一种转向架承载弹簧自动化拆卸系统的制作方法

本实用新型涉及转向架拆卸技术领域，更具体的是涉及一种转向架承载弹簧自动化拆卸系统。

背景技术：

转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。在转向架检修过程中，需要对结构进行拆分，其中承载弹簧主要通过人工搬动的方式取下，转向架两端的承载弹簧分为外、中、内三排，针对型号各不相同的转向架，承载弹簧的数量和型号等存在差异，承载弹簧的节距也各不相同，一个承载弹簧包括内承载弹簧和外承载弹簧，并且内承载弹簧和外承载弹簧之间相互独立，在搬动承载弹簧时，需要增加额外的力使内承载弹簧与外承载弹簧保持相对固定，增加工人的劳动力。

并且在承载弹簧与摇枕之间还放置有斜楔块，斜楔块的作用是提供摇枕与转向架侧架侧架的抗菱形变形能力，确保转向架正位，进而满足车辆直线运行稳定性要求和曲线通过性能。斜楔块的放置位置是放置在外侧承载弹簧上端，并且一端放置有左右两个斜楔块，在两端共放置有四个斜楔块。

将承载弹簧取出之前先需要先对斜楔块进行人工搬出后，再将承载弹簧取出，斜楔块的下端设置有一个凸块，该凸块用于承载弹簧进行定位，使斜楔块防止在承载弹簧上端时不会发生滑动的情况，斜楔块截面示意图为一个直接三角形，放置在承载弹簧上时，斜楔块的一个直角边位于承载弹簧面，一个直角边位于靠近转向架的侧壁，并且两个直角面之间连接有倾斜加强筋，两个斜楔块的斜面相向防止，在将斜楔块取出时，在摇枕与转向架侧壁之间有一个足以将斜楔块横向出去的间隙，首先将斜楔块向上移动一定距离，然后将斜楔块从摇枕与转向架之间的间隙取出；一个承载弹簧的质量在14kg左右，仅通过工人搬动的方式取放承载弹簧，使工人每天的工作强度非常大，并且工人在搬动的过程中存在手滑、脱力的情况，承载弹簧砸下容易带来安全隐患，并且通过人力的方式搬动斜楔块以及承载弹簧导致工作效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了解决现有的转向架拆卸过程中，承载弹簧与斜楔块均需通过人工搬动的方式取出带来的劳动强度大以及工作效率低的问题，本实用新型提供一种转向架承载弹簧自动化拆卸系统。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

本实用新型的转向架承载弹簧自动化拆卸系统，包括顶升装置和夹取装置；所述顶升装置包括用于取出斜楔块的顶升单元，所述顶升单元连接有三轴悬臂，所述夹取装置包括用于夹取承载弹簧的夹头，所述夹头连接有机械臂。

本实用新型作为进一步优选的，所述三轴悬臂包括均设置有滚珠丝杠的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，所述三轴悬臂下端设置有支架，所述X轴导轨水平设置在支架上端，所述Y轴导轨水平设置在X轴导轨上端并与X轴导轨相互垂直，所述Y轴导轨中部下端连接有第一滑座，所述第一滑座与X轴导轨相互连接，所述Y轴导轨上端竖直连接有Z轴导轨，所述Z轴导轨的下端连接有第二滑座，第二滑座与Y轴导轨相互连接，所述X轴导轨、Y轴导轨与Z轴导轨的均设置有伺服电机。

本实用新型作为进一步优选的，所述Z轴导轨还连接有第三滑座，所述顶升单元设置有两个并关于Z轴导轨对称，两个顶升单元均与第三滑座相互连接；

所述顶升单元包括激光传感器、连接板、顶升平台、顶升杆和小气缸，所述连接板将顶升平台与第三滑座相互连接，所述顶升平台上端设置有激光传感器，所述顶升平台下端中部设置有托举板，所述托举板开设有U型卡槽，所述托举板的左右两侧均设置有顶升杆，所述顶升杆的前端位于顶升平台的前端的前方，所述托举板与顶升杆均与小气缸连接。

