CN112809901B - 高铁双块式轨枕生产线及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高铁轨枕制造技术领域，具体来说是高铁双块式轨枕生产线及生产方法，所述模具清理工位、喷涂脱模剂工位、螺旋筋安装工位和桁架安装工位之间通过辊道连接，桁架安装工位与所述混凝土布料工位之间通过横移机构连接，所述模具吊机连接混凝土布料工位、蒸养工位和脱模工位，其优点在于：利用智能化技术对轨枕预制各工位进行创新优化，通过以智能机器人应用技术为核心的多种高新技术和轨枕预制的信息管理平台的应用，为解决生产过程中存在的现场问题提供了技术支撑，提高了施工质量和施工效率，提高了工程的精细化管理水平，并很大程度的减少了浪费，节约了成本，使铁路工程项目的预制全程可控，避免了一些不必要的损失。

Description

高铁双块式轨枕生产线及生产方法

技术领域

本发明涉及高铁轨枕制造技术领域，具体来说是高铁双块式轨枕生产线及生产方法。

背景技术

计算机技术的高速发展与快速更新，给各种传统行业带来了深刻的影响，铁路工程行业也不例外。由于网络信息化、计算机智能化在铁路工程技术领域有了空前的发展，我国的现代化建设事业也在发生着变化，对于工程机械的需求不再是数量多，也提高了对工程机械技术水平的要求。

对铁路工程机械智能化与信息化的要求主要是表现在对工作部件的进一步控制。传统的铁路工程机械产品与现代电子技术、网络信息技术、计算机技术、通讯技术、人工智能技术、机器人技术和多传感器融合技术等高新技术相结合，大大提高了产品的技术含量，形成了一大批“智能化工程机械”、“机器人化工程机械”、“信息化工程机械”，这也是未来工程机械技术发展的方向与趋势。

双块式轨枕2*4型生产线一般具有劳动力密集和重复作业的特点，目前国内双块式轨枕2*4型生产线预制大部分采用工厂集中、机械化施工。面对人工成本过高和资源环境约束加大等问题，研究开发智能机器人并在轨枕制造业中进行示范应用，使轨枕制造由传统建造向智能制造转变，加快轨枕制造智能化升级，符合国家推进供给侧结构性改革和促进经济提质增效转型升级的产业政策。目前轨枕行业智能制造仍然处于起步阶段，在短模1×4型机械化生产线的基础上，引入智能化后，已基本实现少人化作业，但是由于批量生产时设备持续性和稳定性问题，仍在进行优化。

双块式轨枕2*4型机械化生产线在充分消化吸收国内已引进的双块式轨枕生产线技术的基础上，依靠国内的研发力量，对铁路双块式轨枕预制工艺和设备进行开发创新，已经形成了一套独特的双块式轨枕生产工艺，即劳动密集型生产线。采用环线法施工，施工过程中，各工序首尾衔接，形成闭合环的生产模式。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种高铁双块式轨枕生产线及生产方法。

为了实现上述目的，设计高铁双块式轨枕生产线，包括螺旋筋安装工位、桁架安装工位、混凝土布料工位、蒸养工位和脱模工位，所述输送辊筒用于输送模具，其特征在于还包括：模具清理工位，所述模具清理工位设有喷砂机，喷砂机对模具进行喷砂清理；喷涂脱模剂工位，所述喷涂脱模剂工位顶部设有喷头，用于喷出脱模剂；模具吊机，所述的模具吊机设置于生产线顶部，用于将模具放入所述蒸养工位或从蒸养工位中移出；所述模具清理工位、喷涂脱模剂工位、螺旋筋安装工位和桁架安装工位之间通过辊道连接，桁架安装工位与所述混凝土布料工位之间通过横移机构连接，所述模具吊机连接混凝土布料工位、蒸养工位和脱模工位；所述桁架安装工位还连接有桁架钢筋加工工位和箍筋加工工位；所述的螺旋筋安装工位还连接有螺旋筋加工工位。

优选的，所述的螺旋筋加工工位用于加工螺旋筋，所述螺旋筋包括套管和弹簧，弹簧套设在套管上形成螺旋筋。

优选的，所述的桁架钢筋加工工位用于加工桁架钢筋，所述箍筋加工工位用于加工箍筋，所述箍筋为封闭环形的钢筋。

优选的，所述桁架安装工位用于安装桁架，所述的桁架钢筋和所述的箍筋之间通过钢筋挂钩连接，整体设置于模具内腔中。

优选的，所述的混凝土布料工位包括高架轨道、布料斗和辊道，工位顶部设有高架轨道，所述高架轨道上设有布料斗，布料斗能沿高架轨道移动，工位底部设有辊道，辊道是可升降的，辊道上设有待浇筑混凝土的模具。

