CN106184241B - 列车自动上水机器人 - Google Patents

Abstract

列车自动上水机器人包括横移装置，横移装置的活动端通过转轴与第一伸缩臂的一端连接，横移装置与第一伸缩臂之间设置旋转驱动装置，旋转驱动装置能够驱动第一伸缩臂绕转轴旋转，第一伸缩臂另一端设置吸附装置，第一伸缩臂通过牵引装置与吸附装置连接，牵引装置能够带动吸附装置移动，第一伸缩臂的固定端上安装第二伸缩臂，第一伸缩臂和第二伸缩臂内均安装伸缩驱动装置，各伸缩驱动装置能够分别驱动第一伸缩臂和第二伸缩臂伸缩。它完全不需人工操作，列车加水全部通过程序控制，加水速度快、不浪费水资源，伸缩臂可通过横移、旋转、伸缩的动作来确定三维空间位置，一套自动上水装置安装在车站上水通道上可对上水通道两侧停靠的列车均实现自动加水等。

Description

列车自动上水机器人

技术领域

本发明涉及一种自动上水装置，具体地说是一种列车自动上水机器人。

背景技术

目前铁路技术高速发展，列车时速已超过300公里，但客运列车车厢加水设备还很原始，仍需人工完成，负责为车厢加水的操作人员经常需在严寒或高温的环境中露天工作，其劳动强度极大，高铁、动车停靠时间很短，同时车厢长度较长，而人的步行速度有限，如需确保列车全部车厢均在有限的停靠时间内完成加水操作就需要在每个列车停靠车站内配备大量的加水操作人员，人工上水时浪费水资源严重，造成铁路运营企业的劳动力成本及水源较高。为解决上述问题，本领域的技术人员设计了多种自动上水装置，但目前现有的列车自动上水装置大多通过摆臂摆动将上水口送至列车进水口下方，由于列车车厢底部两侧有许多外部设备会对摆臂形成阻挡，因此目前现有的列车车厢自动上水装置均存在较大的使用限制，难以得到有效推广。现有的列车车厢的上水口大多设置有封挡上水口的盖板，需人工开启盖板后才能进行上水操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车自动上水机器人，能够解决上述问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：包括横移装置，横移装置的活动端通过转轴与第一伸缩臂的一端连接，横移装置与第一伸缩臂之间设置旋转驱动装置，旋转驱动装置能够驱动第一伸缩臂绕转轴旋转，第一伸缩臂另一端设置吸附装置，第一伸缩臂通过牵引装置与吸附装置连接，牵引装置能够带动吸附装置移动，第一伸缩臂的固定端上安装第二伸缩臂，第一伸缩臂和第二伸缩臂内均安装伸缩驱动装置，各伸缩驱动装置能够分别驱动第一伸缩臂和第二伸缩臂伸缩，第二伸缩臂的活动杆端部安装上水接头，上水接头与上水管道连接。所述吸附装置是第一电磁铁。所述上水接头上安装接近开关和第二电磁铁，上水接头与列车车厢上水口对接和分离时，接近开关的电路状态会发生改变。所述横移装置是电动伸缩杆。所述第一伸缩臂和第二伸缩臂内部安装的伸缩驱动装置均包括伸缩驱动电机，伸缩驱动电机的输出轴与驱动齿轮连接，驱动齿轮与伸缩臂活动端上安装的齿条啮合。伸缩驱动电机的输出轴上安装内套管，内套管上设置挡板，内套管外周设置外套管，外套管与内套管之间通过键和键槽配合，挡板靠近伸缩驱动电机一侧的外套管设置折边，挡板与折边之间安装弹簧，挡板远离伸缩驱动电机一侧设置第一伞齿轮，第一伞齿轮与折边连接，第一伞齿轮、折边和外套管能够沿内套管的轴向往复移动，第一伞齿轮远离挡板的一侧设置电磁铁，电磁铁能够吸引第一伞齿轮，电磁铁得电时，第一伞齿轮在电磁铁的吸引力作用下移动至靠近电磁铁的极限位置时能够与第二伞齿轮啮合，电磁铁断电时，第一伞齿轮在弹簧的弹力作用下向远离电磁铁一侧移动，与第二伞齿轮分离，第二伞齿轮通过传动杆与驱动齿轮连接，驱动齿轮与齿条啮合，第一伸缩臂和第二伸缩臂的固定端与活动端之间均安装复位拉簧。所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机，旋转驱动电机的输出轴通过减速器与转轴连接。所述牵引装置包括固定座，固定座内安装直线导轨，直线导轨与固定座相配合，直线导轨一端与吸附装置连接，直线导轨一侧设置齿条，固定座上安装移动驱动电机，移动驱动电机的输出轴上安装齿轮，齿轮与齿条啮合。所述固定座是中空的箱体，箱体顶部和底部均开设通孔，直线导轨与通孔相配合，移动驱动电机和齿轮均安装在箱体内部。

