CN114772481A - 一种立柱安装设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立柱安装设备，包括行走机构、起吊机构、定位调整机构，定位调整机构包括底座、第一支架、第二支架以及一对抱臂，底座设置在行走机构上，第一支架可转动地连接在底座上，第二支架可相对第一支架在第一方向上移动、可相对第一支架转动，一对抱臂连接在第二支架上且两者可相对靠近或者远离。本发明通过机械化、智能化的安装设备，各部分协调分工，完成检测、吊运、调整、对位的工作，代替传统的全依靠人工操作，降低劳动强度、提升了作业效率和施工工艺质量；满足在最大横坡和最大纵坡的要求，也能满足接触网立柱基础施工误差的要求。

Description

一种立柱安装设备

技术领域

本发明涉及一种立柱安装设备。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，有些线路的接触网立柱采用圆柱形结构，对于圆柱形接触网立柱安装方式通常都是依靠人工将接触网立柱从轨道机车上吊运到其安装基础上，这一安装过程通常需要四五个人同时配合，劳动强度高，危险系数大，作业效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种立柱安装设备，特别是一种适用于圆柱形接触网立柱的安装设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种立柱安装设备，包括：

行走机构，

起吊机构，设置在所述的行走机构上，

定位调整机构，其包括底座、第一支架、第二支架以及一对抱臂，所述的底座设置在所述的行走机构上，所述的第一支架可转动地连接在所述的底座上，所述的第二支架可相对所述的第一支架在第一方向上移动、可相对所述的第一支架转动，一对所述的抱臂连接在所述的第二支架上且两者可相对靠近或者远离，所述的第一支架的转动中心线的延伸方向与所述的第一方向一致，所述的第二支架的转动中心线的延伸方向与所述的第一方向垂直，且所述的第一支架的转动中心线、第二支架的转动中心线均沿水平方向延伸。

上述技术方案优选地，所述的一对抱臂的内侧设置有多个主动旋转辊子、驱动所述的主动旋转辊子转动的转动驱动件，所述的主动旋转辊子的转动中心线沿竖直方向延伸，所述的一对抱臂上的多个主动旋转辊子呈与立柱外周面一致的形状分布；

所述的一对抱臂的内侧还设置有从动旋转辊子，所述的从动旋转辊子的转动中心线沿竖直方向延伸，所述的从动旋转辊子、主动旋转辊子呈与立柱外周面一致的形状分布。

上述技术方案优选地，所述的主动旋转辊子、和/或所述的从动旋转辊子具有位于中部的主体部、位于两端的端部，所述的主体部呈圆柱形，所述的端部呈鼓形。

上述技术方案优选地，所述的底座包括第一底座、第二底座，所述的第一支架与所述的第一底座转动连接，所述的第一支架与所述的第二底座之间连接有摆转油缸，所述的摆转油缸伸缩带动所述的第一支架相对所述的第一底座转动连接。

上述技术方案优选地，所述的设备还包括框架、第一移动组件，所述的框架通过所述的第一移动组件在所述的第一支架上沿第一方向移动，

所述的第一移动组件包括第一滑轨、可滑动地设置在所述的第一滑轨上的第一滑块以及驱动所述的第一滑块滑动的移动油缸，所述的第一滑轨设置在所述的第一支架上并沿所述的第一方向延伸，所述的框架与所述的第一滑块连接，所述的第二支架可转动连接在所述的框架上。

进一步优选地，所述的设备还包括驱动所述的第二支架相对所述的框架转动的俯仰油缸，所述的俯仰油缸连接在所述的框架与所述的第二支架之间。

上述技术方案优选地，所述的设备还包括第二移动组件，所述的第二移动组件包括第二滑轨、可滑动地设置在所述的第二滑轨上的第二滑块以及驱动所述的一对抱臂相对靠近或者远离的抱紧油缸，所述的第二滑轨设置在所述的第二支架上并沿第二方向延伸，所述的第二方向与所述的第二支架的转动中心线的延伸方向一致，所述的一对抱臂分别与所述的第二滑块连接，所述的抱紧油缸连接在第二支架与所述的抱臂之间。