优选的，所述的混凝土布料工位还包括四个振动台，每个振动台底部设有一台振动电机。

优选的，所述的模具吊机包括导轨梁、大车、小车、吊具、升降机构和操作台，所述大车设置于导轨梁上方，做横向移动，小车设置于大车上方的轨道上，做纵向移动，吊具通过安装在小车上的升降机构与小车连接。

优选的，还包括检测工位，检测工位包括检测平台、测量设备、控制设备、机器视觉设备和码垛工位。

上述生产线的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.模具通过辊道输送至模具清理工位；

S2.模具在模具清理工位进行喷砂清理后，通过辊道输送至喷涂脱模剂工位；

S3.模具在喷涂脱模剂工位被喷涂脱模剂后，通过辊道输送至螺旋筋安装工位；

S4.将加工好的螺旋筋旋装入模具后，模具通过辊道输送至桁架安装工位；

S5.将加工好的桁架钢筋和箍筋装入模具后，模具通过横移机构运送至混凝土布料工位；

S6.将混合好的混凝土填装在模具内；

S7.通过模具吊机将模具输送至蒸养工位，在蒸养池内进行2小时静停、2小时升温、8小时恒温和2小时降温作业；

S8.蒸养完毕后，通过模具吊机将模具输送至脱模工位；

S9.在脱模工位，将模具中的轨枕取出；

S10.轨枕由轨枕运输辊道运输至检测工位，空模具由模具运输辊道运输至模具清理工位进行下一个循环；

S11.在检测工位上，对轨枕的尺寸和裂纹进行检测；

S12.检测完毕后对每一根轨枕进行编码，并通过运枕小车运送至码垛工位，轨枕由码垛机每4根一层，每垛4层进行码垛；

S13.通过叉车运送至水养区码放水养，根据生产时间、批次分别存放。

本发明同现有技术相比，其优点在于：利用智能化技术对轨枕预制各工位进行创新优化，通过以智能机器人应用技术为核心的多种高新技术和轨枕预制的信息管理平台的应用，为解决生产过程中存在的现场问题提供了技术支撑，提高了施工质量和施工效率，提高了工程的精细化管理水平，并很大程度的减少了浪费，节约了成本，使铁路工程项目的预制全程可控，避免了一些不必要的损失；同时解决了施工中人员混杂、管理繁琐、进度缓慢、材料浪费、效益低下等难题，实现了轨枕预制管理的智能化和信息化，有效实现资源利用的最大化。

附图说明

图1为本发明的工位工作流程图；

图2为本发明辊道结构示意图；

图3为本发明混凝土布料工位结构示意图；

图4为本发明模具吊机结构示意图；

图5为本发明模具吊机中小车结构示意图；

图中：1.高架轨道；2.布料斗；3.辊道；4.导轨梁；5.大车；6.小车；7.吊具；8.升降机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一，本发明设计有高铁双块式轨枕生产线，包括多个工位，每个工位有相应设备进行作业，具体工位如下：

1.1桁架钢筋加工工位：

轨枕全自动桁架钢筋生产线具有冷轧机组、数控弯箍机、桁架焊接机组三部分职能，先将冷轧后的钢筋成盘，通过调直机构将每根钢筋调直并引入指定位置，形成桁架钢筋的雏形；初步定位后，将两侧的弦杆加工成波浪形，释放应力，通过高压气缸将波浪形钢筋准确固定，在定位的同时，将钢筋牢固焊接在指定位置。通过一套高压气泵联动装置，配合桁架焊接机组的PL程序，同步动作，在每次桁架钢筋向前步进时，通过高压气泵形成的剪力，将斜杆的不均匀进尺调整到正确位置，再次固定定位。焊接时逐点进行，边焊边移动，从而完成桁架钢筋的全部焊接过程。之后采用液压剪将桁架整体定量截断。

1.2桁架组装、运输工位：

采用成熟的智能化桁架钢筋焊接生产线，采用AGV智能小车将加工好的桁架钢筋运输至桁架安装平台位置。

基于2×4模数的轨枕钢筋新增桁架上料运输系统、箍筋上料平台装置，加工挂钩工位，桁架加工后通过传输带自动传输，自动抓取上料平台上的桁架钢筋、箍筋，智能组装成型，通过精准识别安放位，安装组合桁架，并识别和自动提升旋压板，压紧桁架。将设备状态/工序信息实时反馈至总控系统，桁架安装使用视觉系统，定位更智能。同时新增了箍筋焊接质量复检及不良品剔除功能，检测桁架、箍筋安装质量。

