CN116276014A - 一种扣件螺栓松紧装置及作业方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种扣件螺栓松紧装置及作业方法，装置包括：走行小车、松紧机构、安装架、升降机构、纵移机构、螺栓检测传感器及图像传感器。纵移机构包括滑移板，以及一端与滑移板连接，另一端与走行小车连接的纵移驱动机构。松紧机构安装于安装架上，升降机构与滑移板连接，并在走行小车的下方与安装架连接。滑移板可活动地安装于走行小车上，滑移板能在纵移驱动机构的带动下相对于走行小车进行纵向移动。在走行小车上安装有螺栓检测传感器，在安装架上安装有图像传感器。本申请能解决现有扣件螺栓松紧装置结构复杂，效率低下，无法实现精确定位，可能损坏螺栓的技术问题。

Description

一种扣件螺栓松紧装置及作业方法

技术领域

本申请涉及铁路工程机械技术领域，尤其涉及一种用于高铁无砟线路的扣件螺栓松紧装置及作业方法。

背景技术

目前，我国高铁开通里程已经达到四万公里，其中以无砟线路为主。为了满足高铁高速行驶的安全性，无砟线路需要经常维护，维护工作主要有：扣件整体或部件的更换、钢轨的更换、轨道板的更换等。在这些维护工作中都需要对扣件螺栓进行拧松或者拧紧作业。国内现有的螺栓松紧作业主要以人工或者半人工为主，缺点是效率低，劳动强度大。无砟线路无论是预制还是现浇的，对外形尺寸精度要求都比较高，适合机械化作业。对于不同类型的轨道板轨枕螺栓孔尺寸有如下特征：同一根钢轨两侧的轨枕螺栓中心距离是相等的，钢轨的标准轨距为1435mm，而轨枕之间螺栓的纵向距离有差异，另外螺栓头尺寸是标准一致的。为此根据高铁轨道板的扣件螺栓孔位置尺寸公差精度高的特点，开发一种结构简单、高效率、成本低、操作方便快捷，适用于不同型号轨道板扣件螺栓松紧装置，满足新线路建设时扣件安装以及扣件维护时经常性工作要求成为当前亟待解决的技术问题。

在现有技术中，主要有以下技术方案与本申请相关：

现有技术1为济南鑫泉诚信息科技有限公司于2020年09月30日申请，并于2021年03月16日公开，公开号为CN112496724A的中国发明申请。该申请公开了一种全自动扣件螺栓松紧设备及其方法，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。该申请结构合理，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。但是该申请一次只能松紧两个螺栓，效率低，也不能精确定位，可能损坏螺栓。

现有技术2为本申请人于2020年08月28日申请，并于2020年11月03日公告，公告号为CN111877066A的中国发明申请。该申请公开了一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及方法，作业装置包括：安装于作业车的车架上的安装框架；设置于安装框架上，用于实现螺栓检测的传感器组件；设置于安装框架上，用于实现螺栓定位的图像获取组件；及设置于安装框架上，用于实现螺栓拧紧或松脱作业的松紧轴机构。松紧轴机构能相对于车架沿横向、纵向及垂向移动，以实现对螺栓的定位对准。该申请能够解决现有轨枕螺栓拆卸作业装置与螺栓间定位精度不高，螺栓扳手之间的横向距离固定，无法适应螺栓间距较大变化的技术问题。但是该申请一次定位只能松紧一排四个螺栓，效率低，采用液压系统，结构复杂。

现有技术1为辽宁轨道交通职业学院于2019年08月29日申请，并于2021年03月05日公开，公开号为CN112442929A的中国发明申请。该申请公开了一种铁路钢轨扣件螺栓松紧装置，包括底座支架，底座支架与从动行走机构和主动行走机构连接；行走距离检测装置与从动行走机构连接，三合一减速机与主动行走机构通过锁紧盘连接；螺栓位置检测装置与底座支架连接，用于检测每组扣件螺栓的相对位置；在底座支架上表面设置十字滑动导轨及伺服驱动装置，十字滑动导轨及伺服驱动装置上设置电动扳手，底座支架一侧设置柴油发电机作为整个装置动力机构，另一侧设置控制箱及控制面板，用于控制整个装置的进行自动松紧铁路钢轨扣件螺栓。该申请无需人工辅助，可以全自动进行铁路钢轨扣件螺栓的松紧作业，能够代替现有人工配合机械扳手的工作方式，节省大量的人力，大幅提高工作效率，配合换轨车进行一体化施工。但是该申请主要用于配合换轨车进行一体化施工，采用发电机发电进行作业，结构复杂，也没有精确定位装置，螺栓容易破坏。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种扣件螺栓松紧装置及作业方法，以解决现有扣件螺栓松紧装置结构复杂，效率低下，无法实现精确定位，可能损坏螺栓的技术问题。

