CN112496724A - 一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法，一种全自动扣件螺栓松紧设备，包括主体、设置在主体上的控制系统、行走装置、螺栓松紧装置、防侧翻装置和感应装置，主体下部的前、后两端均设置有防侧翻装置，防侧翻装置包括固定支架、两个活动支架和两个防侧翻轮，活动支架下部通过连接杆连接防侧翻轮，固定支架和两个活动支架通过销轴活动连接，防侧翻轮外部轮廓与铁轨轮廓相配合。本发明结构合理，操作简单，精准实现螺栓紧固的自动操作的同时，避免了使用时装备的容易倾倒引发的安全事故和重新调试；设备安装、拆卸简单，杜绝了倾倒事故的发生，同时短距离运输或位置调整更加轻松，降低了劳动强度。

Description

一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法

技术领域

本发明涉及轨道施工技术领域，尤其涉及一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法。

背景技术

中国是一个铁路大国，据统计，截至2018年底，中国全国铁路营业里程达到13.1万公里以上，规模居世界第二；其中高铁2.9万公里以上，远超世界其他国家高铁里程之和。而轨道作为铁路线路的重要组成部分，是一个整体性的工程结构。在轨道安装或者检修过程中，包含着大量的松紧螺栓工作。传统的螺栓松紧方式有两种，一种是使用扳手，依靠工人的经验进行螺栓的松紧；另一种方式就是使用液压内燃机扳手、手提交流电动扳手或者充电式手提扳手，虽然一定程度上可以降低劳动强度，但是，存在的弊端如下： 1、仍需要人工使得螺栓与扳手对准，工作质量不可控，影响工作效率； 2、液压内燃机扳手操作过程中必须有工人进行扶持、下压及上提连杆动作，费时费力；而手提交流电扳手操作过程中必须有工人拖着电线工作，存在安全风险； 3、工作时长受电线长度或者电池容量的限制。 为了能够脱离人工自动完成螺栓松紧工作，申请号为CN201921535405.X的中国专利记载了一种自走型轨道螺栓松紧装置，该装置实现了脱离人工进行螺栓松紧，但结构设计复杂，使得装置停止位置的精准性存在误差，同时在螺栓松紧过程中因两个电动扳手同时向一侧旋转产生的离心力会导致装备倾倒，造成设备损坏，并且还需要重新调试设备的扭矩和位置；同时，操作工人将设备从铁轨上安装和拆卸都需要大量时间，特别是运行中的铁路轨道检修时，如果火车到达检修位置而螺栓松紧设备无法及时撤离会造成无法预估的安全事故，并且设备在离开铁轨时需要人员或运输设备搬运，不便于短距离运输或位置调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种全自动扣件螺栓松紧设备，包括主体、设置在主体上的控制系统、行走装置、螺栓松紧装置、防侧翻装置和感应装置，所述行走装置包括设置在主体下部的伺服行走电机、主动行走车轮和被动行走车轮；所述螺栓松紧装置包括对称设置在主体两侧的一对伺服电机扳手和与伺服电机扳手连接的升降装置；所述感应装置安装在升降装置的下部，所述感应装置设置于一侧伺服电机扳手的正前方；所述控制系统与行走装置、螺栓松紧装置和感应装置电连接，所述控制系统控制行走装置的前进、后退、停止动作，所述控制系统控制感应装置感知扣件螺栓中心点位置，所述控制系统控制螺栓松紧装置对扣件螺栓进行自动松紧，并实现对扣件螺栓的固定扭矩紧固；所述主体下部的前、后两端均设置有防侧翻装置，所述防侧翻装置包括固定支架、两个活动支架和两个防侧翻轮，所述活动支架下部通过连接杆连接防侧翻轮，所述固定支架和两个活动支架通过销轴活动连接，固定支架和活动支架之间还连接有阻力弹簧二，所述防侧翻轮外部轮廓与铁轨轮廓相配合，所述活动支架上设置有提拉杆，所述主体还通过辅助轮连接杆活动连接辅助轮。

进一步的，所述伺服行走电机通过减速机与主动行走车轮连接，所述主动行走车轮和被动行走车轮上均同轴心固定设置有同步皮带轮，所述主动行走车轮和被动行走车轮的同步皮带轮之间通过同步皮带活动连接，所述主动行走车轮和被动行走车轮与铁路轨道相配合。

