本實用新型涉及鐵路現(xiàn)場自動更換螺栓的智能施工設備領域，具體是一種用于裝拆軌道螺栓的機器人。

背景技術：

高速鐵路是現(xiàn)代鐵路發(fā)展方向的共識，在國家“一帶一路”戰(zhàn)略的背景下中國高速鐵路飛速發(fā)展，高鐵建設將成為國家規(guī)劃與工程應用領域至關重要的一環(huán)。長期以來，鐵軌的換軌主要是依靠人力去實現(xiàn)，這不僅需要大量的人力，而且因為這種氣動扳手太過沉重，這還是一項很艱苦的體力勞動。可以預測，未來將更少有人愿意做這項工作，因此用于裝拆軌道螺栓的機器人應運而生。

高速鐵路使用的是無砟軌道，無砟軌道采用混凝土、瀝青等澆灌而成，因而無砟軌道具有穩(wěn)定性高、少維修、軌道內(nèi)側平展、壽命長等優(yōu)點。智能裝卸螺栓機器人是在鐵道線上用于裝卸螺絲的機器，該機器可以自動控制履帶在鐵軌內(nèi)側作業(yè)，無砟軌道內(nèi)側的平展有利于提高履帶行走的平穩(wěn)性。當然，高鐵軌道的固定還是采用螺栓固定，螺栓的裝卸還是使用有咋軌道裝卸螺栓的方法，現(xiàn)有半自動螺栓裝卸機不僅需要人為搬動機器，還需要人為對準螺栓。智能裝卸螺栓機器人在裝卸螺栓時不需要人為輔助操作，只需要人在控制室監(jiān)控車的動向。

因此，需要一種能夠解決高鐵軌道兩側螺栓自動化安裝和卸載的問題的用于裝拆軌道螺栓的機器人，該機器人能夠實現(xiàn)無砟軌道螺栓更換的自動化、其具有勞動強度小、軌道的固定安全可靠的特點，另外，利用本機器人卸載的螺栓可自動回收，適應多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種能夠解決高鐵軌道兩側螺栓自動化安裝和卸載的問題的用于裝拆軌道螺栓的機器人，該機器人能夠實現(xiàn)無砟軌道螺栓更換的自動化、其具有勞動強度小、軌道的固定安全可靠的特點，另外，利用本機器人卸載的螺栓可自動回收，適應多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

本實用新型的用于裝拆軌道螺栓的機器人，包括機體、用于承載所述機體在軌道內(nèi)側沿軌道長度方向行走的行走機構、設置于所述機體并可沿軌道橫向往復移動的機械臂；所述機械臂上設有用于拾取并將螺栓擰緊于軌道螺栓座或者將螺栓從軌道螺栓座上卸下的鉗手；

進一步，所述鉗手包括鉗座和至少兩個夾持塊；所述夾持塊與鉗座之間形成四連桿機構，所述鉗座滑動配合有用于驅動所述四連桿機構動作的滑桿，并通過該滑桿的往復滑動控制兩所述夾持塊夾緊或松弛；

本實用新型的用于裝拆軌道螺栓的機器人還包括用于為所述鉗手供應螺栓的自動送螺栓機構；所述自動送螺栓機構包括設置于所述機體用于儲存螺栓的料槽、可沿機體橫向往復滑動用于將螺栓移動至所述鉗手正下方的運輸槽以及用于將料槽內(nèi)的螺栓逐一輸送至運輸槽內(nèi)的送栓管；

進一步，所述行走機構為履帶式底盤；

進一步，所述機械臂上設有用于驅動所述滑桿往復滑動的氣缸以及用于驅動所述鉗座繞滑桿軸線自轉的電機；

進一步，所述夾持塊的內(nèi)側形成槽型的夾持面，且兩所述夾持塊夾緊后使兩夾持面相互配合形成與螺栓頭部適形的六邊形夾持口；

進一步，所述機體上沿橫向設有用于引導所述運輸槽往復移動的運輸軌道，所述運輸槽沿運輸軌道向內(nèi)滑動至死點位置時與所述送栓管的出口對應以承接來自送栓管的螺栓，運輸槽沿運輸軌道向外滑動至死點位置時可位于鉗手正下方以向鉗手供應螺栓；