本实用新型作为进一步优选的，连接板与顶升平台之间还调节有调节气缸。

本实用新型作为进一步优选的，所述顶升平台上端还设置有加强筋。

本实用新型作为进一步优选的，所述夹头包括支撑件，所述支撑件的前端连接有用于定位的定位装置，所述支撑件内部设置有作用于外簧的勾紧受力件，所述勾紧受力件与支撑件之间的空间还设置有作用与内簧的V型抵紧件。

本实用新型作为进一步优选的，定位装置包括水平设置的一组对射式光纤传感器，所述对射式光纤传感器的在竖直方向上设置有-组，所述对射式光纤传感器连接有固定件，所述固定件的上端与下端均连接有双轴气缸，所述固定件的左右两侧均连接有第一导轨，所述支撑件的外壁设置有第一导向块，所述第一导轨与第一导向块之间连接有第一滑块。

本实用新型作为进一步优选的，所述勾紧受力件包括T型勾头、连接杆和安装块；所述T型勾头包括勾紧块和连接杆，所述勾紧块竖直设置，所述连接杆的一端与勾紧块相互连接，所述连接杆的另一端与固定设置在支撑件内部的安装块相互连接。

本实用新型作为进一步优选的，所述V型抵紧件包括分别设置在勾紧受力件左右两侧的第一抵紧块和第二抵紧块，所述第一抵紧块与第二抵紧块分别连接有竖直设置的第一连接块和第二连接块，所述第一连接块与第二连接块的上端连接有水平设置的第二导轨，所述第二导轨位于第一连接块与第二连接块之间，所述支撑件的内壁设置有第二导向块，所述第二导轨与第二导向块之间连接有第二滑块；所述第一连接块后端连接有超薄气缸。

本实用新型作为进一步优选的，所述夹头与机械臂之间通过法兰相互连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过顶升装置与夹取装置，实现转向架的承载弹簧以及放置在承载弹簧上端的斜楔块的自动化取出，避免人工通过搬动的方式对斜楔块以及承载弹簧的取出，减少了工人的劳动强度，同时通过机械自定位，仅需操作人员进行粗略的辅助操作即可实现对承载弹簧的精确定位，提高了转向架的承载弹簧的拆卸效率。

2、斜楔块的取放：①通过三轴悬臂实现了顶升单元的空间移动，在Z轴导轨的左右两侧对称设置有两个顶升单元，左侧的顶升单元对右侧的斜楔块进行取放，右侧的顶升单元对左侧的斜楔块进行取放，实现了通过一个三轴悬臂对两个斜楔块进行取放；

②连接板与顶升平台直接设置有调节气缸，实现托举板对斜楔块进行托举后调节气缸向上移动一定距离，使斜楔块下端的凸块脱离承载弹簧，然后通过三轴悬臂向侧向移动，最后将斜楔块纵向移动，将斜楔块取出；

③托举板的左右两侧设置有顶升杆，并且顶升杆最前端超出托举板的最前端一定距离，在托举板与顶升杆的移动过程中顶升杆先与斜楔块接触，顶升杆与斜楔块的两个直角面倾斜连接块相互接触，将斜楔块顶升脱离承载弹簧表面后，斜楔块下端的凸块位于托举板开设的U型卡槽内，斜楔块的承重在托举板上实现对斜楔块的托举。

3、承载弹簧的取放：固定件上端与下端连接的双轴气缸带动固定件前后移动，实现对射式光纤传感器对承载弹簧的外簧间隙准确定位，T型勾头的勾紧块与V型抵紧件位于同一水平面并且相互垂直，定位完成后，T型勾头穿过外簧的承载弹簧间隙，然后夹头旋转90°，T型勾头由原来的水平状态转到竖直状态，V型抵紧件由原来的竖直状态转到水平装置，然后V型抵紧件在超薄气缸的作用下向前移动，V型抵紧件穿过外簧的间隙实现对内簧的抱紧，V型抵紧件与T型勾头相互配合，实现对外簧与内簧以静摩擦的方式保持相对固定，承载弹簧的受力在V型抵紧件以及T型勾上，移动夹头实现承载弹簧的自动化拆卸。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是斜楔块与承载弹簧的位置示意图；