进一步优选地，所述的抱紧油缸的液压系统中设置有用于控制所述的一对抱臂夹持力的压力传感器；

所述的抱紧油缸的液压系统中设置有蓄能器。

上述技术方案优选地，所述的设备还包括视觉传感器，所述的视觉传感器设置在所述的一对抱臂上，所述的视觉传感器与所述的起吊机构的控制系统连接，所述的视觉传感器能够识别接触网立柱法兰孔的位置和接触网立柱基础地脚螺栓的位置，并能实现控制该结构实现旋转立柱，实现接触网立柱与接触网立柱基础的垂直定位及接触网立柱法兰孔与接触网立柱基础地脚螺栓的同心对位。

上述技术方案优选地，所述的行走机构为在轨道上行走的轨道机车。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过机械化、智能化的安装设备，各部分协调分工，完成检测、吊运、调整、对位的工作，代替传统的全依靠人工操作，降低劳动强度、提升了作业效率和施工工艺质量；满足在最大横坡和最大纵坡的要求，也能满足接触网立柱基础施工误差的要求。

附图说明

附图1为本实施例中立柱安装设备的示意图一(吊臂收起状态)；

附图2为本实施例中立柱安装设备的示意图二(吊臂伸出状态)；

附图3为本实施例中定位调整机构的结构示意图；

附图4为本实施例中抱臂的结构示意图；

附图5为接触网立柱与接触网立柱基础定位示意图。

以上附图中：

1、轨道机车；2、吊臂；3、定位调整机构；300、第一底座；301、第二底座；31、第一支架；32、第二支架；33、抱臂；34、摆转油缸；35、框架；360、第一滑轨；361、第一滑块；362、移动油缸；37、俯仰油缸；380、第二滑轨；381、第二滑块；382、抱紧油缸；390、主动旋转辊子；391、从动旋转辊子；393、加强筋板；393、旋转马达；394、减速机；395、视觉传感器；40、液压组件；41、发电机组；5、控制系统；60、接触网立柱；600、法兰孔；61、接触网立柱基础；610、螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2所示的一种立柱安装设备，用于将圆柱形接触网立柱60安装到接触网立柱60基础上。设备包括行走机构、起吊机构、定位调整机构3、动力系统以及控制系统5。以下对各个机构、系统进行详细介绍：

行走机构采用可在轨道上行走的轨道机车1。轨道机车1配置转向架，装有牵引车钩、制动系统等。轨道机车1上装的牵引车钩可以被其他轨道牵引车牵引行走；轨道机车1上的制动系统既能满足行驶过程中的制动，也能满足在安装接触网立柱60时的停车制动，特别是能满足在坡道上安装接触网立柱60时的制动力。起吊机构、定位调整机构3、动力系统以及控制系统都设置在轨道机车1上，在施工时，由牵引车牵引至接触网立柱基础61附近后进行安装作业。

起吊机构设置在行走机构上，即设置在轨道机车1上。起吊机构包括吊臂2，吊臂2可以通过旋转，俯仰、伸缩等功能将接触网立柱60吊运到轨道机车1上，也可以将接触网立柱60从轨道机车1上吊运到接触网立柱基础61附近。其可以单独被控制用于吊运接触网立柱60或其他货物，也可以与定位调整机构3同时协调调整接触网立柱60的位置和姿态。吊臂2收起后完全满足轨道的限界要求，吊臂2在伸出后则满足将接触网立柱60从轨道机车1上吊运到接触网立柱基础61附近伸出长度和承载能力。

接触网立柱60的位置和姿态的调整主要是由定位调整机构3执行，通过定位调整机构3最终实现接触网立柱60的安装底座完全与接触网立柱基础61平行接触，现场施工的安装工人只需拧紧地脚螺栓，便可将接触网立柱60安装完成。

