CN112176792A - 一种无砟轨道板智能精调系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了无砟轨道板智能精调系统，包括测量装置、精调爪以及调整机构，测量装置将无砟轨道板位置数据发送到控制主机；调整机构驱动精调爪调整无砟轨道板的位置；精调爪包括连接板、丝杆滑块机构；丝杆滑块机构包括3个调节头，3个调节头转动分别用于带动连接板进行X、Y、Z向三维调节；调整机构包括3个驱动电机，3个减速机，每个驱动电机分别与一个减速机连接，3个减速机的输出轴分别通过传力杆与3个调节头连接。通过全站仪获得调整参数，利用与精调爪连接的传力杆，电机驱动传力杆实现轨道板的精调，并将调整后的状态反馈给控制主机，利用设备自动精调，实现快速、高精度调整轨道板到要求的空间位置。

Description

一种无砟轨道板智能精调系统

技术领域

本申请涉及铁路施工技术领域，尤其是涉及一种无砟轨道板智能精调系统。

背景技术

高速铁路的轨道板是钢轨铺设的基础，为达到钢轨铺设的精度要求，轨道板在预制生产中需要经过机床精确打磨后再安放到施工现场，施工完成后还必须精准调整定位，才能满足钢轨的铺设要求。

目前，铁路桥梁无砟轨道施工中，轨道板的精调工作仅能在夜间进行，夜间轨道精调的效率，影响工程的进度，提高轨道板的精调效率对于保证无砟轨道工程按节点完成至关重要。

发明内容

本申请的目的是为了解决上述轨道板精调效率低问题，提供一种无砟轨道板智能精调系统。

为达到上述目的，本申请采用的方法是：一种无砟轨道板智能精调系统，包括测量轨道板位置数据的测量装置、用于与轨道板连接的精调爪以及用于驱动精调爪的调整机构，所述的测量装置通过通信模块与控制主机连接，将轨道板位置数据发送到控制主机；所述的调整机构与控制主机连接，驱动精调爪调整轨道板的位置；所述的精调爪包括用于与轨道板连接的连接板、与所述连接板连接的丝杆滑块机构；所述的丝杆滑块机构包括3个调节头，3个调节头转动分别用于带动连接板进行X、Y、Z向三维调节；所述的调整机构包括3个驱动电机、3个减速机，每个驱动电机分别与一个减速机连接，3个减速机的输出轴分别通过传力杆与3个调节头连接。

通过上述技术方案，采用测量装置实时测量轨道板四个角落的位置偏差信息，并传送到控制主机中进行姿态解算，然后控制主机发出信号控制各个调整机构驱动精调爪对无砟轨道板进行X、Y、Z向三维调节，调整速度快，精度高。

作为优选，所述的3个调节头为平行设置，所述的3个减速机的输出轴也为平行设置，且所述的传力杆为万向传力杆。

通过上述技术方案，将丝杆滑块机构的3个调节头平行设置，同时也将调节机构内的3个减速机的输出轴平行设置，采用万向传力杆将调节头与减速机的输出轴连接，这样就使得调整机构内整个电机的分布紧凑，减少了调整机构箱体内的传动机构，从而减小整个设备的体积，降低了设备的重量，便于携带和现场的操作；通过采用万向传力杆将调整机构与精调爪的调节头连接，保证扭矩同时带有浮动。

作为优选，所述的丝杆滑块机构包括精调爪底座，在精调爪底座上设置有Y向丝杆，在Y向丝杆上连接有Y向滑块，Y向丝杆的一端设置有Y向调节头；在Y向滑块上连接有X向滑块，所述的X向滑块上设置有X向丝杆，所述的X向丝杆的一端通过转向机构与X向调节头连接；所述的X向滑块上还设置有Z向丝杆，所述的Z向丝杆的一端通过转向机构与Z向调节头连接。

