一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统

摘要

一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统，包括三相精调器、推行小车以及用于驱动三相精调器工作的伺服驱动机构以及用于给伺服驱动机构供电的电气柜；所述推行小车包括车架、安装于车架底部的万向车轮和安装于车架上用于悬挂所述伺服驱动机构的悬挂机构以及用于固定电气柜的电气柜安装架，所述电气柜安装于电气柜安装架上；所述三相精调器安装于待调整的轨道板处并与待调整的轨道板连接，所述推行小车通过万向车轮沿轨道板纵向方向推行，用于在需要对轨道板进行精调时，将所述伺服驱动机构运送至待调整的轨道板处与三相精调器连接，以驱动三相精调器工作，并在轨道板精调完成后，通过悬挂机构悬挂拆下后的伺服驱动机构并运送至下一轨道板待精调点。

说明书

技术领域

本发明涉及无砟轨道板施工技术领域，具体涉及一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统。

背景技术

在无砟轨道板铺设中，精调工序尤为重要。国内外轨道板精调施工采用的方法，与轨道板支承、测量方法密不可分。目前，轨道板精调一般采用带调整螺杆的精调爪支承在底座板上，通过全站仪测量棱镜位置坐标，软件计算出调整量后由人工转动精调爪螺杆完成。人工调整存在以下不足：

(1)调整效率较低，人工调整时需要工人手动转动调整螺杆，不能实现调整螺杆的联动，费时费力；

(2)调整精度低，人工调整时，调整螺杆旋转圈数由工人粗略计算，并结合经验完成精调作业，精调精度难以得到保证。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统，具体方案如下：

一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统，所述系统包括用于在X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向对轨道板进行调整的三相精调器、沿轨道纵向方向推行的推行小车以及用于驱动三相精调器工作的伺服驱动机构以及用于给伺服驱动机构供电的电气柜；所述推行小车包括车架、安装于车架底部的万向车轮和安装于车架上用于悬挂所述伺服驱动机构的悬挂机构以及用于固定电气柜的电气柜安装架，所述电气柜安装于电气柜安装架上；

所述三相精调器安装于待调整的轨道板处并与待调整的轨道板连接，所述推行小车通过万向车轮沿轨道板纵向方向推行，用于在需要对轨道板进行精调时，将所述伺服驱动机构运送至待调整的轨道板处与三相精调器连接，以驱动三相精调器工作，并在轨道板精调完成后，通过悬挂机构悬挂拆下后的伺服驱动机构并运送至下一轨道板待精调点。

进一步地，所述CRTSIII无砟轨道板自动精调系统还包括测量计算模块，所述测量计算模块用于测量并计算待精调的轨道板X轴向、Y轴向和Z轴向的调整量，基于所述调整量生成调整量控制指令，并将所述调整量控制指令发送给伺服驱动机构，所述伺服驱动机构用于基于所述调整量控制指令驱动三相精调器在X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向对轨道板进行相应的调整。

进一步地，所述三相精调器包括固定底座、球铰底座以及三相调节模块，所述球铰底座安装于固定底座上且与固定底座球铰连接，所述三相调节模块包括X向调节器、Y向调节器以及Z向调节器，所述Y向调节器沿Y向滑动安装于球铰底座上，所述X向调节器沿X向滑动安装于Y向调节器上，所述Z向调节器沿Z向滑动安装于X向调节器上，所述伺服驱动机构包括驱动Y向调节器沿Y向滑动的Y向伺服驱动机构、驱动X向调节器沿X向滑动的X向伺服驱动机构以及驱动Z向调节器沿Z向滑动的Z向伺服驱动机构，所述伺服驱动机构与所述三相精调器连接结构具体为：所述X向伺服驱动机构与X向调节器连接，所述Y向伺服驱动机构与Y向调节器连接，所述Z向伺服驱动机构与Z向调节器连接，所述Z向调节器与所述待调整出的轨道板连接；

