一种有砟轨道轨枕扣件提取装置

摘要

本发明公开一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，包括移动小车，移动小车包括车身，车身下端两侧平行设有车轮；车身下端两侧还设有固定连接部，固定连接部上设有移除装置，移除装置一侧设有收集装置；车身上端设有与移除装置电连接的控制器；移除装置包括转轴，转轴穿过固定连接部设置，转轴一端设置有环形连接件，环形连接件上排布有三个连接杆，连接杆上设有与控制器电连接的电磁吸盘；环形连接件靠近车身一端还设有与控制器电连接的伺服电机；伺服电机一端设有与控制器电连接的旋转编码器。本发明还公开了一种基于该装置的有砟轨道轨枕扣件提取方法。本发明大大提高了扣件提取速度，且装置体积小、重量轻，能耗小。

权利要求

1.一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，包括移动小车(1)，所述移动小车(1)包括车身(2)，所述车身(2)下端两侧平行设置有若干个车轮(3)，所述移动小车(1)通过所述车轮(3)能在两根轨道(4)上移动；

所述车身(2)下端两侧还设有若干固定连接部(5)，每个所述固定连接部(5)上均设有移除装置(6)，所述移除装置(6)一侧还设有收集装置(7)；所述车身(2)上端设有控制器(8)，所述控制器(8)与所述移除装置(6)电连接；

所述移除装置(6)包括转轴(61)，所述转轴(61)穿过所述固定连接部(5)设置，所述转轴(61)远离车身一端设置有环形连接件(62)，所述环形连接件(62)上圆周阵列排布有三个连接杆(63)，每个所述连接杆(63)上均设有电磁吸盘(64)，所述电磁吸盘(64)与所述控制器(8)电连接；

所述环形连接件(62)靠近所述车身(2)一端还设有伺服电机(65)，所述伺服电机(65)与所述控制器(8)电连接；所述伺服电机(65)远离所述环形连接件(62)一端设有旋转编码器(66)，所述旋转编码器(66)与所述控制器(8)电连接。

2.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述收集装置(7)包括收集箱(71)，所述收集箱(71)设置在所述车身(2)下端，所述收集箱(71)靠近所述电磁吸盘(64)一侧还设有收集槽(72)，当电磁吸盘(64)转到水平位置的时候，断电失磁，弹条和垫片从电磁吸盘(64)附近的收集槽(72)落到收集装置(7)中；所述收集槽(72)为斜坡结构。

3.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述车身(2)的车头部位下端还设有用于检测铁路扣件固定螺栓位置的电感传感器(9)，所述电感传感器(9)与所述控制器(8)电连接。

4.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述车轮(3)上还设有位移测量传感器(31)，所述位移测量传感器(31)与所述控制器(8)电连接。

5.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述连接杆(63)上铰接有固定杆(67)，所述电磁吸盘(64)上设有固定杆连接基座(68)，所述固定杆(67)通过螺栓连接在所述固定杆连接基座(68)上。

6.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述车身(2)的车头端还设有照明灯(21)，所述照明灯(21)与所述控制器(8)电连接。

7.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述车身(2)的车尾端还设有电连接座(22)，所述电连接座(22)与所述控制器(7)连接。

8.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述电磁吸盘(63)的端面结构与铁路扣件结构相匹配。

9.如权利要求1所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，其特征在于，所述控制器(8)电连接有电源开关(81)，所述控制器(8)外设有保护壳(82)。

10.一种基于权利要求1‑9任一所述的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置的有砟轨道轨枕扣件提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将车身上的电连接座与动力车辆上的电源供应设备连接，然后通过动力车辆牵引移动小车在铁轨上移动；

步骤2，接通移动小车上的电源，移动小车上的电感传感器检测到螺栓信号后传送到控制器上，同时车轮上的旋转编码器将测量移动小车的直线运行位移传送到控制器上，使控制器可以在运动中准确定位到所要移除的扣件位置；

步骤3，准确定位到所要移除的扣件位置后，控制器控制伺服电机驱动所述转轴转动，进而驱动电磁吸盘转动，通过电磁吸盘提取扣件；

其中，所述提取扣件是通过以下方法实现的：提取扣件上的弹条和垫片：移动小车车头端两侧的电磁吸盘垂直向下，即当电磁吸盘到达扣件的正上端时，通电充磁，将弹条和平垫吸引，随着伺服电机及转轴转动，驱动电磁吸盘从螺栓上把弹条和垫片提取出来；当电磁吸盘转到水平位置的时候，断电失磁，被吸附在电磁吸盘上的弹条和垫片从电磁吸盘附近的收集槽落到收集装置；

