CN114561843A - 一种自动轨道打磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道打磨装置技术领域，公开了一种自动轨道打磨装置，包括行走底座和安装在行走底座上的类机械手打磨器，所述类机械手打磨器包括水平驱动机构、转向机构和纵向驱动机构，所述水平驱动机构安装在行走底座上，所述转向机构安装在水平驱动机构上，所述水平驱动机构带动转向机构水平移动且水平移动的方向与行走底座的行进方向X垂直，所述纵向驱动机构安装在转向机构上，所述纵向驱动机构上设有砂带打磨机构；本发明提供的一种自动轨道打磨装置，解决了现有打磨器对操作人员技术要求较高，且打磨效率低及价格昂贵的问题。

Description

一种自动轨道打磨装置

技术领域

本发明涉及轨道打磨装置技术领域，具体涉及一种自动轨道打磨装置。

背景技术

随着现代列车运输能力和时速的不断提高，对行车安全、平稳和乘车舒适性的要求也日趋严格。铁轨作为轨道交通的主要部件，与列车的车轮直接接触，其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。受列车的动力作用、自然环境和铁轨本身质量等原因影响，铁轨经常会发生损伤，如裂纹、磨耗等现象。另外，铁轨每年都要承受数百万吨重的火车在轨道上穿梭所形成的巨大压力，这也容易导致铁轨变形，使铁轨和火车车轮的接触面扭曲。不当的轮轨接触面则可能对行车带来负面影响，如多耗燃料、振动噪声、车轮磨损、养护工作量和成本的增加等，严重的甚至可能导致轨道和车辆的破坏以及行车事故的发生。因此，必须及时对铁轨损伤进行修复或消除，以避免影响轨道交通运行的安全。对铁轨进行维护打磨可以消除铁轨表面不平顺和表面缺陷，以及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓铁轨表面缺陷的进一步发展、提高铁轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮轨噪声的目的。

轨道运输对大多数国家来说都是最主要的运输方式，随着经济的快速发展，人们对轨道运输的要求不断提高，纷纷要求轨道具有更高的平顺性和更高的稳定性。另外铁轨在使用的过程中，由于磨损、震动及雨水腐蚀等因素，会出现毛刺，出现表面腐蚀、剥落等各种问题，于是就需要定期对铁轨进行打磨修复，或者对焊缝进行加强焊接。目前，国内的轨道维护仍大都处于手工操作铁轨打磨车的阶段，铁轨打磨质量的高低完全取决于工作人员的经验和操作的熟练程度，铁轨打磨还无法实现精确定量和微量控制。在这种情况下，研究设计安装有自动进给控制系统的全自动轨道打磨车就具有重要的现实意义。

根据中国现有的铁轨长度和打磨机数量来看，轨道维护设备市场潜力较大。目前在国内市场，主流产品仅有非自动铁轨打磨机和铁轨打磨车两种，主要问题存在于投入成本高于产生效益、安全隐患大、对钢轨本身与环境的污染。且产品两极分化现象严重，劣势过于突出。

现有产品主要有手动轨道打磨机和轨道打磨列车两种，其中，手动轨道打磨机主要问题在于人力成本高，对于经验和技术的要求高，无法适用于国内偏远广泛的人烟稀少的地区，细分为以下几点：1、人力资源的消耗较大，在打磨轨道时需要2-3人同时对机器进行操控；2、效率较低，该打磨机需要通过人为的手动操控来运行，耗时较长；3、具有不稳定性，在工人操控时存在一定的经验成分，可能存在潜在威胁；4、在寒冷或高原气候下启动困难；5、震动大，导致打磨表面质量差。

轨道打磨列车，主要问题在于价格昂贵，后期维护成本高，轨距固定无法作用于城市地铁等轨距较窄空间较小的领域，其问题细分为以下几点：1、前期投入成本较大，该机车的价格昂贵，经济成本较高，并且修建成本较高，需要消耗大量的人力物力；2、后期使用价值较低，铁轨打磨机车对轨道打磨具有个性化，一机车只能在单一轨道上运行，对于一些宽度较窄的轨道(如地铁轨道)，并不能很好的进行打磨，性价比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动轨道打磨装置，用以解决现有技术中存在的至少一个上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自动轨道打磨装置，包括行走底座和安装在行走底座上的类机械手打磨器，所述类机械手打磨器包括水平驱动机构、转向机构和纵向驱动机构，所述水平驱动机构安装在行走底座上，所述转向机构安装在水平驱动机构上，所述水平驱动机构带动转向机构水平移动且水平移动的方向与行走底座的行进方向X垂直，所述纵向驱动机构安装在转向机构上，所述纵向驱动机构上设有砂带打磨机构；所述砂带打磨机构包括打磨驱动电机和呈三角分布的主动轮、打磨轮和张紧轮，所述主动轮、打磨轮和张紧轮上套设有砂带，所述打磨驱动电机驱动主动轮转动；

