KR0160596B1 - 레일 차량용 자동 분리기 - Google Patents

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Abstract

상해가능성을 줄이는 자동레일 차량 분리시스템이 제공된다.
이 시스템은 연결기와 조합된 잠금핀 작동기를 탐지하며 위치를 선정하는 물체위치 지정기를 포함한다. 작동기 위치를 확인하자마자 로보트가 작동기 위에 확장되어 작동기를 이동시켜 차량을 분리한다.

Description

레일 차량용 자동 분리기
제1도는 본 발명의 한 구체예를 보여준다.
제2도는 본 발명의 한 구체예를 보여준다.
제3, 4 및 5도는 본 발명에 관련된 작동단계를 보여주는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 분리 시스템 12 : 로보트
14 : 로봇 팔 16, 22 : 카메라
18 : 로봇 제어기 20 : 프로그램 가능한 논리 제어기
24 : 연결기 26, 28 : 너클 클램프
30, 32 : 잠금핀 34 : 단일 레일 차량
36 : 작동기 팔 38 : 후크
40 : 스탠드 42 : 레버
44 : 영상센서 시스템 46 : 로봇 영상 시스템
48 : 팁플(tipple) 50 : 포지셔너
52 : 후크 54 : 트랙
56, 58, 60, 62, 64, 66 : 차량 68 : 감지장치
70 : 위치 지정기 72 : 후크
74 : 방향
본 발명은 일반적으로 레일 차량의 분리에 관계하며, 더욱 특별히 레일차량을 분리시키기 위한 자동화 시스템에 관계한다.
이 시스템은 특히 레일차량 포지셔너와 함께 작동한다.
종래의 화물수송 및 승객수송 철도차량의 연결기는 차량의 단부에 부착된 2개의 대향하며 함께 작동하며 너클과 같은 클램프들로 구성된다. 맞물릴 때 클램프들은 서로 친밀한 관계에 있다. 대개의 디자인은 클램프를 잠그고 푸는 수직이며 움직일수 있는 잠금핀을 활용한다.
차량을 분리시키기 위해서 한 클램프의 잠금핀이 통상 예정된 수직거리로 올려져서 연결기쌍의 클램프가 풀린다. 클램프가 개방되고 해당 너클상에 받침이 풀려서 차량이 서로 자유롭게 된다.
대체로 분리작업은 수동으로 행해진다. 수행자는 먼저 긴 봉으로 차량과 잠금핀에 부착된 레비를 맞물린다. 이후에 봉을 위로 들어올려 레버를 제거하고 연결을 푼다.
수동분리는 위험한 작업이다. 사람이 붐비고 시끄러운 환경에서 차량주변에서 작업은 위험하다.
상해위험을 줄이고 레일차량의 이동을 촉진시키기 위해 수년에 걸쳐 자동분리 시스템이 제안되었다.
많은 이들 시스템은 차량의 위치에서 변화를 수용할 수 없는 고정된 위치에 수력학적 장치를 사용하다. 시간이 지나면 분리기에 대한 차량위치가 변할 수 있어서 이들 시스템이 쓸모없게 된다. 분리가 고려될 때마다 차량이 올바른 위치에 반복적으로 정확히 놓이도록 주위깊은 노력이 필요하다. 이 예들은 미국특허 3,854,598; 3,750,897; 3,682,325; 3,132,749; 그리고 1,028,831 을 포함한다.
또다른 변형예는 미국특허 5,139,161; 2,796,615 및 447,578 과 같은 차량 장착 분리기를 포함한다. 이들 장치는 꽤 복잡하며 비싸며 수많은 표준레일 차량 용도에 적합하지 않다.
본 발명에 따라서 인간과 상호작용이 적거나 없는 레일차량 분리용 자동 시스템이 제공된다.
본 발명은 물체위치를 선정하는 시스템에 의해 안내되는 로봇팔로 구성된다. 물체의 위치선정 시스템은 연결된 연결기를 식별하여 로봇팔을 우치시켜 잠금핀을 들어올린다. 관련된 레일차량 포지셔너는 차량을 선택된 위치로 이동시킨다.
본 발명의 목적은 레일차량용 자동분리시스템(10)의 창조이다.
이 시스템의 목적은 개인을 위험환경에서 제거시키는 것이다.