2.箍筋加工工位：

改造升级前：由1人操控数控弯曲机加工箍筋，1人操控电阻电焊机进行焊接作业，焊接质量受人为影响因素影响较大，且焊接质量难以保证。

改造升级后：数控弯箍机弯制成型后自动焊接，焊接工作台及工装夹具实现自动抓取和焊接并传送到组装工位，对箍筋进行固定，焊接机器人自动完成焊接作业，并将工件自动流到传送带上。

3模具清理工位：

改造方式1：采用智能传感和喷砂技术自动清理模具。智能除尘设施对模具进行喷砂清理，通过智能传感系统，翻转线体对模具进行翻转，在清理房中喷出高压风和金刚砂的混合体对模腔内表面进行清洁，浮尘残渣会自动收集到收纳装置中，保证场地内环境卫生。

改造方式2：采用自动机械智能除尘设施，对模具进行自动机械化清理，无需人工使用工具进行清理。传感器感应模具到达工位指定位置后，翻转线体对模具进行翻转，在喷砂房中使用喷砂对模腔内表面进行清洁，浮尘残渣会被吹到收纳装置中，保证场地内环境卫生。达到残渣回收，绿色环保施工。

采用自动机械智能除尘设施，对模具进行自动机械化清理，无需人工使用工具进行清理。在原线体边增加六轴机器人，机器人横移轨道(7轴)、力控单元，打磨头，控制系统，吸尘系统等，对辊道进行改造，增加传感器感应系统，传感器感应模具到达工位指定位置后，使用带有力控系统的打磨头配合机器人对模腔进行打磨，同时吸尘装置吸走灰尘，浮尘残渣会被吹到收纳装置中，保证场地内环境卫生。

4喷涂脱模剂工位：

采用全自动控制系统控制进行喷涂，实现模具自动定位、均匀喷涂脱模剂，设备状态信息、工序信息实时反馈总控系统。辊道增设传感器感应系统，传感器感应模具到达工位指定位置后，对模腔内部均匀无死角的喷涂脱模剂，以保证喷涂均匀，脱模剂回收装置将整个模具进行包裹，保证脱模剂不外泄，保证场地内环境卫生。

采用全自动控制系统控制进行喷涂，实现模具自动定位、均匀喷涂脱模剂，设备状态信息、工序信息实时反馈总控系统。辊道增设传感器感应系统，传感器感应模具到达工位指定位置后，对模腔内部均匀无死角的喷涂脱模剂，以保证喷涂均匀，加红外线检测效果装置，实现无人过程智能验收，脱模剂回收装置将整个模具进行包裹，保证脱模剂不外泄，保证场地内环境卫生。整个喷涂过程无残液外泄，绿色环保。

5螺旋筋安装工位：

使用机械手对套管进行排料和布料，全自动套管锁付装置安装套管，3D视觉检测系统测量套管螺旋筋安装垂直度、高度，对不符合要求的套管进行自动调整。通过机械抓手抓取弹簧，然后移动到组装机上和套管进行初步的旋压；在组装机初步组装完成后，坐标移载机抓取组装好的组件，再放置到模腔内进行最后的旋压。

视觉识别螺旋筋安装的实时装配高度、垂直度，通过算法存储、分析检测的云数据，监控螺旋筋安装质量。

套管在料仓内自动分拣、传送、安装及自动检测，生成套管安装的实时装配高度、垂直度，通过算法存储、分析检测的云数据，监控套管安装质量。

在脱模工位上增加定位柱自动循环工位，从底部自动拆除定位柱循环至套管安装工位，套管安装工位旁新增套管安装平台，并增加机械臂、螺旋筋加工成型机械，改造升级螺旋筋上料系统、套管上料系统、螺旋筋套管装配系统、全自动套管锁付系统，实现全自动设备状态信息、工序信息实时反馈总控系统。同时在桁架机械手末端安装有视觉系统，利用智能算法实现智能检测不良产品，将测量套管螺旋筋安装垂直度、高度等信息上传到服务器,对套管安装质量进行复检监控。

6桁架安装工位：

利用桁架机器人移动到模具上方，通过识别精准定位安放位置，并将组合好的桁架进行安装，识别旋压版，自动提升旋压板压紧桁架，同时对组装好的桁架进行检测是否到位，设备状态/工序信息实时反馈总控系统。

7混凝土布料工位：

采用精准布料、传感器控制，质量计量，浇筑测量控制系统，采用多功能布料口进行精准布料，实现全无人操作的精准布料，叫料和振捣。精准布料、传感器控制，质量计量，浇筑测量控制系统，采用多功能布料口进行精准布料，实现1人操作的精准布料。

