CN218847141U - 齿轨节距自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种齿轨节距自动测量装置，包括行走组件，包括行走架和设行走轮；行走动力源，与行走轮传动连接；检测探头，具有竖直状态和水平状态；动力机构，具有一水平往返的移动件，移动件与检测探头相接；及控制单元，检测探头的信号输出端与控制单元的信号输入端连接，控制单元的控制输出端分别与行走动力源、动力机构的信号输入端连接。本实用新型利用控制单元控制行走动力源和动力机构，进而实现行走架的自动行走和检测探头在齿条上方的自由往返；检测探头可以转动折叠，能够获取不同测量位置的位置信息，通过两位置的差值即可快速判断齿条节距是否在误差允许范围内，结构简单巧妙，实现了齿条节距的快速测量，以确保齿轨施工质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及齿轨车的齿轨铺设领域，尤其是涉及一种齿轨节距自动测量装置。
背景技术
齿轨铁路是在普通铁路的中间加设一条带齿的齿轨，齿轨车转向架上的齿轮装置与齿轨啮合，从而实现齿轨车的牵引和制动，特别适用于以山地景区旅游观光为主的铁路客运和以煤矿井下辅助设备运输铁路。齿轨车的齿轨是由多段齿条依次连接而成，若齿条之间的节距超过设计误差或齿条错位，将会影响齿轨车的安全运行。为此，为保证齿轨的施工质量，在实际施工时多借助工装来完成齿条的对中施工。然而，在实际施工时仍然存在齿条节距超过设计误差的情况，且目前并没有专用的节距测量装置。因此，如何设计一种能快速测量齿轨施工中齿条节距的测量装置对提高齿轨施工质量至关重要。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种齿轨节距自动测量装置，实现了每两节齿条铺设节距的自动化快速检测，以保证齿轨车的安全运行。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本实用新型所述的齿轨节距自动测量装置，包括
行走组件，包括水平设置的行走架和设置在所述行走架上的至少两对行走轮，至少一对所述行走轮在齿轨两侧的钢轨上行走；
行走动力源，所述行走动力源与其中一对所述行走轮传动连接；
动力机构，设置在行走架上，所述动力机构具有一水平往返的移动件；
检测探头，所述检测探头的万向球头使检测探头具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下检测探头处于竖直状态且位于齿轨的齿槽内，在所述第二状态下检测探头处于水平状态且位于齿轨上方，且万向球头与所述移动件相连；及
控制单元，所述检测探头的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接，控制单元的控制输出端分别与所述行走动力源、动力机构的信号输入端连接。
本实用新型利用控制单元控制行走动力源和动力机构，进而实现了行走架的自动行走和检测探头在齿条上方的自由往返，为实现齿条节距的自动化测量打下基础；另外，检测探头能测量第一个齿条末端齿槽的槽壁位置和第二个齿条端部的第一齿槽的槽壁位置，通过两位置的差值即可快速判断齿条节距是否在误差允许范围内，结构简单巧妙，实现了齿条节距的快速测量，以确保齿轨施工质量。
在本实用新型的优选实施方式中，本实用新型所述的齿轨节距自动测量装置，还包括报警单元，所述报警单元的报警信号输入端与所述控制单元的报警信号输出端连接。当两齿条的节距超过预设误差时，报警单元报警，提醒施工人员调整齿条的位置，确保两相邻齿条的节距再误差范围内。
在本实用新型的更优选实施方式中，所述控制单元为单片机，所述报警单元为报警器，如声音报警器、光报警器或声光报警器。
在本实用新型的优选实施方式中，本实用新型所述的齿轨节距自动测量装置，还包括设置在所述行走架中心位置处的安装箱和设置在所述安装箱上的显示单元、存储单元，所述单片机和动力机构设置在安装箱内，所述报警单元设置在安装箱上；所述控制单元的数据接口与所述存储单元的数据接口连接，所述控制单元的接口与所述显示单元的接口通信连接。在本附加方案中，将单片机和动力机构安装在安装箱内，具有防护作用；单片机处理后的数据不仅可以通过显示单元显示，直观明了，还可以通过存储单元存储，实现原始数据的保存。
更优选的，所述存储单元为数据存储器，所述显示单元为显示器（优选为内嵌式触摸显示器），所述检测探头为红外超声双监探头。
在实际安装时，所述行走动力源包括两个电机减速机，每个所述电机减速机与其中一个所述行走轮的轮轴连接；且电机减速机的驱动器的控制输入端与所述控制单元的控制输出端连接。本实用新型选用转速较低的电机减速机作为动力源，能实现行走架的稳定前进；另外，单片机控制电机减速机，实现了自动化控制。
在本实用新型的更优选实施方式中，所述动力机构包括旋转电机，与旋转电机连接的丝杠和与所述丝杠配合的螺母，丝杠水平设置，所述检测探头的万向球头与所述螺母相连；旋转电机的驱动器的控制输入端和所述万向球头的执行器的控制输入端与所述控制单元的控制输出端连接。当螺母水平移动过程中可通过万向球头带动检测探头旋转90°，使得检测探头具有水平和竖直两个状态，以确保检测探头的正常检测。更优选的，所述电机减速机的电机和旋转电机为伺服电机。
在本实用新型的更优选实施方式中，所述行走组件还包括多个竖向设置在所述行走架上的支腿，每个所述支腿上均安装有一个所述行走轮；支腿下面的限位块上设置有沿着所述钢轨侧边行走的辅助轮。本实用新型通过至少两对行走轮在两钢轨上表面行走；支腿下部的辅助轮沿着钢轨的侧边行走，不仅能保证行走架的运动轨迹，还能减少摩擦力。