通过上述技术方案，将精调爪采用丝杆滑块机构的方式，并通过转向机构将X向丝杆、Z向丝杆一端与设置在Y向的调节头连接，这样就能够将丝杠调节机构的丝杆的调节头转换成一个方向，这样调节机构与丝杆的调节头连接时就不需要进行转向，提高了安装的便捷性。

作为优选，所述的Z向丝杆的底部设置有连接部，在X向滑块上设置有一个与连接部相配合的收纳槽，连接部设置在收纳槽内，并可在所述的收纳槽内摆动，在X向滑块上还通过压板将连接部压入到收纳槽内，使连接部不能向上脱离收纳槽。

通过上述技术方案，Z向丝杆可在X向滑块上摆动，同时也可以在X向滑块上有一定角度的扭动，因此精调爪在调节的时候，其本身能够有一定的位置偏差补偿能力。

作为优选，所述的3个驱动电机及3个减速机设置在一个箱体内，在箱体靠近精调爪的一侧开设有开孔供减速机的输出轴伸出。

通过上述技术方案，将3调节机构的3个驱动电机及3个减速机设置在一个箱体内，这样设置在进行调节的时候，只需要将一个箱体定位好，然后将3个减速机的输出轴与精调爪的3个调节头连接，这样就能够快速地将调节机构与精调爪连接，提高了使用的便捷性。

作为优选，在所述的箱体上还设置有与所述的精调爪定位连接的定位机构。

通过上述技术方案，只需要将箱体上的定位机构与精调爪上的定位机构连接，就能将箱体的位置固定好，便于后续的安装操作，且在调节的过程中也能够避免因为箱体的移动而导致传动出现问题。

作为优选，所述的定位机构包括设置在所述的箱体上的定位块，所述的定位块上设置有安装槽，定位块通过连接杆与精调爪上的定位槽固定。

通过上述技术方案，只需要将连接杆的一端插入到定位块上的安装槽，另一端插入到精调爪上的定位槽，并通过锁紧螺钉锁紧即可完成定位，提高了安装定位的速度。

作为优选，所述的箱体设置在一个底座上，所述的底座与箱体之间通过一个升降机构连接，且底座的底部设置有可锁止的万向轮。

通过上述技术方案，将整个箱体设置在带有万向轮的底座上，并在底座与箱体之间设置可升降的结构，这样的话方便将整个箱体进行移动，且通过升降结构可以将箱体的高度调节至合适的高度，这样的话便于快速的将整个调节机构与精调爪之间进行定位。

作为优选，在所述的箱体上还设置有可抽出的抽屉机构，所述的控制主机设置在所述的抽屉机构内。

通过上述技术方案，在箱体上设可抽出的抽屉机构，将控制主机设置在抽屉机构内，在工作的时候，直接将抽屉机构抽出，将控制主机打开就可以工作了，不需要在现场连接主机，提高了便利性。

作为优选，所述的通信模块为无线通信模块，包括WiFi、蓝牙、ZigBee中的一种或多种。

通过上述技术方案，采用WiFi、蓝牙、ZigBee等通信模块进行现场无线通信，能够减少现场的线路的布置。

综上所述，本申请的有益技术效果为：

1、本申请提供的无砟轨道板智能精调系统，通过无线信号与精调控制主机、全站仪通信，获得调整参数，利用与精调爪连接的传力杆，电机驱动传力杆实现轨道板的精调，并将调整后的状态反馈给控制主机，控制主机控制全站器测量轨道板的空间位置，并重新计算调整参数，利用设备再次自动精调，如此迭代数次直至满足限差要求，从而实现快速、高精度调整轨道板到要求的空间位置。

2、本申请通过将精调爪的调节头通过转向机构全部设置成一个方向，且将调整机构内部的减速机的输出轴平行设置，便于调整机构与精调爪之间的安装，同时减小整个设备的体积，降低了设备的重量，便于携带和现场的操作；通过采用万向传力杆将调整机构与精调爪的调节头连接，保证扭矩同时带有浮动。