进一步的，所述升降装置包括电动升降杆和被动升降杆，所述电动升降杆通过升降连接杆连接两个对称设置的被动升降杆，所述被动升降杆下部和主体之间设置有阻力弹簧一，所述被动升降杆下部还设置有升降拨叉；所述伺服电机扳手包括松紧伺服电机、可升降减速机和扳手，所述升降拨叉和可升降减速机的转轴连接，所述控制系统控制电动升降杆通过被动升降杆上设置的升降拨叉，带动旋转升降器和扳手上、下往复位移，所述升降连接杆一侧设置有传感器，用于控制电动升降杆升起的最高位置。

进一步的，所述主体下部四角分别设置了四个地面行走车轮。

进一步的，所述主体的前后两端设置有手柄。

进一步的，所述主体上部还设置有供电装置，所述供电装置为发电机和锂电池，供电装置和控制系统、行走装置、螺栓松紧装置、感应装置电连接。

一种全自动扣件螺栓松紧设备的操作方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将主体两端的两根提拉杆向上施加压力，通过活动支架压缩阻力弹簧二，使两个防侧翻轮之间的距离增加，将全自动扣件螺栓松紧设备的主动行走车轮和被动行走车轮架设到铁轨上，缓慢松开提拉杆，两个防侧翻轮距离减少，防侧翻轮与铁轨紧密结合；

步骤二：将设置有辅助轮的辅助轮连接杆安装到主体上，调整位置，使辅助轮与另一条铁轨相配合；

步骤三：控制系统开启行走装置驱动全自动扣件螺栓松紧设备在铁轨上运动；

步骤四：行走装置带动感应装置的中心点行走到需要松紧的螺栓中心点位置时，感应装置将信号传输给控制系统，控制系统发出指令，控制行走装置继续往前行走，行走距离为感应装置中心点和扳手中心点的固定距离，此时扳手中心点和需要松紧的螺栓中心点同心；

步骤五：控制系统发出指令，控制松紧伺服电机通过可升降减速机带动扳手慢速旋转，同时控制系统控制电动升降杆带动被动升降杆下降，升降拨叉带动扳手下降，扳手与需要松紧的螺栓配合接触，此时控制系统发出指令，控制松紧伺服电机通过可升降减速机带动扳手快速旋转，对螺栓进行紧固或松开；

步骤六：螺栓松紧工序完成后，升降装置驱动扳手复位，进入下一个工作循环。

进一步的，所述步骤三中，螺栓紧固时，控制系统控制伺服电机的扭矩实现对螺栓紧固的定扭紧固，螺栓松开时，控制系统控制伺服电机旋转，同时控制电动升降杆带动扳手上升，当升降连接杆一侧设置的传感器到达设定的最高位置时，螺栓松开。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明结构合理，操作简单，精准实现螺栓紧固的自动操作的同时，避免了使用时装备的容易倾倒引发的安全事故和重新调试；设备安装、拆卸简单，杜绝了倾倒事故的发生，同时短距离运输或位置调整更加轻松，降低了劳动强度。

附图说明

图1为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的前视图；

图2为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的侧视图；

图3为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的俯视图；

图4为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的后视图；

图5为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的行走装置示意图；

图6为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的伺服电机扳手示意图；

图7为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的升降装置示意图；

图8为本发明提出的一种全自动扣件螺栓松紧设备的防侧翻装置示意图；

附图标记包括：1主体、2控制系统、3行走装置、4螺栓松紧装置、5感应装置、6伺服电机扳手、7升降装置、8伺服行走电机、9主动行走车轮、10被动行走车轮、11减速机、12同步皮带轮、13同步皮带、14电动升降杆、15升降连接杆、16被动升降杆、17升降拨叉、18阻力弹簧一、19松紧伺服电机、20可升降减速机、21扳手、22防侧翻装置、23固定支架、24活动支架、25连接杆、26防侧翻轮、27销轴、28阻力弹簧二、29辅助轮连接杆、30辅助轮、31提拉杆、32地面行走车轮、33手柄、34供电装置、35传感器。