采用两台布料机，每台布料机4个下料口，下料口处分别设置压力传感器，重力式计量装置，精准计量每次下落的混凝土重量。过程中采集不同坍落度的混凝土单盘重量，采用大数据进行统计分析，采集汇总两个数据；第一单个模具壳体70％的混凝土重量，第二单个模具壳体30％的混凝土重量，根据不同坍落度设定每次下料重量。混凝土分两层进行布料，第一次布料达到模具壳体的70％，振动120秒，频率40Hz；第二次布料30％，振动120秒，频率50Hz。

在运料小车行走轨道上增加接近开关，并加设摄像机检测布料机料斗内混凝土情况予以配合，当运料小车行走至布料机正上方时，开始下料，实现混凝土运输的自动启停。

布料机下料斗形式由原先的平开式升级为侧开式，减少混凝土堆积，提高自动计量准确度；同时引进纳米材料ultraeverdry对料斗内壁进行涂刷，解决混凝土粘结问题。

基于智能传感和大数据分析技术，采用精准布料、传感器控制，质量计量，浇筑测量控制系统，采用特殊设计的多功能布料口进行精准布料，实现全无人操作的精准布料，叫料和振捣。同时，基于大数据技术，通过设计独特的算法及智能反馈控制系统，确保布料量精准。

8蒸养工位：

采用温度检测系统，管道调节阀系统，温度自动控制系统实现最优自动控温养护。通过智控中心发出指令，对需要蒸汽养护的养护池进行控制，实现智能蒸养。

通过智能温度控制系统，升级现有自动蒸养系统，达到智能蒸养条件，无需人为操控，在现有蒸养窑的基础上增加温度检测系统，实现对升温、保持高温、降温这三个过程的全过程智能监控，将温度数据实时呈现，保证混凝土的最佳凝固效果，提高轨枕质量。

9脱模工位：

在翻模工位设置传感器系统，采用自动解除螺栓及脱模系统。实现2×4型模具自动翻模、自动拆卸归置定位螺栓/桁架钢筋压板、自动振动脱模。在翻模工位设置传感器系统，检测模具到位后，信号给至液压系统，液压系统启动，加紧模具，开始反转；模具反转到位后，停止反转，信号给至液压系统，松开模具；模具松开后，正转90°，信号给至冲击锤，冲击锤开始工作；当轨枕全部脱落至平台辊道，脱落检测平台检测到所有轨枕已脱落后，翻转臂反转90°，将模具反转至原位置。实现2×4模具自动翻模、自动振动脱模。

基于智能传感技术和视觉的机械臂控制技术，在原有翻模工位设置传感器系统，增加自动脱模系统，实现2×4模具自动翻模、自动气动打击、自动脱模。

脱模工位辊道上增加称重传感器，用于检测轨枕是否全部脱落，当检测到所有轨枕脱落后，方可进行模具翻转操作，在此之前翻转操作自动锁附。

10检测工位：

采用视觉检测系统，外形外观检测系统，自动喷码系统，远程Web监控显示系统，不良品剔除系统，并结合大数据分析和智能检测，实现轨枕外形质量全自动、智能化、无人化作业，包括外形尺寸、沟槽裂纹自动检测，模具号自动识别、轨枕唯一性编码追溯及检测数据分析、自动上传，轨枕编码及二维码自动喷涂，精确的轨枕外观检测以及数据分析上传打印等功能。

基于工业相机、大数据分析技术，将原有码垛工位改移，并新增桁架机械手，视觉检测系统，外形外观检测系统，自动喷码系统，远程Web监控显示系统，实现轨枕裂纹自动检测、盖章，同时实现检测数据与中控系统和生产管理系统信息交互，增加自动化、智能化的检测，标准化检测流程，提高检测结果，提升轨枕合格率。

11轨枕清理码垛工位：

通过视觉系统引导机器人实现检测后的轨枕自动吊装、码垛。增加搬运行走系统，夹具抓紧系统，方木分拣放置码放系统，由方木分拣放置机械臂进行方木的码放作业。

采用视觉系统自动分拣、分层码放方木，配合码垛设备分层码放轨枕。

轨枕检测到位后，基于智能视觉识别技术，六轴机器人抓取筛分出的盖子，通过视觉识别定位套管孔洞，将气门打开将灰尘吹掉，并进行注油、盖盖，将传统人工注油扣盖方式升级为无人化、智能化，提高注油扣盖的准度和精度。