为了实现上述发明目的，本申请具体提供了一种扣件螺栓松紧装置的技术实现方案，扣件螺栓松紧装置，包括：走行小车、松紧机构、安装架、升降机构、纵移机构、螺栓检测传感器及图像传感器。所述纵移机构包括滑移板，以及一端与所述滑移板连接，另一端与所述走行小车连接的纵移驱动机构。所述松紧机构安装于安装架上，所述升降机构与滑移板连接，并在所述走行小车的下方与安装架连接。所述滑移板可活动地安装于走行小车上，所述滑移板能在纵移驱动机构的带动下相对于所述走行小车进行纵向移动。在所述走行小车上安装有螺栓检测传感器，在所述安装架上安装有图像传感器。所述扣件螺栓松紧装置上道后，走行小车沿钢轨走行，当所述螺栓检测传感器感应到螺栓，先完成所述松紧机构的初定位及走行小车的制动，再通过所述图像传感器检测螺栓位置并控制纵移机构进行纵移微调，使所述松紧机构完成纵向精定位。控制所述升降机构带动松紧机构下降，同时启动松紧机构的螺栓套筒旋转，螺栓套筒套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓的拧松或紧固。

进一步的，所述走行小车上设置有两块滑移板，所述走行小车的左右两外侧部均设置有支撑板，所述滑移板能在纵移驱动机构的带动下在支撑板上滑移。所述升降机构设置于滑移板的左右两端，所述升降机构的一端穿过支撑板上的导向槽孔后在所述走行小车的下方与安装架连接，所述导向槽孔对升降机构的纵向滑移进行导向。

进一步的，所述安装架包括框架，以及设置于所述框架左右两侧的安装座，所述升降机构的一端穿过导向槽孔后与安装座连接。所述框架的左右两侧还开设有用于设置所述松紧机构的安装孔，所述图像传感器采用3D照相机并设置于框架沿横向的侧部下方。

进一步的，所述升降机构采用电机丝杠驱动结构并包括第三电机、丝杠缸体及丝杠杆，所述第三电机与丝杠缸体连接，所述丝杠缸体与丝杠杆连接。所述安装座与升降机构的丝杠杆连接，所述丝杠缸体与纵移机构的滑移板连接。

进一步的，所述滑移板上开设有销孔，所述安装架的对应位置开设有导向销孔。导向销的销头与所述销孔过盈配合，导向销的销体穿过所述导向销孔，所述导向销在安装架上下移动时起导向作用，对所述升降机构的垂向滑移进行导向。

进一步的，所述走行小车包括：车架、第一固定支架、驱动车轮、被动车轮、支架、驱动车桥、第一电机、第一安装板及第二固定支架。所述驱动车桥通过第一固定支架安装于车架一端的下方，通过第一电机带动所述驱动车桥使驱动车轮旋转。所述被动车轮通过第二固定支架安装于车架另一端的下方，所述被动车轮的轴端安装有电制动器。所述第一安装板沿横向固定于车架的中部，所述纵移驱动机构的一端固定于第一安装板上。所述支架设置于车架前后两端的下部，所述螺栓检测传感器安装于支架上，以实现所述扣件螺栓松紧装置的双向作业。

进一步的，所述车架的前后两端均设置有夹轨机构，所述夹轨机构包括夹轨驱动机构及夹轨爪。所述夹轨爪的中部铰接于车架左右两侧的下部，所述夹轨驱动机构的一端固定于车架下方的横梁上，另一端与所述夹轨爪的一端铰接。通过所述夹轨驱动机构带动夹轨爪旋转，使得夹轨爪最终接触到钢轨的腹面并锁固在钢轨上，以实现整个扣件螺栓松紧装置的夹紧及所述松紧机构的横向定位。