其中，所述球铰底座下端为半球形状，所述固定底座上设置有与所述球铰底座下端半球形状配合的凹球面，所述球铰底座下端嵌入所述固定底座的凹球面内，所述球铰底座与固定底座之间还通过防脱螺杆连接，形成自适应球铰连接。

进一步地，所述Y向调节器包括Y向调节座和Y向调节螺栓，所述Y向调节座沿Y向滑动安装于球铰底座上，所述Y向伺服驱动机构包括伺服电机，所述Y向调节螺栓沿Y轴向设置，所述Y向调节螺栓的螺杆与所述Y向调节座螺纹连接，所述Y向调节螺栓的螺头与Y向伺服驱动机构的伺服电机的输出轴固定连接，通过Y向伺服驱动机构的伺服电机带动转动；

其中，所述Y向调节座通过底部上开设的与球铰底座顶部相匹配的开槽口滑动连接，所述球铰底座顶部上还开设有沿Y向的滑槽，所述Y向调节座开槽口处连接有导向螺钉，所述Y向调节座的导向螺钉卡入所述球铰底座的滑槽中，其中，所述球铰底座上还设置有凹槽卡口，所述Y向调节螺栓的螺头卡入所述球铰底座的凹槽卡口中。

进一步地，所述X向调节器包括X向调节座和X向调节螺栓，所述X向调节座沿X向滑动安装于Y向调节器上，所述X向伺服驱动机构包括伺服电机，所述X向调节螺栓沿X轴向设置，所述X向调节螺栓的螺杆与所述X向调节座螺纹连接，所述X向调节螺栓的螺头与X向伺服驱动机构的伺服电机的输出轴固定连接，通过X向伺服驱动机构的伺服电机带动转动；

所述X向调节座通过底部上开设的与Y向调节器顶部相匹配的开槽口滑动连接，所述Y向调节器顶部上还开设有沿X向的滑槽，所述X向调节座开槽口处连接有导向螺钉，所述X向调节座的导向螺钉卡入所述Y向调节器的滑槽中，其中，所述Y向调节器上还设置有凹槽卡口，所述X向调节螺栓的螺头卡入所述Y向调节器的凹槽卡口中。

进一步地，所述Z向调节器包括Z向调节螺栓和用于与轨道板连接的精调器安装座，所述精调器安装座沿Z向滑动安装于X向调节器上，所述Z向伺服驱动机构包括伺服电机，所述Z向调节螺栓沿Z轴向设置，所述Z向调节螺栓的螺杆与精调器安装座螺纹连接，所述Z向调节螺栓的螺头与Z向驱动器的伺服电机的输出轴连接，所述Z向调节螺栓的螺杆的底端呈半球形状，所述X向调节器的顶部设置有与所述半球形状配合的凹球面，所述Z向调节螺栓的螺杆的底端嵌入所述X向调节器的凹球面内。

进一步地，所述X向伺服驱动机构、Y向伺服驱动机构和Z向伺服驱动机构均包括伺服电机、减速机、输出轴固定导向套筒、反扭矩座、弹簧以及弹簧挡块，伺服电机作为动力源与减速机通过螺栓连接，所述减速机与输出轴固定导向套筒连接，所述反扭矩座和弹簧挡块间隔安装于所述输出轴固定导向套筒上，且所述弹簧挡块位于输出轴固定导向套筒末端，所述弹簧套于所述输出轴固定导向套筒且位于反扭矩座和弹簧挡块之间，所述弹簧处于压缩状态，其一端连接于所述反扭矩座上，另一端连接于所述弹簧挡块上。

