徐建軍

（中國鐵路青藏集團有限公司，西寧 810006）

1 既有現(xiàn)場情況

目前，車輛段輪對段修車間中，在軸承退卸工位的檢修工人工作量最為繁重，其工作內(nèi)容為：首先，需要人工推動輪對進行軸承退卸的上下料工作；其次，需要工人手動分開在軸承退卸區(qū)域退卸下來的后擋與軸承，并由人工將軸承及分離的后擋搬運到通道一側(cè)的軸承轉(zhuǎn)運小車上；最后，將退卸軸承分別按照一般修、大修、報廢等情況分類擺放，并在小車裝滿軸承后將其運輸?shù)讲煌妮S承存放區(qū)，再由人工將軸承從小車上卸下碼放。目前，段修退卸軸承檢修量為：一天最少退卸100條輪對，按照每套軸承的質(zhì)量在40 kg計算，工人一天需要搬運8 t的軸承，工人勞動強度大，且人工搬運分揀軸承的過程中容易出現(xiàn)工傷事故。

2 目前現(xiàn)場存在的問題

（1）輪對在設(shè)備間的滾動全部由人工推動完成，工作時需要配備專人推輪。

（2）軸承退卸過程需要退卸機操作人員人工推動輪對上料。

（3）退卸軸承的前蓋、后擋需要人工拆卸，并由人工將前蓋、后擋搬運到配件轉(zhuǎn)運小車上。

（4）退卸的軸承需人工下料，并臨時在退卸機附近堆放，容易造成軸承退卸機操作區(qū)混亂。

（5）軸承轉(zhuǎn)運小車到達現(xiàn)場后，由人工搬運到軸承轉(zhuǎn)運小車上并分類碼放，人工搬運軸承勞動強度過大。

（6）退卸完成的輪對需人工推動下料，并推動輪對滾動到輪對清洗上料工位。

（7）現(xiàn)場操作混亂，容易出現(xiàn)操作人員的擠傷、磕碰傷等情況。

（8）人工推動輪對以及搬運堆碼軸承費時費力、大幅增加了輪對的檢修工作節(jié)拍，從而影響檢修效率。

（9）退卸軸承較重，人工拆卸后擋需要翻轉(zhuǎn)軸承以及搬運堆碼軸承等工作，工人勞動強度大，且安全隱患多。

3 軸承退卸智能分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計

根據(jù)以上現(xiàn)場情況分析以及目前自動化檢修流水線設(shè)計的工藝原則，完成段修輪對檢修過程中的輪對、退卸軸承及后擋等工件的檢修工藝，并捋順其輸送與存儲方式，能夠?qū)崿F(xiàn)輪對軸承退卸區(qū)域的智能化、自動化、無人化目標，項目實施后具體布局如圖1所示。

3.1 軸承退卸智能分揀系統(tǒng)中檢修輪對的輸送方式

結(jié)合以上軸承退卸智能分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局以及現(xiàn)場設(shè)備的布置情況，本次輪對的輸送將采用輪對地面線方式輸送。該輸送線采用地面式結(jié)構(gòu)，設(shè)備整體位于軌面以下，且設(shè)備采用步進式結(jié)構(gòu)，可以將輪對沿輸送線上料端連續(xù)輸送到輸送線的下料端[1-2]。推輪機構(gòu)采用單方壓縮彈簧式擋臂結(jié)構(gòu)，每相鄰兩個擋臂間可以存放一條輪對，擋臂采用單方向推動輪對內(nèi)側(cè)輪緣位置，使輪對沿軌道滾動，并且其內(nèi)部采用壓縮彈簧結(jié)構(gòu)，確保每次只能推動一個輪對。當輪對到達檢測設(shè)備上料工位時，輪對停止運動，擋臂彈簧受力壓縮越過輪對下側(cè)輪緣，由循環(huán)線下部返回繼續(xù)推動后續(xù)輪對向前滾動排序[3]。輪對地面輸送線承接輪對收入測量機推出的輪對，并自動將輪對推送到軸承退卸機上料工位區(qū)，軸承退卸完成后，再將輪對輸送到輪對清洗機上料工位。具體工藝布局見圖2。