在运输机端头码垛工位增加轨枕码垛机和枕木条码放装置，通过自动化智能化标准作业，刨除人工干预，提升轨枕质量。

通过视觉系统引导机器人实现检测后的轨枕自动吊装、码垛。增加搬运行走系统，夹具抓紧系统，木块分拣放置码放系统，增加称重传感系统，利用轨枕搬运系统实现自动搬运码放轨枕，数据上传。

12套管清灰盖工位：

使用2台机械手，机械手前端安装喷气嘴、注油嘴和盖子吸附装置，视觉检测系统精准定位，由2台机械手完成清灰盖和注油作业。

基于工业相机、大数据分析技术，将原有码垛工位改移，并新增两台六轴机器人视觉检测系统，远程Web监控显示系统，实现轨枕对预埋套管进行清灰处理，清灰处理完成后，进行套管保护盖安装。

13轨枕运输工位：

固定运输线路，使用AGV小车进行轨枕运输。

在轨枕运输环节将传统依靠人工控制叉车的方式进行智能化升级，依靠AGV小车，实现生产车间物流系统的无人运输。同时，基于红外传感技术，实现AGV小车智能定位、传感、调度，自动计算摆放至指定位置，提升轨枕运输的安全系数。

14轨枕二次养护工位：

水养车间上方增设水路，增加智能养护控制柜，养护车间内间隔设置温湿度检测装置，提前预设相应的温度和湿度，环境温度不满足预设温湿度时(其中任一条件不满足)，控制柜自动操控电磁阀，进行喷淋养护。

在轨枕进入存放车间后，系统自动启动喷淋养护系统，对温度和湿度利用传感器自动调节，智能处理系统通过控制养护时间确定出库顺序。

15横移机构：

在辊道端头接模台位接收完成附件安装的空模具，将空模具运至对应两个振动台的出模台位。模具横向运输小车沿导轨运行，在三个工作台位处均有位置感应器定位，通过自动控制系统，当小车移动到固定位置时，传输机构自动启动，输送模具，当振动台出模台位的传送机接受空模具后模具横向运输小车自动返回到锟道端头接模台位。横移小车增加安全装置，通过红外线接近开关，达到声光报警。

16中央控制系统：

设置中央控制室，车间生产由中央控制室整体控制，提取生产线上设备的数据，进行上传和远程控制；协调控制各工位的运行节拍，采用web系统可远程监控设备运行状态，展示各工位运行时间等状态，设置健康曲线，实时监控、判断生产线的运行情况。

在中央控制室集成铁路工程管理平台信息、项目生产信息，便于统筹管理，协调轨枕的生产。

通过远程监控系统，MES系统，PHM系统，SCADA系统，轨枕全生命周期系统等实现工厂、人员、材料、设备、产品质量的智能控制监控管理预警等功能，中央控制室集中控制整条生产线的启停操作，提取所有生产线设备的数据上传和远程控制功能。协调各工位节拍控制，运行控制，采用web系统，可远程监控设备运行状态，展示各工位耗时、运行时间等状态，实时监控生产线的运行情况，设置健康曲线，根据监测情况实时判别设备运作状况。实现轨枕预制全生命周期信息监测、收集、分析，打造全息轨枕场。

17利用仿真技术，建设虚拟孪生工厂：

在控制中心创建出枕场的整体模型,并针对智能工厂投入使用后的各种工况进行仿真分析,预测设备和产品的整体性能,进而改进生产线设计、提高设备性能和产品质量。虚拟孪生工厂应用的两个方面有：

(1)总体运动学仿真：整体的运动干涉预演，大型设备的转动安全范围计算，总体生产节拍和效率的估算，应急方案的补充效率统计。

(2)局部参数性仿真：布料液压系统的动力相应，振捣频率滤波控制，链条传动启停驱动，局部机器人准确抓取的路径规划，轨枕成品的强度分析等等。

实施例二，本发明所述的生产线的生产方法步骤具体如下：

步骤1：模具由辊道输送到模具清理工位，模型清理设备由翻转机构、辊道输送机构、喷砂机组成，通过翻转机构将辊筒输送线输送过来到位的模具翻转180度，放置在另一条辊筒输送线上；翻转由变频减速电机驱动缓慢旋转，将翻转到线体上的模具输送到喷砂机内喷砂清理，清理完成后再输送到翻转的位置，等待翻转回去。