进一步地，所述系统还包括精调器框架，所述X向伺服驱动机构、Y向伺服驱动机构和Z向伺服驱动机构均连接于精调器框架上，所述精调器框架与三相精调器可拆卸连接。

进一步地，所述精调器框架由X轴动力安装座、第一Y轴导向杆、X轴导向安装座、Y轴安装立板、Z轴导向固定块、第二Y轴导向杆和Z轴导向安装座，X向伺服驱动机构的反扭矩座与X轴动力安装座连接，X轴动力安装座滑动连接于第一Y轴导向杆上，Z向伺服驱动机构滑动连接于Z轴导向固定块的X轴导向凹槽中，Z轴导向固定块两侧设置有挡板，Z轴导向固定块滑动连接于第二Y轴导向杆上，第二Y轴导向杆与Z轴导向安装座连接，所述第一Y轴导向杆和第二Y轴导向杆均沿Y轴向设置，所述X轴导向凹槽沿X轴向设置。

进一步地，所述三相精调器为4个，分别安装于待调整的轨道板四角处。

本发明具有以下有益效果：

(1)在轨道板铺设线路曲线段，可完成处于超高位置轨道板的自动精调作业；

(2)可实现伺服驱动机构的快速拆卸、安装及转运；

(3)实现无砟轨道板精调作业自动化与智能化；

(4)提高无砟轨道板精调作业的精调精度及施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的CRTSIII无砟轨道板自动精调系统结构的正视图；

图2为本发明实施例提供的CRTSIII无砟轨道板自动精调系统结构的侧视图；

图3本发明实施例提供的伺服驱动机构连接到三相精调器的结构图；

图4本发明实施例提供的伺服驱动机构连接到三相精调器的俯视图；

图5为本发明实施例提供的推行小车的机构图；

图6为本发明实施例提供的三相精调器与伺服驱动机构连接的正视图；

图7为本发明实施例提供的三相精调器与伺服驱动机构的侧视图；

图8为本发明实施例提供的三相精调器的正视图；

图9为本发明实施例提供的三相精调器的侧视图；

图10为本发明实施例提供的三相精调器轴测图；

图11为本发明实施例提供的三相精调器与伺服驱动机构的俯视图；

图12为本发明实施例提供的执行机构结构图；

图13为本发明实施例提供的三相精调器与伺服驱动机构的轴测图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明实施例提供的一种CRTSIII无砟轨道板自动精调系统，所述系统包括用于在X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向对轨道板10进行调整的三相精调器1、沿轨道纵向方向推行的推行小车7以及用于驱动三相精调器1工作的伺服驱动机构9以及用于给伺服驱动机构9供电的电气柜8；所述推行小车7包括车架、安装于车架底部的万向车轮3.1和安装于车架上用于悬挂所述伺服驱动机构9的悬挂机构3.2以及用于固定电气柜8的电气柜安装架3.3，所述电气柜8安装于电气柜安装架3.3上；

其中，三相精调器1在精调作业前放置于轨道板10四角，与轨道板10通过螺栓连接，在浇筑自密实混凝土前还起到支承固定轨道板10的作用。三相精调器1可完成轨道板10三个自由度调节；

其中，推行小车7由万向车轮3.1、悬挂机构3.2、电气柜安装架3.3组成。推行小车7采用框架式车体，电气柜8安装固定在电气柜安装架3.3上，框架式结构为硬件设备提供安装固定基体。完成单块轨道板10精调时，将伺服驱动机构9从三相精调器1上拆卸下来，放置在悬挂机构3.2上，转运至下一块轨道板10继续进行精调作业，推行小车7采用万向车轮3.1，保证小车在线路曲线段正常行驶，万向车轮3.1采用机械制动方式，其中，转运小车采用推行方式为其中一种具体实施方式，也可采用无线遥控等方式。

待推行小车7运行到位后，从悬挂机构3.2上取下伺服驱动机构9，安装在预先连接在轨道板10上的三相精调器1上，开始进行精调作业。

优选地，所述CRTSIII无砟轨道板10自动精调系统还包括测量计算模块和电控柜6，所述测量计算模块用于测量并计算待精调的轨道板10的X轴向、Y轴向和Z轴向的调整量，基于所述调整量生成调整量控制指令，并将所述调整量控制指令发送给电控柜6，通过电控柜6将调整量控制指令发送给伺服驱动机构9，所述伺服驱动机构9用于基于所述调整量控制指令驱动三相精调器1在X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向对轨道板10进行相应的调整。