3、通过在箱体上设置与精调爪连接的定位机构，只需要将箱体上的定位机构与精调爪上的定位机构连接，就能将箱体的位置固定好，便于后续的安装操作，且在调节的过程中也能够避免因为箱体的移动而导致传动出现问题。

4、通过将整个箱体设置在带有万向轮的底座上，并在底座与箱体之间设置可升降的结构，这样的话方便将整个箱体进行移动，且通过升降结构可以将箱体的高度调节至合适的高度，这样的话便于快速的将整个调节机构与精调爪之间进行定位。

附图说明

图1是本申请的实施例1的结构示意图；

图2是本申请实施例1的调整机构的内部结构示意图；

图3是本申请实施例1的调整机构的前端视角的结构示意图图；

图4是本申请的实施例1的调整机构与精调爪的连接图；

图5是本申请的精调爪后端视角的结构示意图；

图6是本申请的精调爪前端视角的结构示意图；

图7是本申请实施例2的精调爪的侧视图；

图8是图7的A-A向剖视图；

图9是申请实施例2的精调爪的立体图；

图10是本申请的实施例3的调整机构的结构示意图。

图中各部件为：1、调整机构；2、精调爪；3、轨道板；4、测量装置；5、传力杆；6、定位块；7、连接杆；8、锁紧螺栓；61、安装槽；101、箱体；102、控制主机；103、抽屉机构；104、油缸105、电源模块；106、第一驱动电机；107、收纳槽；108、第二驱动电机；109、减速机；110、第三驱动电机；111、箱门；112、第三输出轴；113、第二输出轴；114、第一输出轴；115、推手；116、万向轮；117、底座；118、叉架； 201、连接板；202、Z向丝杆；203、X向调节头；204、定位槽；205、精调爪底座；206、Y向调节头；207、Y向丝杆；208、第一锥形齿；209、Z向调节头；210、第一安装板；211、第二锥形齿；212、Z向升降滑块；213、第四锥形齿；214、第三锥形齿；215、Y向滑块；216、X向滑块；217、X向丝杆；218、导向槽；219、托板；220、连接板；221、第二安装板；222、第三安装板；223、锁紧螺钉；224、压板；225、连接部；226、铰轴。

具体实施方式

以下结合附图1-10对本申请作进一步详细说明。

本申请的实施例公开了一种无砟轨道板智能精调系统，用于对无砟轨道板进行精调定位。

实施例1：

参照图1，本实施例公开了一种无砟轨道板智能精调系统，包括1个用于测量无砟轨道板3位置数据的测量装置4、4个精调爪2，以及4个用于驱动精调爪2的调整机构1。测量装置4采用全站仪，在对应承轨台上安放精调标架，架设全站仪，完成全站仪的安装。在无砟轨道板3的四个角处分别设置有一个精调爪2，每个精调爪2分别与1个调整机构连接。

参照图2和图3，调整机构包括一个箱体101，在箱体101上还设置有箱门111，箱门111设置在箱体101远离精调爪2的一侧，也就是箱体101的背面，打开箱门111可以看到在箱体101内设置有3个驱动电机，分别是第一驱动电机106、第二驱动电机108、第三驱动电机110，第一驱动电机106、第二驱动电机108、第三驱动电机110均通过电机安装架固定在箱体101内，第一驱动电机106、第二驱动电机108、第三驱动电机分别连接有一个减速机109。在箱体101上开设有开孔供3个减速机109的输出轴，也就是第一输出轴114、第二输出轴113、第三输出轴112伸出箱体101。

在箱体101内还设置有一个抽屉机构103，抽屉机构103上设置有一个控制主机102，在本实施例中，控制主机102采用平板电脑，只需要将抽屉机构103抽出就可以将控制主机102打开。在箱体101内还设置有电源模块105，电源模块105接市电，用于给系统供电。