提取扣件上的轨距挡板：移动小车车尾端两侧的电磁吸盘垂直向下，即当电磁吸盘到达扣件的正上端时，通电充磁，将轨距挡板吸引，随着伺服电机及转轴转动，驱动电磁吸盘从螺栓上把轨距挡板提取出来；当电磁吸盘转到水平位置的时候，断电失磁，被吸附在电磁吸盘上的轨距挡板从电磁吸盘附近的收集槽落到收集装置。

说明书

一种有砟轨道轨枕扣件提取装置

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路扣件拆卸技术领域，尤其涉及一种有砟轨道轨枕扣件提取装置。

背景技术

[0002] 有砟轨道轨枕扣件经过一段时间的使用后，需要进行更换。更换扣件作业过程中，需要将旧扣件螺母拆卸、扣件提取工作；然后再更换新的扣件。

[0003] 有砟轨道由于扣件螺栓旁有石渣，无法用自动化设备直接拆卸扣件螺母，只能采用人工把石渣清除，然后使用扳手完成螺母拆卸或用自动化设备拆卸。

[0004] 现有一些文献或专利(一种铁路扣件拆卸回收系统及设备， CN202010273350.0)提出直接自动拆卸的装置或方法只适用于无砟轨道。

[0005] 清除扣件旁的石渣和拆卸扣件的螺母后，可采用自动化设备进行扣件的提取。由于有砟轨道的轨枕安装尺寸误差较大，需要对每一个轨枕上的扣件进行准确定位，然后在
进行提取工作。由于扣件紧固螺栓有一定的垂直高度及螺纹的阻碍，扣件及扣件垫片从螺
栓中提取出来，需要提取时动作必须垂直向上。

[0006] 目前，实际使用的扣件提取采用人工进行。现有一些文献或专利(一种铁路扣件拆卸回收系统及设备，CN202010273350.0)提出了采用自动化装置自动提取扣件的方法以减
轻人工提取的劳动强度。该方法法是在提取过程中，整体设备固定不动，使用提取装置将扣
件垫片和扣件垂直提取出扣件紧固螺栓，等提取完成后，再继续驱动整体设备前进到下一
个轨枕扣件处，通过循环导轨将上一个提取装置移动到循环导轨上部，将另一个提取装置
移动到扣件处，完成下一个扣件的提取工作。此种方法，虽然能完成扣件的提取，但每到一
个轨枕处，设备需要停止下来，大批量的扣件提取速度相对较慢。而且，提取装置复杂，体积
大，所需能耗高；该专利中设计的提取装置的形状也不利于在轨道的鱼尾板处的扣件提取。

发明内容

[0007] 为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种有砟轨道轨枕扣件提取装置。

[0008] 本发明的一种有砟轨道轨枕扣件提取装置是通过以下技术方案实现的：

[0009] 一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，包括移动小车，所述移动小车包括车身，所述车身下端两侧平行设置有若干个车轮，所述移动小车通过所述车轮能在两根轨道上移动；所
述车身下端两侧还设有若干固定连接部，每个所述固定连接部上均设有移除装置，所述移
除装置一侧还设有收集装置；所述车身上端设有控制器，所述控制器与所述移除装置电连
接；所述移除装置包括转轴，所述转轴穿过所述连接部设置，所述转轴远离车身一端设置有
环形连接件，所述环形连接件上圆周阵列排布有三个连接杆，每个所述连接杆上均设有电
磁吸盘，所述电磁吸盘与所述控制器电连接；所述环形连接件靠近所述车身一端还设有伺
服电机，所述伺服电机与所述控制器电连接；所述伺服远离所述环形连接件一端设有旋转
编码器，所述旋转编码器与所述控制器电连接。

[0010] 进一步地，所述收集装置包括收集箱，所述收集箱设置在所述车身下端，所述收集箱靠近所述电磁吸盘一侧还设有收集槽，所述收集槽上端与所述电磁吸盘呈位于同一水平
线；所述收集槽为斜坡结构。

