CN101016710A

CN101016710A - 将部件插入基础结构中的装置和方法及相关机构和系统

Info

Publication number: CN101016710A
Application number: CNA2007100054533A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉斯·米莱西
Original assignee: Alstom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport SA
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2007-08-15
Also published as: BRPI0700589A; MX2007001491A; KR20070081104A; FR2897079A1; EP1818453A1; US7325316B2; FR2897079B1; IL181188A0; RU2007104889A; AU2007200510A1; CA2577066A1; US20070251107A1; JP2007211586A; NZ553068A

Abstract

一种插入装置，用于将部件插入基础结构中以便执行作业，具有定位机构，该定位机构包括：上板(56)，其固定在用于输送插入装置的车辆的车架上；移动板(54)，其上固定着所述插臂；至少六个作动缸(58至63)，它们可被控制而将移动板相对于上板以六个自由度运动，每个作动缸在一侧直接安装在上板上，在另一侧直接安装在移动板上，所述安装是分别通过具有三个转动自由度的连接部实现的。

Description

将部件插入基础结构中的装置和方法及相关机构和系统

技术领域

本发明涉及用于将部件插入基础结构中的装置和方法、用于该装置的机构以及使用该装置的系统

背景技术

现有各种用于将部件插入基础结构中的插入装置，其包括：

—插臂，其能够依照预定推压方向将部件推压到基础结构中；

—用于将插臂相对于基础结构定位的定位机构，其能够使插臂相对于基础结构至少以六个自由度沿着和绕着三维参照系的三个彼此正交的轴线(X，Y，Z)运动；

所述插入装置特别适用于将各部件插入基础结构中以进行作业。例如，这些装置被用于将钢轨垫板插入混凝土板中，以便支撑轨道的钢轨。特别地讲，适于在建造没有道渣或没有横梁的轨道时使用。例如，这种类型的插入装置描述于专利申请EP 0803609和EP 1178153中。

插臂必须高精度地安置在基础结构上方。为此，已知可以根据地理测量值来控制插臂的运动(EP 1178153)。

这些装置的表现还是较为满意的。然而仍希望进一步提高插臂相对于的运动精度。

发明内容

本发明旨在提供一种插入装置来满足这一愿望，其中插臂可以高精度地运动。

为此，本发明涉及一种插入装置，用于将部件插入基础结构中以便执行作业，其定位机构包括：

—上板，其固定在用于输送插入装置的车辆的车架上；

—移动板，其上固定着所述插臂；

—至少六个作动缸，它们可被控制而将移动板相对于上板以六个自由度运动，每个作动缸在一侧直接安装在上板上，在另一侧直接安装在移动板上，所述安装是分别通过具有三个转动自由度的连接部实现的。

在上述装置中，由于每个作动缸在一侧直接安装在上板上，在另一侧直接安装在移动板上，因此每个作动缸的运动误差不会累积，从而插臂相对于基础结构的定位更为精确。

所述装置的各种实施例包括下述特征之一或多项：

—所述至少六个作动缸的伸展方向彼此不共线；

—所述机构包括彼此伸展方向不共线的仅仅六个作动缸；

—所述插臂只有一个自由度，即可被推压进入基础结构中；

—所述插臂适于将轨道用钢轨垫板插入基础结构中。

所述装置的各实施例具有下述优点：

—使用彼此伸展方向不共线的六个作动缸，由于插臂相对于基础结构的预期位置对应于各作动缸的运行路径的单一组合，因此定位机构的刚度提高了；

—仅使用六个作动缸，定位机构的重量和空间需求减小了。

本发明还涉及一种用于插入钢轨垫板以建造轨道的插入系统，所述系统包括：

—前面所述的插入装置，其用于将钢轨垫板插入基础结构中；

—控制单元，其用于根据地理测量值来控制插入装置的作动缸的运行路径。

所述插入系统的实施例可以包括下述特征：

—用于输送插入装置的车辆，所述插入装置没有任何自由度地固定在车辆上。

本发明还涉及一种定位机构，其适用于前面所述的插入装置。

最后，本发明还涉及一种利用前面所述的插入装置将部件插入基础结构中以便执行作业的方法，所述方法包括：

—用于控制定位机构的作动缸的步骤，以相对于基础结构使插臂运动，直到预定基准位置；

—在插臂被安置在基准位置后将部件插入基础结构中以便能够执行作业的步骤。

附图说明

通过参照附图而仅以示例的方式给出的详细描述，可以更好地理解本发明。在附图中：

图1是建造轨道时插入钢轨垫板的系统的示意性透视图；

图2是可以利用图1中的系统插入的钢轨垫板的示意图；

图3是图1中的系统中使用的钢轨垫板插入装置的示意性透视图；

图4是利用图1中的系统插入钢轨垫板的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于将钢轨垫板(sole plates)4插入混凝土板6中的系统2。