图3是顶升装置的结构示意图；

图4是顶升装置仅表示出右侧顶升单元的立体示意图；

图5是顶升单元的立体示意图；

图6是顶升单元的仰视图；

图7是夹头的端面示意图；

图8是A-A剖面示意图；

图9是夹头的仰视立体示意图；

图10是夹头的俯视立体示意图；

图11是取出定位装置的夹头断面示意图；

图12是V型抵紧件的立体结构示意图；

图13是勾紧受力件的结构示意图；

图14是对射式光纤传感器中心无遮挡时的示意图；

图15是对射式光纤传感器中心有遮挡时的示意图；

图16是对射式光纤传感器中心无遮挡时的信号示意图；

图17是对射式光纤传感器中心无遮挡时的信号示意图；

图18是对射式光纤传感器中心无遮挡时T型勾头位置示意图；

图19是对射式光纤传感器中心有遮挡时T型勾头位置示意图；

附图标记：1-夹头，101-支撑件，1021-对射式光纤传感器，1022-固定件，1023-双轴气缸，1024-第一导轨，1025-第一滑块，1026-第一导向块，103-勾紧受力件，1031-T型勾头，10311-勾紧块，10312-连接杆，1032-安装块，104-V型抵紧件，1041-第一抵紧块，1042-第二抵紧块，1043-第一连接块，1044-第二连接块，1045-超薄气缸，1046-第二导轨，1047-第二滑块，1048-第二导向块，2-机械臂，3-支架，4-顶升单元，401-连接板，402-调节气缸，403-顶升平台，404-加强筋，405-托举板，4051-U形卡槽，406-顶升杆，407-小气缸，5-转向架，6-斜楔块，601-凸块，7-承载弹簧，701-外簧，702-内簧，801-X轴导轨，8011-第一滑座，802-Y轴导轨，8021-第二滑座，803-Z轴导轨，8031-第三滑座，9-伺服电机，10-法兰。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如附图1和所示，本实用新型的转向架5承载弹簧7自动化拆卸系统，包括顶升装置和夹取装置；所述顶升装置包括用于取出斜楔块6的顶升单元4，所述顶升单元4连接有三轴悬臂，所述夹取装置包括用于夹取承载弹簧7的夹头1，所述夹头1连接有机械臂2。

本实施例中通过三轴悬臂实现顶升装置的空间移动，通过顶升装置先将斜楔块6取出；然后通过机械臂2实现夹头1的空间移动，然后通过夹头1将承载弹簧7取出，在斜楔块6以及承载弹簧7的取出过程中，人工仅需要操作设备将顶升装置移动到斜楔块6相对的大致位置，以及将夹头1移动到承载弹簧7的中间部位然后机械自动化将斜楔块6以及承载弹簧7取出。采用该技术方案后，减少了工人的劳动强度，同时通过机械自定位，仅需操作人员进行粗略的辅助操作即可实现对承载弹簧7的精确定位，提高了转向架5的承载弹簧7的拆卸效率。

实施例2

如附图3-4所述，本实施例是在实施例1的基础上作了如下优化：所述三轴悬臂包括均设置有滚珠丝杠的X轴导轨801、Y轴导轨802和Z轴导轨803，所述三轴悬臂下端设置有支架3，所述X轴导轨801水平设置在支架3上端，所述Y轴导轨802水平设置在X轴导轨801上端并与X轴导轨相互垂直，所述Y轴导轨802中部下端连接有第一滑座8011，所述第一滑座8011与X轴导轨801相互连接，所述Y轴导轨802上端竖直连接有Z轴导轨803，所述Z轴导轨803的下端连接有第二滑座8021，第二滑座8021与Y轴导轨802相互连接，所述X轴导轨801、Y轴导轨802与Z轴导轨803的均设置有伺服电机9。

