[发明专利]一种用于制造或检修轨道车辆零件的装置及其检修方法

说明书

一种用于制造和/或检修用于轨道车辆的侧架和承梁的系统和方法，其包括至少一个机器人，该至少一个机器人适用于访问沿着零件的长度上的位置。可由所述机器人上的探针或扫描器获得的零件尺寸图允许处理器确定需要进行焊接和机械加工以满足特定尺寸容差的位置，其中运用零件上新颖的基准表面，而在使用传统计量器时无法运用该零件基准表面。所述机器人可以定位且安装焊接工具和材料去除工具以执行由处理器确定的焊接操作和材料去除操作。

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆零件的自动机械加工和焊接的装置和方法，所述轨道车辆零件包括侧架和承梁，该装置和方法用于这类零件的制造和检修。

背景技术

当前用于制造和检修货运车辆侧架和承梁的过程涉及加强的人工劳动输入。使用由精密钢制成的传统“硬”计量器确定零件与预期尺寸的差异，以及专业训练的工作人员手动地将浇铸零件焊接并磨削为预期的最终大小和尺寸。传统计量器使用宽的容差，并相反地产生具有最小尺寸精度的轨道零件，导致差的转向架总成性能。此外，手动工作呈现出对于工作人员的高伤害风险和对于雇主的高开销，这些雇主不得不维持培训的职工队伍并为有风险的活动和/或可能的伤害提供补偿。

此外，重新制造侧架和承梁涉及将专用设备和专业技能人员集中在单一地点。因此，将重的轨道车辆转向架零件运送到单一地点的运输成本使商业检修过程在经济上不可行。因此，需要一种用于这些目的的便携系统。然而，传统机械加工(这在本文中指的是利用工具切割金属，从而相比于磨削提供更大的尺寸精度)通常需要将非常大且重的机械固定安装到地面以控制振动。因此，设计一种通过计算机控制的机器人机械用于加工大的、重的零件的便携系统构成重大挑战。

进一步，使用物理计量器使轨道车辆零件的一个表面与另一个表面相比较并使它们相一致使得这种比较被限制到彼此靠近的表面。需要的是运用轨道车辆零件(诸如侧架或承梁)上的不同尺寸的参考点以比较彼此较远的表面并使其一致的能力。

通过引用并入本文的美国专利第4,187,600号教导了一种用于机械加工轨道转向架承梁的装置，该装置包括运作在承梁上时用于支撑该承梁的可旋转固定件。同样通过引用并入本文的具有相同发明人的美国专利第4,190,390号公开了一种用于机械加工轨道转向架侧架的装置。

尽管此前未结合检修轨道车辆转向架零件来使用，但是机器人定位系统是已知的，这些系统使用六个千斤顶使工具围绕六个轴旋转：x轴、y轴、z轴、俯仰轴、翻滚轴和偏航轴。在各个实施方式中，这些定位系统被称为六足机构或史都华(Stewart)平台。示例包括在美国专利第6,071,031号和美国专利第 6,240,799号中所公开的技术，这两个美国专利通过引用并入本文。此前还未将六腿机构或类似装置与大且重的浇铸零件(诸如轨道车辆侧架)的焊接和机械加工组合使用。

同样通过引用并入本文的美国专利申请公开第US/2004/0014405号描述了一种便携机械加工设备，该设备用于通过车床加工、拉销、铣削、车铣、磨削和深滚压操作加工车轮的外表而不将车轮从轨道车辆拆下。

同样通过引用并入本文的US 2015/0034607和US 2010/161123公开了机器人以及用于控制机器人的系统，其可以适用于特定焊接应用。

同样通过引用并入本文的US 2011/0174793描述了一种具有定位器的机器人系统，该定位器允许移动性和减小的占地面积。同样通过引用并入本文的美国专利第5,783,921号描述了一种适用于简化安装和操作的焊接机器人。

现有技术未教导用于针对轨道车辆转向架零件的初始检查、焊接、材料去除和最终零件检查的自动系统，该自动系统使用在轨道系统上的六足机器人，或可以将该自动系统从一个安装位置运输到另一个安装位置，或该自动系统运用新颖的在零件上的尺寸的基准表面来改善整体容差和转向架性能。

发明内容