Способ и система для сварки железнодорожных рельсов

 

Изобретение может быть использовано для соединения размещенных с зазором железнодорожных рельсов с помощью дуговой электросварки. Применительно к конкретному зазору создают массив данных, в который входит последовательность позиций идеализированного перемещения горелки при заполнении разделки вертикально разнесенными слоями, составленными несколькими позициями. Каждая из заданных позиций идентифицируется с помощью четырех координат со слоем, частью которого является указанная позиция, и со сварочными параметрами, которые должны выполняться при движении горелки к следующей позиции. Последовательно выполняются действия, связанные с выводом из массива данных, относящихся к отдельной позиции, и нанесением слоя с использованием программы управления роботом. Повторение производят до тех пор, пока все позиции из массива данных, связанные с отдельным слоем, не будут выполнены. Затем повторяют нанесение слоя или выполняют следующий слой. Низкоуровневый язык программы управления движением робота применяется параллельно с фоновым высокоуровневым языком, что позволяет достичь большего контроля над роботом и корректировать процесс сварки при различных отклонениях геометрии зазора. 3 с. и 25 з.п.ф-лы, 11 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)у

Формула изобретения

1. Способ автоматического заполнения узкого зазора между обращенными друг к другу торцевыми стенками смежных первого и второго железнодорожных рельсов путем наложения в зазоре разнесенных по вертикали слоев жидкого металла посредством дуговой электросварочной горелки с использованием роботизированного механизма, который перемещает горелку из одной пространственной позиции в следующую по схеме, контролируемой низкоуровневой программой управления роботом, отличающийся тем, что включает в себя создание применительно к конкретному зазору массива данных, составляющего последовательность позиций идеализированного перемещения горелки для заполнения зазора вертикально разнесенными слоями, составленными несколькими позициями, причем каждая из заданных позиций идентифицируется по меньшей мере с четырьмя координатами, включая по меньшей мере координаты х, у и z, со слоем, частью которого является указанная позиция, и со сварочными параметрами, которые должны выполняться при движении горелки к следующей позиции; вывод данных, относящихся к отдельной позиции, из указанного массива данных; выполнение указанных сварочных параметров, связанных с указанными выведенными данными, с использованием указанной программы управления роботом; последующий вывод новых установленных данных, относящихся к следующей позиции в указанной последовательности позиций; выполнение сварочных параметров, связанных с новыми данными, с использованием указанной программы управления роботом и повторение указанных действий по выводу и выполнению до тех пор, пока указанные позиции в массиве данных, связанные с отдельным слоем, не будут выполнены.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя считывание текущей координаты z горелки перед указанным выполнением; модифицирование координаты z в выведенных данных считанной координатой z и последующее выполнение сварочных параметров с модифицированной координатой z.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при указанной модификации координату z массива данных заменяют считанной текущей координатой z.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя считывание текущей координаты z горелки после указанного действия выполнения в конце ряда позиций, составляющих отдельный слой; сравнение текущей координаты z с величиной, представляющей высоту расположения отдельного слоя, если наложение отдельного слоя может быть повторено, и повторение выполнения позиций, составляющих отдельный слой, если при указанном сравнении установлено, что текущая координата z меньше заданной высоты расположения отдельного слоя.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя считывание текущей координаты z горелки после указанного действия выполнения в конце ряда позиций, составляющих отдельный слой; сравнение текущей координаты z с величиной, представляющей высоту расположения отдельного слоя, если наложение отдельного слоя может быть повторено, и повторение выполнения позиций, составляющих отдельный слой, если при указанном сравнении установлено, что текущая координата z меньше заданной высоты расположения отдельного слоя.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

12. Способ по п.6, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса, запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

14. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

15. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

16. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

17. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке первого рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке первого рельса; определение первой плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на первом рельсе; запись пространственного положения первой точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения второй точки на торцевой стенке второго рельса; запись пространственного положения третьей точки на торцевой стенке второго рельса; определение второй плоскости отсчета с использованием первой, второй и третьей точек на втором рельсе и использование одной из указанных плоскостей в качестве начала отсчета указанных координат при обработке данных, связанных с указанными позициями.