该实施例中，X轴导轨801水平设置在支架3上端，Y轴导轨802设置在X轴导轨801上端，X轴导轨801与Y轴导轨802所在的平面相互平行，但X轴导轨801与Y轴导轨802相互垂直，Y轴导轨802的中部下端通过第一滑座8011与X轴导轨801相互连接，在X轴导轨801、Y轴导轨802和Z轴导轨803均连接有伺服电机9以及丝杠，Y轴导轨802能在X轴导轨801上端移动；在Y轴导轨802上端设置有Z轴导轨803，Y轴导轨802所在平面与Z轴导轨803所在平面相互垂直，并且X轴导轨801与Z轴导轨803之间通过第二滑相互连接，实现了Z轴导轨803在Y轴导轨802上的移动。采用该技术方案后，通过三轴悬臂实现了顶升单元4在空间上的移动。

实施例3

如附图5-6所示，本实施例是在实施例2的基础上，作了如下优化：所述Z轴导轨803还连接有第三滑座8031，所述顶升单元4设置有两个并关于Z轴导轨803对称，所述两个顶升单元4均与第三滑座8031相互连接；所述顶升单元4包括激光传感器、连接板401、顶升平台403、顶升杆406和小气缸407，所述连接板401将顶升平台403与第三滑座8031相互连接，所述顶升平台403上端设置有激光传感器，所述顶升平台403下端中部设置有托举板405，所述托举板405开设有U型卡槽，所述托举板405的左右两侧均设置有顶升杆406，所述顶升杆406的前端位于顶升平台403的前端的前方，所述托举板405与顶升杆406均与小气缸407连接。

本实施例作为进一步优化的，连接板401与顶升平台403之间还调节有调节气缸402。

该实施例中，Z轴导轨803的左右两侧设置有两个顶升单元4，并且两个顶升单元4关于Z轴导轨803对称，在Z轴导轨803的前后一个面上设置有第三滑座8031，两个顶升单元4均与第三滑座8031相互连接，实现了两个顶升单元4的同时升降。Z轴导轨803的左侧的顶升单元4对右侧的斜楔块6进行取放，Z轴导轨803右侧的顶升单元4对左侧的斜楔块6进行取放。以右侧的顶升单元4为例，斜楔块6的取放过程为：先通过人工手动调节顶升单元4到斜楔块6大致位置，然后通过激光传感器定位斜楔块6，激光传感器的型号为基恩士激光测距LK-G150，定位完毕后，通过顶升平台403下端的小气缸407带动托举板405和顶升杆406向前移动，顶升杆406最前端超出托举板405的最前端一定距离，在托举板405与顶升杆406的移动过程中顶升杆406先与斜楔块6接触，顶升杆406与斜楔块6的两个直角面倾斜连接块相互接触，将斜楔块6顶升脱离承载弹簧7表面后，斜楔块6下端的凸块601位于托举板405开设的U型卡槽内，斜楔块6的承重在托举板405上实现对斜楔块6的托举，然后通过顶升平台403与连接板401之间设置的调节气缸402，实现托举板405带动斜楔块6向上移动，斜楔块6完全脱离承载弹簧7，然后顶升平台403向左移动到摇枕与转向架5之间的间隙，顶升平台403后退，将左侧的斜楔块6取出；对右侧的斜楔块6的取放与上述取放方式相同，唯一不同是通过左侧的顶升单元4实现的，但其过程一致。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上，作了如下优化：所述顶升平台403上端还设置有加强筋404。

采用该技术方案后，保证顶升平台403与连接板401的整体安全性，避免连接板401与顶升平台403的侧面连接不稳。

实施例5

如附图7-13所示，本实施例是在实施例1的基础上，作了如下优化：所述夹头1包括支撑件101、所述支撑件101的前端连接有用于定位的定位装置，所述支撑件101内部设置有作用于外簧701的勾紧受力件103，所述勾紧受力件103的外侧设置有作用于内簧702的V型抵紧件。