参照图3和图4，第一电机输出轴114、第二电机输出轴113、第三电机输出轴112均通过传力杆5与精调爪2连接，传力杆5为万向传力杆，在本实施例中采用浮动十字联轴器，浮动十字联轴器可以伸缩并且有一定的角度偏转的功能。在箱体101上还设置有与精调爪2定位连接的定位机构。定位机构包括设置在所述的箱体101上的定位块6，定位块6上设置有安装槽61，定位块6通过连接杆7与精调爪2连接，并通过锁紧螺栓8与精调爪2固定。

参照图4和图5，精调爪2包括用于与无砟轨道板3连接的连接板201、与连接板201连接的丝杆滑块机构。丝杆滑块机构包括精调爪底座205，在精调爪底座205的两侧设置有定位槽204，定位槽204为一个T型槽，连接杆7可插入到定位槽204内并通过锁紧螺栓8锁紧。

参照图5和图6，精调爪底座205中间位置设置有一个导向槽218，在导向槽218内设置有Y向丝杆207，在Y向丝杆207上连接有Y向滑块215，Y向丝杆207的一端设置有Y向调节头206，Y向调节头206转动可带动Y向滑块215沿着导向槽218移动。

在Y向滑块215的顶部连接有一个托板219，托板219的两端设有向上方凸起的连接边220，使得托板219成一个U型状结构，托板219上设置有一个X向滑块216，X向滑块216上设置有X向丝杆217，X向丝杆217的两端分别与连接板220连接，在其中一个连接板220上连接有与连接板220垂直的第二安装板221，在第二安装板221上设置有X向调节头203，X向调节头203与Y向调节头206平行，X向调节头203上连接有第三锥形齿214，在X向丝杆217上连接有第四锥形齿213，第三锥形齿214和第四锥形齿213啮合，这样X向调节头203转动，通过一对啮合的第三锥形齿214、第四锥形齿213带动X向丝杆217转动，从而带动X向滑块216沿着X向移动。

在X向滑块216上还设置有Z向丝杆202， Z向丝杆202的一端与X向滑块216连接，另一端与第三安装板222连接，第三安装板222上还设有一个与它垂直的第一安装板210，第三安装板222与第一安装板210为一体结构，第一安装板210的底部与X向滑块216固定连接，X向滑块216沿X向移动时，带动第一安装板210、第三安装板222以及Z向丝杆202一起沿X向移动。

在Z向丝杆202上设置有一个Z向滑块212，Z向滑块212上固定有连接板201，在Z向丝杆202上还固定连接有一个第二锥形齿211，在第一安装板210上设置有一个与第二锥形齿211啮合的第一锥形齿208，第一锥形齿208与一个Z向调节头209连接。Z向调节头209转动，通过一对啮合的第一锥形齿208、第二锥形齿211带动Z向丝杆202转动，从而带动Z向滑块212沿着Z向移动。

精调爪2在调节的时候，Y向调节头206是不移动的，X向调节头203会在Y向上移动，Z向调节头209会在X向上移动。在传动的时候浮动十字联轴器会根据实际X向调节头203、 Z向调节头209移动的方向进行自动的长度方向和角度的调节，保证传动的平稳，不会出现传动卡壳等故障。

本实施例的工作原理为：

首先将4个精调爪2安装在粗铺完成的轨道板3上，将4个调整机构1通过浮动十字联轴器与精调爪2连接，再通过两个连接杆7分别插入到定位块6上的安装槽61以及精调爪底座205的两侧的定位槽204，再通过锁紧螺栓锁紧，完成调整机构1与精调爪2的安装。

在CPⅢ上安放棱镜、对应承轨台上安放精调标架，架设全站设站；将控制主机102与全站仪以及4个调整机构1内的第一驱动电机106、第二驱动电机108、第三驱动电机110共12个驱动电机建立无线通信，无线通信采用WiFi、蓝牙、ZigBee中的一种或多种。控制主机102发送预转信号给12个驱动电机，让驱动电机预扭转消除连接构件的非弹性变形。