采用吸入式喷砂方式，即利用压缩空气在喷枪内高速流动形成负压产生引射作用，将分砂器贮箱内的磨料通过砂管吸入喷枪内，然后随压缩空气流由喷嘴高速射到工件表面，达到喷砂清理的目的。开始工作时，压缩空气和砂料边混合边喷射，使压缩空气得到充分利用，空气的流量和砂料的流量便于调节，得到理想的混合比，清理效率高。喷砂设备采用喷砂和集尘二合一的方式，结合中央集尘机构实现无尘化操作一个自动化工位实现1/4模具长度范围内的清模。

步骤2：模具由辊道输送到喷脱模剂工位，自动喷涂脱模剂设备由伺服减速电机、支撑桁架、自动感应装置、喷头等组成。

为了提高工作效率，采用自动喷涂脱模剂机构，使用对射传感器能够快速定位模具的位置，以保证脱模剂均匀喷涂在模腔内壁。在喷涂时需要边喷涂边行走。行走采用伺服减速电机精确控制。

步骤3：模具由辊道输送到螺旋筋安装工位，安装线由如下几部分组成：弹簧机、机器人、套管螺旋筋组装系统、成品缓存台、套管螺旋筋安装系统。

通过现场制作螺旋筋并通过工业机器人抓取放至在预埋套管上，将预埋套管和螺旋筋进行拼装成一体，将拼装完成的预埋套管送至安装位置，以门式支架做为基础建立三维坐标系，将模具固定在相应工位上便于定位预埋套管位置和定位轴位置，对预埋套管进行抓取，定位定位轴位置进行旋拧安装，在安装过程中对相应的旋转扭矩、圈数、时间、下降高度进行控制，多条件相互制约保证安装精度和安装质量，应对安装完成后的高度进行检测，从而复测预埋套管安装是否符合安装要求。

步骤4：模具由辊道输送到桁架安装工位，钢筋自动组装安装设备由桁架自动上料、桁架拆分、桁架移载、箍筋自动上料、数控打钩机、机器人取钩装配、三轴移载设备、桁架自动焊接生产线、箍筋自动加工设备等组成。

桁架上料：桁架焊接生产线将加工好的桁架由线体输送至桁架分开机构，进行单个桁架上料。

桁架拆分：当桁架由上料链条线到指定位置，此时夹具对桁架进行拆分和翻转，放到输送小车上。

桁架移栽：由小车将桁架移栽到指定位置，此时传感器识别到位后，Z轴夹手下来取桁架，将桁架放在桁架输送小车上至下一工位进行组装。

箍筋自动上料：由机器人焊接好的箍筋放在流水线上，由流水线输送进行自动化单个上料。

机器人取钩：运用机器人制作夹具的方式夹取数控打钩机的挂钩。

桁架入模腔：将组装好的桁架放入模腔。最后由压板旋转气缸夹紧压板并旋转90°固定钢筋位置。压板旋转气缸松开，钢筋夹取装置返回安装平台位置，完成一个钢筋安装循环。

步骤5：模具由辊道输送到横移机构，横移机构由横移辊道、电机、横移钢轨组成。

步骤6：模具由横移机构输送到混凝土布料工位，布料工位送料部分由高架轨道、布料斗、减速电机、液压站和两台振动电机组成，布料斗由两台减速电机控制，行走在轨道上；布料机的行进速度由变频器和电位器控制；布料斗门的开合由液压系统控制；布料斗的吐料由螺旋系统控制；振动电机便于吐料。布料部分的主要作用是将混合好的混凝土填装到模具内。

振动部分由四个振动台和一个可升降的辊道组成，每个振动台的下面有一台振动电机，控制振动台的震动；辊道的升降由气囊控制，振动部分的主要作用是将模具内的混凝土震实，排出混凝土气泡。

步骤7：通过模具吊机将模具输送至蒸养工位，无需人为操控即可实现2小时静停、2小时升温、8小时恒温和2小时降温作业，自动控制蒸汽进气量，全过程进行智能监控，窑内温度实时呈现，保证轨枕强度达到设计要求。

步骤8：蒸养完毕后，通过模具吊机将模具传送到翻转脱模工位；

用翻转脱模机将有双块式轨枕模具翻转180°后脱出轨枕，然后反向翻转180°将空模具送回原来的辊道，轨枕由轨枕传送辊道传输至检测工位，空模具由模具传送辊道运输至模型清理工位。模具进入下一轮工艺。

步骤9：轨枕进入检测工位后由智能检测设备进行自动检测，检测系统主要由检测平台、测量设备、控制设备，机器视觉设备组成。轨枕外形尺寸检测主要是激光三角测量原理，实现对轨枕三维建模，在模型中计算其外形尺寸，与双块式轨枕设计标准尺寸相比较，判定轨枕结构尺寸偏差。沟槽裂纹检测采用对轨枕沟槽喷酒精的方法，相机采集酒精消失的过程，判断轨枕沟槽是否有裂纹。自动喷码设备通过与检测系统互联，外形尺寸红外检测系统将对应的轨枕唯一性编号传输给喷码主机，并由喷码设备根据指令在轨枕检测完毕后自动喷涂到轨枕表面，同时将每根轨枕检测数据与二维码形成互联。

