CN106078682B - 一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂,包括并联支撑机构，所述并联支撑机构包括定平台，定平台下端面沿其轴向方向均匀安装有三个并联支链，三个并联支链的顶端均安装在动平台上；所述动平台下端对称安装有四个四号液压缸，四个四号液压缸的下端安装有可调打磨装置，四个四号液压缸可以调节本发明的打磨高度，使得本发明适用于不同地形高度下铁轨的打磨工作，可调打磨装置可以完全紧贴在铁轨表面来回打磨，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高。本发明可以实现铁轨的全自动打磨功能，无需人工操作，自动化程度高，消除了设备工作过程中的抖动状况，设备稳定性能好。
Description
技术领域
本发明涉及铁轨加工技术领域，具体的说是一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂。
背景技术
随着高铁技术的不断发展，对铁轨的质量要求也越来越高，由于高铁、动车、地铁的速度远高于普通的火车，因此对铁轨的光滑度要求很高，影响铁轨光滑度的主要有以下几个方面：一、在铁轨的主体生产成型后表面会有很多毛边毛刺，铁轨的光滑度差；二、将100米的超长钢轨之间需要进行二次焊接，但是焊接完成后留下的焊接点在轨道上极不平整，影响铁轨的光滑度；三、使用中的铁轨长期受到腐蚀也有可能产生锈斑，降低了铁轨的光滑度；四、铁轨由于长时间暴露在外面，铁轨表面附着很多尘埃，从而降低了铁轨的光滑度。
铁轨的光滑度直接影响高铁、动车、火车、地铁的行驶速度和安全性能，因此在铁轨加工完毕或使用一段时间之后需要进行打磨，主要原理为通过操作工人手动操作铁轨打磨设备进行打磨，这种人工辅助铁轨打磨的方式存在以下缺点：1、需要人工辅助操作，自动化程度低，打磨速度慢，工作效率低下；2、人工方式操作打磨过程中存在抖动状况，设备稳定性能差，打磨过程中出现左右晃动现象，导致对铁轨的打磨力不均匀，铁轨打磨光滑度差；3、现有的铁轨基本上是工字型结构，现有打磨设备难以完全紧贴在铁轨表面，导致不能对铁轨进行全面打磨，打磨范围小，打磨效果差，适用范围小。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂，可以解决现有铁轨打磨设备通过人工辅助操作方式存在的需要人工操作、自动化程度低、打磨速度慢、设备工作过程中存在抖动状况、设备稳定性能差、打磨力不均匀、打磨效果差、设备难以完全紧贴在铁轨表面、打磨范围小、适用范围小和工作效率低下等难题，可以实现铁轨的全自动打磨功能，无需人工操作，自动化程度高，消除了设备工作过程中的抖动状况，设备稳定性能好，且具有打磨速度快、设备可完全紧贴在铁轨表面、打磨范围大、适用范围大和工作效率高等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂,包括并联支撑机构，所述并联支撑机构包括定平台，定平台下端面沿其轴向方向均匀安装有三个并联支链，三个并联支链的顶端均安装在动平台上；所述并联支链包括焊接在定平台下端面上的耳座，耳座上通过销轴安装有一号液压缸，一号液压缸可在耳座上转动，一号液压缸的顶端通过螺纹安装有连接筒，连接筒上通过螺纹安装有螺纹柱，螺纹柱的末端焊接在移动圆筒上，移动圆筒套设在移动轴上，移动圆筒可在移动轴上转动或者移动，移动轴的两端分别固定在两个固定耳上，两个固定耳均焊接在动平台的上端面上，本发明通过一号液压缸在耳座形成的转动副R、一号液压缸运动时形成的移动副P、移动圆筒在移动轴上形成的圆柱副C组成了RPC型的并联支链，且本发明中的定平台、三个RPC型的并联支链和动平台组成了3-RPC并联机构，3-RPC并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，本发明借助3-RPC并联机构的优点使得本发明在铁轨打磨过程中始终保持平稳状态，消除了工作过程中存在的抖动状况，设备稳定性能好，使得本发明对铁轨的打磨力均匀，打磨效果好；所述动平台下端对称安装有四个四号液压缸，四个四号液压缸的下端安装有可调打磨装置，四个四号液压缸可以调节本发明的打磨高度，使得本发明适用于不同地形高度下铁轨的打磨工作，可调打磨装置可以完全紧贴在铁轨表面来回打磨，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高。
