一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备的制作方法

本发明涉及车轮探伤技术领域，具体涉及一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备。

背景技术：

当前轨道列车轮对在线超声波探伤，在手动探伤的基础上，逐渐引入自动化探伤设备，其中手工探伤受探伤工技能、设备操作者水平、检修环境现状等影响，检测效率低且容易误判漏判，存在安全隐患，而自动化探伤设备受轨道列车类型差异及检修地沟空间变化限制，会出检测平台现场适应性差、载体与车底部件碰撞，无法实现载体定位等现象。

针对以上问题，需要发明一种检测平台高度可调、检测位可选择，现场适应性良好的自动化探伤设备来解决以上问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备，该探伤设备设置二级升降平台，位于设备上部的回转平台安装回转机构，具有180度回转功能，以使得该探伤设备可根据轨道列车检修地沟环境及车底空间灵活调整检测平台高度、自由选择检测位。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备，包括检测小车、二级升降平台、顶转轮机构、机械手、探头载体、电气控制机构、耦合水机构，其特征在于，所述检测小车在地沟内沿着轨道运动，所述二级升降平台包括大平台及回转平台两部分组成，所述大平台通过立柱固定在检测小车上，可沿立柱升降运动，所述回转平台通过导柱固定在大平台上，所述顶转轮机构固定在所述回转平台上，所述机械手安装在顶转轮机构一侧的固定架上，所述探头载体安装在机械手上，所述电气控制机构及耦合水箱分别安装在所述检测小车的两个端头。

优选的，所述检测小车包括驱动系统，所述二级升降平台、顶转轮机构、机械手、探头载体安装在所述小车上，所述检测小车两端一端设置有耦合水箱、电源控制箱，另一端设置有电气控制箱。

优选的，所述二级升降平台的大平台通过4根设有导向装置的立柱固定在所述检测小车上，其中两个立柱设置第二驱动装置，大平台在所述第二驱动装置的驱动下，沿固定在立柱上的导向装置上升或下降。

优选的，所述二级升降平台的回转平台在液压作用下沿圆形导柱相对大平台上升或下降，回转平台上安装回转机构，所述顶转轮机构在回转机构电机作用下，可在回转平台上实现旋转180度换向。

优选的，所述探头载体上还设置有传感器，所述传感器用于感知探头是否与车轮踏面贴合到位，反馈载体定位信息，辅助实现载体自动定位。

优选的，所述的顶转轮机构一侧安装机械手、另一侧安装顶转轮机构的液压系统及机械手控制箱，顶转轮两端的机械手、液压系统、机械手控制箱相对顶转轮机构中心左右力矩基本相等。

优选的，所述探头载体上安装有多个探头，分布在载体不同位置，形成一个探头阵列组。

本发明还提供了一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备的控制方法，包括：

a)检测小车在地沟内沿着轨道运动至第一位置，停止运动；

b)设置于所述小车上的电气控制机构控制大平台和/或回转平台升降，并通过驱动装置驱动设置于所述回转平台上的顶转轮机构实现车轮的顶升；

c)所述列车车轮顶升后，探头及承载探头的载体通过机械手驱动贴合于列车车轮踏面上；

d)所述顶转轮机构驱动所述列车车轮转动，探头开始向所述踏面发送和接收超声波信号，并通过数据处理系统进行数据处理。

优选的，还包括：

探伤完成后，所述、探头、顶转轮机构、回转平台及大平台按照倒序进行回位操作。

优选的，所述步骤b)具体为：

b1)电气控制机构控制第一驱动机构，驱动回转平台沿导柱上升，所述回转平台带动顶转轮机构上升至第二位置；

b21)当所述第二位置高于预设高度时，所述回转平台停止运动，执行步骤b3)；

b22)当所述第二位置低于预设高度时，所述回转平台停止运动，第二驱动装置驱动所述大平台上升，直至所述顶转轮机构上升至所述第二位置，执行步骤b3)；

b3)所述顶转轮机构在第第三驱动机构作用下，朝地沟两侧伸展至第三位置，所述回转平台沿导柱下降；

b4)所述顶转轮系统的承力臂落于轨道，并向列车车轮方向挤压，

b5)所述车轮落在所述顶转轮机构的转轮套上，实现所述列车车轮的顶升；

优选的，步骤c)具体为：

c1)所述列车车轮顶升后，所述机械手通过传感器自动判断列车底部是否有遮挡，若是则执行步骤c21)若否则执行c3)

c21)检修小车运动至无待检测列车处，所述电气控制机构控制所述第二驱动装置，驱动所述大平台上升，再控制所述第一驱动装置，驱动所述回转平台上升至第四位置时，设置于所述回转平台下方的回转机构驱动所述顶转轮机构、机械手、相对检测小车转动一定角度，至第五位置，然后大平台及回转平台下降复位；

c3)探头及承载探头的载体通过机械手驱动贴合于列车车轮踏面上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备采用二级升降平台结构，具有平台回转功能，机械手、探头载体与顶转轮机构、可在回转平台作用下，旋转180度进行超声探伤，可根据轨道列车检修地沟环境及车底空间灵活调整检测平台高度、自由选择检测位。

