一种动车组牵引电机自主检修流水线系统的制作方法
1.本发明涉及动车组牵引电机检修技术领域，具体为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统。
背景技术：
2.牵引电机作为动车组的核心动力部件，对检修过程中的装配精度、配件洁净度、绝缘等级等都有着极高的要求。电机现行的定点检修方式由于作业过程繁琐导致效率低下，已经无法满足检修作业直流及效率的双重要求。目前铁路系统的牵引电机检修仍存在以下问题：
3.检修工序存在交叉、倒置及自动化程度低等现象。电机拆解采用传统人力作业，效率和精度难以满足实际检修需求，分解后电机端盖、电机转子等配件目前采用天车来回调运，既不安全又降低了检修效率。
4.布局设置不合理。作业环境较差，布局比较杂乱，缺乏工序分配，定置化管理。物料、配件存放不合理。需要通过流水线布局，优化工艺流程，合理利用生产场地。
5.关键工序效率低、缺乏质量卡控。如轴承端盖注油量、人为扭力配打过程控制缺乏有效手段控制，容易造成漏打和重复打，缺少过程控制记录。不利于质量提升和后期质量追诉。
6.总装定转子装配与游隙测量等关键工序标准执行困难。定转子装配采用天车辅以人工对中装配，并在定转子装配后进行游隙测量工作，此项工序由天车进行操控，天车波动幅度较大，很难满足检修效率与装配工艺精度要求。
7.检修过程数据填报量大，管理与追溯难。牵引电机检修作业每一步流程都需要纸质填报与人为视频作业拍照保存。随着检修电机的数量的增加，大量的数据填报与管理导致数据量亟需增大，无法通过数据进行质量分析和工艺调整。
8.综上可知，亟需一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，实现牵引电机的流水线作业、智能化检修，对检修过程的质量数据进行全程记录，提升检修质量，实现牵引电机全寿命管理。
技术实现要素：
9.本发明的目的在于提供一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，包括：
12.脉动式流水线数字化控制模块，用于实现各工序独立可控制本工序流水线的前进、后退、停止等动作，以及与上下工序进行联动；
13.工位智能作业终端模块，用于对各工序执行过程、时间、质量进行控制，对工序全过程作业数据和视频进行记录与保存；
14.定转子自动装配模块，用于实现牵引电机定定转子的自动拆装与装配；
15.游离自动测量模块，用于实现牵引电机的高精度的自动游隙测量；
16.轴承保温打压监测模块，用于实现轴承加温与打压设备的数字化控制与实时数据监测；
17.传感器电气绝缘检测模块，用于实现多传感器的复杂电气绝缘自动化监测；
18.智能工器具柜及扭力扳手模块，用于实现实时扭力数据的自动传输与工器具实时状态定位管理；
19.牵引电机数字化检修管理看板模块，用于实现流水线生产管理数字化、立体化，帮助管理人员对流水线生产过程数据动态掌控，指导电机检修生产计划制定。
20.进一步地，所述脉动式流水线数字化控制模块包括流水线，所述流水线为首尾相连的三方结构，所述流水线采用倍速链流水线，所述流水线由plc控制程序进行逻辑控制，每个工位可单独控制，又可与上下工序进行联动，所述流水线上放置牵引电机托盘移动，所述牵引电机托盘采用双层结构，上层可以360
°
旋转。
21.进一步地，所述工位智能作业终端模块包括作业人员区域、电机信息区域、作业状态区域、作业工序区域、作业视频区域，所述作业终端通过ic卡和二维码对人员和电机进行登录管理。
22.进一步地，所述定转子自动装配模块包括2套伺服控制系统，完成装配动作控制，所述工位智能作业终端模块通过通讯接口与伺服控制实时通讯控制，定转子装配机构可以以两种方式进行工作，可以手动方式，也可以由作业终端控制以自动方式完成装配。
23.进一步地，所述游离自动测量模块包括两套分别安装在电机传动端和非传动端输出轴的伺服电动缸，所述通过采集举升力矩值变化测得出轴承游隙值。
24.进一步地，所述轴承保温打压监测模块包括智能仪表监控系统，采集作业过程温度和压力数据采集，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。
25.进一步地，所述传感器电气绝缘检测模块包括高压继电器阵列，自动完成所有检测点一次性测试，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。
26.进一步地，所述智能工器具柜及扭力扳手模块包括设置在工具柜上的rfid射频识别天线和设置在工具上的识别标签，还包括数显扭矩扳手，所述数显扭矩扳手与工位智能作业终端模块进行双向数据传输。