3.2 軸承的退卸

本次設(shè)計的軸承退卸機兼容RD2、RE2、RF型輪對的軸承退卸功能，同時退卸機硬件部分將增加輪對軸身測量裝置，通過測量輪對軸身直徑自動確定退卸輪對型號，并根據(jù)輪對型號與系統(tǒng)中退卸輪對數(shù)據(jù)進行復核，從而確保設(shè)備所有退卸動作將全部根據(jù)檢測及系統(tǒng)比對后的數(shù)據(jù)運行，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

軸承退卸機與軸承及后擋下料機械臂能夠?qū)崿F(xiàn)無縫對接，最終退卸后的軸承、后擋以及輪對能夠自動下料，并根據(jù)軸承退卸數(shù)據(jù)完成自動分揀[4-5]。

3.3 軸承自動下料機械臂

為了保證軸承退卸機工作節(jié)拍滿足生產(chǎn)需求，同時保證軸承下料工作不影響兩條生產(chǎn)線同步生產(chǎn)，本次設(shè)計的軸承下料臂為背靠背結(jié)構(gòu)的雙側(cè)軸承自動下料機械臂，即每側(cè)機械臂負責一臺軸承退卸機的退卸后軸承下料工作。雙側(cè)軸承自動下料機械臂主要由立柱、機械臂走行橫梁、軸承下料機械臂、軸承下料工裝等組成。

3.4 軸承緩存翻轉(zhuǎn)架

軸承與后擋下料機械臂從退卸機提取軸承及后擋并將其放置在軸承緩存翻轉(zhuǎn)架上。緩存架將軸承和后擋夾緊后翻轉(zhuǎn)90°，后擋旋轉(zhuǎn)向上，如圖4所示。后擋側(cè)的夾緊裝置松開，從而實現(xiàn)軸承分揀機器人自動分揀軸承與后擋。

3.5 軸承智能分揀機器人

如圖5所示，軸承智能分揀機器人為六軸機械臂結(jié)構(gòu)，該機器人安裝有后擋搬運夾具用來將后擋與軸承分離。分類碼垛過程中，按照軸承類別將軸承放入對應(yīng)托盤中，后擋統(tǒng)一放到后擋托盤中。軸承智能分揀機器人重復循環(huán)此動作，直到完成所有軸承的碼垛工作。

4 軸承退卸智能分揀系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次軸承退卸智能分揀系統(tǒng)的電控系統(tǒng)設(shè)置一臺計算機作為軸承退卸區(qū)域總控系統(tǒng)，總控系統(tǒng)通過車間網(wǎng)絡(luò)與其前端輪對收入、分解機聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)軸承退卸區(qū)檢修數(shù)據(jù)自動流轉(zhuǎn)，并與車間MES系統(tǒng)聯(lián)動。系統(tǒng)的設(shè)備控制采用PLC加觸摸屏結(jié)構(gòu)，設(shè)備在輪對、軸承、后擋、軸承托盤的接口及管件部位均設(shè)置有檢測傳感器，能夠確保工件在每一個檢修環(huán)節(jié)可控，從而實現(xiàn)軸承退卸區(qū)域內(nèi)的閉環(huán)控制以及軸承退卸與輪對分解的聯(lián)動控制。

5 結(jié)語

軸承退卸智能分揀系統(tǒng)結(jié)合大數(shù)據(jù)、智能化等先進技術(shù)，實現(xiàn)了以人為本的工作模式，對構(gòu)建智能化檢修車間進行初步探索。系統(tǒng)實現(xiàn)了有人值守、無人操作的現(xiàn)代化檢修模式，在鐵路貨車輪對檢修過程中實現(xiàn)了檢修人員遠程監(jiān)控、檢修數(shù)據(jù)自動流轉(zhuǎn)、檢修輪對自動傳輸、軸承退卸自動完成、退卸軸承自動下料、退卸下料軸承自動分揀以及堆碼完成的軸承托盤自動調(diào)運到軸承存放區(qū)等功能，徹底省去了人工推輪、搬運軸承等重體力勞動環(huán)節(jié)，保證了檢修設(shè)備操控人員能夠遠程專注操作檢修設(shè)備，有效提高了輪對檢修效率與質(zhì)量，從而確保行車安全。