其中，所述测量计算模块包括控制手薄、全站仪和工控机，伺服驱动机构9安装完毕后，将线路数据文件导入控制手薄，控制手薄即可控制全站仪对棱镜基准仪11位置坐标进行自动测量。测量完毕，自动计算轨道板10调整量。生成横偏、里程偏差、高程共7个调整数据，工控机通过无线网络接收调整数据，并确定调整方案。电控柜6内无线串口服务器接收调整量控制指令，并控制伺服驱动机构9依次执行动作，驱动三相精调器1对轨道板10进行调整，将轨道板10调整到位。

调整完毕后，在通过工控机给工控机发出执行完毕信号，此时，控制手薄继续控制全站仪对棱镜基准仪11位置坐标进行自动测量，若轨道板10几何位置在调整误差允许范围内，不再执行动作。再次解算轨道板10空间位置，确定调整方案，对轨道板10进行二次调整，直至将轨道板10调整到位。调整完毕后，转运至下块轨道板10继续进行精调作业，基本实现轨道板10作业自动化、智能化。

如图6-13所示，其中，所述三相精调器1包括固定底座1.1、球铰底座1.2以及三相调节模块，所述球铰底座1.1安装于固定底座1.2上且与固定底座1.2球铰连接，所述三相调节模块包括X向调节器、Y向调节器以及Z向调节器，所述Y向调节器沿Y向滑动安装于球铰底座上，所述X向调节器沿X向滑动安装于Y向调节器上，所述Z向调节器沿Z向滑动安装于X向调节器上，所述伺服驱动机构9包括驱动Y向调节器沿Y向滑动的Y向伺服驱动机构3、驱动X向调节器沿X向滑动的X向伺服驱动机构2以及驱动Z向调节器沿Z向滑动的Z向伺服驱动机构4，所述X向伺服驱动机构2与X向调节器连接，所述Y向伺服驱动机构3与Y向调节器连接，所述Z向伺服驱动机构4与Z向调节器连接；

其中，所述球铰底座1.2下端为半球形状，所述固定底座1.1上设置有与所述半球形状配合的凹球面，所述球铰底座1.2下端嵌入所述固定底座1.1的凹球面内，所述球铰底座1.2与固定底座1.1之间还通过防脱螺杆1.11连接，形成自适应球铰连接，使固定底座1.1与球铰底座1.2间可相对滑动，自适应混凝土底座板两侧坡度。

上述实施例中，固定底座1.1与球铰底座1.2通过半球面配合，中部采用防脱螺杆1.11连接，形成自适应球铰。自动精调器放置在底座板上时，下部球铰可补偿底座板两侧坡度，保证上部框架结构稳定。

优选地，所述Y向调节器包括Y向调节座1.3和Y向调节螺栓1.4，所述Y向调节座1.3沿Y向滑动安装于球铰底座1.2上，所述Y向伺服驱动机构3包括伺服电机，所述Y向调节螺栓1.4沿Y轴向设置，所述Y向调节螺栓1.4的螺杆与所述Y向调节座1.3螺纹连接，所述Y向调节螺栓1.4的螺头与Y向伺服驱动机构3的伺服电机的输出轴固定连接，通过Y向伺服驱动机构3的伺服电机带动转动。其中，所述Y向调节座1.3通过底部上开设的与球铰底座1.2顶部相匹配的开槽口滑动连接，所述球铰底座1.2顶部上还开设有沿Y向的滑槽，所述Y向调节座1.3开槽口处连接有导向螺钉1.12，所述Y向调节座1.3的导向螺钉1.12卡入所述球铰底座的滑槽中，Y向调节座1.3的导向螺钉沿球铰底座1.2的滑槽方向滑动，实现导向功能。其中，所述球铰底座1.2上还设置有凹槽卡口，所述Y向调节螺栓1.4的螺头卡入所述球铰底座1.2的凹槽卡口中，使Y向调节螺栓1.4的轴向固定，使用时，Y向伺服驱动机构3带动Y向调节螺栓1.4转动，由于Y向调节螺栓1.4的轴向固定，当其转动时，与其连接的Y向调节座1.3便可沿Y向直线滑动，而与Y向调节座1.3连接的上部整体结构也会沿Y向运动，上部结构中，精调器安装座1.5与轨道板10连接，实现轨道板10的Y向调节。