27.进一步地，所述牵引电机数字化检修管理看板模块包括地部署数据服务器单元、视频服务器单元、数字化展示看板单元，流程数字化监控单元、数据统计分析单元及用户管理单元。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.1.本发明基于牵引电机检修作业流程，通过脉动式流水线及各类配套的智能化工装，实现各工序独立可控制本工序流水线的前进、后退、停止等动作，并可与上下工序联动，流水线与工装具有逻辑互锁功能，降低了检修操作员的劳动强度，提高了牵引电机的检修效率。
30.2.本发明结合电机检修作业指导书、流水线工作流程，形成数字化流水线各工序现场作业规范与流程，并将其流程数字化与程序化，实现了工序工艺作业流程卡控与过程监测数据的融合，大幅提高了牵引电机作业质量与效率。
31.3.本发明具备检修作业流程数字化监控、数据统计分析及用户管理功能，可实现电机检修历史数据的全过程追溯，可与机辆部检修数据平台进行对接，为动车组自主状态修提供有效数据积累。
附图说明
32.图1为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中流水线系统框图；
33.图2为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中数字化检修流水线数据收集流程图；
34.图3为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中流水线的结构示意图；
35.图4为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中流水线控制流程图；
36.图5为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中牵引电机检修托盘的结构示意图；
37.图6为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中定转子组装工位电气控制示意图；
38.图7为一种动车组牵引电机自主检修流水线系统中轴承间隙测量工位电气控制示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例1：
41.一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，包括：脉动式流水线数字化控制模块，基于牵引电机检修作业流程，实现各工序独立可控制本工序流水线的前进、后退、停止等动作，并可与上下工序进行联动，流水线与工装之间具有逻辑互锁功能；
42.工位智能作业终端模块，基于牵引电机检修文件、作业指导书及流水线工作流程，采用工业触摸屏，开发了适用于各工位的智能作业操作终端，具备视频图像、工位设备状态采集与设备操控功能；
43.定转子自动装配模块，开发具备旋转定位式电机托盘，并采用红外阵列定位检测技术、多自由度超大负载的机械臂及伺服控制技术，实现了牵引电机定定转子的自动拆装与装配；
44.游离自动测量模块，基于位移反馈的电机力矩精确控制技术与自动游隙测量技术以及人工测量复核技术，实现了牵引电机的高精度的自动游隙测量；
45.轴承保温打压监测模块，通过集成轴承加温设备、打压设备，并基于传感器信息采集、物联网控制与传输技术，实现了轴承加温与打压设备的数字化控制与实时数据监测；
46.传感器电气绝缘检测模块，基于高压电气继电器阵列技术、电气绝缘监测检测及自动化控制技术，实现了多传感器的复杂电气绝缘自动化监测；
47.智能工器具柜及扭力扳手模块，基于大功率蓝牙信号收发技术、扭力扳手数值采
集与数字远传技术，大功率rfid技术及物联网技术，实现了实时扭力数据的自动传输与工器具实时状态定位管理；
48.牵引电机数字化检修管理看板模块，综合运用网络传输、数据库、物联网集成、大数据分析等信息化技术，在本地部署数据服务器、视频服务器、数字化展示看板，开发检修作业流程数字化监控、数据统计分析及用户管理等功能模块，使流水线检修进度实时可控，发现问题及时处理，检修记录电子化自动生成，杜绝检修过程中的漏检、漏修、漏换件问题；管理人员可通过管理看板对流水线生产过程数据进行动态掌控，指导电机检修生产计划制定；电机检修过程数据全寿命周期管控，作业过程数据、作业视频进行数据库长期保存，并可通过一键查询功能对电机检修历史记录进行全过程追溯。
49.本实施例，如图1所示，管理层由数据服务器、视频服务器、作业控制柜组成，负责流水线任务发布、数据收集、任务执行；控制层由作业终端组成，控制各工位电机检修工艺过程，负责智能工装和工器具控制，对过程质量数据自动记录，是流水线执行核心。作业层由流水线和智能工装、智能工器具组成，负责电机输送、组装，检修任务。