所述行走底座上设有轨道行走轮，所述轨道行走轮包括沿着第一轨道行走的第一轨道行走轮和沿着第二轨道行走的第二轨道行走轮；所述行走底座包括固定架和设置在固定架一侧的可调支架，所述固定架包括第一安装端和第二安装端，所述可调支架包括相对设置的第一可调支架和第二可调支架，所述第一可调支架和第二可调支架的延伸方向为A方向，所述A方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；所述第一可调支架和第二可调支架包括固定杆和与固定杆滑动配合的中空杆，所述第一可调支架的固定杆的一端与第一安装端固定连接，所述第二可调支架的固定杆的一端与第二安装端固定连接，所述第一轨道行走轮安装在中空杆上，所述第二轨道行走轮安装在固定架上，所述中空杆靠近固定架的一端与固定杆之间设有夹紧联轴器；

所述固定架上设有电气箱，所述电气箱内设有电池和主控系统，所述电气箱上还设有可视化控制面板。

本技术方案中，水平驱动机构能够带动转向机构水平移动，且水平移动的方向与行走底座的行进方向X垂直，也即是，行走底座沿着轨道的长度方向前行的过程中，水平驱动机构能够带动转向机构沿着轨道的宽度方向一定程度的移动，使得砂带打磨机构实现对轨道宽度方向上的移动打磨；砂带打磨机构安装在纵向驱动机构上，纵向驱动机构能够驱动砂带打磨机构纵向移动，纵向驱动机构安装在转向机构上，通过转向机构能够调整砂带打磨机构至适应轨道外形的打磨角度，打磨驱动电机驱动主动轮转动，张紧轮可实现侧向的进给，通过砂带反向的张力稳固砂带打磨机构。

传统轨道打磨采用砂轮打磨，本设计采用砂带打磨，使用砂带作为新的打磨介质，磨削效率是砂轮的8～10倍，实现打磨效率和打磨质量的提高；此外，还可在张紧轮外设置柔性橡胶层，通过柔性橡胶层保证张紧轮与砂带的准确转动，提高对钢轨表面的保护系数以及人员操作安全系数；同时在规定范围内实现宽行打磨，打磨火花由传统的多向飞溅转为单向喷射，更加安全。

本设计可适用于多种铁轨，可以调节打磨宽度，具有很强的灵活性，且结构设计精简，体积小，更易于移动，通过打磨轨道来减少其伤损，更好地做好轨道的维护管理，提高地铁轨道的安全性，可以减少对人力资源的浪费，对操作人员的专业化要求低，减轻成本，满足时下列车轨道的打磨需求。

本技术方案中，轨道行走轮可以沿着轨道行走，由于固定杆和中空杆之间滑动配合，则能够调节固定杆伸入中空杆的深度，从而实现对整个第一可调支架和第二可调支架的长度调整，之后通过夹紧联轴器锁定固定杆和中空杆的相对位置，从而实现第一可调支架和第二可调支架长度的调整及固定，由于第一可调支架和第二可调支架的延伸方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；也即是，对第一可调支架和第二可调支架同时进行相同长度的调整，即可实现轨距的调整，从而使得行走底座能够适应不同的轨距，当搭载上类机械手打磨器时，则能够适应对不同轨距轨道的打磨。

由于固定架上设有电气箱，所述电气箱内设有电池和主控系统，也即是，整个行走底座的一侧设置类机械手打磨器，另一侧设置电气箱，电池和主控系统等，放置主要的四个电气化模块的控制板和系统模块，以及整个电气系统的中控和可视化控制面板，从结构上，整体行走底座在行进过程中，能够很好的实现两侧重量的平衡，使得整机的稳定性大大提升，减小了打磨震动。

进一步的，为了提供一种结构精简的水平驱动机构，所述水平驱动机构包括第一丝杆驱动机构和移动架，所述第一丝杆驱动机构驱动移动架移动，所述转向机构安装在移动架上。

进一步的，所述移动架为水平状态的U形支架，所述转向机构设置在U形支架的开口侧，所述U形支架的两侧分别设有水平滑动组件，所述水平滑动组件包括设置在行走底座上的水平滑轨和与水平滑轨滑动配合的水平滑块，所述水平滑块分别设置在U形支架的两侧，所述第一丝杆驱动机构驱动U形支架沿着水平滑轨移动。

U形支架的设计，使得转向机构以及砂带打磨机构具有合适的安装空间及打磨空间。结合在U形支架的两侧设置水平滑动组件，在通过第一丝杆驱动机构的驱动，使得U形支架能够相对于X方向进行横向水平移动，进而实现砂带打磨机构平稳的沿水平方向移动。

为了提供一种具体的丝杆驱动机构，所述第一丝杆驱动机构包括水平驱动电机、第一丝杆和第一丝杆螺母，所述水平驱动电机安装在行走底座上，所述第一丝杆的一端与水平驱动电机的输出轴连接，所述第一丝杆的另一端与行走底座上的第一连接座转动配合，所述第一丝杆螺母与第一丝杆螺纹连接，所述第一丝杆螺母固定在水平滑块上。

进一步的，为了简化结构设计，所述第一丝杆驱动机构设置在U形支架的任一侧。也即是，第一丝杆驱动机构仅需从U形支架的一侧进行驱动即可，而U形支架的另一侧通过对应的水平滑块与水平滑轨的滑动配合实现随动。