具体实施方式

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“组合”、“设置”、“连接”、“固定”、“紧密”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参照说明书附图1-8，本发明的一种全自动扣件螺栓松紧设备，包括主体1、及设置在主体1上的控制系统2、行走装置3、螺栓松紧装置4、防侧翻装置22和感应装置5，所述行走装置3包括设置在主体1下部的伺服行走电机8、主动行走车轮9和被动行走车轮10；所述螺栓松紧装置4包括对称设置在主体1两侧的一对伺服电机扳手6和与伺服电机扳手6连接的升降装置7；所述感应装置5安装在升降装置7的下部，所述感应装置5设置于一侧伺服电机扳手6的正前方；所述控制系统2与行走装置3、螺栓松紧装置4和感应装置5电连接，所述控制系统2控制行走装置3的前进、后退、停止动作，所述控制系统2控制感应装置5感知扣件螺栓中心点位置，所述控制系统2控制螺栓松紧装置4对扣件螺栓进行自动松紧，并实现对扣件螺栓的固定扭矩紧固；参照附图7，所述升降装置7包括电动升降杆14和被动升降杆16，所述电动升降杆14通过升降连接杆15连接两个对称设置的被动升降杆16，所述被动升降杆16下部和主体1之间设置有阻力弹簧一18，所述被动升降杆16下部还设置有升降拨叉17；参照附图7，所述伺服电机扳手6包括松紧伺服电机19、可升降减速机20和扳手21，参照附图2，所述升降拨叉17和可升降减速机20的转轴连接，所述控制系统2控制电动升降杆14通过被动升降杆16上设置的升降拨叉17，带动旋转升降器20和扳手21上、下等往复位移，所述升降连接杆15一侧设置有传感器35，用于控制电动升降杆14升起的最高位置，传感器35的位置根据需求可进行调节。在本实施例中，行走装置3带动感应装置5的中心点行走到需要松紧的螺栓中心点位置时，感应装置5将信号传输给控制系统2，控制系统2发出指令，控制行走装置3继续往前行走，行走距离为感应装置5中心点和扳手21中心点的固定距离，此时扳手21中心点和需要松紧的螺栓中心点同心，控制系统2发出指令，控制松紧伺服电机19通过可升降减速机20带动扳手21慢速旋转，同时控制系统2控制电动升降杆14带动被动升降杆16下降，升降拨叉17带动扳手21下降，扳手21与需要松紧的螺栓配合接触，此时控制系统2发出指令，控制松紧伺服电机19通过可升降减速机20带动扳手21快速旋转，对螺栓进行紧固或松开，螺栓紧固时，控制系统2控制伺服电机19的扭矩实现对螺栓紧固的定扭紧固，螺栓松开时，控制系统2控制伺服电机19旋转，同时控制电动升降杆14带动扳手21上升，当升降连接杆15一侧设置的传感器35到达设定的最高位置时，螺栓松开；螺栓松紧工序完成后，所述升降装置7驱动扳手21复位，进入下一个工作循环。参照附图1、附图4和附图8，所述主体1下部的前、后两端均设置有防侧翻装置22，所述防侧翻装置22包括固定支架23、两个活动支架24和两个防侧翻轮26，所述活动支架23下部通过连接杆25连接防侧翻轮26，所述固定支架23和两个活动支架24通过销轴27活动连接，固定支架23和活动支架24之间还连接有阻力弹簧二28，所述防侧翻轮26外部轮廓与铁轨轮廓相配合，所述活动支架24上设置有提拉杆31，所述主体1还通过辅助轮连接杆29活动连接辅助轮30。在本实施例中，两个防侧翻轮26的外部边沿轮廓贴合铁轨的轮廓，增加了防侧翻轮26和铁轨的接触面积，阻力弹簧二28具有高弹阻力，通过给活动支架24上端施加阻力，增强防侧翻轮26和铁轨的紧密贴合度，实现了自动松紧设备的防侧翻，同时设置了架设在另一条铁轨上的辅助轮30，增加了设备行走装置的宽度，提高了设备行走的稳定性，进一步降低了侧翻的可能性，同时主体1与辅助轮连接杆29活动连接，便于拆卸、收纳；提拉杆31设置在活动支架24外侧的上部，便于设备安装或撤离铁轨，两个操作人员手持提拉杆31向上施加压力，通过活动支架24压缩阻力弹簧二28，实现两个防侧翻轮26之间的距离增加，可将设备快速搬入和搬离铁轨。