작업자에 의한 레일차량의 수동분리는 위험한 작업이다. 작업자는 차량을 분리시키기 위해 연결지대에 들어가야 한다. 차량이 움직일 때 소음과 맹점이 우연히 일어날 수 있다.
제1도에 도시된 대로 물체의 위치선정 시스템(70)은 관절이 있는 로봇팔(14)을 갖는 로봇(12), 제1카메라(16), 로봇제어기(18), 프로그램가능한 논리제어기(PLC, 20), 제2카메라(22) 및 감지장치(68)를 포함한다.
제1도는 성공적인 실험실 분리기(10)를 보여준다.
연결기(24)는 두 개의 대향하며 맞물릴수 있는 너클 클램프(26, 28)로 구성된 종래의 레일차량 연결기이다. 잠금핀(30, 32)의 부분적 후퇴로 클램프(26, 28)가 풀릴 수 있다. 잠금핀은 클램프의 상부나 바닥에서 발견될 수 있다. 상부의 핀이 더욱 관용적이다.
핀(30) 또는 (32)중 하나만이 클램프(26, 28)을 분리시키는데 후퇴될 필요가 있다.
실험실용으로 연결기(24)의 맞물림과 풀림을 허용하기 위해서 클램프(26, 28)가 바퀴달린 스탠드(40)상에 장착된다. 보통의 환경에서 클램프(26, 28)는 레일차량에 장착된다. 클램프(26)를 갖는 단일 레일차량(34)이 제2도에 도시된다.
제1도에서 작동기팔(36)이 잠금핀(32)내에 삽입된 후크(38)에 부착된다. 실험실용으로 작동기팔(36)은 스탠드(40)에 선회전 가능하게 장착된다. 팔(36)은 제2도에 도시된 레일 차량레버(42)와 유사하다.
물체의 위치지정기(70)를 통해 작동하는 분리시스템(10)은 공간에서 연결기(24)의 위치를 정한 후 제1카메라(16)와 로봇영상시스템(46) 및/또는 감지장치(68)와 연상감지시스템(44)을 포함한 PLC(20)에 연결된 제2카메라(22)을 수단으로 연결기상에 작용한다. 분리기(10)는 연결기(24)의 위치에서의 작은변화를 측정하여 보정하면서 각 연속적 반복을 위해 분리작업을 조절한다.
한 구체예로 물체의 위치지정기(70)는 로봇연상시스템(46)을 포함한 로봇제어기(18)에 연결된 제1카메라(16)로 구성된다.
개인용 컴퓨터 보오드(도시안된)가 제어기(18)의 뒷판에 꽂힌다. 로봇제작자에 의해 공급되며 집에서 프로그램 가능한 제어기(18)는 연결기의 위치를 인식하여 잠금핀(32)을 들어올리도록 충분히 복잡하다.
이 경우에 NachiTM Robotics Model 7603 인 랙장착 6축 로봇(12)가 성공적으로 사용된다. 처음에 카메라(16)가 잠금핀(32)과 팔(36)의 영상을 찍는다. 이 스냅숏 영상이 이전에 식별된 연결기 값으로서 로보트의 제어기(18)에 저장된다.
이후에 로봇영상시스템(46)은 초기화된 메모리를 갖는 카메라(10)에 의해 수신된 핀/레버조합의 수신된 영상을 추적한다. 제어기(18)는 연속적으로 로봇팔을 움직임으로써 수신된 영상과 스냅숏 영상을 비교하여 두 영상을 포갠다. 적합한 일치를 인식하자마자 제어기(18)는 로보트(12)에 팔(36) 위에 도달하여 후크(72)를 통해 그것을 잡아당기라고 지시한다. 클램프(28)가 개방되고 연결기(24)가 풀린다.
독립적 또는 여분의 시스템으로서 제2카메라(22)가 로보트(12)와 조합된다. 이 경우에 물체 위치지정기(70)는 제2카메라(22)와 PLC(20)에 카드화된 관련 감지장치(68)로 구성된 영상센서(44)이다.
감지장치(68)는 잠금핀(32)의 존재, 정확함 및 정확한 위치를 확인하는데 사용되는 ItranTM Corporation Model M-MS41-201(Manchester, New Hampshire) 영상센서이다. 감지장치(68)는 제2카메라(22)에 의해 기록된 2차원 영상을 크기, 모서리를 탐지하고 물체의 특징을 식별할 수 있는 명암단계 영상 매트릭스로 바꾼다.