进一步的，为了保证固定杆和中空杆之间滑动的顺畅性及平稳性，所述固定杆和中空杆之间设有限位连接器，所述限位连接器包括固定器和设置在固定器上的滑动轴承，所述固定器与中空杆固定连接，所述固定器通过滑动轴承与固定杆滑动连接。为了方便实现对限位连接器的安装，所述中空杆的横截面为矩形。

进一步的，为了方便实现对限位连接器的安装，所述中空杆上设有安装孔，所述限位连接器自安装孔处安装在中空杆上。

具体的安装步骤为，先将限位连接器自安装孔处安装在中空杆上，之后再将固定杆伸入限位连接器中，则实现中空杆和固定杆之间的滑动配合安装。为了方便安装，所述安装孔设置在中空杆的外侧。

由于限位连接器安装在中空杆上之后，安装孔处始终处于常开状态，会影响到中空杆的整体结构完整性及密封效果，为了便于提升中空杆整体结构的完整性及密封效果，所述固定器包括相对设置的固定座，所述滑动轴承设置在两个固定座之间，所述安装孔处设有U形连接片，所述U形连接片的上端通过螺钉同时与中空杆和固定座的上端固定连接，所述U形连接片的侧端通过螺钉与固定座的侧端连接，所述U形连接片的下端通过螺钉同时与中空杆和固定座的下端固定连接。

上述设计中，U形连接片能够很好的实现限位连接器和中空杆的固定安装，同时也实现了对安装孔的封堵，保证了中空杆整体结构的完整性及密封效果。

为了达到更好的平稳调节效果，所述固定杆和中空杆之间间隔设有三个限位连接器。

为了在行走过程中自动实现与轨道的限位效果，所述轨道行走轮为工字型行走轮，工字型行走轮的外形能够与轨道进行很好的契合，行走的稳定性能够得到保证。

为了便于操作整个底盘的移动，所述中空杆之间设有门型架。

进一步的，为了提供一种具体的转向机构，所述转向机构包括转向驱动电机和转向架，所述U形支架的开口侧包括第一连接部和第二连接部，所述转向架包括与第一连接部转动配合的第一转动部和与第二连接部转动配合的第二转动部，所述转向驱动电机安装在U形支架上，所述转向驱动电机的动力输出轴与第一转动部或第二转动部传动连接，所述打磨驱动电机和纵向驱动机构均安装在转向架上。

转向驱动电机和转向架均安装在U形支架上，转向驱动电机和转向架均能随着U形支架的移动而移动，且转向驱动电机能够驱动第一转动部或第二转动部转动，则能够实现对转向架的整体转动角度的控制，第一转动部与第一连接部之间转动连接，第二转动部与第二连接部之间转动连接，同样能够保证在转向驱动电机的驱动下转向架转动的平稳性。

进一步的，为了精确的检测转向架的转动角度，所述第一连接部或第二连接部上设有角度传感器。

具体的，角度传感器能够检测出转向架的转动角度，之后将检测信号传输给设备主机，以便更精确的控制对应电机的转动角度。

进一步的，为了便于实现主动轮、打磨轮和张紧轮的安装及张紧轮的张紧效果，所述砂带打磨机构包括打磨安装架，所述打磨安装架安装在纵向驱动机构上，所述主动轮、打磨轮和张紧轮分别转动设置在打磨安装架上，所述张紧轮通过轮轴安装座安装在打磨安装架上，所述打磨安装架上设有螺杆安装座，所述螺杆安装座上螺纹连接有螺杆，所述螺杆的一端为驱动端，另一端与轮轴安装座抵紧，所述主动轮和打磨轮的转动中心位于同一竖直线上，所述螺杆的长度方向垂直于竖直线。

具体的，通过操作螺杆即可实现对轮轴安装座的抵紧，从而对张紧轮的位置进行限定，此外，通过与张紧轮匹配的上述张紧机构的设置能够实现砂带的便捷更换。

为了提供一种具体的纵向驱动机构，所述纵向驱动机构包括第二丝杆驱动机构，所述第二丝杆驱动机构包括垂直驱动电机、第二丝杆、第二丝杆螺母、垂直滑轨和垂直滑块，所述垂直驱动电机和垂直滑轨均安装在转向架上，所述第二丝杆的一端与垂直驱动电机的输出轴连接，所述第二丝杆的另一端与转向架上的第二连接座转动配合，所述第二丝杆螺母与第二丝杆螺纹连接，所述第二丝杆螺母固定在垂直滑块上，所述打磨安装架安装在第二丝杆螺母上。

垂直驱动电机驱动第二丝杆转动，第二丝杆螺母移动，从而实现打磨安装架的垂直移动，进而实现砂带打磨机构的整体升降移动，以便实现对轨道不同高度位置的打磨。

为了提供一种结构精简及便于安装相应部件的具体结构，所述转向架包括第一安装板和第二安装板，所述打磨驱动电机安装在第一安装板上，所述垂直驱动电机安装在第二安装板上，所述垂直滑轨安装在第一安装板和第二安装板之间。