在本实施例中，如图3所示：定位调整机构3设置在轨道机车1的一端，主要包括底座、第一支架31、第二支架32以及一对抱臂33。定位调整机构3不仅能实现抱紧接触网立柱60，还能实现抱着接触网立柱60实现两个方向的移动、摆转、俯仰、接触网立柱60旋转五个自由度的调整。具体的说：

底座包括第一底座300、第二底座301，第一底座300、第二底座301左右分布，图示第一底座300、第二底座301均设置两个，两个第一底座300、第二底座301前后分布。

第一支架31可转动地连接在底座上。具体为：第一支架31与第一底座300通过摆转旋转关节转动连接，第一支架31的转动中心线，即摆转旋转关节的转轴在水平方向上延伸。第一支架31与第二底座301之间连接有摆转油缸34，摆转油缸34的缸筒座与第二底座301固定，摆转油缸34的活塞杆端部使用球形座与上部的第一支架31相连接，以摆转旋转关节为转动副，摆转油缸34的伸缩可带动第一支架31以上部件及接触网立柱60在水平方向上摆转，使接触网立柱60在水平方向上与接触网立柱基础61平行。

第二支架32可相对第一支架31在第一方向上移动，可相对第一支架31转动。第一方向与第一支架31的转动中心线的延伸方向一致，第二支架32的转动中心线的延伸方向也为水平方向，且与第一方向垂直。

在本实施例中：第二支架32相对第一支架31的移动具体通过框架35、第一移动组件实现。第一移动组件包括第一滑轨360、可滑动地设置在第一滑轨360上的第一滑块361以及驱动第一滑块361滑动的移动油缸362。第一滑轨360平行设置两条，安装在第一支架31的上平面上并沿第一方向延伸。框架35下方连接四个第一滑块361，一个第一滑轨36上配合两个第一滑块361。移动油缸362的缸筒座安装在第一支架31的端面，移动油缸362的活塞杆座安装在框架35上。移动油缸362伸缩带动框架35以上部件及接触网立柱60沿第一滑轨360方向移动到接触网立柱60安装的目标位置，实现了第一方向上的移动和对位补偿。

第二支架32可转动连接在框架35上，通过俯仰油缸37驱动第二支架32可相对框架35转动，从而相对第一支架31转动。俯仰油缸37设置两个，两个俯仰油缸37的缸筒座与框架35铰接，两个俯仰油缸37的活塞杆与第二支架32铰接，第二支架32与框架35通过摆转旋转关节铰接，形成俯仰转动副，两个俯仰油缸37使用电比例控制阀同步控制其伸缩的快慢及幅度，实现俯仰支架37以上部件及接触网立柱60沿绕第二方向俯仰转动，使接触网立柱60在竖直方向上垂直于接触网立柱基础61。

一对抱臂33连接在第二支架32上且两者可相对靠近或者远离。在本实施例中：一对抱臂33的靠近或者远离具体通过第二移动组件实现。第二移动组件包括第二滑轨380、可滑动地设置在第二滑轨380上的第二滑块381以及驱动一对抱臂33相对靠近或者远离的抱紧油缸382，第二滑轨380平行设置两条，安装在第二支架32上并沿第二方向延伸，第二方向与第二支架32的转动中心线的延伸方向一致，每个抱臂33分别与两个第二滑块381连接，一个第二滑轨380分配配合一个抱臂33的第二滑块381。抱紧油缸382设置两个，两个抱紧油缸382的缸筒座分别安装在第二支架32两端的铰接支座上，两个抱紧油缸382的活塞杆座分别安装在两个抱臂33铰接支座上，每个抱紧油缸382的伸缩控制抱臂33靠近或远离，实现抱臂33去抱紧或脱离接触网立柱60，两个抱紧油缸382同时协调动作，在抱臂33抱紧接触网立柱60的同时某一个抱紧油缸382继续伸长时，可实现接触网立柱60沿第二滑轨380方向移动到接触网立柱60安装的目标位置，实现了第二方向的移动和对位补偿；两个抱紧油缸382收缩，一对抱臂33远离，就可实现抱臂33脱离接触网立柱60的目的。