进一步的，所述纵移机构采用电机丝杠驱动结构，通过控制两个纵移机构实现同向移动及精定位，同时通过所述驱动车轮及被动车轮的轮缘结构实现松紧机构的横向定位。

进一步的，所述松紧机构还包括第二电机、扭矩限制器、单元座、弹簧及驱动导杆。所述第二电机能双向旋转并与扭矩限制器组合后安装在单元座上，所述扭矩限制器能对紧固力矩进行调节或对最大扭矩进行限制。所述第二电机的动力输出连接驱动导杆，所述驱动导杆带有外花键，所述螺栓套筒带有内花键。所述螺栓套筒通过花键在驱动导杆上滑移，所述弹簧安装在螺栓套筒与单元座之间。所述扣件螺栓松紧装置作业时，松紧机构向下移动，同时第二电机启动使螺栓套筒旋转。当滑移套筒套住螺栓头后，所述松紧机构继续向下移动至目标位置后停止，同时弹簧压缩，通过弹簧力使所述螺栓套筒始终套在螺栓头上，并带动螺栓旋转，从而完成松紧功能。

进一步的，所述走行小车的车架上安装有电控系统，所述电控系统采集螺栓检测传感器及图像传感器的检测信号，并对所述松紧机构、升降机构、纵移机构及夹轨机构的动作进行控制。当所述螺栓检测传感器获取到螺栓感应信号，所述电控系统通过控制纵移机构动作完成松紧机构的初定位，并通过控制第一电机实现走行小车的制动。所述电控系统通过图像传感器获取螺栓图像检测信号，将螺栓图像检测信号与预存储的螺栓图像数据进行比较，并通过控制纵移机构动作进行纵移精确微调，使所述松紧机构完成纵向精定位。所述电控系统控制升降机构带动松紧机构下降，同时启动所述松紧机构的螺栓套筒旋转，所述螺栓套筒套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓的拧松或紧固。

本申请还另外具体提供了一种基于如上所述装置的扣件螺栓松紧作业方法的技术实现方案，扣件螺栓松紧作业方法，包括以下步骤：

S11)将扣件螺栓松紧装置运输至作业现场，启动所述扣件螺栓松紧装置在轨道上行驶并开始作业；

S12)当螺栓检测传感器检测到第一个道钉后，走行小车制动并停车，对所述扣件螺栓松紧装置进行纵向初定位；

S13)夹轨驱动机构启动，带动夹轨爪作用于钢轨的腹面，对松紧机构的位置进行固定，并对所述松紧机构进行横向精定位；

S14)启动图像传感器进行图像识别和匹配，同时控制纵移机构工作，带动所述松紧机构纵向微调至作业位，使所述松紧机构完成纵向精定位；

S15)所述松紧机构的第二电机启动，同时升降机构的第三电机工作，带动安装架下降，所述松紧机构的螺栓套筒套住螺栓头并旋转，完成第一个螺栓的松紧作业；

S16)所述走行小车向前行驶一个循环距离，并重复执行步骤S12)～S15)，完成第二个循环作业；如此重复，进行后续若干个循环的螺栓松紧作业，直至完成整个作业任务；

S17)将所述扣件螺栓松紧装置起吊下道并运离作业现场。

通过实施上述本申请提供的扣件螺栓松紧装置及作业方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本申请扣件螺栓松紧装置及作业方法，松紧装置具备自动拧松或拧紧扣件螺栓和自行走功能，不但结构简单，还能对无砟线路扣件螺栓进行精确定位，作业效率大幅提高；

(2)本申请扣件螺栓松紧装置及作业方法，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构安装在同一安装座上，从初定位夹紧、二次精定位、松紧单元下降、螺栓松紧作业，一个作业循环完成多排螺栓的松紧，工作效率成倍提升；

(3)本申请扣件螺栓松紧装置及作业方法，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构共用同一安装座、同一定位夹紧机构，同一纵移机构、同一升降机构，整体结构简单，成本低，工作快捷，操作方便；

(4)本申请扣件螺栓松紧装置及作业方法，松紧机构紧固螺栓力矩能够达到保护螺栓的要求，能够对松紧机构进行精确定位，不漏拧或漏松，适用于不同轨枕距离的螺栓松紧要求，同时采用电池作为动力，比液压结构更简单，维护方便，采用螺栓感应检测初定位和图像识别匹配二次定位，定位精度高，作业效能高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。