进一步的，为了方便夜间作业，所述固定架上设有照明灯。

本发明的有益效果为：本技术方案中，水平驱动机构能够带动转向机构水平移动，且水平移动的方向与行走底座的行进方向X垂直，也即是，行走底座沿着轨道的长度方向前行的过程中，水平驱动机构能够带动转向机构沿着轨道的宽度方向一定程度的移动，使得砂带打磨机构实现对轨道宽度方向上的移动打磨；砂带打磨机构安装在纵向驱动机构上，纵向驱动机构能够驱动砂带打磨机构纵向移动，纵向驱动机构安装在转向机构上，通过转向机构能够调整砂带打磨机构至适应轨道外形的打磨角度，打磨驱动电机驱动主动轮转动，张紧轮可实现侧向的进给，通过砂带反向的张力稳固砂带打磨机构。

传统轨道打磨采用砂轮打磨，本设计采用砂带打磨，使用砂带作为新的打磨介质，磨削效率是砂轮的8～10倍，实现打磨效率和打磨质量的提高；此外，还可在张紧轮外设置柔性橡胶层，通过柔性橡胶层保证张紧轮与砂带的准确转动，提高对钢轨表面的保护系数以及人员操作安全系数；同时在规定范围内实现宽行打磨，打磨火花由传统的多向飞溅转为单向喷射，更加安全。

本设计可适用于多种铁轨，可以调节打磨宽度，具有很强的灵活性，且结构设计精简，体积小，更易于移动，通过打磨轨道来减少其伤损，更好地做好轨道的维护管理，提高地铁轨道的安全性，可以减少对人力资源的浪费，对操作人员的专业化要求低，减轻成本，满足时下列车轨道的打磨需求。

本技术方案中，轨道行走轮可以沿着轨道行走，由于固定杆和中空杆之间滑动配合，则能够调节固定杆伸入中空杆的深度，从而实现对整个第一可调支架和第二可调支架的长度调整，之后通过夹紧联轴器锁定固定杆和中空杆的相对位置，从而实现第一可调支架和第二可调支架长度的调整及固定，由于第一可调支架和第二可调支架的延伸方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；也即是，对第一可调支架和第二可调支架同时进行相同长度的调整，即可实现轨距的调整，从而使得行走底座能够适应不同的轨距，当搭载上类机械手打磨器时，则能够适应对不同轨距轨道的打磨。

由于固定架上设有电气箱，所述电气箱内设有电池和主控系统，也即是，整个行走底座的一侧设置类机械手打磨器，另一侧设置电气箱，电池和主控系统等，放置主要的四个电气化模块的控制板和系统模块，以及整个电气系统的中控和可视化控制面板，从结构上，整体行走底座在行进过程中，能够很好的实现两侧重量的平衡，使得整机的稳定性大大提升，减小了打磨震动。

附图说明

图1为本发明的俯视的结构示意图；

图2为本发明的第一视角结构示意图；

图3为本发明的第二视角结构示意图；

图4为本发明的第三视角结构示意图；

图5为本发明的第四视角结构示意图；

图6为本发明中行走底座的结构示意图；

图7为本发明中行走底座隐藏中空杆的结构示意图；

图8为本发明的电气系统原理图。

图中：行走底座1；类机械手打磨器2；水平驱动机构3；转向机构4；纵向驱动机构5；砂带打磨机构6；打磨驱动电机7；主动轮8；打磨轮9；张紧轮10；砂带11；第一轨道行走轮12；第二轨道行走轮13；固定架14；第一安装端15；第二安装端16；第一可调支架17；第二可调支架18；固定杆19；中空杆20；夹紧联轴器21；电气箱22；可视化控制面板23；U形支架24；水平滑轨25；水平滑块26；水平驱动电机27；第一丝杆28；第一丝杆螺母29；第一连接座30；限位连接器31；滑动轴承32；安装孔33；固定座34；U形连接片35；门型架36；储物箱37；转向驱动电机38；转向架39；第一连接部40；第二连接部41；第一转动部42；第二转动部43；角度传感器44；打磨安装架45；轮轴安装座46；螺杆安装座47；螺杆48；垂直驱动电机49；第二丝杆50；第二丝杆螺母51；垂直滑轨52；垂直滑块53；第二连接座54；第一安装板55；第二安装板56；照明灯57。

具体实施方式

实施例一：

如图1-图8所示，本实施例提供一种自动轨道打磨装置，包括行走底座1和安装在行走底座1上的类机械手打磨器2，类机械手打磨器2包括水平驱动机构3、转向机构4和纵向驱动机构5，水平驱动机构3安装在行走底座1上，转向机构4安装在水平驱动机构3上，水平驱动机构3带动转向机构4水平移动且水平移动的方向与行走底座1的行进方向X垂直，纵向驱动机构5安装在转向机构4上，纵向驱动机构5上设有砂带打磨机构6；砂带打磨机构6包括打磨驱动电机7和呈三角分布的主动轮8、打磨轮9和张紧轮10，主动轮8、打磨轮9和张紧轮10上套设有砂带11，打磨驱动电机7驱动主动轮8转动；