步骤10：检测完成后由运枕小车将轨枕运送至码垛工位，轨枕由码垛机每4根一层，每垛4层进行码垛。最后由叉车运送至水养区码放水养，根据生产时间、批次分别存放。

Claims (6)

1.高铁双块式轨枕生产线，包括螺旋筋安装工位、桁架安装工位、混凝土布料工位、蒸养工位和脱模工位，其特征在于，还包括：

模具清理工位，所述模具清理工位设有喷砂机，所述喷砂机对模具进行喷砂清理；

喷涂脱模剂工位，所述喷涂脱模剂工位顶部设有喷头，用于喷出脱模剂；

模具吊机，所述模具吊机设置于所述生产线顶部，用于将模具放入所述蒸养工位或从所述蒸养工位中移出；

所述模具吊机包括导轨梁、大车、小车、吊具、升降机构和操作台，所述大车设置于导轨梁上方，做横向移动，小车设置于大车上方的轨道上，做纵向移动，吊具通过安装在小车上的升降机构与小车连接；

所述桁架安装工位用于安装桁架，桁架钢筋和箍筋之间通过钢筋挂钩连接，整体设置于模具内腔中；

所述模具清理工位、所述喷涂脱模剂工位、所述螺旋筋安装工位和所述桁架安装工位之间通过辊道连接，所述桁架安装工位与所述混凝土布料工位之间通过横移机构连接，所述模具吊机连接所述混凝土布料工位、所述蒸养工位和所述脱模工位；

所述螺旋筋安装工位还连接有螺旋筋加工工位，

所述螺旋筋加工工位用于加工螺旋筋，所述螺旋筋包括套管和弹簧，所述弹簧套设在所述套管上形成所述螺旋筋，

在所述螺旋筋安装工位，使用机械手对套管进行排料和布料，全自动套管锁付装置安装所述套管，3D视觉检测系统测量所述螺旋筋安装垂直度、高度，对不符合要求的所述套管进行自动调整，通过机械抓手抓取所述弹簧，然后移动到组装机上和所述套管进行初步的旋压；在组装机初步组装完成后，坐标移载机抓取组装好的组件，再放置到模腔内进行最后的旋压，

视觉识别螺旋筋安装的实时装配高度、垂直度，通过算法存储、分析检测的云数据，监控螺旋筋安装质量，

所述套管在料仓内自动分拣、传送、安装及自动检测，生成所述套管安装的实时装配高度、垂直度，通过算法存储、分析检测的云数据，监控所述套管安装质量；

所述桁架安装工位还连接有桁架钢筋加工工位和箍筋加工工位，

所述的桁架钢筋加工工位用于加工桁架钢筋，所述箍筋加工工位用于加工箍筋，所述箍筋为封闭环形的钢筋，

在桁架钢筋加工工位，轨枕全自动桁架钢筋生产线具有冷轧机组、数控弯箍机、桁架焊接机组三部分职能，先将冷轧后的钢筋成盘，通过调直机构将每根钢筋调直并引入指定位置，形成桁架钢筋的雏形，初步定位后，将两侧的弦杆加工成波浪形，释放应力，通过高压气缸将波浪形钢筋准确固定，在定位的同时，将钢筋牢固焊接在指定位置，通过一套高压气泵联动装置，配合所述桁架焊接机组的PL程序，同步动作，在每次桁架钢筋向前步进时，通过高压气泵形成的剪力，将斜杆的不均匀进尺调整到正确位置，再次固定定位，焊接时逐点进行，边焊边移动，从而完成桁架钢筋的全部焊接过程，之后采用液压剪将桁架整体定量截断；

所述高铁双块式轨枕生产线还包括桁架组装、运输工位，所述桁架组装、运输工位采用智能化桁架钢筋焊接生产线，采用AGV智能小车将加工好的桁架钢筋运输至桁架安装平台位置，

基于2×4模数的轨枕钢筋设置桁架上料运输系统、箍筋上料平台装置，加工挂钩工位，桁架加工后通过传输带自动传输，自动抓取上料平台上的桁架钢筋、箍筋，智能组装成型，通过精准识别安放位，安装组合桁架，并识别和自动提升旋压板，压紧桁架，将设备状态/工序信息实时反馈至总控系统，桁架安装使用视觉系统，同时设置箍筋焊接质量复检及不良品剔除功能，检测桁架、箍筋安装质量；