在接下来的说明中，不详细描述那些本领域技术人员公知的特征和功能。

系统2包括车辆10，用于输送可控装置12，该装置用于插入钢轨垫板4。

车辆10通过轴安装在四个可转向的和/或驱动轮或导轨上，以允许车辆沿特定方向独立运动。车辆10包括后表面，装置12没有任何自由度地固定在该后表面上。

装置12包括用于插入钢轨垫板的插臂14，以及用于将插臂14相对于混凝土板6的上表面定位的可控机构16。

车辆10还包括控制单元20，其能够根据接收器22接收到的地理测量值来控制装置12。地理测量值是基于插臂14和/或车辆相对于拓扑测量部的位置的测量值获得的。

控制单元20还能控制车辆10的运动。

插臂14在其后表面上包括反射器30，它们能够与测量站32协作，该测量站32安装在待安装轨道的边缘。例如，三个反射器30固定在插臂14上。

还有反射器34固定在车辆10的车架上。例如，该反射器30安装在车辆10的顶板上。

测量站32安装在垂直于拓扑测量部36的三角架上。拓扑测量部在与基础结构相关的参考系中的地理位置是已知的。

测量站32包括激光型距离测量装置，其配备有光学发射单元和光学接收单元，以便能够高精度级别地测量测量站32与插臂14和车辆10上携带的反射器30和34的组件之间距离和分开角度。

测量站32还配备有声频发射器38，其沿着由车辆10携带的接收器22的方向发送由测量站32在全部时间内产生的测量结果。

与用于使插臂14运动到需要插入钢轨垫板的基准位置的各个元件有关的细节描述于专利申请EP 1178153中。

图2示出了钢轨垫板2的一个例子，其适用于接收钢轨，并将在轨道上运行的轨道车辆施加的力传递到混凝土板6。

为此，钢轨垫板4包括硬质材料板件40和两个锚栓42，每个锚栓具有螺柱，以允许通过螺母将钢轨固定到钢轨垫板4上。钢轨垫板4还包括两个固定杆44，它们大致为圆柱形形式，并且确保在混凝土板6硬化后保持在混凝土板中。

图3更详细地示出了插入装置12。在该图中，前面参照图1描述过的元件以相同的附图标记表示。

插臂14能够同时将两个钢轨垫板4插入尚未硬化的混凝土板6中。为此，插臂14能够执行专利申请EP 0803609中描述的方法，其中涉及在钢轨垫板的插入过程中振动未固化的混凝土板6。

例如，插臂14大致上采用倒置U形的形式，并且在其下端支撑着两个作动缸(千斤顶)50，在它们的端部固定着两个将要被插入新浇筑混凝土板6中的钢轨垫板4。插臂14能够将钢轨垫板4维持在彼此之间的距离对应于待安装钢轨的尺寸。插臂14只具有一个自由度，即允许将被固定的钢轨垫板4沿着轴线Z移动。在本例中，轴线Z定义为垂直于混凝土板6的上表面。图3中还示出了与车辆10的移动方向平行的轴线X和与轴线X和Z垂直的轴线Y。轴线X、Y、Z构成正交的三维空间参考系。

作为示例，插臂14更详细地描述于专利申请EP 0803609中。

机构16能够使插臂14以六个自由度运动，即绕轴线X、Y、Z转动的三个自由度和沿轴线X、Y、Z平移的三个自由度。

为此，机构16配备有：

—移动板54；

—上板56；

—六个作动缸(千斤顶)58至63，它们在一侧直接安装在上板56上，在另一侧直接安装在移动板54上。

插臂14没有任何自由度地固定在移动板54的下表面上。

上板56也没有任何自由度地固定在车辆10的车架上。

每个作动缸58至63在其每侧通过具有三个转动自由度的连接部安装在移动板54和上板56上。在本例中，作为示例，具有绕轴线X、Y、Z转动的三个自由度的连接部是由枢转关节66形成的。每个作动缸58至63可以被单元20控制，从而沿伸展方向伸出或是相反地收缩。在本例中，每个作动缸58至63的伸展方向不与其它作动缸的伸展方向重合，从而能够以六个自由度使插臂14运动。