[0011] 进一步地，所述车身的车头部位下端还设有用于检测铁路扣件固定螺栓位置的电感传感器，所述电感传感器与所述控制器电连接。

[0012] 进一步地，所述车轮上还设有位移测量传感器，所述位移测量传感器与所述控制器电连接。

[0013] 进一步地，所述收集槽为斜坡结构。

[0014] 进一步地，所述连接杆上铰接有固定杆，所述电磁吸盘上设有固定杆连接基座，所述固定杆通过螺栓连接在所述固定杆连接基座上。

[0015] 进一步地，所述车身的车头端还设有照明灯，所述照明灯与所述控制器电连接。

[0016] 进一步地，所述车身的车尾端还设有电连接座，所述电连接座与所述控制器连接。

[0017] 进一步地，所述电磁吸盘的端面结构与铁路扣件结构相匹配。

[0018] 进一步地，所述控制器外设有保护壳。

[0019] 进一步地，所述移动车身的车头部位还设有牵引部。

[0020] 一种有砟轨道轨枕扣件提取方法，包括以下步骤：

[0021] 步骤1，将车身上的电连接座与动力车辆上的电源供应设备，然后通过动力车辆牵引移动小车在铁轨上移动。

[0022] 步骤2，接通移动小车上的电源，当移动小车上的电感传感器检测到螺栓信号后传送到控制器上，同时车轮上的旋转编码器将测量移动小车的直线运行位移传送到控制器
上，使控制器可以在运动中准确定位到所要移除的扣件位置。

[0023] 步骤3，准确定位到所要移除的扣件位置后，控制器控制伺服电机驱动所述转轴转动，进而驱动电磁吸盘转动，通过电磁吸盘提取扣件；其中，所述提取扣件是通过以下方法
实现的：

[0024] 提取扣件上的弹条和垫片：移动小车车头端两侧的电磁吸盘垂直向下，即当电磁吸盘到达扣件的正上端时，通电充磁，将弹条和平垫吸引，随着伺服电机及转轴转动，驱动
电磁吸盘从螺栓上把弹条和垫片提取出来；当电磁吸盘转到水平位置的时候，断电失磁，被
吸附在电磁吸盘上的弹条和垫片从电磁吸盘附近的收集槽落到收集装置。

[0025] 提取扣件上的轨距挡板：移动小车车尾端两侧的电磁吸盘垂直向下，即当电磁吸盘到达扣件的正上端时，通电充磁，将轨距挡板吸引，随着伺服电机及转轴转动，驱动电磁
吸盘从螺栓上把轨距挡板提取出来；当电磁吸盘转到水平位置的时候，断电失磁，被吸附在
电磁吸盘上的轨距挡板从电磁吸盘附近的收集槽落到收集装置。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0027] 本发明的移动小车可由其他动力车辆带动在铁轨上运动。在提取扣件过程中，移动小车不停车，一边水平前进一边垂直提取，小车的移动速度快，垂直提取的速度同步加
快，大大提高了扣件提取速度。提取装置的机械结构简单、体积小、重量轻，能耗小。

[0028] 提取装置安装在移动小车上，移动小车由动力车辆牵引沿铁轨运行，提取装置可以一次性提取一根轨枕上的四个扣件垫片和扣件，该装置采用识别、定位、电磁吸盘通电吸
引铁质零件的方法将安装在螺杆上的扣件(扣件包括轨距挡板、弹条、垫片)吸走移除。提取
装置分两道工序完成扣件的移除，第一道工序为移除弹条和垫片，第二道工序为移除轨距
挡板。

[0029] 本发明的电感传感器用于检测扣件固定螺栓的位置，检测螺栓的顶部端面，检测距离为50MM。

[0030] 本发明的电磁吸盘与转轴臂采用轴承相连接，保证灵活度，在转轴臂转动时，电磁吸盘由于重力保持垂直向下。电磁吸盘的端面尺寸按照的扣件外轮廓进行设计，在保证吸
附牢固又能避开紧固螺杆和鱼尾板。

附图说明

[0031] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0032] 图1为本发明实施例1的有砟轨道轨枕扣件提取装置的俯视示意图；