该实施例中，固定件1022上端与下端连接的双轴气缸1023带动固定件1022前后移动，实现对射式光纤传感器1021对承载弹簧7的外簧701间隙准确定位，T型勾头1031的勾紧块10311与V型抵紧件104位于同一水平面并且相互垂直，定位完成后，T型勾头1031穿过外簧701的承载弹簧7间隙，然后夹头1旋转90°，T型勾头1031由原来的水平状态转到竖直状态，V型抵紧件104由原来的竖直状态转到水平装置，然后V型抵紧件104在超薄气缸1045的作用下向前移动，V型抵紧件104穿过外簧701的间隙实现对内簧702的抱紧，V型抵紧件104与T型勾头1031相互配合，实现对外簧701与内簧702以静摩擦的方式保持相对固定，承载弹簧7的受力在V型抵紧件104以及T型勾上，移动夹头1实现承载弹簧7的自动化拆卸。

实施例6

本实施例是在实施例5的基础上，作了如下优化：所述定位装置包括水平设置的一组对射式光纤传感器1021，所述对射式光纤传感器1021的在竖直方向上设置有8-12组，所述对射式光纤传感器1021连接有固定件1022，所述固定件1022的上端与下端均连接有双轴气缸1023，所述固定件1022的左右两侧均连接有第一导轨1024，所述支撑件101的外壁设置有第一导向块1026，所述第一导轨1024与第一导向块1026之间连接有第一滑块1025。

该实施例中，将对射式光纤传感器1021与固定件1022相互连接，保证了多组对射式光纤传感器1021的间距一直性，并且对射式光纤传感器1021跟随固定件1022前后移动，实现对承载弹簧7的精准定位，在固定件1022的上端与下端均设置有双轴气缸1023，保证了固定件1022移动的平稳性，并且在固定件1022的左右两侧还设置有相互匹配的第一导向块1026与第一导轨1024，起到限制固定件1022的移动路径的同时，对固定件1022起到支撑的作用，减少双轴气缸1023的受力。

如附图14-19，对本实施例中的定位方法作一个简单概述：

S1、在承载弹簧的左右两侧分别设置多组对射式光纤传感器的接收端和对射式光纤传感器的发射端，多组对射式光纤传感器竖直排列；

S2、对射式光纤传感器输出开关量信号为True或False；

S3、定义机器人夹具的T型勾头中心与最上方的一组对射式光纤传感器的距离为已知的安装距离D2；

S4、若检测到承载弹簧的间隙，然后进行机器人偏移距离计算；定义D计算为多组无遮挡的对射式光纤传感器的中点到最上方一组对射式光纤传感器所在的距离；

S5、若检测到承载弹簧外缘，然后进行机器人偏移距离计算；定义H计算为多组遮挡的对射式光纤传感器的中点到最上方一组对射式光纤传感器所在的距离；

S6、机器人夹具T型勾头的中心点移动至弹簧间隙的中间，完成定位。

优选的，所述S1步骤中，接收端与发射端的横向宽度大于承载弹簧的外径。

优选的，所述S1步骤中，在竖直方向上设置有多组对射式光纤传感器，每组对射式光纤传感器的安装间距为D1，最上方的对射式光纤传感器与最下方的对射式光纤传感器的间距W为：

max{D弹簧，L弹簧间隙}＜W＜min{D弹簧+2·L弹簧间隙，L弹簧间隙+2·D弹簧}，其中D弹簧表示承载弹簧的线径。

优选的，所述S4步骤中，定义B点为定位处缝隙位置，B点上一个缝隙位置为点A，B点下一个缝隙位置为点C，通过机器人偏移距离计算，选择移动至最近的缝隙点，具体移动的选择由实际计算出的D计算、D2以及两个相邻缝隙之间的距离计算得出。