本发明的优点在于：可实现自动开启车厢加水口盖板并自动将上水口与车厢上水管连接，完全不需人工操作，列车加水全部通过程序控制，加水速度快、不浪费水资源，伸缩臂可通过横移、旋转、伸缩的动作来确定三维空间位置，一套自动上水装置安装在车站上水通道上可对上水通道两侧停靠的列车均实现自动加水等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A向放大结构示意图；图3是图1中I部放大结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明所述的列车自动上水机器人包括横移装置7，横移装置7的活动端通过转轴6与第一伸缩臂4的一端连接，横移装置7与第一伸缩臂4之间设置旋转驱动装置，旋转驱动装置能够驱动第一伸缩臂4绕转轴6旋转，第一伸缩臂4另一端设置吸附装置，第一伸缩臂4通过牵引装置与吸附装置连接，牵引装置能够带动吸附装置移动，第一伸缩臂4的固定端上安装第二伸缩臂18，第一伸缩臂4和第二伸缩臂18内均安装伸缩驱动装置，各伸缩驱动装置能够分别驱动第一伸缩臂4和第二伸缩臂18伸缩，第二伸缩臂18的活动杆端部安装上水接头1，上水接头1与上水管道8连接。使用前，将横移装置7固定安装在车站的上水通道上，第一伸缩臂4收缩保持与列车轨道平行的位置；列车进站停稳后，第一伸缩臂4向列车停靠一侧旋转至与列车车身垂直，横移装置7带动第一伸缩臂4横移、第一伸缩臂4伸展，直至第一伸缩臂4一端的吸附装置与列车的上水接头盖板接触，此时吸附装置可吸住盖板，牵引装置带动吸附装置移动，将列车的上水接头盖板打开，此时第二伸缩臂18伸展，使上水接头1与车厢上水管对接；加水完毕后，第二伸缩臂18收缩，使上水接头1与车厢上水管分离，牵引装置带动吸附装置反向移动，使列车的上水接头盖板关闭，第一伸缩臂4收缩并旋转至与列车轨道平行的位置。当加水通道两侧均有列车轨道时，可将横移装置7安装在加水通道中间的位置，使第一伸缩臂4分别向加水通道两侧旋转来实现一套自动加水设备对加水通道两侧停靠的列车均实现自动加水。本发明中横移、伸缩以及移动的定位均可通过多种现有的位置传感器或接近开关实现。

所述吸附装置可采用多种结构，其中优选的结构为：所述吸附装置是第一电磁铁20。电磁铁可通过进行电路控制，实现第一伸缩臂到位后自动吸附，第一伸缩臂离开时自动脱离，并且吸附车厢后可靠性高、使用寿命较长。此外，本发明所述吸附装置还可采用例如橡胶吸盘、气囊等多种结构来实现对第一伸缩臂4端部的固定，但这些结构吸附车厢时的可靠性较低，使用寿命也有限。

本发明为了便于上水接头1与车厢注水口对接，可在所述上水接头1上安装接近开关22和第二电磁铁21，上水接头1与列车车厢上水口对接和分离时，接近开关22的电路状态会发生改变。上水接头1与列车车厢上水口对接后，接近开关22产生电信号，此时控制程序使第二电磁铁21得电，牢牢的吸附在车厢上水口上，防止上水接头1脱落；上水完毕后，控制程序使第二电磁铁21断电，上水接头1可顺利与车厢上水口分离。

本发明所述横移装置7可采用多种结构，其中优选的结构为：所述横移装置7是电动伸缩杆。电动伸缩杆具有占用空间小、定位精确的优点。当然本发明 所述横移装置7还可采用轨道小车等多种结构实现横移，但这些结构占用空间较大，并且定位的精确程度有限。