此外，在本实施例中，抱紧油缸382的液压系统中设置有压力传感器，用于控制一对抱臂33的夹持力。

如图4所示：一对抱臂33的内侧设置有多个主动旋转辊子390、从动旋转辊子391、驱动主动旋转辊子390转动的转动驱动件，主动旋转辊子390、从动旋转辊子391的转动中心线沿竖直方向延伸。图示一个抱臂33上设置2个主动旋转辊子390、5个从动旋转辊子391呈与立柱外周面一致的形状分布，如圆周分布，实现圆周抱紧接触网立柱60的目的。主动旋转辊子390、从动旋转辊子391具有位于中部的主体部、位于两端的端部，主体部呈圆柱形，端部呈鼓形，给摆转和俯仰留有调整间隙，同时也有利于接触网立柱60下放时的滑动。

转动驱动件采用旋转马达393和减速机394，旋转马达393选用低速大扭矩马达，减速机392减速比为100，增大输出扭矩，提高调整精度高。每个旋转马达393分别与对应的减速机394相连安装在主动旋转辊子390内，实现将旋转马达393的旋转力矩输出到主动旋转辊子390上，主动旋转辊子390转动，在抱紧油缸382的抱紧力下与接触网立柱60产生摩擦力，带动接触网立柱60转动，实现接触网立柱60的每个固定法兰孔与接触网立柱基础61地脚螺栓的同心定位。

此外，两个抱紧油缸382的液压组件中设置有蓄能器。在接触网立柱60时，蓄能器关闭，抱紧油缸382提供足够的夹紧力，保证接触网立柱60能动旋转，当旋转定位到位后，需要将接触网立柱60下放对接时，打开蓄能器，解除摩擦力，吊臂2将接触网立柱60下落到接触网立柱基础61上。

对于圆柱形接触网立柱60，抱臂33采用半圆形结构，在每个旋转辊子间都有加强筋板392，增加整体结构的强度。

在每一个抱臂33的下方都安装了一个视觉传感器395，视觉传感器395与起吊机构的控制系统连接，一是用于感知接触网立柱基础61所在的位置，向吊臂2发送位置指令，将触网立柱吊运到指定位置，二是定位调整机构3在抱紧接触网立柱60后，感知固定法兰孔与接触网立柱基础61地脚螺栓的相对位置，并通过工控机优化算法，输出精确定位的位置和姿态，进而控制吊臂2和定位调整机构3的精确运动。

动力系统包括动力源、液压组件40，其中在本实施例中的动力源采用小型的发电机组41，发电机组41设置在轨道机车1上，为吊臂2、液压组件40等提供动力。

液压组件40由液压泵、各种方向、流量、压力控制阀、马达及一些液压辅件等组成。其中液压泵为各个油缸提供液压动力；方向、流量控制阀采用比例阀，控制各油缸、马达的移动或转动幅度及快慢，能实现各运动方向的细微调整，方便精确对位，控制精确高且可控性强。在除了抱紧油缸382以外的其他油缸也可以装有充有一定压力的蓄能器，在需要弹性调整量时，匹配好蓄能器的预充压力以适应弹性变化量。

控制系统5采用CAN总线通讯，每个执行元件配置一个驱动器，时时反馈各执行机构的位置、姿态、系统压力等各种信号，然后通过多芯电缆直接输入主控箱，然后由主控箱的中心计算机进行处理，然后通过数模转换或数字开关量直接送到各末端控制、调节和执行机构，从而形成闭环控制，达到对吊臂2和定位调整机构3的同步控制或根据需要实现各自的独立控制。

安装时：接触网立柱60从轨道机车1上使用吊臂2吊运到接触网立柱基础61上，通过定位调整机构3抱住接触网立柱60进行移动、摆转、抱紧、旋转立柱等动作，调整接触网立柱的位置和姿态，实现接触网立柱60安装法兰孔与接触网立柱基础61地脚螺栓的精确对中定位，这一对中定位过程依靠视觉传感器395自动进行控制，最终实现接触网立柱60安装底座完全与接触网立柱基础61平行接触，现场施工的安装工人只需拧紧地脚螺栓，便可将接触网立柱60安装完成，如图5所示。