优选地，所述X向调节器包括X向调节座1.7和X向调节螺栓1.8，所述X向调节座1.7沿X向滑动安装于Y向调节器上，所述X向伺服驱动机构2包括伺服电机，所述X向调节螺栓1.8沿X轴向设置，所述X向调节螺栓1.8的螺杆与所述X向调节座1.7螺纹连接，所述X向调节螺栓1.8的螺头与X向伺服驱动机构2的伺服电机的输出轴固定连接，通过X向伺服驱动机构2的伺服电机带动转动。其中，所述X向调节座1.7通过底部上开设的与Y向调节器顶部相匹配的开槽口滑动连接，所述Y向调节器顶部上还开设有沿X向的滑槽，所述X向调节座1.7开槽口处连接有导向螺钉，所述X向调节座1.7的导向螺钉卡入所述Y向调节器的滑槽中，X向调节座1.7的导向螺钉沿Y向调节器的滑槽方向滑动，实现导向功能。其中，所述Y向调节器的Y向调节座1.3上还设置有凹槽卡口，所述X向调节螺栓1.8的螺头卡入所述Y向调节座1.3的凹槽卡口中，使X向调节螺栓1.8的轴向固定，使用时，X向伺服驱动机构2带动X向调节螺栓1.8转动，由于X向调节螺栓1.8轴向固定，当其转动时，与其连接的X向调节座1.7便可沿X向直线滑动，与X向调节座连接的上部整体结构也会沿X向运动，上部结构中，精调器安装座1.5与轨道板10连接，实现轨道板10的X向调节。

优选地，所述Z向调节器包括Z向调节螺栓1.6和用于与轨道板10连接的精调器安装座1.5，所述精调器安装座1.5沿Z向滑动安装于X向调节器上，所述Z向伺服驱动机构4包括伺服电机，所述Z向调节螺栓1.6沿Z轴向设置，所述Z向调节螺栓1.6的螺杆与精调器安装座1.5螺纹连接，所述Z向调节螺栓1.6的螺头与Z向驱动器的伺服电机的输出轴连接，所述Z向调节螺栓1.6的螺杆的底端呈半球形状，所述X向调节器的顶部设置有与所述半球形状配合的凹球面，所述Z向调节螺栓1.6的螺杆的底端置于所述X向调节器的凹球面内，Z向伺服驱动机构4驱动Z向调节螺栓1.6转动，由于Z向调节轴向固定，当其转动时，精调器安装座1.5沿Z向调节螺栓1.6的螺杆运动，实现轨道板10的Z向调节，其中，所述X向调节器上还设置有Z向螺栓挡块1.10。