优选的，T型勾头移动距离为：D计算-D2，移动至缝隙B，机器人的具体计算方式为：

1)当D计算-D2≥0时，机械臂带动夹具的T型勾头移动方向为向上；

2)当D计算-D2＜0时，机械臂带动夹具的T型勾头移动方向为向下；

优选的，所述步骤S5中，定义弹簧外缘中心位置为点E，点E上方的缝隙位置为点F，点E下方的缝隙位置为点G，其中E与F和E与G的距离d弹簧中心-缝隙中心为1/2L弹簧间隙+1/2·D弹簧，通过机器人偏移距离计算，选择移动至最近的缝隙点，具体移动的选择由实际计算出的H计算、D2以及d弹簧中心-缝隙中心计算得出。

优选的，机器人的具体计算方式为：

1)当H计算≥D2；

表明T型勾头移动至F点比G点距离短，此时距离计算为：L＝1/2·(L弹簧间隙+D弹簧)(H计算-D2),移动方向为向上；

2)当H计算＜D2；

表明T型勾头移动至G点比F点距离短,此时距离计算为：L＝1/2·(L弹簧间隙+D弹簧)(D2-H计算),移动方向为向下。

实施例7

本实施例是在实施例5的基础上，作了如下优化：所述勾紧受力件103包括T型勾头1031、连接杆10312和安装块1032；所述T型勾头1031包括勾紧块10311和连接杆10312，所述勾紧块10311竖直设置，所述连接杆10312的一端与勾紧块10311相互连接，所述连接杆10312的另一端与固定设置在支撑件101内部的安装块1032相互连接。

该实施例中，T型勾头1031的勾紧块10311竖直设置，V型抵紧件104水平设置，勾紧块10311与V型抵紧件104相互垂直，夹头1先旋转90°使勾紧块10311保持水平，穿过外簧701的间隙，然后再旋转90°，使勾紧块10311保持竖直状态，勾紧块10311后退不会穿过承载弹簧7的间隙，能够实现勾紧块10311对外簧701的受力。

实施例8

本实施例是在实施例5的基础上，作了如下优化：所述V型抵紧件104包括分别设置在勾紧受力件103左右两侧的第一抵紧块1041和第二抵紧块1042，所述第一抵紧件与第二抵紧件分别连接有竖直设置的第一连接块1043和第二连接块1044，所述第一连接块1043与第二连接块1044的上端连接有水平设置的第二导向块1048，所述第二导向块1048位于第一连接块1043与第二连接块1044之间，所述支撑件101的内壁设置有第二导轨1046，所述第二导轨1046与第二导向块1048之间连接有第二滑块1047；所述第一连接块1043后端连接有超薄气缸1045，

该实施例中，第一抵紧块1041与第二抵紧块1042分别位于T型勾头1031的两侧，第一抵紧块1041与第二抵紧块1042组合形成的形状为“V”型，并且V型抵紧件104与勾紧块10311相互垂直，初始V型抵紧件104处于水平状态，在夹头1旋转90°将勾紧块10311伸入到外簧701内部时，此时V型抵紧件104位于承载弹簧7外部，然后夹头1旋转90°，勾紧头处于竖直状态能实现对外簧701的受力，此时V型抵紧件104处于水平状态，并且V型抵紧件104在超薄气缸1045的带动下，向前移动，第一抵紧件与第二抵紧件分别连接有第一连接块1043与第二连接块1044，在第一连接块1043与第二连接块1044的上端连接有第二导轨1046，第二导轨1046位于第一连接块1043与第二连接块1044之间，通过第二导轨1046与第二导向块1048实现V型抵紧件104的固定路径移动，实现对内簧702的抱紧，勾紧头对外环一个向外的力，V型抵紧件104给内簧702一个向内的力，实现了考外簧701与内簧702的静摩擦力保持外簧701与内簧702的整体性。承载弹簧7的受力在V型抵紧件104以及T型勾头1031上，通过夹头1后退，将内簧702与外簧701整体取出。

实施例9

本实施例是在实施例1的基础上，作了如下优化：所述夹头1与机械臂2之间通过法兰10相互连接。

采用该技术方案后，作为一种优选的方式，将夹头1与机械臂2相互连接，便于拆卸检修以及更换。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。