本发明 所述伸缩驱动装置可采用液压、电驱动等多种结构实现对第一伸缩臂4的驱动，其中优选的结构为：所述第一伸缩臂4和第二伸缩臂(18)内部安装的伸缩驱动装置均包括伸缩驱动电机15，伸缩驱动电机15的输出轴与驱动齿轮41连接，驱动齿轮41与伸缩臂活动端上安装的齿条14啮合。该结构自重较轻，不易变形，自身成本及后期维护成本均较低。此外，本发明还可在第一伸缩臂4和第二伸缩臂18内安装液压缸等结构通过液压等方式驱动第一伸缩臂4和第二伸缩臂18的伸缩，但这些结构自重较大，容易变形，并且自身成本及后期维护成本均较高。

本发明为了提高使用时的安全性，特设安全分离装置，可将第一伸缩臂4和第二伸缩臂(18)均设置为能够自动复位的结构，其结构为：伸缩驱动电机15的输出轴上安装内套管13，内套管13上设置挡板31，内套管13外周设置外套管32，外套管32与内套管13之间通过键33和键槽34配合，挡板31靠近伸缩驱动电机15一侧的外套管32设置折边35，挡板31与折边35之间安装弹簧36，挡板31远离伸缩驱动电机15一侧设置第一伞齿轮37，第一伞齿轮37与折边35连接，第一伞齿轮37、折边35和外套管32能够沿内套管13的轴向往复移动，第一伞齿轮37远离挡板31的一侧设置电磁铁38，电磁铁38能够吸引第一伞齿轮37，电磁铁38得电时，第一伞齿轮37在电磁铁38的吸引力作用下移动至靠近电磁铁38的极限位置时能够与第二伞齿轮39啮合，电磁铁38断电时，第一伞齿轮37在弹簧36的弹力作用下向远离电磁铁38一侧移动，与第二伞齿轮37分离，第二伞齿轮39通过传动杆40与驱动齿轮41连接，驱动齿轮41与齿条14啮合，第一伸缩臂4和第二伸缩臂(18)的固定端与活动端之间均安装复位拉簧42。电磁铁38得电时，第一伞齿轮37与第二伞齿轮39啮合，伸缩驱动电机15通过内套管13带动外套管32旋转，使第一伞齿轮37通过第二伞齿轮39带动驱动齿轮41旋转，从而实现驱动伸缩臂的活动端伸缩。当传动系统故障或列车突然启动等意外情况发生时，可切断电磁铁38的电源，使第一伞齿轮37与第二伞齿轮39分离，此时伸缩臂失去动力，伸缩臂的活动端在复位拉簧42的作用下自动回缩复位，避免出现意外事故。

所述第一伸缩臂4和第二伸缩臂18内部安装的伸缩驱动装置均包括伸缩驱动电机15，伸缩驱动电机15的输出轴与丝杆14连接，丝杆14上安装螺母13，螺母13与第一伸缩臂4的活动端连接。该结构自重较轻，不易变形，自身成本及后期维护成本均较低。此外，本发明还可在第一伸缩臂4和第二伸缩臂18内安装液压缸等结构通过液压等方式驱动第一伸缩臂4和第二伸缩臂18的伸缩，但这些结构自重较大，容易变形，并且自身成本及后期维护成本均较高。

本发明所述旋转驱动装置的优选结构如下：所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机5，旋转驱动电机5的输出轴通过减速器与转轴6连接。该结构定位精确、成本低廉。此外，本发明还可采用例如液压马达等装置驱动第一伸缩臂4旋转，但这些结构精确度较低，成本相对较高。

本发明所述的牵引装置用于驱动上水接头1移动，为实现这一功能，优选采用的结构为：所述牵引装置包括固定座2，固定座2内安装直线导轨16，直线导轨16与固定座2相配合，直线导轨16一端与吸附装置连接，直线导轨16一侧设置齿条10，固定座2上安装移动驱动电机12，移动驱动电机12的输出轴上安装齿轮11，齿轮11与齿条10啮合。该结构具有较好的抗扭力效果，吸附装置受到侧向扭力时不会传递至电机，使电机不易损坏，可有效延长使用寿命。此外，本发明还可采用多种结构实现吸附装置的移动，例如可在固定座上安装直线电机，直线电机的活动杆驱动吸附装置移动等，但这些结构在吸附装置受侧向扭力时会直接将作用力传递至电机上，极易导致电机损坏。