所述可调打磨装置包括安装在四个四号液压缸下端的打磨支板，打磨支板的下端左右两侧对称安装有两个移动机构，两个移动机构内侧均安装有一个打磨支链，与两个移动机构相连的两个打磨支链之间采用焊接方式相连，两个打磨支链之间用于安放所需打磨铁轨，两个打磨支链的上端均焊接有一根移动滑柱，每根移动滑柱上端通过滑动配合方式均安装有一个移动滑槽，移动滑槽上端焊接在打磨支板的下端面上，通过两根移动滑柱与两个移动滑槽的限位辅助下两个移动机构带动两个打磨支链进行稳定的来回打磨运动；所述移动机构包括对称焊接在打磨支板下端的两个打磨吊耳，位于打磨支板后端的打磨吊耳内壁上通过电机座安装有打磨电机，打磨电机的输出轴上通过联轴器安装有打磨丝杠，打磨丝杠的中部通过螺纹连接方式安装有打磨动块，通过打磨电机带动打磨动块在打磨丝杠上稳定移动；所述打磨支链包括焊接在对应打磨动块侧壁上的两个加强筋块，两个加强筋块的末端焊接在弓形支架的背部，加强筋块起到固定连接弓形支架和打磨动块的作用，弓形支架的内侧中部上对称安装有两个五号液压缸，两个五号液压缸的顶端安装有主磨块，通过两个五号液压缸的运动使得主磨块能紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，主磨块的上下两端通过一号限位弹簧均安装有一个一号辅助磨块，每个一号辅助磨块的外壁上通过二号限位弹簧均安装有一个二号辅助磨块，通过一号限位弹簧和二号限位弹簧的限位连接作用使得一号辅助磨块能随着主磨块、二号辅助磨块同步运动，每个二号辅助磨块的外壁上均安装有一个六号液压缸，通过两个六号液压缸的运动使得两个二号辅助磨块能够紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，六号液压缸的底端安装在弓形支架的内侧面上；所述两个打磨支链上的主磨块、一号辅助磨块、二号辅助磨块之间形成工字打磨结构，与铁轨的形状相对应。工作时，本发明中通过两个打磨支链上的四个五号液压缸活动调节两个主磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，通过两个打磨支链上的四个六号液压缸活动调节四个二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，而两个打磨支链上的四个一号辅助磨块由于一号限位弹簧、二号限位弹簧的连接限位作用跟随对应主磨块、二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下过渡凹部，从而组成了紧贴在铁轨表面的工字打磨结构，使得本发明可以完全紧贴在铁轨表面，此时两个移动机构上的两个打磨电机同时开始运动，两个打磨电机带动两个打磨动块在两个打磨丝杠上稳定移动，两个打磨动块带动两个打磨支链在两根移动滑柱与两个移动滑槽的限位辅助下进行稳定的来回运动，两个打磨支链之间形成的工字打磨结构对铁轨进行稳定的来回打磨运动，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高。
使用时，首先将本发明安装在现有移动设备上，通过现有移动设备将本发明移动至所需打磨铁轨路段上，当位置确定好之后，然后通过四个四号液压缸调节可调打磨装置的打磨高度，直到可调打磨装置上的两个打磨支链位于所需打磨铁轨路段两侧时四号液压缸停止工作，使得本发明适用于不同地形高度下铁轨的打磨工作，此时可调打磨装置开始工作，先通过两个打磨支链上的四个五号液压缸活动调节两个主磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，再通过两个打磨支链上的四个六号液压缸活动调节四个二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，而两个打磨支链上的四个一号辅助磨块由于一号限位弹簧、二号限位弹簧的连接限位作用跟随对应主磨块、二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下过渡凹部，从而组成了紧贴在铁轨表面的工字打磨结构，使得本发明可以完全紧贴在铁轨表面，此时两个移动机构上的两个打磨电机同时开始运动，两个打磨电机带动两个打磨动块在两个打磨丝杠上稳定移动，两个打磨动块带动两个打磨支链在两根移动滑柱与两个移动滑槽的限位辅助下进行稳定的来回运动，两个打磨支链之间形成的工字打磨结构对铁轨进行稳定的来回打磨运动，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高；同时本发明通过一号液压缸在耳座形成的转动副R、一号液压缸运动时形成的移动副P、移动圆筒在移动轴上形成的圆柱副C组成了RPC型的并联支链，且本发明中的定平台、三个RPC型的并联支链和动平台组成了3-RPC并联机构，3-RPC并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，本发明借助3-RPC并联机构的优点使得本发明在铁轨打磨过程中始终保持平稳状态，消除了工作过程中存在的抖动状况，进一步增加了稳定性能，也使得本发明对铁轨的打磨力均匀，打磨效果好，实现了本发明对铁轨的全自动打磨功能，无需人工操作，自动化程度高，打磨速度快，工作效率高。