一种铁路轨道基础打孔系统

技术领域

本发明属于铁路轨道施工技术领域，涉及一种铁路轨道基础打孔系统。

背景技术

随着科技力量的不断发展，铁路项目在施工时采用的设备及工艺与时俱进的进行了现代化的技术改造及提升，但仍然有部分施工设备及工艺采用传统人工手动操作、模板套用等老牌工艺。目前轨道设备预制孔参数定位及打孔均由人工完成，存在打孔工作效率低下、孔距与孔深误差大的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种铁路轨道基础打孔系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种铁路轨道基础打孔系统,包括行走轮架以及安装在行走轮架上的打孔装置、清尘机构、抱轨机构、定位系统和主控机，主控机分别与打孔装置、清尘机构、抱轨机构、定位系统连接，定位系统用于检测打孔点位置，清尘机构用于收集打孔时产生的钻孔灰尘，抱轨机构用于抱紧轨道，打孔装置包括打孔机构和摄像机构，摄像机构采集打孔机构与待打孔点图像，打孔机构用于在打孔点钻孔。

进一步的，所述行走轮架包括行走轮组和支架，支架固设在行走轮组，行走轮组为无动力行走轮。

进一步的，所述打孔装置还包括角度旋转机构和移动机构，摄像机构固设在打孔机构，打孔机构安装在角度旋转机构，角度旋转机构安装在移动机构，移动机构控制打孔机构直线移动，角度旋转机构控制打孔机构旋转一定角度。

进一步的，所述打孔机构包括机架、驱动结构和钻孔机，驱动结构安装在机架，钻孔机安装在驱动结构，受驱动结构移动。

进一步的，所述钻孔机设有钻头，钻头为空心钻头。

进一步的，所述摄像机构固设在打孔机构的机架，摄像机构包括摄像头，摄像头采集钻孔机与待打孔点实时图像，图像传输至主控机。

进一步的，所述主控机包括图像处理模块，图像处理模块用于处理摄像头采集的实时图像，获得钻头与待打孔点中心轴线的偏差数据以及钻头的实时打孔深度。

进一步的，所述移动机构包括直线传动模组和传动块，传动块连接角度旋转机构和直线传动模组，直线传动模组控制传动块沿直线做往复运动，使角度旋转机构同步移动。

进一步的，所述角度旋转机构采用高精度角度仪，高精度角度仪的基体轴与打孔机构固设连接，高精度角度仪与主控机通信连接，主控机将待打孔点的旋转角度数据输送至高精度角度仪，高精度角度仪根据旋转角度数据控制基体轴转动相应角度。

进一步的，所述定位系统设为全站仪，全站仪根据打孔位置的纵向间距设定值和打孔点的横向间距设定值检测下一打孔位置以及打孔点位置和间距，并将检测数据储存至主控机。

综上所述，本发明的有益之处在于：

1)本发明通过主控机自动控制打孔装置、清尘机构、抱轨机构的运行，定位系统自动检测预制孔位置，摄像机构采集图像以保证钻头精确移动至待打孔点位置以及精确控制钻头的打孔深度自动打孔，钻孔机自动打孔，提高了打孔工作效率，实现精确控制孔距与孔深的目的。

2)本发明通过清尘机构通过空心钻将打孔时产生的钻孔灰尘收集到储存罐，防止打孔过程中灰尘飞溅，无需人工清洁所钻出的孔壁内灰尘，自动化程度高，大大减少劳动力。

3)本发明通过钻孔机的钻头为空心钻头，钻尘和杂质可从空心钻排出，方便快捷又干净无污染。

4)本发明通过抱轨机构采用两侧同时抱轨形式，由电缸驱动，可确保钻孔机运行时的稳定性,材料采用不锈钢材料，耐磨耐腐蚀，不生锈，使用周期长。

附图说明

图1为本发明的铁路轨道基础打孔设备系统示意图。

图2为本发明的行走轮架示意图。

图3为本发明的打孔装置示意图。

图4为本发明的打孔装置示意图。

图5为本发明的抱轨机构示意图。

图6为本发明的抱轨机构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实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与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