本实施例通过机械化、智能化设备，实现圆柱形接触网立柱的安装法兰螺栓孔与接触网立柱基础的地脚螺栓的精确定位，现场施工的安装工人只需拧紧地脚螺栓，便可将接触网立柱安装完成。该设备的使用，改变了圆柱形接触网全依靠人力去吊装、对位和安装的传统安装工艺，大大降低了工人的劳动强度，提升了作业效率和施工工艺质量，机械化、智能化集成度高，使用方便，具有良好的应用前景。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立柱安装设备，其特征在于：包括：

行走机构，

起吊机构，设置在所述的行走机构上，

定位调整机构，其包括底座、第一支架、第二支架以及一对抱臂，所述的底座设置在所述的行走机构上，所述的第一支架可转动地连接在所述的底座上，所述的第二支架可相对所述的第一支架在第一方向上移动、可相对所述的第一支架转动，一对所述的抱臂连接在所述的第二支架上且两者可相对靠近或者远离，所述的第一支架的转动中心线的延伸方向与所述的第一方向一致，所述的第二支架的转动中心线的延伸方向与所述的第一方向垂直，且所述的第一支架的转动中心线、第二支架的转动中心线均沿水平方向延伸。

2.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的一对抱臂的内侧设置有多个主动旋转辊子、驱动所述的主动旋转辊子转动的转动驱动件，所述的主动旋转辊子的转动中心线沿竖直方向延伸，所述的一对抱臂上的多个主动旋转辊子呈与立柱外周面一致的形状分布；

所述的一对抱臂的内侧还设置有从动旋转辊子，所述的从动旋转辊子的转动中心线沿竖直方向延伸，所述的从动旋转辊子、主动旋转辊子呈与立柱外周面一致的形状分布。

3.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的主动旋转辊子、和/或所述的从动旋转辊子具有位于中部的主体部、位于两端的端部，所述的主体部呈圆柱形，所述的端部呈鼓形。

4.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的底座包括第一底座、第二底座，所述的第一支架与所述的第一底座转动连接，所述的第一支架与所述的第二底座之间连接有摆转油缸，所述的摆转油缸伸缩带动所述的第一支架相对所述的第一底座转动连接。

5.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的设备还包括框架、第一移动组件，所述的框架通过所述的第一移动组件在所述的第一支架上沿第一方向移动，

所述的第一移动组件包括第一滑轨、可滑动地设置在所述的第一滑轨上的第一滑块以及驱动所述的第一滑块滑动的移动油缸，所述的第一滑轨设置在所述的第一支架上并沿所述的第一方向延伸，所述的框架与所述的第一滑块连接，所述的第二支架可转动连接在所述的框架上。

6.根据权利要求5所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的设备还包括驱动所述的第二支架相对所述的框架转动的俯仰油缸，所述的俯仰油缸连接在所述的框架与所述的第二支架之间。

7.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的设备还包括第二移动组件，所述的第二移动组件包括第二滑轨、可滑动地设置在所述的第二滑轨上的第二滑块以及驱动所述的一对抱臂相对靠近或者远离的抱紧油缸，所述的第二滑轨设置在所述的第二支架上并沿第二方向延伸，所述的第二方向与所述的第二支架的转动中心线的延伸方向一致，所述的一对抱臂分别与所述的第二滑块连接，所述的抱紧油缸连接在第二支架与所述的抱臂之间。

8.根据权利要求6所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的抱紧油缸的液压系统中设置有用于控制所述的一对抱臂夹持力的压力传感器；

所述的抱紧油缸的液压系统中设置有蓄能器。

9.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的设备还包括视觉传感器，所述的视觉传感器设置在所述的一对抱臂上，所述的视觉传感器与所述的起吊机构的控制系统连接。

10.根据权利要求1所述的立柱安装设备，其特征在于：所述的行走机构为在轨道上行走的轨道机车。

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