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的定平台、三个RPC型的并联支链和动平台组成了3-RPC并联机构，3-RPC并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，本发明借助3-RPC并联机构的优点使得本发明在铁轨打磨过程中始终保持平稳状态，消除了工作过程中存在的抖动状况，增加了稳定性能，也使得本发明对铁轨的打磨力均匀，打磨效果好；
2、本发明通过四个五号液压缸活动调节两个主磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部和通过四个六号液压缸活动调节四个二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，而四个一号辅助磨块由于一号限位弹簧、二号限位弹簧的连接限位作用跟随对应主磨块、二号辅助磨块紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下过渡凹部，从而组成了紧贴在铁轨表面的工字打磨结构，使得本发明可以完全紧贴在铁轨表面，最终两个移动机构带动两个打磨支链之间形成的工字打磨结构对铁轨进行稳定的来回打磨运动，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高；
3、本发明解决了现有铁轨打磨设备通过人工辅助操作方式存在的需要人工操作、自动化程度低、打磨速度慢、设备工作过程中存在抖动状况、设备稳定性能差、打磨力不均匀、打磨效果差、设备难以完全紧贴在铁轨表面、打磨范围小、适用范围小和工作效率低下等难题，实现了本发明对铁轨的全自动打磨功能，无需人工操作，自动化程度高，消除了设备工作过程中的抖动状况，设备稳定性能好，且具有打磨速度快、设备可完全紧贴在铁轨表面、打磨范围大、适用范围大和工作效率高等优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明可调打磨装置的结构示意图；
图3是本发明图2的II向局部放大图；
图4是本发明可调打磨装置的全剖视图；
图5是本发明图4的C-C向剖视图。
具体实施例
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂,包括并联支撑机构12，所述并联支撑机构12包括定平台121，定平台121下端面沿其轴向方向均匀安装有三个并联支链122，三个并联支链122的顶端均安装在动平台123上；所述并联支链122包括焊接在定平台121下端面上的耳座1221，耳座1221上通过销轴安装有一号液压缸1222，一号液压缸1222可在耳座1221上转动，一号液压缸1222的顶端通过螺纹安装有连接筒1223，连接筒1223上通过螺纹安装有螺纹柱1224，螺纹柱1224的末端焊接在移动圆筒1225上，移动圆筒1225套设在移动轴1226上，移动圆筒1225可在移动轴1226上转动或者移动，移动轴1226的两端分别固定在两个固定耳1227上，两个固定耳1227均焊接在动平台123的上端面上，本发明通过一号液压缸1222在耳座1221形成的转动副R、一号液压缸1222运动时形成的移动副P、移动圆筒1225在移动轴1226上形成的圆柱副C组成了RPC型的并联支链122，且本发明中的定平台121、三个RPC型的并联支链122和动平台123组成了3-RPC并联机构，3-RPC并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，本发明借助3-RPC并联机构的优点使得本发明在铁轨打磨过程中始终保持平稳状态，消除了工作过程中存在的抖动状况，设备稳定性能好，使得本发明对铁轨的打磨力均匀，打磨效果好；所述动平台123下端对称安装有四个四号液压缸10，四个四号液压缸10的下端安装有可调打磨装置9，四个四号液压缸10可以调节本发明的打磨高度，使得本发明适用于不同地形高度下铁轨的打磨工作，可调打磨装置9可以完全紧贴在铁轨表面来回打磨，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高。