行走底座1上设有轨道行走轮，轨道行走轮包括沿着第一轨道行走的第一轨道行走轮12和沿着第二轨道行走的第二轨道行走轮13；行走底座1包括固定架14和设置在固定架14一侧的可调支架，固定架14包括第一安装端15和第二安装端16，可调支架包括相对设置的第一可调支架17和第二可调支架18，第一可调支架17和第二可调支架18的延伸方向为A方向，A方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；第一可调支架17和第二可调支架18包括固定杆19和与固定杆19滑动配合的中空杆20，第一可调支架17的固定杆19的一端与第一安装端15固定连接，第二可调支架18的固定杆19的一端与第二安装端16固定连接，第一轨道行走轮12安装在中空杆20上，第二轨道行走轮13安装在固定架14上，中空杆20靠近固定架14的一端与固定杆19之间设有夹紧联轴器21；

固定架14上设有电气箱22，电气箱22内设有电池和主控系统，电气箱22上还设有可视化控制面板23。

本技术方案中，水平驱动机构3能够带动转向机构4水平移动，且水平移动的方向与行走底座1的行进方向X垂直，也即是，行走底座1沿着轨道的长度方向前行的过程中，水平驱动机构3能够带动转向机构4沿着轨道的宽度方向一定程度的移动，使得砂带打磨机构6实现对轨道宽度方向上的移动打磨；砂带打磨机构6安装在纵向驱动机构5上，纵向驱动机构5能够驱动砂带打磨机构6纵向移动，纵向驱动机构5安装在转向机构4上，通过转向机构4能够调整砂带打磨机构6至适应轨道外形的打磨角度，打磨驱动电机7驱动主动轮8转动，张紧轮10可实现侧向的进给，通过砂带11反向的张力稳固砂带打磨机构6。

传统轨道打磨采用砂轮打磨，本设计采用砂带11打磨，使用砂带11作为新的打磨介质，磨削效率是砂轮的8～10倍，实现打磨效率和打磨质量的提高；此外，还可在张紧轮10外设置柔性橡胶层，通过柔性橡胶层保证张紧轮10与砂带11的准确转动，提高对钢轨表面的保护系数以及人员操作安全系数；同时在规定范围内实现宽行打磨，打磨火花由传统的多向飞溅转为单向喷射，更加安全。

本设计可适用于多种铁轨，可以调节打磨宽度，具有很强的灵活性，且结构设计精简，体积小，更易于移动，通过打磨轨道来减少其伤损，更好地做好轨道的维护管理，提高地铁轨道的安全性，可以减少对人力资源的浪费，对操作人员的专业化要求低，减轻成本，满足时下列车轨道的打磨需求。

本技术方案中，轨道行走轮可以沿着轨道行走，由于固定杆19和中空杆20之间滑动配合，则能够调节固定杆19伸入中空杆20的深度，从而实现对整个第一可调支架17和第二可调支架18的长度调整，之后通过夹紧联轴器21锁定固定杆19和中空杆20的相对位置，从而实现第一可调支架17和第二可调支架18长度的调整及固定，由于第一可调支架17和第二可调支架18的延伸方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；也即是，对第一可调支架17和第二可调支架18同时进行相同长度的调整，即可实现轨距的调整，从而使得行走底座1能够适应不同的轨距，当搭载上类机械手打磨器2时，则能够适应对不同轨距轨道的打磨。

由于固定架14上设有电气箱22，电气箱22内设有电池和主控系统，也即是，整个行走底座1的一侧设置类机械手打磨器2，另一侧设置电气箱22，电池和主控系统等，放置主要的四个电气化模块的控制板和系统模块，以及整个电气系统的中控和可视化控制面板23，从结构上，整体行走底座1在行进过程中，能够很好的实现两侧重量的平衡，使得整机的稳定性大大提升，减小了打磨震动。

实施例二：

本实施例是在上述实施例一的基础上进行优化。

为了提供一种结构精简的水平驱动机构3，水平驱动机构3包括第一丝杆驱动机构和移动架，第一丝杆驱动机构驱动移动架移动，转向机构4安装在移动架上。

实施例三：

本实施例是在上述实施例二的基础上进行优化。

移动架为水平状态的U形支架24，转向机构4设置在U形支架24的开口侧，U形支架24的两侧分别设有水平滑动组件，水平滑动组件包括设置在行走底座1上的水平滑轨25和与水平滑轨25滑动配合的水平滑块26，水平滑块26分别设置在U形支架24的两侧，第一丝杆驱动机构驱动U形支架24沿着水平滑轨25移动。

U形支架24的设计，使得转向机构4以及砂带打磨机构6具有合适的安装空间及打磨空间。结合在U形支架24的两侧设置水平滑动组件，在通过第一丝杆驱动机构的驱动，使得U形支架24能够相对于X方向进行横向水平移动，进而实现砂带打磨机构6平稳的沿水平方向移动。

为了提供一种具体的丝杆驱动机构，第一丝杆驱动机构包括水平驱动电机27、第一丝杆28和第一丝杆螺母29，水平驱动电机27安装在行走底座1上，第一丝杆28的一端与水平驱动电机27的输出轴连接，第一丝杆28的另一端与行走底座1上的第一连接座30转动配合，第一丝杆螺母29与第一丝杆28螺纹连接，第一丝杆螺母29固定在水平滑块26上。