50.如图2所示，牵引电机数字化检修流水线在设计时执行数字化检修工作设计理念，借鉴物联网架构模式，服务器作为核心中枢，负责检修任务派发和数据收集、存储以及与应用层的对接，实现检修任务数字化管理和检修数据数字化采集与存储。作业终端负责完成各工序作业任务控制，指挥作业人员和控制智能工装设备完成检修作业，并完成作业过程数据收集，包括检修数据和作业视频。智能工装和工器具、摄像头以及各类传感器作为终端执行器，代替人工实现检修任务完成和数据采集。
51.牵引电机数字化检修流水线在设计时执行数字化检修工作设计理念，借鉴物联网架构模式，服务器作为核心中枢，负责检修任务派发和数据收集、存储以及与应用层的对接，实现检修任务数字化管理和检修数据数字化采集与存储。作业终端负责完成各工序作业任务控制，指挥作业人员和控制智能工装设备完成检修作业，并完成作业过程数据收集，包括检修数据和作业视频。智能工装和工器具、摄像头以及各类传感器作为终端执行器，代替人工实现检修任务完成和数据采集。
52.实施例2：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述脉动式流水线数字化控制模块包括流水线，所述流水线为首尾相连的三方结构，所述流水线采用倍速链流水线，所述流水线由plc控制程序进行逻辑控制，每个工位可单独控制，又可与上下工序进行联动，所述流水线上放置牵引电机托盘移动，所述牵引电机托盘采用双层结构，上层可以360
°
旋转。
53.本实施例中，如图3所示，流水线由11个两米流水线和2个直角转台，1个一米带微调流水线组成，流水线全部为滚筒式。如图4所示，采用倍速链流水线，流水线通过plc控制，可以实现前进后退自动停止，前后工位占用保护等功能。每个牵引电机由一个托盘承载，通过流水线实现工序分解、分配，实现工器具、设备工装、人员的合理分配。
54.每个牵引电机由一个可旋转托盘承载，如图5所示，托盘承重800kg。牵引电机托盘采用双层结构，采用铝合金材质，下层为固定底座，在流水线辊筒上移动。上层为电机托盘，起着承载电机和定位电机作用。上下层之间采用承载式滚子轴承连接，上层托盘可以360
°
旋转。上层托盘前后侧安装有4个定位销孔，用于装配时电机定子定位。电机托盘采用高强度聚氨酯材质定位座承载电机和定位。
55.实施例3：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述工位智能作业终端模块包括作业人员区域、电机信息区域、作业状态区域、作业工序区域、作业视频区域，所述作业终端通过ic卡和二维码对人员和电机进行登录管理。
56.本实施例中，作业终端按照作业指导书进行工序分步执行，对工序执行过程、时间、质量进行控制，对作业数据和视频进行记录。作业终端显示工艺规范和数据记录，工艺规范发布工艺执行任务，同时以照片和文字的方式指导工艺作业标准；数据同步记录工艺步骤和数据，并提交至数据服务器端，用于管理和追溯。
57.每个终端配套存放相关工具的工具柜，通过蓝牙技术与终端进行无线通信，实现作业终端对工具的实时管理，并根据当前工艺步骤对工具的取用进行提示。
58.对于定转子装配和轴承间隙测量等关键工序，作业终端实现了对自动控制设备的实时控制和读取信息，替代了人工装配、人工测量的繁琐操作。
59.作业终端通过ic卡和二维码技术对人员和电机进行登录管理。只有管理平台中登记的合法作业人员才能登录作业界面。电机扫描二维码后，只有安排检修任务的电机才能进入检修状态，避免了非法修、越权修现象存在。
60.对定转子装配和轴承间隙测量等关键工序，作业终端实现了对各智能设备的实时控制和读取信息，替代了人工装配与人工测量。作业终端通过ic卡和二维码对人员和电机进行登录管理。电机扫描二维码后，只有安排检修任务的电机才能进入检修状态，避免了非法修、越权修现象存在。
61.实施例4：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述定转子自动装配模块包括2套伺服控制系统，完成装配动作控制，所述工位智能作业终端模块通过通讯接口与伺服控制实时通讯控制，定转子装配机构可以以两种方式进行工作，可以手动方式，也可以由作业终端控制以自动方式完成装配。
62.本实施例中，工作流程如图6所示，电机定转子组装流水线安装有一套定子机械定位装置，由四个带锥形定位销的电动缸和一个辊道微调平台组成，电机托盘经流水线进入安装位置后，微调平台首先调整电机托盘位置，保证托盘中心线与机械臂工装中心线同轴，然后通过四个电缸定位销穿入上层托盘的定位销孔，托举上层托盘，实现电机的水平、俯仰、旋转方向定位。为保证定子定位正确性，引入激光测量系统对定子定位后的位置进行实时测量，进而形成闭环反馈控制。
63.由于转子重量300kg，且抓取部位只能是转子驱动轴头，现有多自由度机械手无法抓取如此大重量工件，采用1套三轴机械手用于抓取转子并进行组装。机械手包含旋转、升降、横向三个自由度。机械臂接收到组装命令后，旋转180
°
，降下抓取机构，将抓取工装套入转子轴头，抓取转子，然后升起机械臂，旋转180