因安装误差等原因，本发明实施例中所指的平行关系可能实际为近似平行关系，垂直关系可能实际为近似垂直关系。

实施例一：

如图1-6所示，一种铁路轨道基础打孔系统，包括行走轮架1以及安装在行走轮架1上的打孔装置2、清尘机构3、抱轨机构4、定位系统5和主控机6，主控机6分别与打孔装置2、清尘机构3、抱轨机构4、定位系统5连接，定位系统5用于检测打孔点位置，清尘机构3用于收集打孔时产生的钻孔灰尘，抱轨机构4用于抱紧轨道，打孔装置2包括打孔机构21和摄像机构22，摄像机构22采集打孔机构21与待打孔点图像，打孔机构21用于在打孔点钻孔。

行走轮架1包括行走轮组11和支架12，支架12固设在行走轮组11，行走轮组11带动支架12同步移动，行走轮组11包括两组，行走轮组11包括连杆110以及安装在连杆110的轨道胶轮111，连杆110上转动设置有支撑结构112，支撑结构112与支架12固定连接。

轨道胶轮111采用轨道专用胶轮，轻便耐用，绝缘性能好且耐磨，轨道胶轮111与轨道适配，不易脱落，行走更加稳定。

支撑结构112为三角结构，支撑结构112的一端与连杆110转动连接，支撑结构112的另两端与支架12固设连接。

支撑结构采用不锈钢材质，耐磨耐腐蚀且不易生锈。

本实施例中行走轮组11为由人力推动的无动力行走轮。

打孔装置2包括打孔机构21、摄像机构22、角度旋转机构23和移动机构24，摄像机构22固设在打孔机构21，打孔机构21安装在角度旋转机构23，角度旋转机构23安装在移动机构24，移动机构24控制打孔机构21直线移动，角度旋转机构23控制打孔机构21旋转一定角度。

打孔机构21包括机架211、驱动结构212和钻孔机213，驱动结构212安装在机架211，钻孔机213安装在驱动结构212，受驱动结构212驱动。

机架211固设在移动机构，机架211上沿竖直方向设有两组导轨215，钻孔机213与导轨215滑动连接，驱动结构212控制钻孔机213沿导轨215做直线运动。

驱动结构212与主控机6通信连接，主控机6向驱动结构212输出启闭指令以控制驱动结构212的运行以及停止。

驱动结构212采用电机匹配滚珠丝杆传动或电缸直线传动或同步带传动等，本申请并不限定驱动结构212的具体传动方式。

本实施例中，驱动结构212采用电缸直线传动，驱动结构212包括顶升电缸(图未标识)，顶升电缸的端头与钻孔机213固设连接，顶升电缸启动控制钻孔机213沿导轨215做直线运动。

打孔机构21通过顶升电缸与双导轨215配合执行机构可大范围上下调节高度(行程0-550mm)，满足客户孔位深度多样化需求。

钻孔机213采用充电式冲击扳手钻，钻孔机213设有钻头214，钻头214采用碳化钨合金钻头，钻头214为空心钻头，钻尘和杂质可从空心钻排出，方便快捷又干净无污染。

摄像机构22固设在打孔机构21的机架211，摄像机构22包括摄像头221，摄像头221实时采集钻孔机213与待打孔点图像，图像传输至主控机6，主控机6包括图像处理模块，图像经图像处理模块处理获得钻头214与待打孔点中心轴线的偏差数据以及钻头214的实时打孔深度数据，主控机6根据偏差数据和实时打孔深度数据控制移动机构24以及驱动结构212的启闭，从而保证钻头214精确移动至待打孔点位置以及精确控制钻头214的打孔深度。