所述可调打磨装置9包括安装在四个四号液压缸10下端的打磨支板91，打磨支板91的下端左右两侧对称安装有两个移动机构92，两个移动机构92内侧均安装有一个打磨支链93，与两个移动机构92相连的两个打磨支链93之间采用焊接方式相连，两个打磨支链93之间用于安放所需打磨铁轨，两个打磨支链93的上端均焊接有一根移动滑柱94，每根移动滑柱94上端通过滑动配合方式均安装有一个移动滑槽95，移动滑槽95上端焊接在打磨支板91的下端面上，通过两根移动滑柱94与两个移动滑槽95的限位辅助下两个移动机构92带动两个打磨支链93进行稳定的来回打磨运动；所述移动机构92包括对称焊接在打磨支板91下端的两个打磨吊耳921，位于打磨支板91后端的打磨吊耳921内壁上通过电机座安装有打磨电机922，打磨电机922的输出轴上通过联轴器安装有打磨丝杠923，打磨丝杠923的中部通过螺纹连接方式安装有打磨动块924，通过打磨电机922带动打磨动块924在打磨丝杠923上稳定移动；所述打磨支链93包括焊接在对应打磨动块924侧壁上的两个加强筋块931，两个加强筋块931的末端焊接在弓形支架932的背部，加强筋块931起到固定连接弓形支架932和打磨动块924的作用，弓形支架932的内侧中部上对称安装有两个五号液压缸933，两个五号液压缸933的顶端安装有主磨块934，通过两个五号液压缸933的运动使得主磨块934能紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，主磨块934的上下两端通过一号限位弹簧935均安装有一个一号辅助磨块936，每个一号辅助磨块936的外壁上通过二号限位弹簧937均安装有一个二号辅助磨块938，通过一号限位弹簧935和二号限位弹簧937的限位连接作用使得一号辅助磨块936能随着主磨块934、二号辅助磨块938同步运动，每个二号辅助磨块938的外壁上均安装有一个六号液压缸939，通过两个六号液压缸939的运动使得两个二号辅助磨块938能够紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，六号液压缸939的底端安装在弓形支架932的内侧面上；所述两个打磨支链93上的主磨块934、一号辅助磨块936、二号辅助磨块938之间形成工字打磨结构，与铁轨的形状相对应。工作时，本发明中通过两个打磨支链93上的四个五号液压缸933活动调节两个主磨块934紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，通过两个打磨支链93上的四个六号液压缸939活动调节四个二号辅助磨块938紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，而两个打磨支链93上的四个一号辅助磨块936由于一号限位弹簧935、二号限位弹簧937的连接限位作用跟随对应主磨块934、二号辅助磨块938紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下过渡凹部，从而组成了紧贴在铁轨表面的工字打磨结构，使得本发明可以完全紧贴在铁轨表面，此时两个移动机构92上的两个打磨电机922同时开始运动，两个打磨电机922带动两个打磨动块924在两个打磨丝杠923上稳定移动，两个打磨动块924带动两个打磨支链93在两根移动滑柱94与两个移动滑槽95的限位辅助下进行稳定的来回运动，两个打磨支链93之间形成的工字打磨结构对铁轨进行稳定的来回打磨运动，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高。
使用时，首先将本发明安装在现有移动设备上，通过现有移动设备将本发明移动至所需打磨铁轨路段上，当位置确定好之后，然后通过四个四号液压缸10调节可调打磨装置9的打磨高度，直到可调打磨装置9上的两个打磨支链93位于所需打磨铁轨路段两侧时四号液压缸10停止工作，使得本发明适用于不同地形高度下铁轨的打磨工作，此时可调打磨装置9开始工作，先通过两个打磨支链93上的四个五号液压缸933活动调节两个主磨块934紧贴在所需打磨铁轨侧壁中部，再通过两个打磨支链93上的四个六号液压缸939活动调节四个二号辅助磨块938紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下两端，而两个打磨支链93上的四个一号辅助磨块936由于一号限位弹簧935