°
到定子中心定位，送入定子腔体。机械臂升降、旋转位置通过伺服电机反馈控制，在运动过程中可能因机械间隙、电机卡滞等原因造成位置误差，为消除机械臂在旋转和升降过程中产生误差，保证转子和定子装配同轴度，在机械臂上设计了一个激光对中测量装置，机械臂上安装一个点式激光器，流水线上安装激光位置传感器，当机械臂抓取转子旋转到定子组装位置后，激光器照射安装在定子后侧的激光位置传感器，检查转子与定子的同轴度偏差，并对偏差进行微调校正，然后送入转子。
64.实施例5：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述游离自动测量模块包括两套分别安装在电机传动端和非传动端输出轴的伺服电动缸，所述
通过采集举升力矩值变化测得出轴承游隙值。
65.本实施例中，工作流程如图6所示，在电机传动端和非传动端输出轴分别安装一套伺服电动缸，传动导轨先将电动缸送到举升轴位置，然后伺服电缸对输出轴进行举升，举升采用先快后慢方式，当电缸支点接触输出轴后，缓慢举升，同时采集举升力矩值变化，当力值达到规定值70kg，停止举升，记录当前输出轴测量点无线千分表数据，然后再次举升到100kg，记录输出轴测量点千分表数据，将两次测量的千分表数值相减，得出轴承游隙值。以上测量过程全部自动完成，排除人为误差，测量参照检修工艺要求。
66.游隙测量核心在于电机轴头压力和位移高速同步采样，以及伺服电动缸位置精确控制，由于轴承游隙只有0.06mm左右，压力检测误差要求小于1kg，因此，系统在检测压力值达到规定值瞬间，就必须停止电动缸举升动作，要求伺服电动缸做到高速高精度反馈控制。
67.实施例6：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述轴承保温打压监测模块包括智能仪表监控系统，采集作业过程温度和压力数据采集，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。
68.本实施例中，为实现对轴承保温打压作业过程质量数据监控，对保温箱、油压泵进行数字化改造，增加智能仪表监控系统，实现作业过程温度和压力数据采集，并通过接口将数据实时传送给工序作业终端。作业终端实现保温打压的数字化控制与数据收集与保存，对超温和超压进行自动化报警，避免非规范作业造成配件损坏。
69.实施例7：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述传感器电气绝缘检测模块包括高压继电器阵列，自动完成所有检测点一次性测试，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。
70.本实施例中，牵引电机在组装后需要对温度传感器、速度传感器、电机三相接线、转子进行对地绝缘检测，检测点多达20个，检测电压最高2500v，传统人工仪表检测效率低，人工检测存在安全隐患。自动绝缘检测设备采用模块化设计，一次可完成所有检测点连接，采用高压继电器阵列，自动完成所有检测点一次性测试，并将测试结果传输到工序作业终端进行自动记录保存，作业效率提高1倍以上。并且测试结果由作业终端直接记录，避免了人工测量过程中记录错误的可能性。
71.实施例8：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述智能工器具柜及扭力扳手模块包括设置在工具柜上的rfid射频识别天线和设置在工具上的识别标签，还包括数显扭矩扳手，所述数显扭矩扳手与工位智能作业终端模块进行双向数据传输。
72.本实施例中，牵引电机各部件螺栓紧固均有严格扭矩要求，传统方式使用机械脱扣扭矩扳手，精度较低，作业数据不受控制，扭矩值人工记录。课题组通过改造数显扭矩扳手，使扳手受作业终端控制，扭矩作业时，作业终端根据工序要求，自动向扳手发送扭矩预置值，当紧固扭矩达到规定预置值时进行声光提醒，并无线传输扭矩值，对未达到规定扭矩值不传输数据，避免了不合格扭矩产生。
73.在工器具上粘贴抗金属rfid标签，工具柜内安装有rfid射频识别天线可远距离识别标签，工具柜就可实时感知柜内各工器具取放状态。智能柜将相关工具信息显示在柜前屏幕上，同时将数据发送给本工位的作业终端，实现对工具和零件管理。工具柜安装有电磁锁，关闭后只能通过工具柜上的触摸屏开启，避免非法取用工具和配件。
74.实施例8：一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，与实施例1的区别在于，所述牵引电机数字化检修管理看板模块包括地部署数据服务器单元、视频服务器单元、数字化展示看板单元，流程数字化监控单元、数据统计分析单元及用户管理单元。