[0033] 图2为本发明实施例1的有砟轨道轨枕扣件提取装置的侧视示意图；

[0034] 图3为本发明实施例1的有砟轨道轨枕扣件提取装置的局部立体示意图；

[0035] 图4为本发明实施例1的控制器连接关系示意图；

[0036] 图5为本发明实施例1移除装置的结构示意图；

[0037] 图6为本发明实施例1的电感传感器的结构示意图；

[0038] 图7为本发明实施例2移除弹条的过程示意图；

[0039] 图8为本发明实施例2移除轨距挡板的过程示意图；

[0040] 图9为本发明实施例2电磁吸盘的运动原理示意图。

[0041] 其中：

[0042] 1‑移动小车；2‑车身，21‑照明灯，22‑电连接座；3‑车轮，31‑位移测量传感器；4‑轨道；5‑固定连接部；6‑移除装置，61‑转轴，62‑ 环形连接件，63‑连接杆，64‑电磁吸盘，65‑伺
服电机，66‑旋转编码器，67‑固定杆，68‑固定杆连接基座；7‑收集装置，71‑收集箱，72‑ 收
集槽；8‑控制器，81‑电源开关，82‑保护壳；9‑电感传感器。

具体实施方式

[0043] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明中未详细说明的结构或工作原
理属于现有技术和本领域的公知常识，本技术领域的技术人员应当知晓。

[0044] 实施例1

[0045] 本实施例提供一种有砟轨道轨枕扣件提取装置，包括移动小车1，所述移动小车1包括车身2，所述车身2下端两侧平行设置有若干个车轮3，所述移动小车1通过所述车轮3能
在两根轨道4上移动；所述车身2下端两侧还设有若干固定连接部5，每个所述固定连接部5 
上均设有移除装置6，所述移除装置6一侧还设有收集装置7；所述车身2上端设有控制器8，
所述控制器8与所述移除装置6电连接；所述移除装置6包括转轴61，所述转轴61穿过所述固
定连接部5设置，所述转轴61远离车身一端设置有环形连接件62，所述环形连接件62上圆周
阵列排布有三个连接杆63，每个所述连接杆63上均设有电磁吸盘64，所述电磁吸盘64与所
述控制器8电连接；所述环形连接件62靠近所述车身2一端还设有伺服电机65，所述伺服电
机65 与所述控制器8电连接；所述伺服电机65远离所述环形连接件62一端设有旋转编码器
66，所述旋转编码器66与所述控制器8电连接。

[0046] 进一步地，所述收集装置7包括收集箱71，所述收集箱71设置在所述车身2下端，所述收集箱71靠近所述电磁吸盘64一侧还设有收集槽72，所述收集槽72上端与所述电磁吸盘
64呈位于同一水平线；所述收集槽72为斜坡结构。

[0047] 进一步地，所述车身2的车头部位下端还设有用于检测铁路扣件固定螺栓位置的电感传感器9，所述电感传感器9与所述控制器8电连接。

[0048] 进一步地，所述车轮3上还设有位移测量传感器31，所述位移测量传感器31与所述控制器8电连接。

[0049] 进一步地，所述连接杆63上铰接有固定杆67，所述电磁吸盘64 上设有固定杆连接基座68，所述固定杆67通过螺栓连接在所述固定杆连接基座68上。

[0050] 进一步地，所述车身2的车头端还设有照明灯21，所述照明灯 21与所述控制器8电连接。

[0051] 进一步地，所述车身2的车尾端还设有电连接座22，所述电连接座22与所述控制器7连接。

[0052] 进一步地，所述电磁吸盘63的端面结构与铁路扣件结构相匹配。

[0053] 进一步地，所述控制器8电连接有电源开关81，所述控制器8 外设有保护壳82。

[0054] 工作原理：

[0055] 在工作过程中，通过本发明与动力车辆连接，同时动力车辆上装有电源供应设备，通过本发明的电连接座22与动力车辆上的电源供应设备连接，由动力车辆牵引本发明的移
动小车1在轨道4上移动。

[0056] 电感传感器9用于检测扣件固定螺栓的位置，检测螺栓的顶部端面，检测距离为50MM，电感传感器9检测到螺栓信号后传送到控制器8上；同时车轮3上安装的位移测量传感
器31用于测量移动小车 1的直线运行位移，结合电感传感器9的检测信号，可以在运动中准
确定位到所要移除的扣件位置，为电磁吸盘64通电时机提供依据。