以上准备工作完成后，在控制主机102中选择需要调整的无砟轨道板3坐标信息，随后发送测量信息给全站仪，全站仪接收到信息后开始测量无砟轨道板3的坐标并将坐标信息反馈给控制主机102，控制主机102分析全站仪反馈的坐标信息，将偏差值转化为各个驱动电机转动参数。

控制主机102将计算好的参数信息发送给12个驱动电机，驱动电机收到信息后开始扭转带动浮动十字联轴器转动，浮动十字联轴器将电机扭矩传给精调爪2的X向调节头203、Y向调节头206、Z向调节头209，精调爪2的X向调节头203、Y向调节头206、Z向调节头209转动调整对应方向无砟轨道板3偏差。具体调节步骤为：首先自动调整X向角度；完成X向角度调整后，调整机构1自动将力切换到Y向；完成Y向角度调整后，调整机构1自动将力切换到Z向。

驱动电机转动完成后，将信号反馈给控制主机102，控制主机102发送信号给全站仪复测轨道板3坐标，如果偏差超过限值，重复上述流程进行轨道板3微调。多次迭代后，偏差在限值完成轨道板3精调。

实施例2：

参照图7和图8，本实施例其余的都和实施例1相同，不同的是，为了使得精调爪2在调节的时候，其本身能够有一定的位置偏差补偿能力，将Z向丝杆202底部设置成一个半球形的连接部225，在X向滑块216上设置有一个与半球形的连接部225相配合的收纳槽，将连接部225设置在收纳槽内，并通过压板224将连接部225压入到收纳槽内，使连接部225不能向上脱离收纳槽。压板224通过锁紧螺钉223与X向滑块216固定，将连接部225压入到X向滑块216的收纳槽内。Z向丝杆202可在X向滑块216上转动，同时也可以在X向滑块216上有一定角度的摆动。

相应的，需要将第一安装板210底部与X向滑块216之间由固定连接改成铰接，参照图9，在第一安装板210的底部开设有一个U型槽，将X向滑块216设置在U型槽内，U型槽的两个边与X向滑块216通过铰轴连接，实现了第一安装板210底部与X向滑块216之间的铰接，这样Z向丝杆202可以和第一安装板210、第三安装板222一起在Y向前后摆动。

在精调爪2在调节的时候，配合浮动十字联轴器会根据实际X向调节头203、 Z向调节头209移动的方向进行自动的长度方向和角度的调节，保证传动的平稳，不会出现传动卡壳等故障。

实施例3：

参照图10，本实施例其余的都和实施例2相同，不同的是，为了使得调整机构1能够更加快速地与精调爪2定位连接，在箱体101设置在一个底座117上，所述的底座117与箱体101之间通过一个升降机构连接，在本实施中，升降机构包括叉架118和油缸104。在底座117的底部设置有可锁止的万向轮116，且在底座117上还设置有一个推手115。

当需要安装调整机构1的时候，将调整机构1推到相应的位置，然后调节油缸104，使得箱体101上升到合适的高度，将4个调整机构1通过浮动十字联轴器5与精调爪2连接，然后再通过两个连接杆7分别插入到定位块6上的安装槽61以及精调爪底座205的两侧的定位槽204，再通过锁紧螺栓锁紧，再将万向轮116锁紧，调整机构1与精调爪2的安装。

为了进一步地提高调整机构1安装时的便利性，在箱体101内设置有多个收纳槽107，收纳槽107内用于放置浮动十字联轴器5以及连接杆7。

本实施例不仅在调整机构1与精调爪2定位连接的速度更快，而且在调整机构1与精调爪2安装好之后，调整机构1可以通过底座117以及叉架118进行支撑，使得调整机构1固定的更加牢靠。而且在整个无砟轨道板3调节完成后，需要将调整机构1撤走时，松开调整机构1与精调爪2之间的定位连接，将浮动十字联轴器5以及连接杆7放入到收纳槽107内，关上箱门111，松开万向轮116，将调整机构1推走就可以了。