实施例四：

本实施例是在上述实施例三的基础上进行优化。

为了简化结构设计，第一丝杆驱动机构设置在U形支架24的任一侧。也即是，第一丝杆驱动机构仅需从U形支架24的一侧进行驱动即可，而U形支架24的另一侧通过对应的水平滑块26与水平滑轨25的滑动配合实现随动。

实施例五：

本实施例是在上述实施例一的基础上进行优化。

如图6和图7所示，为了保证固定杆19和中空杆20之间滑动的顺畅性及平稳性，固定杆19和中空杆20之间设有限位连接器31，限位连接器31包括固定器和设置在固定器上的滑动轴承32，固定器与中空杆20固定连接，固定器通过滑动轴承32与固定杆19滑动连接。为了方便实现对限位连接器31的安装，中空杆20的横截面为矩形。

实施例六：

本实施例是在上述实施例五的基础上进行优化。

为了方便实现对限位连接器31的安装，中空杆20上设有安装孔33，限位连接器31自安装孔33处安装在中空杆20上。

具体的安装步骤为，先将限位连接器31自安装孔33处安装在中空杆20上，之后再将固定杆19伸入限位连接器31中，则实现中空杆20和固定杆19之间的滑动配合安装。为了方便安装，安装孔33设置在中空杆20的外侧。

由于限位连接器31安装在中空杆20上之后，安装孔33处始终处于常开状态，会影响到中空杆20的整体结构完整性及密封效果，为了便于提升中空杆20整体结构的完整性及密封效果，固定器包括相对设置的固定座34，滑动轴承32设置在两个固定座34之间，安装孔33处设有U形连接片35，U形连接片35的上端通过螺钉同时与中空杆20和固定座34的上端固定连接，U形连接片35的侧端通过螺钉与固定座34的侧端连接，U形连接片35的下端通过螺钉同时与中空杆20和固定座34的下端固定连接。

上述设计中，U形连接片35能够很好的实现限位连接器31和中空杆20的固定安装，同时也实现了对安装孔33的封堵，保证了中空杆20整体结构的完整性及密封效果。

为了达到更好的平稳调节效果，固定杆19和中空杆20之间间隔设有三个限位连接器31。

为了在行走过程中自动实现与轨道的限位效果，轨道行走轮为工字型行走轮，工字型行走轮的外形能够与轨道进行很好的契合，行走的稳定性能够得到保证。

为了便于操作整个底盘的移动，中空杆20之间设有门型架36。

为了方便工具的携带，固定架14上还设有储物箱37。

实施例七：

本实施例是在上述实施例四的基础上进行优化。

为了提供一种具体的转向机构4，转向机构4包括转向驱动电机38和转向架39，U形支架24的开口侧包括第一连接部40和第二连接部41，转向架39包括与第一连接部40转动配合的第一转动部42和与第二连接部41转动配合的第二转动部43，转向驱动电机38安装在U形支架24上，转向驱动电机38的动力输出轴与第一转动部42或第二转动部43传动连接，打磨驱动电机7和纵向驱动机构5均安装在转向架39上。

转向驱动电机38和转向架39均安装在U形支架24上，转向驱动电机38和转向架39均能随着U形支架24的移动而移动，且转向驱动电机38能够驱动第一转动部42或第二转动部43转动，则能够实现对转向架39的整体转动角度的控制，第一转动部42与第一连接部40之间转动连接，第二转动部43与第二连接部41之间转动连接，同样能够保证在转向驱动电机38的驱动下转向架39转动的平稳性。

实施例八：

本实施例是在上述实施例七的基础上进行优化。

为了精确的检测转向架39的转动角度，第一连接部40或第二连接部41上设有角度传感器44。

具体的，角度传感器44能够检测出转向架39的转动角度，之后将检测信号传输给设备主机，以便更精确的控制对应电机的转动角度。

实施例九：

本实施例是在上述实施例一的基础上进行优化。

为了便于实现主动轮8、打磨轮9和张紧轮10的安装及张紧轮10的张紧效果，砂带打磨机构6包括打磨安装架45，打磨安装架45安装在纵向驱动机构5上，主动轮8、打磨轮9和张紧轮10分别转动设置在打磨安装架45上，张紧轮10通过轮轴安装座46安装在打磨安装架45上，打磨安装架45上设有螺杆安装座47，螺杆安装座47上螺纹连接有螺杆48，螺杆48的一端为驱动端，另一端与轮轴安装座46抵紧，主动轮8和打磨轮9的转动中心位于同一竖直线上，螺杆48的长度方向垂直于竖直线。

具体的，通过操作螺杆48即可实现对轮轴安装座46的抵紧，从而对张紧轮10的位置进行限定，此外，通过与张紧轮10匹配的上述张紧机构的设置能够实现砂带11的便捷更换。