進一步，所述機體沿橫向設有翼板，所述翼板上設有橫向導軌，所述機械臂通過該橫向導軌沿機體橫向往復滑動；所述機體沿豎直方向設有豎直導軌并通過該豎直導軌與所述橫向導軌滑動配合使橫向導軌可沿豎直方向往復滑動；

本實用新型的用于裝拆軌道螺栓的機器人還包括用于控制行走機構、機械臂、鉗手和運輸槽動作的控制器；所述機體兩側分布有用于監(jiān)控機體與軌道間距的激光傳感器；所述翼板上設有用于監(jiān)控鉗手與螺栓相對位置的攝像機；所述履帶式底盤上設有用于檢測履帶與地面的接觸壓力的壓力傳感器；所述激光傳感器、攝像機和壓力傳感器的信號輸出端均連接于所述控制器的信號輸入端。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的用于裝拆軌道螺栓的機器人，通過行走機構在無砟軌道內(nèi)側沿軌道的長度方向行走，設置在機體上的機械臂可沿橫向往復移動，從而帶動機械臂上的鉗手移動，使鉗手能夠在螺栓供應位置拾取螺栓，并將螺栓移動到軌道內(nèi)側或外側的螺栓座位置，再利用鉗手帶動螺栓轉動，使螺栓能夠旋入螺栓座內(nèi)，實現(xiàn)軌道螺栓的自動安裝，軌道螺栓拆卸時，鉗手反轉將螺栓從螺栓座上卸下，再帶動卸下的螺栓向機體側移動至廢栓收集位置，最終實現(xiàn)螺栓的自動拆卸，本機器人能夠解決高鐵軌道兩側螺栓的自動化安裝和卸載問題，使無砟軌道螺栓的更換實現(xiàn)自動化，有效減小工作人員的勞動強度，并且提高了軌道固定的安全性和可靠性，另外，利用本機器人卸載的螺栓可自動回收，適應多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型的自動送螺栓機構的示意圖；

圖3為本實用新型的鉗手的結構示意圖；

圖4為本實用新型的夾持塊的夾持面示意圖；

圖5為本實用新型的履帶式底盤的示意圖；

圖6為本實用新型的無砟軌道的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為本實用新型的自動送螺栓機構的示意圖；圖3為本實用新型的鉗手1的結構示意圖；圖4為本實用新型的夾持塊16的夾持面21示意圖；圖5為本實用新型的履帶式底盤的示意圖；圖6為本實用新型的無砟軌道26的結構示意圖，本實施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機器人包括機體8、用于承載所述機體8在軌道26內(nèi)側沿軌道26長度方向行走的行走機構、設置于所述機體8并可沿軌道26橫向往復移動的機械臂；本機架人進行作業(yè)時，其橫向與軌道26橫向保持一致，所述機械臂上設有用于拾取并將螺栓擰緊于軌道26螺栓座28或者將螺栓從軌道26螺栓座28上卸下的鉗手1；本實施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機器人，通過行走機構在無砟軌道26內(nèi)側沿軌道26的長度方向行走，設置在機體8上的機械臂可沿橫向往復移動，從而帶動機械臂上的鉗手1移動，使鉗手1能夠在螺栓供應位置拾取螺栓，并將螺栓移動到軌道26內(nèi)側或外側的螺栓座28位置，再利用鉗手1帶動螺栓轉動，使螺栓能夠旋入螺栓座28內(nèi)，實現(xiàn)軌道26螺栓的自動安裝，軌道26螺栓拆卸時，鉗手1反轉將螺栓從螺栓座28上卸下，再帶動卸下的螺栓向機體8側移動至廢栓收集位置，最終實現(xiàn)螺栓的自動拆卸，本機器人能夠解決高鐵軌道26兩側螺栓的自動化安裝和卸載問題，使無砟軌道26螺栓的更換實現(xiàn)自動化，有效減小工作人員的勞動強度，并且提高了軌道26固定的安全性和可靠性，另外，利用本機器人卸載的螺栓可自動回收，適應多路段更換螺栓要求、全場不需人工輔助。