本发明所述的适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备实现自动化替代手工，探伤人员在地沟外操作控制设备，完成整个探伤作业流程，通过机械手实现载体安装定位，定位精度高。另外，相对手工探伤每次单探头的探伤模式，该探伤装置采用探头组模式，探伤能力更强，大大降低缺陷漏检几率。

附图说明

图1是本发明适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备正视图；

图2是本发明适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备侧视图；

图3是本发明适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备主车大平台起升图；

图4是本发明适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备主车二级升降平台示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备设置二级升降平台，位于设备上部的回转平台安装回转机构，具有180度回转功能，以使得该探伤设备可根据轨道列车检修地沟环境及车底空间灵活调整检测平台高度、自由选择检测位。

参见图1、2、3、4，本发明所描述的是一种适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备，包括检测小车1、二级升降平台2、顶转轮机构3、机械手4、探头载体5、电气控制机构6、耦合水机构7。

所述检测小车包括驱动系统，所述二级升降平台、顶转轮机构、机械手、探头载体安装在所述小车上，所述检测小车两端分别设置一个拖车，其中一个拖车上设置耦合水箱、电源控制箱，另一个拖车上设置有电气控制箱。

按照本发明，在一个优选实施例中，所述检测小车包括主车1-1、拖车1-2、驱动系统1-3，主车1-1和拖车1-2通过挂钩相连接，二级升降平台2、顶转轮机构3、机械手4、探头载体5安装在检测小车的主车1-1上，所述检测小车两端分别设置拖车1-2，其中一个拖车上设置耦合水箱7、电源控制箱6-1，另一个拖车上设置有电气控制箱6-2，采用主车和拖车相结合的布局方式，便于设备分部件运转及安装，消除设备过长造成的运转及安装不便利。

所述二级升降平台2包括大平台2-1及回转平台2-2两部分组成，所述大平台2-1通过立柱2-3固定在检测小车上，可沿立柱升降运动。

所述大平台2-1通过4根立柱固定在检测小车上，通过4根设有导向装置的立柱固定在所述检测小车上，其中两个立柱设置第二驱动装置，大平台在所述第二驱动装置的驱动下，沿固定在立柱上的导向装置上升或下降。所述第二驱动装置优选为丝杆及驱动所述丝杆转动的电机、油缸，所述导向机构优选为滑轨、导柱结构。作为本发明的一个具体的实施例，在所述4个立柱的其中两个对角设置的立柱上安装丝杆2-5，另外两个对角设置的立柱上安装滑轨装置2-6，大平台2-1采用电机驱动，沿固定在立柱2-3上的丝杆2-5上升或下降，滑轨装置2-6起到大平台2-1升降路径的限位作用。

所述回转平台2-2通过导柱2-4固定在大平台上，回转平台2-2在液压作用下沿圆形导柱2-4相对大平台上升或下降，回转平台2-2上安装回转机构，所述顶转轮机构在回转机构电机作用下，可在回转平台上实现旋转180度换向。

所述顶转轮机构3固定在所述回转平台上2-2，所述机械手4安装在顶转轮机构3一侧的固定架上，顶转轮机构3的另一侧安装顶转轮机构的液压系统3-1及机械手控制箱4-1，顶转轮两端的机械手4、液压系统3-1、机械手控制箱4-1相对顶转轮机构中心左右力矩基本相等。

所述探头载体5上还设置有传感器，所述传感器用于感知探头是否与车轮踏面贴合到位，反馈载体定位信息，辅助实现载体自动定位，所述探头载体5上安装有多个探头，分布在载体不同位置，形成一个探头阵列组。

本发明所述的适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备，该设备位于轨道列车停靠的检修轨道下方，检修轨道下方铺设小轨，检测小车1可沿着小轨运动至待检测轮位，其工作过程如下：

a)检测小车在地沟内沿着轨道运动至第一位置，停止运动；b)设置于所述小车上的电气控制机构控制大平台和/或回转平台升降，并通过第一驱动装置驱动设置于所述回转平台上的顶转轮机构实现车轮的顶升；c)所述列车车轮顶升后，探头及承载探头的载体通过机械手驱动贴合于列车车轮踏面上；d)所述顶转轮机构驱动所述列车车轮转动，探头开始向所述踏面发送和接收超声波信号，并通过数据处理系统进行数据处理。