进一步的，参照附图2、附图5，所述伺服行走电机8通过减速机11与主动行走车轮9连接，所述主动行走车轮9和被动行走车轮10上均同轴心固定设置有同步皮带轮12，所述主动行走车轮9和被动行走车轮10的同步皮带轮12之间通过同步皮带13活动连接，所述主动行走车轮9和被动行走车轮10与铁路轨道相配合。在本实施例中，主动行走车轮9和被动行走车轮10之间通过同步皮带轮12和同步皮带13可实现主动行走车轮9和被动行走车轮10同步运转或停止。

进一步的，所述主体1下部四角分别设置了四个地面行走车轮32。优选的，主体1前端设置有两个固定地面行走车轮32，主体1后端设置有两个转向地面行走车轮32。当进行户外铁轨螺栓检修时，运输本设备的车辆无法行驶到铁轨附近，可通过主体1下部设置的地面行走车轮32对设备进行短距离运输，降低了操作工人搬、抬的工作强度。

进一步的，所述主体1的前后两端设置有手柄33。操作工人对设备进行短距离运输时，可通过手柄33推、拉设备，同时将设备搬放、搬离运输车辆时可通过手柄33进行吊装。

进一步的，所述主体1上部还设置有供电装置34，所述供电装置34为发电机和锂电池，供电装置34和控制系统2、行走装置3、螺栓松紧装置4、感应装置5电连接。在本实施例中，发电机和锂电池均可为控制系统2、行走装置3、螺栓松紧装置4、感应装置5提供运行所需电力，根据实际情况和现场环境，可使用发电机或锂电池提供电力，发电机产生的电力也可通过锂电池进行存储。

一种全自动扣件螺栓松紧设备的操作方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将主体1两端的两根提拉杆31向上施加压力，通过活动支架24压缩阻力弹簧二28，使两个防侧翻轮26之间的距离增加，将全自动扣件螺栓松紧设备的主动行走车轮9和被动行走车轮10架设到铁轨上，缓慢松开提拉杆31，两个防侧翻轮26距离减少，防侧翻轮与铁轨紧密结合；

步骤二：将设置有辅助轮30的辅助轮连接杆29安装到主体1上，调整位置，使辅助轮30与另一条铁轨相配合；

步骤三：控制系统2开启行走装置3驱动全自动扣件螺栓松紧设备在铁轨上运动；

步骤四：行走装置3带动感应装置5的中心点行走到需要松紧的螺栓中心点位置时，感应装置5将信号传输给控制系统2，控制系统2发出指令，控制行走装置3继续往前行走，行走距离为感应装置5中心点和扳手21中心点的固定距离，此时扳手21中心点和需要松紧的螺栓中心点同心；

步骤五：控制系统2发出指令，控制松紧伺服电机19通过可升降减速机20带动扳手21慢速旋转，同时控制系统2控制电动升降杆14带动被动升降杆16下降，升降拨叉17带动扳手21下降，扳手21与需要松紧的螺栓配合接触，此时控制系统2发出指令，控制松紧伺服电机19通过可升降减速机20带动扳手21快速旋转，对螺栓进行紧固或松开；