上述实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无砟轨道板智能精调系统，包括测量无砟轨道板（3）位置数据的测量装置（4）、用于与无砟轨道板（3）连接的精调爪（2）以及用于驱动精调爪（2）的调整机构（1），其特征在于：所述的测量装置（4）通过通信模块与控制主机（102）连接，将轨道板（3）位置数据发送到控制主机（102）；所述的调整机构（1）与控制主机（102）连接，驱动精调爪（2）调整轨道板（3）的位置；所述的精调爪（2）包括用于与轨道板（3）连接的连接板（201）、与所述连接板（201）连接的丝杆滑块机构；所述的丝杆滑块机构包括3个调节头，3个调节头转动分别用于带动连接板（201）进行X、Y、Z向三维调节；所述的调整机构（1）包括3个驱动电机、3个减速机（109），每个驱动电机分别与一个减速机（109）连接，3个减速机（109）的输出轴分别通过传力杆（5）与3个调节头连接。

2.根据权利要求所述的一种无砟轨道板智能精调系统，其特征在于：所述的3个调节头为平行设置，所述的3个减速机（109）的输出轴也为平行设置，且所述的传力杆（5）为万向传力杆。

3.根据权利要求2所述的一种无砟轨道板智能精调系统、其特征在于：所述的丝杆滑块机构包括精调爪底座（205），在精调爪底座（205）上设置有Y向丝杆（207），在Y向丝杆（207）上连接有Y向滑块（215），Y向丝杆（207）的一端设置有Y向调节头（206）；在Y向滑块（215）上连接有X向滑块（216），所述的X向滑块（216）上设置有X向丝杆（217），所述的X向丝杆（217）的一端通过转向机构与X向调节头（203）连接；所述的X向滑块（216）上还设置有Z向丝杆（202），Z向丝杆（202）上设置有Z向滑块（212），Z向滑块（212）与所述的连接板（201）连接，所述的Z向丝杆（202）还通过转向机构与Z向调节头（209）连接。

4.根据权利要求3所述的一种无砟轨道板智能精调系统、其特征在于：所述的Z向丝杆（202）的底部设置有连接部（225），在X向滑块（216）上设置有一个与连接部（225）相配合的收纳槽，连接部（225）设置在收纳槽内，并可在所述的收纳槽内摆动，在X向滑块（216）上还通过压板（224）将连接部（225）压入到收纳槽内，使连接部（225）不能向上脱离收纳槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种无砟轨道板智能精调系统、其特征在于：所述的3个驱动电机及3个减速机（109）设置在一个箱体（101）内，在箱体（101）靠近精调爪（2）的一侧开设有开孔供减速机（109）的输出轴伸出。

6.根据权利要求5所述的一种无砟轨道板智能精调系统、其特征在于：在所述的箱体（101）上还设置有与所述的精调爪（2）定位连接的定位机构。

7.根据权利要求6所述的一种无砟轨道板智能精调系统、其特征在于：所述的定位机构包括设置在所述的箱体（101）上的定位块（6），所述的定位块（6）上设置有安装槽（61），定位块（6）通过连接杆（7）与精调爪（2）上的定位槽（204）固定。

8.根据权利要求5所述的一种无砟轨道板智能精调系统，其特征在于：所述的箱体（101）设置在一个底座（117）上，所述的底座（117）与箱体（101）之间通过一个升降机构连接，且底座（117）的底部设置有可锁止的万向轮（116）。

9.根据权利要求5所述的一种无砟轨道板智能精调系统，其特征在于：在所述的箱体（101）上还设置有可抽出的抽屉机构（103），所述的控制主机（102）设置在所述的抽屉机构（103）内。

10.根据权利要求1所述的一种无砟轨道板智能精调系统，其特征在于：所述的通信模块为无线通信模块，包括WiFi、蓝牙、ZigBee中的一种或多种。

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