上述实施例中，通过采用XYZ三相调节器对轨道板10进行调整，达到在三个自由度调整轨道板10的目的。

所述X向伺服驱动机构2、Y向伺服驱动机构3和Z向伺服驱动机构4结构相同，所述X向伺服驱动机构2、Y向伺服驱动机构3和Z向伺服驱动机构4均包括伺服电机2.1、减速机2.2、输出轴固定导向套筒2.3、反扭矩座2.4、弹簧2.5以及弹簧挡块2.6，伺服电机2.1作为动力源与减速机2.2通过螺栓连接，所述减速机2.2与输出轴固定导向套筒2.3连接，所述反扭矩座2.4和弹簧挡块2.6间隔连接于所述输出轴固定导向套筒2.3上，且所述弹簧挡块2.6位于输出轴固定导向套筒2.6末端，所述弹簧2.5套于所述输出轴固定导向套筒2.3且位于反扭矩座2.4和弹簧挡块2.6之间，所述弹簧2.6处于压缩状态，其一端连接于所述反扭矩座2.4上，另一端连接于所述弹簧挡块2.6上。精调作业过程中，弹簧的回复力可防止输出轴的轴向窜动，起止挡固定的作用。伺服驱动机构9的输出轴与三相精调器1的调节螺栓连接，通过伺服驱动机构9驱动调节螺栓转动完成轨道板10精调。

优选地，所述三自由度自动精调器还包括精调器框架5，所述X向伺服驱动机构2、Y向伺服驱动机构3和Z向伺服驱动机构4均连接于精调器框架5上，所述精调器框架5与三相精调器1可拆卸连接，使伺服驱动机构9为框架式结构，结构紧凑，轻便，能实现快速安装与拆卸，保证精调作业效率。

所述精调器框架5由X轴动力安装座5.1、第一Y轴导向杆5.2、X轴导向安装座5.3、Y轴安装立板5.4、Z轴导向固定块5.5、第二Y轴导向杆5.6、Z轴导向安装座5.7、电控柜安装板5.8等组成。X向伺服驱动机构2的反扭矩座2.4与X轴动力安装座5.1连接，X轴动力安装座5.1与第一Y轴导向杆5.2滑动连接，X向伺服驱动机构2通过X轴导向安装座5.3固定于精调器框架5上，实现X向伺服驱动机构2沿Y向滑动，Z向伺服驱动机构4与Z轴导向固定块5.5的X轴导向凹槽滑动连接，以适应X向调整，Z轴导向固定块5.5两侧有挡板，同时Z轴导向固定块5.5滑动连接于第二Y轴导向杆5.6上，第二Y轴导向杆5.6与Z轴导向安装座5.7连接，以适应Y向调整，从而使Z向伺服驱动机构4可沿X/Y向移动，Y向伺服驱动机构3与Y轴安装立板5.4连接，通过Y轴安装立板5.4固定在精调器框架5上，电控柜6固定在电控柜安装板5.8上，本发明采用框架式结构，结构紧凑，安装拆卸方便。X/Y/Z向伺服驱动机构与精调器框架5连接为整体，精调作业时，将精调器框架5安装在三相精调器1上，X/Y/Z向伺服驱动机构的输出轴分别与X/Y/Z向调节螺栓连接即可，由于执行机构上弹簧2.5的回复力作用，使装置安装快捷，拆卸方便，其中，所述第一Y轴导向杆和第二Y轴导向杆均沿Y轴向设置，所述X轴导向凹槽沿X轴向设置。

综上所述：当Y向伺服驱动机构3驱动Y向调节螺栓1.4转动时，Y向调节座1.3沿Y向运动，与其连接的上部整体结构中，X/Z向执行机构因与滑杆滑块连接，沿Y向运动，精调器安装座1.5也沿Y向运动，实现轨道板10的Y向调节；当X向伺服驱动机构2驱动X向调节螺栓1.8转动时，X向调节座1.7沿X向运动，与其连接的上部整体结构中，Z向伺服驱动机构4因与滑块连接，沿X向运动，精调器安装座1.5也沿X向运动，实现轨道板10的X向调节；Z向执行机构4驱动Z向调节螺栓1.6转动时，直接驱动精调器安装座1.5沿Z向运动，实现轨道板10的Z向调节。精调作业时，位于轨道板10四角的四套自动精调器，共12组伺服驱动机构9自动接收调整数据，按照程序既定的调整方案，协同工作，实现对轨道板10里程偏差、横向偏差、垂向偏差的精确调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。