图1是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例的立体结构示意图；

图2是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例的结构示意侧视图；

图3是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例的结构示意俯视图；

图4是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中走行小车的结构示意正视图；

图5是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中走行小车的结构示意俯视图；

图6是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中走行小车的结构示意侧视图；

图7是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中松紧机构的结构示意图；

图8是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中安装架的结构示意侧视图；

图9是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中安装架的结构示意俯视图；

图10是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中纵移机构的结构示意图；

图11是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中升降机构的结构示意图；

图12是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中导向销的结构示意图；

图13是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中轮缘定位机构的结构示意图；

图14是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例中电控系统操作台的结构示意图；

图15是本申请扣件螺栓松紧装置一种具体实施例的控制系统结构框图；

图中：1-走行小车，101-车架，102-第一固定支架，103-驱动车轮，104-被动车轮，105-支架，106-驱动车桥，107-第一电机，108-支撑板，109-第一安装板，110-第二固定支架，111-导向槽孔，112-横梁，2-松紧机构，201-第二电机，202-扭矩限制器，203-单元座，204-弹簧，205-驱动导杆，206-螺栓套筒，3-安装架，301-框架，302-安装座，303-安装孔，304-导向销孔，4-升降机构，401-第三电机，402-丝杠缸体，403-丝杠杆，5-纵移机构，501-滑移板，502-纵移驱动机构，503-安装位，504-销孔，6-导向销，601-销体，602-销头，7-电控系统，701-松紧机构操作单元，702-制动夹轨操作单元，703-纵移操作单元，704-升降操作单元，8-螺栓检测传感器，9-图像传感器，10-夹轨机构，1001-夹轨驱动机构，1002-夹轨爪，11-钢轨，12-螺栓，13-轮对，131-车桥，132-车轮，133-轮缘。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

如附图1至附图15所示，给出了本申请扣件螺栓松紧装置及作业方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步说明。

实施例1

如附图1至附图3所示，一种本申请扣件螺栓松紧装置的实施例，具体包括：走行小车1、松紧机构2、安装架3、升降机构4、纵移机构5、螺栓检测传感器8及图像传感器9。如附图10所示，纵移机构5进一步包括滑移板501，以及一端与滑移板501连接，另一端与走行小车1连接的纵移驱动机构502。松紧机构2安装于安装架3上，升降机构4与对应纵移机构5的滑移板501刚性连接，并在走行小车1的下方与安装架3连接。滑移板501可活动地安装于走行小车1上，滑移板501能在纵移驱动机构502的带动下相对于走行小车1进行纵向(如附图1至附图3中L所示方向)移动。在走行小车1上安装有螺栓检测传感器8，在安装架3的下部安装有图像传感器9。作为本申请一种较佳的实施例，图像传感器9进一步具体采用3D激光照相机，螺栓检测传感器8进一步采用电感式传感器以实现非接触式感应检测。本申请扣件螺栓松紧装置的基本结构原理为：扣件螺栓松紧装置上道后，走行小车1沿钢轨11走行，当螺栓检测传感器8感应到螺栓12，先完成松紧机构2的初定位及走行小车1的制动，再通过图像传感器9检测螺栓位置并利用图像识别技术控制纵移机构5进行纵移微调，使松紧机构2完成纵向精定位。控制升降机构4带动松紧机构2下降，同时启动松紧机构2的螺栓套筒206旋转，螺栓套筒206套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓12的拧松或紧固。本实施例仅以设置10组松紧单元2为示例对本申请扣件螺栓松紧装置结构进行介绍，在结构或其它条件容许的情况下，松紧单元2的数量越多，作业效率越高。实施例1描述的扣件螺栓松紧装置，具备自动拧松或拧紧扣件螺栓和自行走功能，不但结构简单，还能对无砟线路扣件螺栓进行精确定位，作业效率大幅提高。