[0057] 伺服电机65驱动转轴61转动，进而实现驱动电磁吸盘64转动，同时伺服电机65上的旋转编码器66可以实现精准控制转轴61的转动情况，并将其反馈到控制器8中。根据电感
传感器9和位移测量传感器31提供的扣件准确位置，电磁吸盘64垂直向下，通电充磁，将弹
条和平垫吸引，随着伺服电机65及转轴转动，驱动电磁吸盘64从螺栓上把弹条和垫片提取
出来，当电磁吸盘64转到水平位置的时候，断电失磁，弹条和垫片从电磁吸盘64附近的收集
槽72落到收集装置 7中，完成移除第一道工序。

[0058] 本发明的旋转编码器66可以实现监测电磁吸盘64的运动情况，反馈给控制器8，然后控制器8发出控制命令，可精准控制转轴61 的转速及电磁吸盘64的运动轨迹，保证移动
小车1在运行过程中，电磁吸盘64相对扣件水平静止，垂直向上，从而不会因为移动小车 1
运动而受螺栓的影响。

[0059] 本发明的电磁吸盘64的端面只占轨距挡板的三分之一，是根据轨距挡板的大致轮廓定制，同时可以避开铁轨上的鱼尾板和扣件紧固螺栓。

[0060] 实施例2

[0061] 本实施例提供一种有砟轨道轨枕扣件提取方法，，包括以下步骤：

[0062] 步骤1，将车身上的电连接座与动力车辆上的电源供应设备，然后通过动力车辆牵引移动小车在铁轨上移动；步骤2，接通移动小车上的电源，当移动小车上的电感传感器检
测到螺栓信号后传送到控制器上，同时车轮上的旋转编码器将测量移动小车的直线运行位
移传送到控制器上，使控制器可以在运动中准确定位到所要移除的扣件位置；步骤3，准确
定位到所要移除的扣件位置后，控制器控制伺服电机驱动所述转轴转动，进而驱动电磁吸
盘转动，通过电磁吸盘提取扣件；其中，电磁吸盘垂直向下，即当电磁吸盘到达扣件的正上
端时，通电充磁，将弹条和平垫吸引，随着伺服电机及转轴转动，驱动电磁吸盘从螺栓上把
弹条和垫片提取出来；当电磁吸盘转到水平位置的时候，断电失磁，被吸附在电磁吸盘上的
弹条和垫片从电磁吸盘附近的收集槽落到收集装置。

[0063] 在移除工作中，铁轨沿线的扣件位置是固定不变的，提取装置通过前部的电感传感器检测到扣件的紧固螺栓，此时，开始将位移测量传感器的脉冲数据进行计数，脉冲计数
为n时，乘以提取装置小车轮对的周长即可推算出电磁吸盘与所取扣件紧固螺栓的相对位
置。随着提取装置的向前运动，电磁吸盘到达扣件上方时，控制器驱动电磁吸盘得电充磁，
吸引扣件的相关的零件。

[0064] 为了在移动中，保证电磁吸盘相对扣件为水平静止，垂直向上，电机旋转的角度、速度采用变加速控制，以保证电磁吸盘的水平分量速度与提取装置的速度相反，大小一致；
从而保证电磁吸盘与扣件水平静止。

[0065] 从图9可得：

[0066] H＝h+h’                          (1)

[0067] X＝H×sina                         (2)

[0068] 式中：

[0069] H‑连接杆的臂长；

[0070] h’‑电磁吸盘上升高度；

[0071] X‑移动小车前进位移；

[0072] a‑转轴旋转角度。

[0073] 根据公式(1)和(2)可得：

[0074]

[0075] 当电磁吸盘到达扣件的正上端时，电磁吸盘得电充磁，将扣件吸住，电机开始逆时针运行，此时，提取装置整体继续向前运动。电机初始速度较低，随着时间的推移，电机的速
度变快，以保持角度a与 X呈正弦关系。转轴的角度、速度变化是通过控制器控制实现的。

[0076] 扣件螺栓高度为100mm，转轴臂长取250mm，当提取装置整体向前移动200mm，转轴转动角度a为53.13°时扣件超过螺栓高度，可脱离螺栓被取出。

[0077] 须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本技术领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条
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
本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵
盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，
亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在
无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。