在模具清理工位，采用自动机械智能除尘设施，对模具进行自动机械化清理，传感器感应模具到达工位指定位置后，翻转线体对所述模具进行翻转，在喷砂房中使用喷砂对模腔内表面进行清洁，将浮尘残渣吹到收纳装置中；

所述高铁双块式轨枕生产线还包括中央控制系统，

设置中央控制室，车间生产由中央控制室整体控制，

在中央控制室集成铁路工程管理平台信息、项目生产信息，统筹管理、协调轨枕的生产，

通过远程监控系统、MES系统、PHM系统、SCADA系统、轨枕全生命周期系统实现工厂、人员、材料、设备、产品质量的智能控制监控管理预警功能，中央控制室集中控制整条生产线的启停操作，提取所有生产线设备的数据上传和远程控制功能，协调各工位节拍控制，运行控制，采用web系统远程监控设备运行状态，展示各工位状态，实时监控生产线的运行情况，设置健康曲线，根据监测情况实时判别设备运作状况，实现轨枕预制全生命周期信息监测、收集、分析，形成全息轨枕场。

2.如权利要求1所述的高铁双块式轨枕生产线，其特征在于：

所述的混凝土布料工位包括高架轨道、布料斗和辊道，工位顶部设有高架轨道，所述高架轨道上设有布料斗，布料斗能沿高架轨道移动，工位底部设有辊道，辊道是可升降的，辊道上设有待浇筑混凝土的模具，

所述的混凝土布料工位还包括四个振动台，每个振动台底部设有一台振动电机，

在混凝土布料工位，采用两台布料机，每台布料机4个下料口，下料口处分别设置压力传感器，重力式计量装置，精准计量每次下落的混凝土重量。

3.如权利要求2所述的高铁双块式轨枕生产线，其特征在于：

在脱模工位设置传感器系统，采用自动解除螺栓及脱模系统，实现2×4型模具自动翻模、自动拆卸归置定位螺栓/桁架钢筋压板、自动振动脱模。

4.如权利要求3所述的高铁双块式轨枕生产线，其特征在于：

所述高铁双块式轨枕生产线还包括检测工位，检测工位包括检测平台、测量设备、控制设备、机器视觉设备和码垛工位，

检测工位：采用视觉检测系统、外形外观检测系统、自动喷码系统、远程Web监控显示系统、不良品剔除系统，并结合大数据分析和智能检测，实现轨枕外形质量全自动、智能化、无人化作业，包括外形尺寸、沟槽裂纹自动检测，模具号自动识别、轨枕唯一性编码追溯及检测数据分析、自动上传，轨枕编码及二维码自动喷涂，精确的轨枕外观检测以及数据分析上传打印功能。

5.如权利要求4所述的高铁双块式轨枕生产线，其特征在于：

所述高铁双块式轨枕生产线还包括轨枕二次养护工位，

水养车间上方设置水路，设置智能养护控制柜，养护车间内间隔设置温湿度检测装置，提前预设相应的温度和湿度，环境不满足预设温度或湿度时，控制柜自动操控电磁阀，进行喷淋养护。

6.采用如权利要求5所述的生产线生产高铁双块式轨枕的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.模具通过辊道输送至模具清理工位；

S2.模具在模具清理工位进行喷砂清理后，通过辊道输送至喷涂脱模剂工位；

S3.模具在喷涂脱模剂工位被喷涂脱模剂后，通过辊道输送至螺旋筋安装工位；

S4.将加工好的螺旋筋旋装入模具后，模具通过辊道输送至桁架安装工位；

S5.将加工好的桁架钢筋和箍筋装入模具后，模具通过横移机构运送至混凝土布料工位；

S6.将混合好的混凝土填装在模具内；

S7.通过模具吊机将模具输送至蒸养工位，在蒸养池内进行2小时静停、2小时升温、8小时恒温和2小时降温作业；

S8.蒸养完毕后，通过模具吊机将模具输送至脱模工位；

S9.在脱模工位，将模具中的轨枕取出；

S10.轨枕由轨枕运输辊道运输至检测工位，空模具由模具运输辊道运输至模具清理工位进行下一个循环；

S11.在检测工位上，对轨枕的尺寸和裂纹进行检测；

S12.检测完毕后对每一根轨枕进行编码，并通过运枕小车运送至码垛工位，轨枕由码垛机每4根一层，每垛4层进行码垛；

S13.通过叉车运送至水养区码放水养，根据生产时间、批次分别存放。

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