按照本发明，首先待检测轨道列车位于检修轨道上，本发明所述自动化探伤设备置于检修轨道下方的小轨上，检测小车1带动所述设备整体沿着地沟内的小轨运动至第一位置，所述第一位置优选为待检测轮对下方，轨道列车车轮位于顶转轮机构5中心位置时，检测小车1停止运动，

当小车运动至第一位置后，回转平台2-2在第一驱动机构作用下沿导柱2-4上升，回转平台同时带动顶转轮机构3上升，所述第一驱动机构优选为本领域技术人员熟知的驱动机构，更优选为液压驱动机构。

当顶转轮机构3的承力臂3-2上升至第二位置时，所述第二位置高于预设高度时回转平台2-2停止上升，顶转轮机构3在第三驱动机构作用下，优选为液压机构3-1作用下，朝地沟两侧伸展，当伸展到位，即顶转轮机构3的承力臂3-2下方内侧面与地沟壁两侧接触，回转平台2-2沿导柱2-4下降，顶转轮机构3的承力臂3-2位于第三位置时，即落于地沟上轨道，顶转轮机构3在液压系统3-1的顶升油缸的作用下，朝车轮方向相向挤压，车轮落在顶转轮机构3的转轮套3-3上，顶转轮机构3通过挤压方式，实现轨道列车车轮的在线顶升即实现轨道列车车轮仍然安装在轨道列车上，未被落轮的情况下的顶升。

按照本发明，所述第二位置为所述承力臂处于的位置，所述预设高度优选为高于检修轨道面8～15mm。

当所述第二位置低于预设位置时，第二驱动机构驱动大平台2-1的上升，依此，该发明可满足轨道列车不同深度的检修地沟探伤需求。所述第二驱动机构优选为电机。

按照本发明，在轨道列车车轮顶升后，根据轨道列车车底空间情况，选择车轮前后空间较大的一侧，如果机械手4所在端位的车轮下方车底空间复杂，出现探头载体5与轨道列车车底碰撞的问题，把检修小车运动至无待检测列车处，所述电气控制机构控制所述第二驱动装置，驱动所述大平台2-1上升，再控制所述第一驱动装置，驱动所述回转平台2-2上升至第四位置时，设置于所述回转平台下方的回转机构驱动所述顶转轮机构、机械手、相对检测小车转动一定角度，至第五位置，然后大平台2-1及回转平台2-2下降复位；所述第四位置优选为能够保障机械手4、机械手控制箱4-1的底部高于检修柜面，所述转动一定角度具体为90～270°，更优选为180°。所述第五位置为转动角度后的检测位置。

在轨道列车轮对在线顶升后，探头载体5通过机械手4自动在车轮踏面上，探头载体5上安装的传感器感应到车轮踏面，机械手4停止运动，探头载体5上的探头与车轮踏面贴合到位。

此时，开启探头载体5上耦合水，接着顶转轮机构3上的转轮套3-2在驱动电机的作用下转动，从而带动轨道列车车轮转动，此时探头载体5相对车轮运动，当探头载体5相对车轮运动360度后，车轮探伤过程结束，超声采集设备采集到的信号经无线网络传输到地沟外设备操作控制台主机上，设备操作人员对数据进行分析，如无疑似缺陷即完成了一个轮对探伤，如果存在疑似缺陷，重现转轮检测确认。

当一条轮对探伤结束后，顶转轮机构3在顶升油缸的作用下，转轮套13相对车轮反向运动，车轮下降，落至地沟轨道上。顶转轮机构3在液压系统作用下收缩，然后设备升降平台下降，设备恢复到检测前状态。可继续对下一条轮对进行探伤，检测小车在地沟内轨道运动，重复以上过程即可。

以上整个动作流程及数据分析由地沟外的设备操作台控制实现。本发明所述的适用于轨道列车轮对检测的自动化探伤设备采用A型扫描和B型扫描相结合的方式，数据分析更加直接，简单。相比手工探伤探头运动过程，需要操作者对探伤检测结果实时分析，操作和分析同步开展，可能会漏掉某一过程的探伤结果，造成缺陷漏判现象的发生。本发明所述探伤设备探伤数据具有自动存储功能，探伤完成后对各探头检测结果统一分析，避免分析探伤数据漏检，同时自动存储功能，也便于历史记录查询、数据管理、责任认定。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。