75.实施例中，具有检修作业流程数字化监控、数据统计分析及用户管理等功能，使流水线检修进度实时可控，检修记录电子化自动生成，发现问题及时处理，指导电机检修生产计划制定；电机检修过程数据全寿命周期管控，可通过一键查询功能对电机检修历史记录进行全过程追溯。可视化管理使整个流水线检修进度实时可控，检修记录电子化生成，发现问题及时处理，杜绝检修过程中的漏检、漏修、漏换件问题。实现质量全寿命管控，作业数据、作业视频进入数据库终身保存，可通过一键查询功能对电机检修历史记录进行全过程追溯。管理人员通过局域网可远程对生产现场远程管理，查看实时视频与过程作业视频信息，杜绝作业违章现象。
76.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，包括：脉动式流水线数字化控制模块，用于实现各工序独立可控制本工序流水线的前进、后退、停止等动作，以及与上下工序进行联动；工位智能作业终端模块，用于对各工序执行过程、时间、质量进行控制，对工序全过程作业数据和视频进行记录与保存；定转子自动装配模块，用于实现牵引电机定定转子的自动拆装与装配；游离自动测量模块，用于实现牵引电机的高精度的自动游隙测量；轴承保温打压监测模块，用于实现轴承加温与打压设备的数字化控制与实时数据监测；传感器电气绝缘检测模块，用于实现多传感器的复杂电气绝缘自动化监测；智能工器具柜及扭力扳手模块，用于实现实时扭力数据的自动传输与工器具实时状态定位管理；牵引电机数字化检修管理看板模块，用于实现流水线生产管理数字化、立体化，帮助管理人员对流水线生产过程数据动态掌控，指导电机检修生产计划制定。2.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述脉动式流水线数字化控制模块包括流水线，所述流水线为首尾相连的三方结构，所述流水线采用倍速链流水线，所述流水线由plc控制程序进行逻辑控制，每个工位可单独控制，又可与上下工序进行联动，所述流水线上放置牵引电机托盘移动，所述牵引电机托盘采用双层结构，上层可以360
°
旋转。3.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述工位智能作业终端模块包括作业人员区域、电机信息区域、作业状态区域、作业工序区域、作业视频区域，所述作业终端通过ic卡和二维码对人员和电机进行登录管理。4.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述定转子自动装配模块包括2套伺服控制系统，完成装配动作控制，所述工位智能作业终端模块通过通讯接口与伺服控制实时通讯控制，定转子装配机构可以以两种方式进行工作，可以手动方式，也可以由作业终端控制以自动方式完成装配。5.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述游离自动测量模块包括两套分别安装在电机传动端和非传动端输出轴的伺服电动缸，所述通过采集举升力矩值变化测得出轴承游隙值。6.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述轴承保温打压监测模块包括智能仪表监控系统，采集作业过程温度和压力数据采集，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。7.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述传感器电气绝缘检测模块包括高压继电器阵列，自动完成所有检测点一次性测试，并将测试结果传输到工位智能作业终端模块进行自动记录保存。8.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述智能工器具柜及扭力扳手模块包括设置在工具柜上的rfid射频识别天线和设置在工具上的识别标签，还包括数显扭矩扳手，所述数显扭矩扳手与工位智能作业终端模块进行双向数据传输。
9.根据权利要求1所述的一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，其特征在于：所述牵引电机数字化检修管理看板模块包括地部署数据服务器单元、视频服务器单元、数字化展示看板单元，流程数字化监控单元、数据统计分析单元及用户管理单元。
技术总结
本发明公开了一种动车组牵引电机自主检修流水线系统，包括脉动式流水线数字化控制模块，工位智能作业终端模块，定转子自动装配模块，游离自动测量模块，轴承保温打压监测模块，传感器电气绝缘检测模块，智能工器具柜及扭力扳手模块牵引电机数字化检修管理看板模块。本发明解决了牵引电机组装过程中检修效率低，检修工序存在交叉、倒置及自动化程度低等现象。电机拆解采用传统人力作业，效率和精度难以满足实际检修需求，检修数据分散，不利于查询等问题。实现了牵引电机检修效率、检修质量提升。检修质量提升。检修质量提升。