与现有技术相比，本实用新型实现了齿轨施工中相邻齿条节距的快速检测，保证施工质量，降低齿轨车运行过程中因齿轨引起的安全事故的几率：
本实用新型将控制单元和检测探头安装在行走架上，利用行走动力源带动行走架和控制单元行走，无需人工推动行走架，省时省力；
本实用新型的检测探头具有水平和竖直两个状态，不仅便于获得每个齿条连对接处每个测量点的位置信息，还能在非检测时收起以使得检测探头能从齿条的上方顺利通过，以满足不同位置信息的获取需求，结构巧妙。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图2中动力机构的放大图。
图4是图1另一方向的侧视图。
图5是图4中M部的放大图。
图6是本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
在下述实施例中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，还需要说明的是，在下述实施例中的描述中，术语 “前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是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。
本实用新型的核心目的在于提供一种齿轨节距自动测量装置，能快速测量齿条之间的节距，确保齿条的节距均在设计误差范围内，确保齿轨车的安全行驶。
结合图1-6可知，本实用新型所述的齿轨节距自动测量装置，包括行走组件，设置在行走组件上的行走动力源、检测探头、动力机构和控制单元；其中，
行走组件包括水平设置的行走架1.1（由横向钢管和纵向钢管焊接而成）和四个竖向固连（可以螺栓连接也可以焊接）在行走架1.1上的支腿1.2，每个支腿1.2上固连有一个行走轮1.3（行走轮1.3为两对，每对行走轮1.3中的其中一个位于其中一钢轨2上而其另一行走轮1.3位于另一个钢轨2上），行走轮1.3在齿轨车配套的钢轨2（为已铺设好的工字型钢轨）上行走；
行走动力源包括两个电机减速机3，两电机减速机3与其中一对行走轮1.3一一连接，即本实用新型采用双电机减速机3驱动行走架1.1行走，可有效避免行走架1.1走偏。当然，在实际安装时行走动力源也可以是设置在行走架1.1上的带传动机构或链条传动机构，本实用新型的行走动力源并不局限于电机减速机；
检测探头4具有探针和万向球头（优选为执行器万向铰链），万向球头的执行器使检测探头具有第一状态和第二状态，在第一状态下检测探头4处于竖直状态且位于齿条的齿槽内，以获取检测点位置信息；在第二状态下检测探头4处于水平状态且位于齿条上方，确保检测探头4从齿条上方经过；
在实际安装时，检测探头4优选CNC用红外超声双监探头，不仅能获得高度信息以确定状态改变位置（即图3中的A位置和C位置），还能获取齿条的齿槽壁的位置信息（即图3中的B位置和D位置）；
动力机构设置在行走架1.1，具有沿齿条方向水平往返的移动件，万向球头与移动件连接在一起，确保检测探头能获取不同位置的位置信息；
控制单元优选为单片机，检测探头4的信号输出端与单片机的信号输入端电连接，每个电机减速机3的驱动器的控制输入端、动力机构的控制输入端与单片机的控制输出端连接，即利用单片机控制小车的行走和检测探头4的工装状态。
使用时，将行走架1.1移动至两齿条之间，当检测探头4到达第一个齿条的齿槽中心位置（即图3中的A位置）时，检测探头4由水平状态转动至竖直状态，动力机构带动检测探头4继续前进并获取B位置的信息；然后检测探头4复位至水平状态，动力机构带动检测探头4继续前进至C位置后由水平状态旋转至竖直状态，动力机构带动检测探头4前进并获取D位置的信息，D位置和B位置的差值即为节距值，当D点和B点的差值在预设范围内，则说明两齿条的节距在误差允许范围；若不在预设范围，则说明两齿条的节距差超过设计偏差，需要对第二个齿条进行调整，以使两齿条之间的节距符合设计要求。
结合图1-2和4可知，行走架1.1的中心处还设置有一个安装箱6，单片机和动力机构设置在安装箱6内；动力机构包括设置在安装箱6底壁上的旋转电机7.1（旋转电机7.1的驱动器的控制输入端与单片机的控制输出端连接），与旋转电机7.1连接的丝杠7.2和与丝杠7.2配合的螺母7.3（即移动件），丝杠7.2通过轴承座转动设置在安装箱6内；检测探头4的万向球头（即执行器球型铰链，其执行器与单片机的控制输出端连接，以实现检测探头状态的自动控制）与螺母7.3连接在一起，万向球头能够实现检测探头4水平和竖直状态的灵活切换需求；动力机构可带动检测探头在齿条连接处上方行走，满足不同位置信息的获取需求。
结合图1-2和6，为提高自动化程度，本实用新型的齿轨节距自动测量装置，还包括设置在安装箱6顶壁的报警单元（即报警器8，优选声光报警器）、显示单元（即显示器，优选内嵌式触摸显示器9）和存储单元（即数据存储器10）。其中，内嵌式触摸显示器9与单片机双向通讯连接，报警单元的报警信号输入端与控制单元的报警信号输出端连接，当两齿条之间的节距差不在设计范围内，报警器8报警，并提醒工作人员根据内嵌式触摸显示器9的显示结果调整齿条的位置，以确保两齿条的节距差在设计要求范围内；单片机的数据接口与数据存储器10的数据接口双向通讯连接，不仅实现了数据的存储，还便于后期查看。
如图4所示，支腿1.2底部具有一个限位块1.4与支腿1.2为L形结构，限位块1.4上设置有沿着钢轨侧边行走的辅助轮1.5，不仅能避免行走架1.1在行走过程中出现偏斜情况，确保行走架1.1的运动精度，还能减少摩擦力。