、二号限位弹簧937的连接限位作用跟随对应主磨块934、二号辅助磨块938紧贴在所需打磨铁轨侧壁上下过渡凹部，从而组成了紧贴在铁轨表面的工字打磨结构，使得本发明可以完全紧贴在铁轨表面，此时两个移动机构92上的两个打磨电机922同时开始运动，两个打磨电机922带动两个打磨动块924在两个打磨丝杠923上稳定移动，两个打磨动块924带动两个打磨支链93在两根移动滑柱94与两个移动滑槽95的限位辅助下进行稳定的来回运动，两个打磨支链93之间形成的工字打磨结构对铁轨进行稳定的来回打磨运动，打磨范围大，打磨效果好，工作效率高；同时本发明通过一号液压缸1222在耳座1221形成的转动副R、一号液压缸1222运动时形成的移动副P、移动圆筒1225在移动轴1226上形成的圆柱副C组成了RPC型的并联支链122，且本发明中的定平台121、三个RPC型的并联支链122和动平台123组成了3-RPC并联机构，3-RPC并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点，本发明借助3-RPC并联机构的优点使得本发明在铁轨打磨过程中始终保持平稳状态，消除了工作过程中存在的抖动状况，进一步增加了稳定性能，也使得本发明对铁轨的打磨力均匀，打磨效果好，实现了本发明对铁轨的全自动打磨功能，无需人工操作，自动化程度高，打磨速度快，工作效率高，解决了现有铁轨打磨设备通过人工辅助操作方式存在的需要人工操作、自动化程度低、打磨速度慢、设备工作过程中存在抖动状况、设备稳定性能差、打磨力不均匀、打磨效果差、设备难以完全紧贴在铁轨表面、打磨范围小、适用范围小和工作效率低下等难题，达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂,其特征在于：包括并联支撑机构(12)，所述并联支撑机构(12)包括定平台(121)，定平台(121)下端面沿其轴向方向均匀安装有三个并联支链(122)，三个并联支链(122)的顶端均安装在动平台(123)上；所述并联支链(122)包括焊接在定平台(121)下端面上的耳座(1221)，耳座(1221)上通过销轴安装有一号液压缸(1222)，一号液压缸(1222)的顶端通过螺纹安装有连接筒(1223)，连接筒(1223)上通过螺纹安装有螺纹柱(1224)，螺纹柱(1224)的末端焊接在移动圆筒(1225)上，移动圆筒(1225)套设在移动轴(1226)上，移动轴(1226)的两端分别固定在两个固定耳(1227)上，两个固定耳(1227)均焊接在动平台(123)的上端面上；所述动平台(123)下端对称安装有四个四号液压缸(10)，四个四号液压缸(10)的下端安装有可调打磨装置(9)；
所述可调打磨装置(9)包括安装在四个四号液压缸(10)下端的打磨支板(91)，打磨支板(91)的下端左右两侧对称安装有两个移动机构(92)，两个移动机构(92)内侧均安装有一个打磨支链(93)，与两个移动机构(92)相连的两个打磨支链(93)之间采用焊接方式相连，两个打磨支链(93)的上端均焊接有一根移动滑柱(94)，每根移动滑柱(94)上端通过滑动配合方式均安装有一个移动滑槽(95)，移动滑槽(95)上端焊接在打磨支板(91)的下端面上；所述移动机构(92)包括对称焊接在打磨支板(91)下端的两个打磨吊耳(921)，位于打磨支板(91)后端的打磨吊耳(921)内壁上通过电机座安装有打磨电机(922)，打磨电机(922)的输出轴上通过联轴器安装有打磨丝杠(923)，打磨丝杠(923)的中部通过螺纹连接方式安装有打磨动块(924)；所述打磨支链(93)包括焊接在对应打磨动块(924)侧壁上的两个加强筋块(931)，两个加强筋块(931)的末端焊接在弓形支架(932)的背部，弓形支架(932)的内侧中部上对称安装有两个五号液压缸(933)，两个五号液压缸(933)的顶端安装有主磨块(934)，主磨块(934)的上下两端通过一号限位弹簧(935)均安装有一个一号辅助磨块(936)，每个一号辅助磨块(936)的外壁上通过二号限位弹簧(937)均安装有一个二号辅助磨块(938)，每个二号辅助磨块(938)的外壁上均安装有一个六号液压缸(939)，六号液压缸(939)的底端安装在弓形支架(932)的内侧面上。
2.根据权利要求1所述的一种并联型高铁专用轨道智能打磨机械臂，其特征在于：所述两个打磨支链(93)上的主磨块(934)、一号辅助磨块(936)、二号辅助磨块(938)之间形成工字打磨结构。
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