如附图4和附图5所示，走行小车1进一步包括：车架101、第一固定支架102、驱动车轮103、被动车轮104、支架105、驱动车桥106、第一电机107、第一安装板109及第二固定支架110。车架101由矩形截面结构钢焊接而成。驱动车桥106通过第一固定支架102安装于车架101一端的下方，通过第一电机107带动驱动车桥106使驱动车轮103旋转。被动车轮104通过第二固定支架110安装于车架101另一端的下方，被动车轮104的轴端安装有电制动器。另外为了满足绝缘要求，所有车轮的外缘均设置有橡胶层。第一安装板109沿横向(如附图5中W所示方向)固定于车架101的中部，纵移驱动机构502的一端固定于第一安装板109上。支架105设置于车架101前后两端的下部，螺栓检测传感器8安装于支架105上。通过在走行小车1的车架101的前后端部安装螺栓检测传感器8，以实现扣件螺栓松紧装置的双向作业。

如附图6所示，车架101的前后两端均设置有夹轨机构10，夹轨机构10进一步包括夹轨驱动机构1001及夹轨爪1002。夹轨爪1002的中部铰接于车架101左右两侧的下部，夹轨驱动机构1001的一端固定于车架101下方的横梁112上，另一端与夹轨爪1002的一端铰接。通过四个夹轨驱动机构1001同时带动夹轨爪1002旋转，使得夹轨爪1002最终接触到钢轨11的腹面并锁固在钢轨11上，以实现整个扣件螺栓松紧装置的夹紧及松紧机构2的横向定位。

如附图7所示，松紧机构2还进一步包括第二电机201、扭矩限制器202、单元座203、弹簧204及驱动导杆205。第二电机201能双向旋转并与扭矩限制器202组合后安装在单元座203上，扭矩限制器202能对紧固力矩进行调节或对最大扭矩进行限制。第二电机201的动力输出连接驱动导杆205，驱动导杆205带有外花键，螺栓套筒206带有内花键。螺栓套筒206通过花键在驱动导杆205上滑移，弹簧204安装在螺栓套筒206与单元座203之间。扣件螺栓松紧装置作业时，松紧机构2向下移动，同时第二电机201启动使螺栓套筒206旋转。当滑移套筒206套住螺栓头后，松紧机构2继续向下移动至目标位置后停止，同时弹簧204压缩，通过弹簧力使螺栓套筒206始终套在螺栓头上，并带动螺栓12旋转，从而完成松紧功能。松紧机构2紧固螺栓力矩能够达到保护螺栓12的要求，能够对松紧机构2进行精确定位，不漏拧或漏松，适用于不同轨枕距离的螺栓松紧要求。

走行小车1上设置有两块滑移板501，滑移板501的左右两侧开设有用于安装升降机构的安装位503，如附图10所示。走行小车1的左右两外侧部均设置有支撑板108，滑移板501能在纵移驱动机构502的带动下在支撑板108上滑移。作为本申请一种较佳的实施例，纵移驱动机构502进一步具体采用电机丝杠驱动结构，其纵移丝杠油缸安装于第一安装板109上，纵移丝杠连接至滑移板501上。升降机构4设置于滑移板501的左右两端，升降机构4的一端穿过支撑板108上的导向槽孔111后在走行小车1的下方与安装架3连接，导向槽孔111对升降机构4的纵向滑移进行导向。

如附图11所示，升降机构4进一步采用电机丝杠驱动结构，并包括第三电机401、丝杠缸体402及丝杠杆403，第三电机401与丝杠缸体402连接，丝杠缸体402与丝杠杆403连接。安装座302与升降机构4的丝杠杆403通过销连接，丝杠缸体402通过螺栓与纵移机构5的滑移板501连接。实施例1描述的扣件螺栓松紧装置，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构共用同一安装座、同一定位夹紧机构，同一纵移机构、同一升降机构，整体结构简单，成本低，工作快捷，操作方便。

在车架101上焊接有(滑移)支撑板108、纵移丝杠油缸安装板(即第一安装板109)以及感应传感器安装支架(即支架105)等，并且在支撑板108上开设有导向槽控111，对升降机构4的丝杠杆403进行纵向滑移导向。如附图8和附图9所示，安装架3进一步包括框架301，以及设置于框架301左右两侧的安装座302，升降机构4的一端穿过导向槽孔111后与安装座302连接。框架301的左右两侧还开设有用于设置松紧机构2的安装孔303，图像传感器9采用3D照相机并设置于框架301沿横向(如附图9中W所示方向)的侧部下方。框架301及(丝杠)安装座302均采用碳素结构钢焊接而成。为了满足不同类型轨道板轨枕螺栓纵向距离不同的要求，可以根据各类轨道板尺寸要求配备相应的(松紧单元)安装架3。