本发明为了防止上水接头1与上水管对接或分离时少量溢出的水打湿移动驱动电机12，可采用下述结构：所述固定座2是中空的箱体，箱体顶部和底部均开设通孔17，直线导轨16与通孔17相配合，移动驱动电机12和齿轮11均安装在箱体内部。该结构可有效确保移动驱动电机12的电路部分不会受潮，进一步延长移动驱动电机12的使用寿命。

Claims (9)

1.列车自动上水机器人，其特征在于：包括横移装置（7），横移装置（7）的活动端通过转轴（6）与第一伸缩臂（4）的一端连接，横移装置（7）与第一伸缩臂（4）之间设置旋转驱动装置，旋转驱动装置能够驱动第一伸缩臂（4）绕转轴（6）旋转，第一伸缩臂（4）另一端设置吸附装置，第一伸缩臂（4）通过牵引装置与吸附装置连接，牵引装置能够带动吸附装置移动，第一伸缩臂（4）的固定端上安装第二伸缩臂(18)，第一伸缩臂（4）和第二伸缩臂(18)内均安装伸缩驱动装置，各伸缩驱动装置能够分别驱动第一伸缩臂（4）和第二伸缩臂(18)伸缩，第二伸缩臂(18)的活动杆端部安装上水接头（1），上水接头（1）与上水管道（8）连接。

2.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述吸附装置是第一电磁铁（20）。

3.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述上水接头（1）上安装接近开关（22）和第二电磁铁（21），上水接头（1）与列车车厢上水口对接和分离时，接近开关（22）的电路状态会发生改变。

4.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述横移装置（7）是电动伸缩杆。

5.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述第一伸缩臂（4）和第二伸缩臂(18)内部安装的伸缩驱动装置均包括伸缩驱动电机（15），伸缩驱动电机（15）的输出轴与驱动齿轮（41）连接，驱动齿轮（41）与伸缩臂活动端上安装的齿条（14）啮合。

6.根据权利要求5所述的列车自动上水机器人，其特征在于：伸缩驱动电机（15）的输出轴上安装内套管（13），内套管（13）上设置挡板（31），内套管（13）外周设置外套管（32），外套管（32）与内套管（13）之间通过键（33）和键槽（34）配合，挡板（31）靠近伸缩驱动电机（15）一侧的外套管（32）设置折边（35），挡板（31）与折边（35）之间安装弹簧（36），挡板（31）远离伸缩驱动电机（15）一侧设置第一伞齿轮（37），第一伞齿轮（37）与折边（35）连接，第一伞齿轮（37）、折边（35）和外套管（32）能够沿内套管（13）的轴向往复移动，第一伞齿轮（37）远离挡板（31）的一侧设置电磁铁（38），电磁铁（38）能够吸引第一伞齿轮（37），电磁铁（38）得电时，第一伞齿轮（37）在电磁铁（38）的吸引力作用下移动至靠近电磁铁（38）的极限位置时能够与第二伞齿轮（39）啮合，电磁铁（38）断电时，第一伞齿轮（37）在弹簧（36）的弹力作用下向远离电磁铁（38）一侧移动，与第二伞齿轮（37）分离，第二伞齿轮（39）通过传动杆（40）与驱动齿轮（41）连接，驱动齿轮（41）与齿条（14）啮合，第一伸缩臂（4）和第二伸缩臂(18)的固定端与活动端之间均安装复位拉簧（42）。

7.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述旋转驱动装置包括旋转驱动电机（5），旋转驱动电机（5）的输出轴通过减速器与转轴（6）连接。

8.根据权利要求1所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述牵引装置包括固定座（2），固定座（2）内安装直线导轨（16），直线导轨（16）与固定座（2）相配合，直线导轨（16）一端与吸附装置连接，直线导轨（16）一侧设置齿条（10），固定座（2）上安装移动驱动电机（12），移动驱动电机（12）的输出轴上安装齿轮（11），齿轮（11）与齿条（10）啮合。

9.根据权利要求8所述的列车自动上水机器人，其特征在于：所述固定座（2）是中空的箱体，箱体顶部和底部均开设通孔（17），直线导轨（16）与通孔（17）相配合，移动驱动电机（12）和齿轮（11）均安装在箱体内部。