作为示例，作动缸58至63是气缸(气动千斤顶)、液压缸(液压千斤顶)或电动千斤顶。任何类型的作动缸(千斤顶)技术可以被用于产生作动缸58至63。

下面参照图4更详细地描述系统2、特别是装置12的操作。

初始阶段，在步骤80中，利用测量站32测量插臂14和车辆10的地理位置。然后，通过发射器38和接收器22将这些地理测量值发送至控制单元20。

在步骤82中，响应于这些地理测量值，并且跟据需要插入钢轨垫板4的各个点的预记录坐标，控制单元20控制车辆10的运动，以将插臂14以大约一厘米的精度级别定位在基准位置。

然后，在步骤84中，控制单元20将插臂14精确地定位在需要插入钢轨垫板4的基准位置。在步骤84中，控制单元20在操作阶段86控制作动缸58至63，从而将插臂14以一毫米内的精度定位在基准位置。为此，根据测量站32发送的地理测量值和需要插入钢轨垫板4的点的预记录坐标来计算作动缸的运行路径。

一旦插臂14被精确定位在基准位置，在步骤88，插臂14将钢轨垫板插入未固化的混凝土板6中。

在步骤88之后，所述方法转回到步骤80，以便将后续的两个钢轨垫板插入混凝土板6中。

其它许多实施例也是可行的。例如，这里描述的插入装置专门用于插入钢轨垫板以支撑轨道的特定情况，但其也可以被构造成插入作业需要的任何部件。

Claims

1.一种插入装置，其用于将部件插入基础结构中以便执行作业，并且适于固定在输送车辆上，所述插入装置包括：

-插臂(14)，其适于依照预定推压方向将部件推压到基础结构中；

-用于将插臂相对于基础结构定位的定位机构(16)，其适于使插臂相对于基础结构至少以六个自由度沿着和绕着三维参照系的三个彼此正交的轴线(X，Y，Z)运动；

其特征在于，所述定位机构包括：

-上板(56)，其固定在用于输送插入装置的车辆的车架上；

-移动板(54)，其上固定着所述插臂；

-至少六个作动缸(58至63)，它们可被控制而将移动板相对于上板以六个自由度运动，每个作动缸在一侧直接安装在上板上，在另一侧直接安装在移动板上，所述安装是分别通过具有三个转动自由度的连接部实现的。

2.如权利要求1所述的插入装置，其特征在于，所述至少六个作动缸的伸展方向彼此不共线。

3.如权利要求2所述的插入装置，其特征在于，所述机构包括彼此伸展方向不共线的仅仅六个作动缸。

4.如权利要求1至3中任一所述的插入装置，其特征在于，所述插臂只有一个自由度，即可将部件推压到基础结构中。

5.如前面权利要求中任一所述的插入装置，其特征在于，所述插臂适于将轨道用钢轨垫板推压到基础结构中。

6.一种插入系统，用于插入钢轨垫板以建造轨道，其特征在于，所述系统包括：

-如前面权利要求中任一所述的插入装置(12)，其用于将钢轨垫板插入基础结构中；

-控制单元(20)，其用于根据地理测量值来控制插入装置的作动缸的运行路径。

7.如权利要求6所述的插入系统，其特征在于，所述系统还包括用于输送插入装置的车辆(10)，所述插入装置没有任何自由度地固定在车辆上。

8.一种用于对插臂进行定位的定位机构，适用于如权利要求1至5中任一所述的插入装置，其特征在于，所述定位机构包括：

-上板(56)，其固定在用于输送插入装置的车辆的车架上；

-移动板(54)，其上固定着所述插臂；

9.一种利用如权利要求1至4中任一所述的插入装置将部件插入基础结构中以便执行作业的方法，其特征在于，所述方法包括：

-用于控制定位机构的作动缸的步骤(86)，以使插臂相对于基础结构运动，直到预定基准位置；

-在插臂被安置在基准位置后将部件插入基础结构中以便执行作业的步骤(88)。