滑移板501上开设有销孔504，安装架3的对应位置开设有导向销孔304。如附图12所示，导向销6进一步包括销体601和销头602，采用高强度合金钢，表面淬硬。导向销6的销头602与销孔504过盈配合，导向销6的销体601穿过导向销孔304，导向销6在安装架3上下移动时起导向作用，对升降机构4的垂向滑移进行导向。

如附图13所示，轮对13进一步包括车桥131及车轮132，车轮132包括驱动车轮103及被动车轮104，驱动车轮103及被动车轮104的内侧均设置有轮缘133。纵移机构5进一步采用电机丝杠驱动结构，通过控制两个纵移机构5实现同向移动及精定位，同时通过驱动车轮103及被动车轮104的轮缘结构实现松紧机构2的横向定位。

车架101上安装有电控系统7，电控系统7的操作台上设置有松紧机构操作单元701、制动夹轨操作单元702、纵移操作单元703及升降操作单元704，如附图14所示。电控系统7实现的功能主要包括：对整个装置相关零部件的供电、检测信号采集处理、图像定位，以及各个丝杠电机的动作控制。电控系统7可以通过电池供电，并设置遥控装置和/或手持式操控台，采用电池作为动力，比液压结构更简单，维护方便。如附图15所示，电控系统7采集螺栓检测传感器8及图像传感器9的检测信号，并对松紧机构2、升降机构4、纵移机构5及夹轨机构10的动作进行控制。当螺栓检测传感器8获取到螺栓感应信号，电控系统7通过控制纵移机构5动作完成松紧机构2的初定位，并通过控制第一电机107实现走行小车1的制动。电控系统7通过图像传感器9获取螺栓图像检测信号，将螺栓图像检测信号与预存储的螺栓图像数据进行比较，并通过控制纵移机构5动作进行纵移精确微调，使松紧机构2完成纵向精定位，采用螺栓感应检测初定位和图像识别匹配二次定位，定位精度高，作业效能高。电控系统7控制升降机构4带动松紧机构2下降，同时启动松紧机构2的螺栓套筒206旋转，螺栓套筒206套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓12的拧松或紧固。

虽然具体实施例仅以电动丝杆驱动结构为例对本申请中的升降机构4、纵移驱动机构502，以及夹轨驱动机构1001进行了具体介绍，但升降机构4、纵移驱动机构502，以及夹轨驱动机构1001还可以采用气缸、电缸等驱动机构实现平移驱动功能。

实施例2

一种基于实施例1所述装置的扣件螺栓松紧作业方法的实施例，具体包括以下步骤：

S11)将扣件螺栓松紧装置通过平车和轨道吊车或其它设备运输至作业现场，启动扣件螺栓松紧装置在轨道上行驶并开始作业。

S12)当螺栓检测传感器8检测到第一个道钉后，电制动器工作，走行小车1制动并停车，对扣件螺栓松紧装置进行纵向初定位。

S13)夹轨驱动机构1001启动，带动四个夹轨爪1002作用于钢轨11的腹面，对松紧机构2的位置进行固定，并对松紧机构2进行横向精定位。

S14)启动图像传感器9进行图像识别和匹配，同时控制纵移机构5工作，带动松紧机构2纵向微调至作业位，使松紧机构2完成纵向精定位。

S15)松紧机构2的第二电机201启动，同时升降机构4的第三电机401工作，带动安装架3下降，松紧机构2的螺栓套筒206套住螺栓头并旋转，完成第一个螺栓12的松紧作业。

S16)走行小车1向前行驶一个循环距离，并重复执行步骤S12)～S15)，完成第二个循环作业。如此重复，进行后续若干个循环的螺栓松紧作业，直至完成整个作业任务；

S17)采用轨道吊车和平车或其它吊运设备将扣件螺栓松紧装置起吊下道并运离作业现场。

实施例2描述的扣件螺栓松紧作业方法，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构安装在同一安装座上，从初定位夹紧、二次精定位、松紧单元下降、螺栓松紧作业，一个作业循环完成多排螺栓的松紧，工作效率成倍提升。