在实际安装时，电机减速机3的电机和旋转电机7.1均选用直流伺服电机，安装箱6内设置有电池（优选蓄电池，即采用直流电源供电），蓄电池为检测探头4、万向球头11、单片机、显示器、报警器8、电机减速机3和旋转电机7.1提供电源，确保各电元器件的正常工作。
本实用新型的使用过程和工作原理如下：将本实用新型架设在齿条两侧的钢轨2上，确保四个行走轮1.3均位于钢轨2的上表面，且辅助轮位于钢轨2的侧边上，具体如图5所示；向内嵌式触摸显示器9输入测量指令，单片机控制电机减速机3同步转动，使行走架1.1沿着钢轨2移动，使检测探头位于齿条节点处；
单片机控制旋转电机7.1旋转使螺母带着检测探头4继续前进，到达A位置时检测探头4由水平状态转动至竖直状态，动力机构通过螺母带动检测探头4继续前进，并获得B位置的位置信息；然后万向球头11带动检测探头4旋转至水平状态以通过齿条，动力机构带动检测探头继续前进至C位置，将检测探头4由水平状态转动至竖直状态，继续前进并获取D位置的信息，检测探头4将检测到的位置信息传输给单片机，单片机得到D位置和B位置的差值并通过内嵌式触摸显示器9显示，若该差值在误差范围内报警器8不报警，若该差值不在设计范围内，则通过报警器8报警，提醒工作人员移动第二个齿条；本实用新型可将数据存储在数据存储器10内，以便于后期查看。
最后还需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种齿轨节距自动测量装置，其特征在于：包括
行走组件，包括水平设置的行走架和设置在所述行走架上的至少两对行走轮，至少两对所述行走轮在齿轨两侧的钢轨上行走；
行走动力源，所述行走动力源与其中一对所述行走轮传动连接；
动力机构，设置在行走架上，所述动力机构具有一水平往返的移动件；
检测探头，所述检测探头的万向球头使检测探头具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下检测探头处于竖直状态且位于齿轨的齿槽内，在所述第二状态下检测探头处于水平状态且位于齿轨上方，且万向球头与所述移动件相连；及
控制单元，所述检测探头的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接，控制单元的控制输出端分别与所述行走动力源、动力机构的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：还包括报警单元，所述报警单元的报警信号输入端与所述控制单元的报警信号输出端连接。
3.根据权利要求2所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述控制单元为单片机，所述报警单元可为声音报警器、光报警器或声光报警器。
4.根据权利要求3所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：还包括设置在所述行走架中心位置处的安装箱和设置在所述安装箱上的显示单元、存储单元，所述单片机和动力机构设置在安装箱内，所述报警单元设置在安装箱上；
所述控制单元的数据接口与所述存储单元的数据接口连接，所述控制单元的接口与所述显示单元的通讯连接。
5.根据权利要求4所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述存储单元为数据存储器，所述显示单元为显示器；所述检测探头为红外超声双监探头。
6.根据权利要求3所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述行走动力源包括两个电机减速机，每个所述电机减速机与其中一个所述行走轮的轮轴连接；且电机减速机的驱动器的控制输入端与所述控制单元的控制输出端连接。
7.根据权利要求6所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述动力机构包括旋转电机，与旋转电机连接的丝杠和与所述丝杠配合的螺母，丝杠水平设置，所述检测探头的万向球头与所述螺母相连；旋转电机的驱动器的控制输入端和所述万向球头的执行器的控制输入端与所述控制单元的控制输出端连接。
8.根据权利要求7所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述电机减速机的电机和旋转电机均为伺服电机。
9.根据权利要求1所述的齿轨节距自动测量装置，其特征在于：所述行走组件还包括多个竖向设置在所述行走架上的支腿，每个所述支腿上均安装有一个所述行走轮；支腿下面的限位块上设置有沿着所述钢轨侧边行走的辅助轮。
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| CN111348575A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 核动力运行研究所 | 一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置及方法 |
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| CN111348575B (zh) * | 2018-12-24 | 2024-01-12 | 核动力运行研究所 | 一种齿轮齿条传动提升机构的坠落检测与保护装置及方法 |
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