的进给及旋转两种动作，离合器334的作用在与套筒331直线移动直至卡住螺母时锁紧轮轴333，避免其移动，整体结构设计巧妙，能够实现稳定、精准的螺母拧紧作业。

上述旋转驱动组件包括齿轮、齿条和伸缩装置，齿轮同轴固定在转轴333上，齿条垂直于转轴333的轴线，并与齿轮的上部啮合，齿条穿过支撑架335上适配的滑孔，并与固定于支撑架335另一侧的伸缩装置连接，伸缩装置驱动齿条直线移动，即可驱使齿轮带动转轴333旋转。

上述支撑架335通过弹性浮动机构与直线移动模组332连接，能够对套筒331的位移进行补偿，确保套筒331能够紧密的螺母进行对位套合。

更具体地，上述离合器334为气动离合器，其具有竖直上下移动的连轴，该连轴的下端设有上述第一卡合件3341。

更佳的，第一卡合件3341和第二卡合件3331均为轴线相互垂直的锥齿轮，并分别同轴装配于连轴和转轴333上，离合器334能够驱使连轴向下移动至两个锥齿轮相对卡合，从而对转轴333进行定位保持。

作为一种优选的实施方式，上述预定工位和存放工位分别设有止轮器4，上述止轮器4用于与轮对的轮盘配合，并对轮对进行定位。

该实施方式中，轮对在运送至预定工位时，通过该处的齿轮器4抑制轮对的继续行进或是惯性，使其在预定工位保持，利于轮对输送总成在预定工位对轮对的精准获取，在存放工位通过齿轮器4对轮对位置进行锁定，避免轮对移动乱窜，方便后续的卸除作业。

具体地，如图10所示，每个工位均设有两组齿轮器4，并且两组齿轮器4分别落于轨道11两侧，齿轮器4具体包括底板、滑轨41、推送装置42和限位结构43，上述底板装置于对应的预定工位或存放工位处，并位于轨道11两侧，滑轨41装配于底板上，其延伸方向垂直于轨道11，推送装置42安装于底板上，其驱动端垂直朝下轨道11，限位结构43与推送装置42的驱动端连接，并通过底部的滑块与滑轨41滑动连接，限位结构43并可在推送装置42的驱动下沿垂直于轨道11的方向沿底板表面移动，具体移动靠近或远离轨道11，以预定工位为例，轮对移动至预定工位后，处于预定工位处的两组齿轮器4的推送装置42均推送限位结构43相互靠拢，限位结构43远离推送装置42的一侧两端间隔对称设有楔形卡块431(两个楔形卡块431的上表面均为向内侧下方倾斜的斜面)，在推送装置42的推送下，限位结构43的两个楔形卡块431分别卡与对应侧的轮对轮盘的两端(行进方向的两端)，从而使得轮对在楔形卡块431的配合下无法继续滚动行进，实现稳定的定位。

上述推送装置42可以采用气缸、电缸等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。