在本申请的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容能够涵盖的范围内。

通过实施本申请具体实施例描述的扣件螺栓松紧装置及作业方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本申请具体实施例描述的扣件螺栓松紧装置及作业方法，松紧装置具备自动拧松或拧紧扣件螺栓和自行走功能，不但结构简单，还能对无砟线路扣件螺栓进行精确定位，作业效率大幅提高；

(2)本申请具体实施例描述的扣件螺栓松紧装置及作业方法，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构安装在同一安装座上，从初定位夹紧、二次精定位、松紧单元下降、螺栓松紧作业，一个作业循环完成多排螺栓的松紧，工作效率成倍提升；

(3)本申请具体实施例描述的扣件螺栓松紧装置及作业方法，利用高铁轨道板精度高的特点，多排松紧机构共用同一安装座、同一定位夹紧机构，同一纵移机构、同一升降机构，整体结构简单，成本低，工作快捷，操作方便；

(4)本申请具体实施例描述的扣件螺栓松紧装置及作业方法，松紧机构紧固螺栓力矩能够达到保护螺栓的要求，能够对松紧机构进行精确定位，不漏拧或漏松，适用于不同轨枕距离的螺栓松紧要求，同时采用电池作为动力，比液压结构更简单，维护方便，采用螺栓感应检测初定位和图像识别匹配二次定位，定位精度高，作业效能高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围。

Claims (11)

1.一种扣件螺栓松紧装置，其特征在于，包括：走行小车、松紧机构、安装架、升降机构、纵移机构、螺栓检测传感器及图像传感器；所述纵移机构包括滑移板，以及一端与所述滑移板连接，另一端与所述走行小车连接的纵移驱动机构；所述松紧机构安装于安装架上，所述升降机构与滑移板连接，并在所述走行小车的下方与安装架连接；所述滑移板可活动地安装于走行小车上，所述滑移板能在纵移驱动机构的带动下相对于所述走行小车进行纵向移动；在所述走行小车上安装有螺栓检测传感器，在所述安装架上安装有图像传感器；所述扣件螺栓松紧装置上道后，走行小车沿钢轨走行，当所述螺栓检测传感器感应到螺栓，先完成所述松紧机构的初定位及走行小车的制动，再通过所述图像传感器检测螺栓位置并控制纵移机构进行纵移微调，使所述松紧机构完成纵向精定位；控制所述升降机构带动松紧机构下降，同时启动松紧机构的螺栓套筒旋转，螺栓套筒套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓的拧松或紧固。

2.根据权利要求1所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述走行小车上设置有两块滑移板，所述走行小车的左右两外侧部均设置有支撑板，所述滑移板能在纵移驱动机构的带动下在支撑板上滑移；所述升降机构设置于滑移板的左右两端，所述升降机构的一端穿过支撑板上的导向槽孔后在所述走行小车的下方与安装架连接，所述导向槽孔对升降机构的纵向滑移进行导向。

3.根据权利要求2所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述安装架包括框架，以及设置于所述框架左右两侧的安装座，所述升降机构的一端穿过导向槽孔后与安装座连接；所述框架的左右两侧还开设有用于设置所述松紧机构的安装孔，所述图像传感器采用3D照相机并设置于框架沿横向的侧部下方。

4.根据权利要求3所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述升降机构采用电机丝杠驱动结构并包括第三电机、丝杠缸体及丝杠杆，所述第三电机与丝杠缸体连接，所述丝杠缸体与丝杠杆连接；所述安装座与升降机构的丝杠杆连接，所述丝杠缸体与纵移机构的滑移板连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述滑移板上开设有销孔，所述安装架的对应位置开设有导向销孔；导向销的销头与所述销孔过盈配合，导向销的销体穿过所述导向销孔，所述导向销在安装架上下移动时起导向作用，对所述升降机构的垂向滑移进行导向。