步骤六：螺栓松紧工序完成后，升降装置7驱动扳手21复位，进入下一个工作循环。

进一步的，所述步骤三中，螺栓紧固时，控制系统2控制伺服电机19的扭矩实现对螺栓紧固的定扭紧固，螺栓松开时，控制系统2控制伺服电机19旋转，同时控制电动升降杆14带动扳手21上升，当升降连接杆15一侧设置的传感器35到达设定的最高位置时，螺栓松开。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，包括主体、设置在主体上的控制系统、行走装置、螺栓松紧装置、防侧翻装置和感应装置，所述行走装置包括设置在主体下部的伺服行走电机、主动行走车轮和被动行走车轮；所述螺栓松紧装置包括对称设置在主体两侧的一对伺服电机扳手和与伺服电机扳手连接的升降装置；所述感应装置安装在升降装置的下部，所述感应装置设置于一侧伺服电机扳手的正前方；所述控制系统与行走装置、螺栓松紧装置和感应装置电连接，所述控制系统控制行走装置的前进、后退、停止动作，所述控制系统控制感应装置感知扣件螺栓中心点位置，所述控制系统控制螺栓松紧装置对扣件螺栓进行自动松紧，并实现对扣件螺栓的固定扭矩紧固；所述主体下部的前、后两端均设置有防侧翻装置，所述防侧翻装置包括固定支架、两个活动支架和两个防侧翻轮，所述活动支架下部通过连接杆连接防侧翻轮，所述固定支架和两个活动支架通过销轴活动连接，固定支架和活动支架之间还连接有阻力弹簧二，所述防侧翻轮外部轮廓与铁轨轮廓相配合，所述活动支架上设置有提拉杆，所述主体还通过辅助轮连接杆活动连接辅助轮。

2.根据权利要求1所述的一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，所述伺服行走电机通过减速机与主动行走车轮连接，所述主动行走车轮和被动行走车轮上均同轴心固定设置有同步皮带轮，所述主动行走车轮和被动行走车轮的同步皮带轮之间通过同步皮带活动连接，所述主动行走车轮和被动行走车轮与铁路轨道相配合。

3.根据权利要求2的一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，所述升降装置包括电动升降杆和被动升降杆，所述电动升降杆通过升降连接杆连接两个对称设置的被动升降杆，所述被动升降杆下部和主体之间设置有阻力弹簧一，所述被动升降杆下部还设置有升降拨叉；所述伺服电机扳手包括松紧伺服电机、可升降减速机和扳手，所述升降拨叉和可升降减速机的转轴连接，所述控制系统控制电动升降杆通过被动升降杆上设置的升降拨叉，带动旋转升降器和扳手上、下往复位移，所述升降连接杆一侧设置有传感器，用于控制电动升降杆升起的最高位置。

4.根据权利要求1所述的一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，所述主体下部四角分别设置了四个地面行走车轮。

5.根据权利要求4所述的一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，所述主体的前后两端设置有手柄。

6.根据权利要求3所述的一种全自动扣件螺栓松紧设备，其特征在于，所述主体上部还设置有供电装置，所述供电装置为发电机和锂电池，供电装置和控制系统、行走装置、螺栓松紧装置、感应装置电连接。

7.一种全自动扣件螺栓松紧设备的操作方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将主体两端的两根提拉杆向上施加压力，通过活动支架压缩阻力弹簧二，使两个防侧翻轮之间的距离增加，将全自动扣件螺栓松紧设备的主动行走车轮和被动行走车轮架设到铁轨上，缓慢松开提拉杆，两个防侧翻轮距离减少，防侧翻轮与铁轨紧密结合；

步骤二：将设置有辅助轮的辅助轮连接杆安装到主体上，调整位置，使辅助轮与另一条铁轨相配合；

步骤三：控制系统开启行走装置驱动全自动扣件螺栓松紧设备在铁轨上运动；

步骤四：行走装置带动感应装置的中心点行走到需要松紧的螺栓中心点位置时，感应装置将信号传输给控制系统，控制系统发出指令，控制行走装置继续往前行走，行走距离为感应装置中心点和扳手中心点的固定距离，此时扳手中心点和需要松紧的螺栓中心点同心；

步骤五：控制系统发出指令，控制松紧伺服电机通过可升降减速机带动扳手慢速旋转，同时控制系统控制电动升降杆带动被动升降杆下降，升降拨叉带动扳手下降，扳手与需要松紧的螺栓配合接触，此时控制系统发出指令，控制松紧伺服电机通过可升降减速机带动扳手快速旋转，对螺栓进行紧固或松开；

步骤六：螺栓松紧工序完成后，升降装置驱动扳手复位，进入下一个工作循环。

8.根据权利要求7所述的一种全自动扣件螺栓松紧设备的操作方法，其特征在于，所述步骤三中，螺栓紧固时，控制系统控制伺服电机的扭矩实现对螺栓紧固的定扭紧固，螺栓松开时，控制系统控制伺服电机旋转，同时控制电动升降杆带动扳手上升，当升降连接杆一侧设置的传感器到达设定的最高位置时，螺栓松开。

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