为了提供一种具体的纵向驱动机构5，纵向驱动机构5包括第二丝杆50驱动机构，第二丝杆50驱动机构包括垂直驱动电机49、第二丝杆50、第二丝杆螺母51、垂直滑轨52和垂直滑块53，垂直驱动电机49和垂直滑轨52均安装在转向架39上，第二丝杆50的一端与垂直驱动电机49的输出轴连接，第二丝杆50的另一端与转向架39上的第二连接座54转动配合，第二丝杆螺母51与第二丝杆50螺纹连接，第二丝杆螺母51固定在垂直滑块53上，打磨安装架45安装在第二丝杆螺母51上。

垂直驱动电机49驱动第二丝杆50转动，第二丝杆螺母51移动，从而实现打磨安装架45的垂直移动，进而实现砂带打磨机构6的整体升降移动，以便实现对轨道不同高度位置的打磨。

为了提供一种结构精简及便于安装相应部件的具体结构，转向架39包括第一安装板55和第二安装板56，打磨驱动电机7安装在第一安装板55上，垂直驱动电机49安装在第二安装板56上，垂直滑轨52安装在第一安装板55和第二安装板56之间。

实施例十：

本实施例是在上述实施例一的基础上进行优化。

为了方便夜间作业，固定架14上设有照明灯57，为了达到更好的照明效果，照明灯57沿着电气箱22周向设置有一圈，从而实现全向照明效果。

为了能够更好的实现对轨道表面的全面打磨，纵向驱动机构53的纵向行程为159mm，水平驱动机构31的水平行程为350mm，转向机构42的转向角度为+15°～-30°(钢轨内侧为正方向，反侧为负方向)。

本装置可通过设置打磨行程，上下和左右的行程来自动的完成，较于传统的方式可极大地减少了操作工人的学习时间，操作难度，在节约成本的前提下使得打磨车更智能。

需要说明的是，电气箱22内设有用作本打磨装置能量来源的高性能磷酸锂铁蓄电池、四个电气化模块的控制板和系统模块，以及整个电气系统的中控和可视化控制面板23，电气箱22的侧面可布置风道，优化通风线路，也即是，在电气箱22上设有通风孔，设备运行时，从电气箱22的下方进气，从侧面排风口排气，最大限度散去系统热量，能源模块内侧有一组220v输出的反向供电模块。

本设备的电气系统如图8所示：

本设备推行过程中对轨道进行单侧打磨。车轮绝缘，绝缘电阻≥1MΩ。整体进行模块化设计，可快速拆装，便于搬运携带。配有灯光照明，可适应夜间作业。

打磨部分可进行旋转，打磨角度为钢轨内侧30°至钢轨外侧10°，旋转角度可通过在在明显的位置设置刻度进行直观显示。砂带11打磨，打磨宽度50mm。打磨轮9可配有侧面沙盘打磨面，可以打磨轨道内侧90度面。打磨后粗糙度10-50μm。单次打磨切削量为0.2-0.4mm。

本设备的电池类型为磷酸铁锂，具有高安全性、高能量密度、长循环使用次数和高可靠性等优点。电池防护等级：IP67。电池循环充放次数3000次以上。可配置40A充电器，可选配100A充电器，以便适应需快速充电场景。兼容本身电源系统的直流供电和220V交流供电，适应于不同场景需要。电池电源配有电量监控系统、过充保护等安全防护系统。

打磨装置升降采用电机控制，可断电保存高度数据，方便二次作业时高度参数设置。配有高度上升下降按钮和低速上升下降按钮，高速和低速档位速度值可通过可视化控制面板23设置。可视化控制面板23显示打磨头升降高度值，方便下降切削量的大小控制。可视化控制面板23可保存固定切削量参数，人工调整到起始切削位置后，可一键自动下降到设定的切削量位置，避免手动操作失误(下降速度可设置)。可视化控制面板23显示电池状态信息，包括电池电量，异常信息，低电量报警信息等。

综上，本设备具有以下优势：

1.驱动方式：传统打磨机采用汽油-内燃机式驱动方式，内燃机工作时本身会产生很大的震动，震动传递到作业区域，容易产生跳打，影响打磨质量。而本打磨机使用锂电池和电机驱动，震动小，打磨质量更高。电池和电机都是针对钢轨打磨大功率、高扭矩、环境多变的特点进行专门开发的。可通过可视化控制面板23设置参数点动进给平移。

2.完善的电气系统：设计了一整套完备的电气系统，控制纵向驱动机构5，水平驱动机构3和转向机构4，可实现三轴电气控制动作。整个类机械手打磨器2由一套有三个电气化机器人关节运转模块(水平驱动机构3、转向机构4和纵向驱动机构5)和一套高速打磨伺服电机(打磨驱动电机7)构成，电气化机器人关节主要通过内置的角度闭环、位置闭环、电流闭环共同控制的位移刹车系统，实现电机位置的锁死，整个系统线束均布置在焊件内部。电机启停通过人机交互控制；控制面板设置急停按钮，确保突发状态下可以紧急停机；电气箱22内设置空气开关，当打磨量过大或点击过热时可以自动断开保护电气线路；同时配有电量显示装置，可以实时显示剩余电量，便于对作业时间的把控和及时更换电池；配备高亮度灯光，以适应夜间作业。