6.根据权利要求5所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于，所述走行小车包括：车架、第一固定支架、驱动车轮、被动车轮、支架、驱动车桥、第一电机、第一安装板及第二固定支架；所述驱动车桥通过第一固定支架安装于车架一端的下方，通过第一电机带动所述驱动车桥使驱动车轮旋转；所述被动车轮通过第二固定支架安装于车架另一端的下方，所述被动车轮的轴端安装有电制动器；所述第一安装板沿横向固定于车架的中部，所述纵移驱动机构的一端固定于第一安装板上；所述支架设置于车架前后两端的下部，所述螺栓检测传感器安装于支架上，以实现所述扣件螺栓松紧装置的双向作业。

7.根据权利要求6所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述车架的前后两端均设置有夹轨机构，所述夹轨机构包括夹轨驱动机构及夹轨爪；所述夹轨爪的中部铰接于车架左右两侧的下部，所述夹轨驱动机构的一端固定于车架下方的横梁上，另一端与所述夹轨爪的一端铰接；通过所述夹轨驱动机构带动夹轨爪旋转，使得夹轨爪最终接触到钢轨的腹面并锁固在钢轨上，以实现整个扣件螺栓松紧装置的夹紧及所述松紧机构的横向定位。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述纵移机构采用电机丝杠驱动结构，通过控制两个纵移机构实现同向移动及精定位，同时通过所述驱动车轮及被动车轮的轮缘结构实现松紧机构的横向定位。

9.根据权利要求8所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述松紧机构还包括第二电机、扭矩限制器、单元座、弹簧及驱动导杆；所述第二电机能双向旋转并与扭矩限制器组合后安装在单元座上，所述扭矩限制器能对紧固力矩进行调节或对最大扭矩进行限制；所述第二电机的动力输出连接驱动导杆，所述驱动导杆带有外花键，所述螺栓套筒带有内花键；所述螺栓套筒通过花键在驱动导杆上滑移，所述弹簧安装在螺栓套筒与单元座之间；所述扣件螺栓松紧装置作业时，松紧机构向下移动，同时第二电机启动使螺栓套筒旋转；当滑移套筒套住螺栓头后，所述松紧机构继续向下移动至目标位置后停止，同时弹簧压缩，通过弹簧力使所述螺栓套筒始终套在螺栓头上，并带动螺栓旋转，从而完成松紧功能。

10.根据权利要求1、2、3、4、6、7或9所述的扣件螺栓松紧装置，其特征在于：所述走行小车的车架上安装有电控系统，所述电控系统采集螺栓检测传感器及图像传感器的检测信号，并对所述松紧机构、升降机构、纵移机构及夹轨机构的动作进行控制；当所述螺栓检测传感器获取到螺栓感应信号，所述电控系统通过控制纵移机构动作完成松紧机构的初定位，并通过控制第一电机实现走行小车的制动；所述电控系统通过图像传感器获取螺栓图像检测信号，将螺栓图像检测信号与预存储的螺栓图像数据进行比较，并通过控制纵移机构动作进行纵移精确微调，使所述松紧机构完成纵向精定位；所述电控系统控制升降机构带动松紧机构下降，同时启动所述松紧机构的螺栓套筒旋转，所述螺栓套筒套住螺栓头并使之旋转，实现螺栓的拧松或紧固。

11.一种基于权利要求1至10中任一项所述装置的扣件螺栓松紧作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11)将扣件螺栓松紧装置运输至作业现场，启动所述扣件螺栓松紧装置在轨道上行驶并开始作业；

S12)当螺栓检测传感器检测到第一个道钉后，走行小车制动并停车，对所述扣件螺栓松紧装置进行纵向初定位；

S13)夹轨驱动机构启动，带动夹轨爪作用于钢轨的腹面，对松紧机构的位置进行固定，并对所述松紧机构进行横向精定位；

S14)启动图像传感器进行图像识别和匹配，同时控制纵移机构工作，带动所述松紧机构纵向微调至作业位，使所述松紧机构完成纵向精定位；

S15)所述松紧机构的第二电机启动，同时升降机构的第三电机工作，带动安装架下降，所述松紧机构的螺栓套筒套住螺栓头并旋转，完成第一个螺栓的松紧作业；

S16)所述走行小车向前行驶一个循环距离，并重复执行步骤S12)～S15)，完成第二个循环作业；如此重复，进行后续若干个循环的螺栓松紧作业，直至完成整个作业任务；

S17)将所述扣件螺栓松紧装置起吊下道并运离作业现场。

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