19. Способ автоматического заполнения узкого зазора между обращенными друг к другу торцевыми стенками смежных первого и второго железнодорожных рельсов путем наложения в зазоре разнесенных по вертикали слоев жидкого металла посредством дуговой электросварочной горелки с использованием роботизированного механизма, который перемещает горелку по траектории в зазоре из одной пространственной позиции в следующую по схеме, контролируемой низкоуровневой программой управления роботом, отличающийся тем, что включает в себя создание применительно к конфигурации идеального зазора главного массива данных, составляющего последовательность позиций идеализированного перемещения горелки для заполнения указанного идеального зазора рядом вертикально разнесенных слоев, составленных несколькими позициями, каждая из которых идентифицируется по меньшей мере с четырьмя координатами со слоем, частью которого является позиция горелки, и со сварочными параметрами, которые должны выполняться до достижения горелкой следующей заданной позиции; вывод данных об указанной последовательности позиций из указанного массива данных, чтобы привести горелку в движение из одной позиции в другую для выполнения указанных сварочных параметров; определение первой плоскости отсчета путем считывания координат точек на торцевой стенке первого рельса; определение второй плоскости отсчета путем считывания координат точек на торцевой стенке второго рельса; использование первой и второй плоскостей отсчета для получения отображения действительного зазора, подлежащего заполнению; модификацию данных о позициях, выведенных из указанного массива данных, для управления движением горелки исходя из отклонений указанного действительного зазора от указанного идеального зазора.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что горелку приводят в указанное движение с помощью программы управления роботом, а указанную модификацию проводят посредством фоновой программы.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что указанной фоновой программой служит программа KAREL.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что дополнительно считывают текущую координату z горелки; после перемещения горелки к последней позиции отдельного слоя определяют возможность повторного нанесения слоя и при наличии такой возможности устанавливают, находится ли указанная горелка в координате z, соответствующей надлежащему завершению слоя; если указанное последнее условие не соблюдено, повторяют выполнение позиций, составляющих указанный отдельный слой.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанное считывание выполняют посредством программы KAREL.

25. Система для автоматического заполнения узкого зазора между обращенными друг к другу торцевыми стенками смежных первого и второго железнодорожных рельсов путем наложения в указанном зазоре разнесенных по вертикали слоев жидкого металла посредством дуговой электросварочной горелки с использованием роботизированного механизма, который перемещает горелку по траектории в зазоре из одной пространственной позиции в следующую по схеме, контролируемой низкоуровневой программой управления роботом, отличающаяся тем, что система содержит применяемый для конфигурации идеального зазора главный массив данных, составляющий последовательность позиций идеализированного перемещения горелки для заполнения указанного идеального зазора рядом вертикально разнесенных слоев, составленных несколькими позициями, каждая из которых идентифицируется по меньшей мере с четырьмя координатами со слоем, частью которого является позиция горелки, и со сварочными параметрами, которые должны выполняться до достижения горелкой следующей заданной позиции; компьютер для вывода данных об указанном ряде позиций из указанного массива данных, используемых роботизированным механизмом, чтобы привести горелку в движение из одной позиции в другую для выполнения указанных сварочных параметров; программу для определения первой плоскости отсчета путем считывания координат точек на торцевой стенке первого рельса и второй плоскости отсчета путем считывания координат точек на торцевой стенке второго рельса; основную фоновую программу, использующую первую и вторую плоскости отсчета для получения отображения действительного зазора, подлежащего заполнению, и фоновую программу, модифицирующую данные о позициях, выведенных из указанного массива данных, для управления движением горелки исходя из отклонений указанного действительного зазора от указанного идеального зазора.

26. Система по п.25, отличающаяся тем, что щуп, имеющийся на горелке, служит для считывания координат указанных точек перед применением роботизированного механизма для заполнения указанного зазора.

27. Система по п.26, отличающаяся тем, что содержит средства для считывания текущей координаты z горелки, средства для установления того, находится ли горелка в координате z, соответствующей завершению отдельного слоя, и средства для повторения перемещения, установленного позициями, составляющими указанный отдельный слой, если считанная координата z показывает, что указанный отдельный слой не завершен.

28. Система по п.25, отличающаяся тем, что содержит средства для считывания текущей координаты z горелки, средства для установления того, находится ли горелка в координате z, соответствующей завершению отдельного слоя, и средства для повторения перемещения, установленного позициями, составляющими указанный отдельный слой, если считанная координата z показывает, что указанный отдельный слой не завершен.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43