Itran 감지장치(68)(또는 유사장치)는 고정자리를 지나 순차적으로 움직이는 제품을 광학적으로 주사하기 위해 개발되었다. 품질 제어 목적으로 이 시스템은 제조된 제품의 크기를 측정하며 오차를 확인하며 결합을 탐지한다. 본 발명에서 영상시스템(44)은 잠금핀(32)을 추적하며 작동기팔(36)이나 레버(42)를 위치시킬 로봇팔(14)을 안내하여 이 성분을 들어올려 클램프(26, 28)를 분리시키고 연결기(24)를 제거하고 다음작업을 위해 로봇(12)를 재설정한다.
감지장치(68)는 본질적으로 관람위치에서 식별된 모서리를 찾아내는 측정시스템이다. 이것이 모서리를 탐지할 때 저장된 제1모서리로된 임의의 제로와 수신된 물제의 제2모서리간의 거리를 측정한다. 잠금핀(32)의 폭은 알려진 상수이다. 결과적으로 잠금핀(32)의 모서리가 이전에 식별된 연결기값으로서 저장된다. 알려진 핀모서리의 위치와 대응하는 관람된 핀의 카메라 영상간의 거리를 측정함으로써 차이 X 오프셋 거리가 결정될 수 있다. 이전에 식별된 연결기값, 본원에서는 선택된 매개변수인 핀 모서리의 거리와 X 오프셋 사이의 차이가 제로일 때 일치가 되며 확인된다; 그 결과의 활성신호가 PLS(20)에 공급되어 종래의 RS232 직렬식 통신링크 또는 유사장치에 의해 로보트(12)를 지시한다. 결과적으로 로보트(12)는 로봇제어기(18)에 의해 여자되어서 핀(32)을 들어올리고 연결기를 분리하고 재설정위치로 복귀한다.
로봇영상 시스템(48)과 영상센서(44)는 단일 또는 조합으로 전체 물체의 위치지정기(70)를 포함한다.
각 시스템(44, 46)이 독립적으로 작동할 수 있을지라도 관람장애, 성분의 고장의 경우에 한 시스템에 다른 시스템을 보완하게 협동하여 작동시키는 것이 선호된다. 이중모드로 작동될 때 PLC(20)는 영상센서 시스템(44)과 로봇영상 시스템(46)의 출력들을 비교한다. 만약 출력이 일치하면 로보트(12)가 여자된다.
불일치하면 시스템(44)나 (46)중 하나가 디폴트모드로 되거나 시스템(10)이 중단된다. 제1도에 도시된 실험실형에서 영상시스템(44)이 로봇 시스템(46)을 지원하는 제2시스템으로서 사용된다.
이 분야의 숙련자가 이해하듯이 분리시스템(10)의 구체적 적용을 소프트웨어 매개변수를 필요로 한다. 제작자로부터 많은 베이직 소프트웨어를 구입할 수 있다. 그러나 원한다면 구매자가 설치하며 시스템(10)을 작동시킬 수 있다. 예컨대 제1도에 도시된 구체예에서 분리시스템(10)이 실험실에서 작동되었다. 시스템(10)의 일반적인 성질 때문에 ModicomTM PLC(20)는 사내에서 프로그램된 TaylorTM 984/584 ProWorkTM Plus System Programmer 소프트웨어를 활용하였다. 소프트웨어 드라이버의 복사본은 발명자들로부터 구입할 수 있다.
제2도는 전형적인 현장에 있는 분리기(10)를 도시한다. 단순화를 위해 로봇(14)는 개략적으로 도시된다. 한 구체예에서 본 발명은 커다란 광석티플(48)에 사용될 수 있다. 적재된 차량(34) 열이 레일차량 포지셔너(50) 위에 밀린다. 포지셔너(50)는 차량의 차축을 붙잡기 위해 유압식 실린더를 이용하여 차량을 추진시키고 차량을 예정된 위치에 위치시킨다. 이러한 포지셔너(50)의 비-제한적인 예로 Stephens-Adamson (Canada) Nolon HCM 차량감시기(Belleville, Ontario)가 있다.
명백함을 목적으로 단지 하나의 차량(34)만이 제3도에 도시된다. 로보트(12)는 트랙(54)에 인접해 위치한다. 차량(34)은 예정된 분리위치로 추진되며 거기에서 분리 시스템(10)은 레버(42)의 위치를 확인한다. 레버(42)는 차량에 장착되거나(도시된 대로) 클램프에 장착된다.