本實施例中，所述鉗手1包括鉗座19和至少兩個夾持塊16；所述夾持塊16與鉗座19之間形成四連桿機構，所述鉗座19滑動配合有用于驅動所述四連桿機構動作的滑桿2，并通過該滑桿2的往復滑動控制兩所述夾持塊16夾緊或松弛；本實施例的鉗座19包括與滑桿2配合的套筒20和分列固定于套筒20外側壁并對稱設置的兩個支架，兩支架共同形成具有開口的矩形框結構，每個夾持塊16均通過兩連桿(第一連桿18和第二連桿17)連接于支架，使二者之間形成四邊形連桿機構，其中第一連桿18向滑桿2側延伸，滑桿2端部通過第三連桿與第一連桿18的延伸端鉸接，滑桿2往復滑動時，第一連桿18將繞其與支架的鉸接端擺動，使夾持塊16夾緊或松弛。

本實用新型的無砟軌道26智能裝卸螺栓機器人還包括用于為所述鉗手1供應螺栓的自動送螺栓機構；所述自動送螺栓機構包括設置于所述機體8用于儲存螺栓的料槽7、可沿機體8橫向往復滑動用于將螺栓移動至所述鉗手1正下方的運輸槽11以及用于將料槽7內(nèi)的螺栓逐一輸送至運輸槽11內(nèi)的送栓管14；為控制螺栓輸送的頻率，送栓管14內(nèi)可設置電磁閥，當運輸槽11移動至送栓管14出口下方時，電磁閥開啟，使一個螺栓滑落至運輸槽11內(nèi)，然后電磁閥關閉，所述鉗手1與運輸槽11相配合以便于鉗手1夾取螺栓，從螺栓外側夾取螺栓頭與目前市場自動打螺絲機采用的打孔擰緊相比能傳遞更大的扭矩；提高了鐵軌的穩(wěn)定性及安全性，本實施例的運輸槽11的寬度應稍大于螺栓桿部的外徑，使螺栓能夠以頭部朝上的姿態(tài)直立在運輸槽11內(nèi)，保證鉗手1能夠直接夾持其頭部，當需要對軌道26螺栓進行拆卸時，可將運輸槽11更換為尺寸較大的廢栓槽，此時，廢栓槽應始終位于運輸軌道9的橫向外側，以承接由鉗手1卸下的廢舊螺栓。

本實施例中，所述行走機構為履帶式底盤13，履帶式底盤13包括，傳動軸系12、履帶24、驅動輪25、托帶輪、導向輪、支重輪22和動力驅動裝置23，其具體結構為現(xiàn)有技術，不再贅述，采用履帶式底盤作具有驅動力大，越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大、轉彎半徑小，靈活性好的優(yōu)點。

本實施例中，所述機械臂上設有用于驅動所述滑桿2往復滑動的氣缸以及用于驅動所述鉗座19繞滑桿2軸線自轉的電機，本實施例中，滑桿2與氣缸的活塞桿一體成型，當需要夾緊螺栓時，氣缸的活塞桿向外伸出，使第一連桿18繞其與支架的鉸接端轉動，兩夾持塊16相對靠近，實現(xiàn)夾緊動作；當需要安裝或拆卸螺栓時，電機驅動鉗座19和繞滑桿2軸線轉動，夾持塊16在第一連桿18和第二連桿17的帶動下也將繞滑桿2的軸線轉動，從而將螺栓旋入螺栓座28或從螺栓座28拆除。