3.优化的机械结构：完全轻量化设计，本打磨机主体采用两侧分担结构重量的设计，使得整机的稳定性大大提升，减小了打磨震动；两端的工字型行走轮可以有效抵消行进时波磨的影响，适应不同波段的波磨打磨，保证了打磨后轨面良好的平顺度。

4.采用全新的打磨介质：打磨组成模块使用砂带11作为新的打磨介质，磨削效率是砂轮的8～10倍，实现打磨效率和打磨质量的提高；通过柔性橡胶层和砂带11保护装置，提高对钢轨表面的保护系数以及人员操作安全系数，同时在规定范围内实现宽行打磨；打磨火花由传统的多向飞溅转为单向喷射，更加安全；通过张紧机构实现磨具的便捷更换。

总体来说：

1、首先针对波磨发生的条件，打磨机车的应用范围直接关系到作业的效率；

2、其次目前国内铁轨数量之多，打磨铁轨对其意义重大且工作量繁重，降低打磨机的操作难度至关重要；

3、最后现阶段智能化融入人们生活各个方面，在节约成本的前提下，打磨机车也需逐渐智能化，减少对人力资源的浪费。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动轨道打磨装置，其特征在于：包括行走底座和安装在行走底座上的类机械手打磨器，所述类机械手打磨器包括水平驱动机构、转向机构和纵向驱动机构，所述水平驱动机构安装在行走底座上，所述转向机构安装在水平驱动机构上，所述水平驱动机构带动转向机构水平移动且水平移动的方向与行走底座的行进方向X垂直，所述纵向驱动机构安装在转向机构上，所述纵向驱动机构上设有砂带打磨机构；所述砂带打磨机构包括打磨驱动电机和呈三角分布的主动轮、打磨轮和张紧轮，所述主动轮、打磨轮和张紧轮上套设有砂带，所述打磨驱动电机驱动主动轮转动；

所述行走底座上设有轨道行走轮，所述轨道行走轮包括沿着第一轨道行走的第一轨道行走轮和沿着第二轨道行走的第二轨道行走轮；所述行走底座包括固定架和设置在固定架一侧的可调支架，所述固定架包括第一安装端和第二安装端，所述可调支架包括相对设置的第一可调支架和第二可调支架，所述第一可调支架和第二可调支架的延伸方向为A方向，所述A方向与轨道行走轮的行进方向X垂直；所述第一可调支架和第二可调支架包括固定杆和与固定杆滑动配合的中空杆，所述第一可调支架的固定杆的一端与第一安装端固定连接，所述第二可调支架的固定杆的一端与第二安装端固定连接，所述第一轨道行走轮安装在中空杆上，所述第二轨道行走轮安装在固定架上，所述中空杆靠近固定架的一端与固定杆之间设有夹紧联轴器；

所述固定架上设有电气箱，所述电气箱内设有电池和主控系统，所述电气箱上还设有可视化控制面板。

2.根据权利要求1所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述水平驱动机构包括第一丝杆驱动机构和移动架，所述第一丝杆驱动机构驱动移动架移动，所述转向机构安装在移动架上。

3.根据权利要求2所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述移动架为水平状态的U形支架，所述转向机构设置在U形支架的开口侧，所述U形支架的两侧分别设有水平滑动组件，所述水平滑动组件包括设置在行走底座上的水平滑轨和与水平滑轨滑动配合的水平滑块，所述水平滑块分别设置在U形支架的两侧，所述第一丝杆驱动机构驱动U形支架沿着水平滑轨移动。

4.根据权利要求3所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述第一丝杆驱动机构设置在U形支架的任一侧。

5.根据权利要求1所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述固定杆和中空杆之间设有限位连接器，所述限位连接器包括固定器和设置在固定器上的滑动轴承，所述固定器与中空杆固定连接，所述固定器通过滑动轴承与固定杆滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述中空杆上设有安装孔，所述限位连接器自安装孔处安装在中空杆上。

7.根据权利要求4所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述转向机构包括转向驱动电机和转向架，所述U形支架的开口侧包括第一连接部和第二连接部，所述转向架包括与第一连接部转动配合的第一转动部和与第二连接部转动配合的第二转动部，所述转向驱动电机安装在U形支架上，所述转向驱动电机的动力输出轴与第一转动部或第二转动部传动连接，所述打磨驱动电机和纵向驱动机构均安装在转向架上。

8.根据权利要求7所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述第一连接部或第二连接部上设有角度传感器。

9.根据权利要求1所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述砂带打磨机构包括打磨安装架，所述打磨安装架安装在纵向驱动机构上，所述主动轮、打磨轮和张紧轮分别转动设置在打磨安装架上，所述张紧轮通过轮轴安装座安装在打磨安装架上，所述打磨安装架上设有螺杆安装座，所述螺杆安装座上螺纹连接有螺杆，所述螺杆的一端为驱动端，另一端与轮轴安装座抵紧，所述主动轮和打磨轮的转动中心位于同一竖直线上，所述螺杆的长度方向垂直于竖直线。

10.根据权利要求1所述的一种自动轨道打磨装置，其特征在于：所述固定架上设有照明灯。

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