초기화시 로봇팔(14)이 레버(42)까지 연장된다. 카메라(16, 22) 둘다나 하나로부터 영상을 수신하여 PLC(도시 안된)에 연결된 영상센서시스템(44) 및/또는 로봇영상 시스템(46)은 로보트(14)를 안내하며 레버(42)를 어떤위치에서 맞물리게 한다. 로봇팔(14)에 부착된 적절한 형태의 후크(52)가 레버(42)를 접촉하며 위로 당겨진다. 동시에 레버(42)는 잠금핀(30)을 들어올리고 클램프(26)를 자유롭게 한다.
이후에 분리시스템(10)은 레버(42)로부터 후크(52)를 풀고 팔(14)은 트랙(54)으로부터 떨어진 정지위치로 복귀한다. 이후에 물체의 위치지정기(70)에 있는 소프트웨어가 팔(14)을 재설정하여 다음 차량의 연결기(24)를 관람된 대로 판독한다.
분리시스템(10)은 연결기(24), 핀(30) 또는 레버(42)와 선택된 연결기 성분의 최종위치에서의 변화를 인식하기에 충분히 복잡하다. 이것은 목표성분 추적에 의해 차량의 풀림 이전에 차량(34)의 최종위치에서 어떤 조그만 동요도 분리기(10)가 고려할 수 있게한다.
제3도-5도는 분리기(10)에 관련된 순차적 작동을 보여주는 일련의 평면도이다.
차량(56-66) 열이 로봇팔(14) 근처의 분리자리에 위치된 차량(62, 64) 사이에 연결된 한 티플(48)로 옮겨진다. 분리시스템(10)은 로보트(12)를 위치시키고 레버를 당겨 기차로부터 차량(64, 66)을 제거한다. 이후에 차량 포지셔너(50)는 제4도에 도시된 대로 방향(74)으로 차량(64, 66)을 티플(48)까지 추진시킨다. 티플(48)은 차량(64, 66)의 내용물을 쏟아 버리고 차량 포지셔너(50)는 빈 차량(64, 66)을 추출한다. 전체 시이퀀스는 로보트(12) 전방에 놓인 다음차량(60, 62)이 분리되도록 반복된다.
본 발명의 구체예를 들어 설명될지라도 이 분야의 숙련자라면 청구범위로 한정된 본 발명에 변형을 할 수 있으며 본 발명의 어떤 특징이 다른 특징을 사용함이 없이 때때로 이득이 되게 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 잠금핀을 갖는 대향하며 맞물릴수 있는 클램프를 가지는 연결기와 잠금핀을 이동시키는 수단을 가지며: 1) 하나이상의 연결기 성분을 식별하며, 2) 식별된 연결기 성분을 이전에 식별된 연결기값과 비교하며, 그리고 3) 잠금핀 이동수단을 작동시키기 위해 물체식별 시스템에 반응하는 로봇수단, 잠금핀 이동수단, 그리고 분리된 차량을 분리시키는 수단의 위치를 지정하는 물체식별 시스템을 포함하는 연결된 차량을 분리시키는 자동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 물체 식별 시스템이 제1수신장치를 포함하는 로봇영상 시스템, 영상수신장치와 로봇에 연결된 로봇 제어기, 그리고 이전에 식별된 연결기값과 비교하여 제1영상수신장체에 의해 수신된 영상에 반응하여 로봇의 작용을 지령하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 이전에 식별된 연결기값이 연결기의 한 성분에 대한 영상임을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 물체식별시스템이 제2영상 수신장치를 포함한 영상센서 시스템, 모서리 좌표 파인더의 명암단계를 활용하는 측정시스템, 그리고 이전에 식별된 연결기값에 비교하여 제2영상 수신장치와 모서리 좌표 파인더에 의해 수신된 영상에 반응하여 로봇의 작용을 지령하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 이전에 식별된 연결기값이 연결기의 한 성분에 대한 영상임을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제2항 및 4항에 있어서, 로봇영상 시스템과 영상센서 시스템을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 로보트가 핀이동수단을 맞물리게하는 후크를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 차량 포지셔너를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 물체식별 시스템으로부터 신호를 수신하여 로보트을 작동시키는 프로그램 가능한 논리제어기를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 물체식별 시스템과 로봇시스템으로부터 신호를 조정하여 로보트를 작동하는 프로그램 가능한 논리제어기를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
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