本實施例中，所述夾持塊16的內(nèi)側形成槽型的夾持面21，且兩所述夾持塊16夾緊后使兩夾持面21相互配合形成與螺栓頭部適形的六邊形夾持口，夾持塊16上的槽型夾持面21的尺寸應根據(jù)螺栓頭部的尺寸進行設計，保證兩夾持塊16夾緊后夾持面21能夠與螺栓頭部緊密貼合。

本實施例中，所述機體8上沿橫向設有用于引導所述運輸槽11往復移動的運輸軌道9，運輸導軌9上滑動配合一滑塊10，所述運輸槽11固定在該滑塊10上，所述運輸槽11沿運輸軌道9向內(nèi)滑動至死點位置時與所述送栓管14的出口對應以承接來自送栓管14的螺栓，運輸槽11沿運輸軌道9向外滑動至死點位置時可位于鉗手1正下方以向鉗手1供應螺栓；所述定位控制系統(tǒng)包括安裝于機翼的縱向導軌用于機械臂的縱向移動，鉗手1的橫向移動距離和停留時間是由控制系統(tǒng)所控制；本機器人安裝螺栓時，運輸槽11在只在橫向始末兩個死點位置停留，開始位置用于接住從送栓管14里滑出的螺栓，末端位置停留讓鉗手1夾取螺栓；所述鉗手1沿橫向運行到起始端位置(靠近機體8的一端)的同時，運輸槽11運行到末端位置(遠離機體8的一端)并位于鉗手1的正下方。

本實施例中，所述機體8沿橫向設有翼板5，所述翼板5上設有橫向導軌4，所述機械臂通過該橫向導軌4沿機體8橫向往復滑動；所述機體8沿豎直方向設有豎直導軌6并通過該豎直導軌6與所述橫向導軌4滑動配合使橫向導軌4可沿豎直方向往復滑動，其中，機械臂上端固定于一滑軌座3并通過該滑軌座3與橫向導軌配合，機械臂、翼板5和橫向導軌4均成對設置并分列在機體8的橫向兩側，以同時對機體8兩側的軌道26螺栓進行安裝或拆卸作業(yè)，本實施例中，機械臂在橫向導軌4和豎直導軌6的配合下能夠使鉗手1移動到豎直平面內(nèi)的任意一點，以準確的進行螺栓的抓取、安裝和拆卸動作。

本實施例的無砟軌道26智能裝卸螺栓機器人還包括用于控制行走機構、機械臂、鉗手1和運輸槽11動作的控制器；所述機體8兩側分布有用于監(jiān)控機體8與軌道26間距的激光傳感器；所述翼板5上設有用于監(jiān)控鉗手1與螺栓相對位置的攝像機；所述履帶式底盤上設有用于檢測履帶與地面的接觸壓力的壓力傳感器；所述激光傳感器、攝像機和壓力傳感器的信號輸出端均連接于所述控制器的信號輸入端，控制器可根據(jù)軌道26螺栓均勻分布的規(guī)律，計算出機器人在軌道26間準確的行進速度和停留時間，進而根據(jù)計算出的行進速度和停留時間對行走機構進行準確控制；另外，為避免履帶在行走過程中與鐵軌內(nèi)側產(chǎn)生摩擦碰撞，機體8兩側分布有激光傳感器，以檢測機器人周圍預定范圍內(nèi)是否有障礙物，并根據(jù)檢測結構控制行走機構的行走方向，CCD視覺攝像機安裝于兩側機翼上，用于檢測鉗手1對螺栓進行拆裝時，其是否對準被拆裝的螺栓，并根據(jù)采集的信號控制機械臂的橫向運動和豎直運動，壓力傳感器安裝于履帶機構用于檢測履帶與地面的接觸壓力，以此控制鉗手1對螺栓施加的壓力，進而對機械臂工作室的振動進行調(diào)整。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。