移动机构24包括直线传动模组和传动块240，传动块240连接角度旋转机构23和直线传动模组，直线传动模组控制传动块240沿直线做往复运动，进而带动角度旋转机构23同步移动。

直线传动模组的传动原理采用电机匹配滚珠丝杆传动或气缸直线传动或同步带传动等，本申请并不限定直线传动模组的具体传动方式。

本实施例中，直线传动模组采用电机匹配滚珠丝杆传动，直线传动模组安装在支架12，直线传动模组包括传动电机241、丝杆242和滑轨243，传动电机241的输出轴与丝杆242固设连接，丝杆242设有设配的滚珠螺母，滚珠螺母与传动块240滑动连接，丝杆242和滑轨243平行设置，传动块240与滑轨243滑动连接。

直线传动模组与主控机6通信连接，主控机6将待打孔点的间距传输至直线传动模组，直线传动模组根据待打孔点坐标启动传动电机241，控制打孔机构21移动至待打孔点。

直线传动模组实施过程中，传动电机241启动，带动丝杆242转动，使传动块240沿滑轨243移动，从而控制打孔机构21沿滑轨243直线运动。

角度旋转机构23采用高精度角度仪，高精度角度仪的基体轴与打孔机构21固设连接，高精度角度仪与主控机6通信连接，主控机6将待打孔点的旋转角度数据输送至高精度角度仪，高精度角度仪根据旋转角度数据控制基体轴转动相应角度，从而控制打孔机构21转动相同角度。

清尘机构3设置在支架12，清尘机构3包括吸尘器和储存罐，吸尘器与钻头214连接，吸尘器通过空心钻将打孔时产生的钻孔灰尘收集到储存罐，防止打孔过程中灰尘飞溅，无需人工清洁所钻出的孔壁内灰尘，自动化程度高，大大减少劳动力。

吸尘器采用干/湿两用吸尘泵。

钻孔机213启动，主控机6同步启动清尘机构3。

定位系统5设为全站仪，全站仪根据打孔位置的纵向间距设定值和打孔点的横向间距设定值检测下一打孔位置以及打孔点位置和间距，并将检测数据储存至主控机6，主控机6根据检测数据控制移动机构或/和角度旋转机构23将打孔机构21移动至实际待打孔点。

铁路轨道打孔点在轨道的分布为：打孔位置沿轨道长度方向以纵向间距设定值间隔分布，打孔点沿轨道宽度方向以横向间距设定值分布，将轨道宽度同一水平方向的各打孔点的位置记为打孔位置，相邻打孔位置之间的间距为纵向间距，纵向间距也为沿轨道长度方向分布的相邻打孔位置之间的间距，单轨道内外对称分布两个打孔点，全站仪在铁路轨道根据设定数据检测对应的实际打孔点坐标，位于轨道外侧的打孔点通过角度旋转机构23将打孔机构21转动至该打孔点即可，因打孔点为设定数据，本系统尺寸为定值，因此，旋转角度为已知的计算值，角度旋转机构23依据已知值转动相应的角度，但因计算值与实际值存在误差等因素，本申请通过摄像机构进一步控制钻孔机与打孔点的位置。

还包括报警机构，当全站仪检测到实际待打孔点的坐标后，报警机构启动，以提醒用户。

抱轨机构4设有两组，两组抱轨机构4位于行走轮架1的两侧，行走轮架1的分布方向与行走轮架1的移动方向垂直。

抱轨机构4通过抱轨侧板40与支架12固设连接。

抱轨机构4包括抱轨动力41和抱轨执行结构，抱轨执行结构与抱轨动力41连接，抱轨动力41控制抱轨执行结构抱紧轨道或松开。

抱轨动力41与主控机6连接，主控机6控制抱轨动力41的启闭。

抱轨动力41设为伺服电缸，伺服电缸的输出轴与抱轨执行结构连接，伺服电缸与抱轨侧板40连接，抱轨侧板40设有腰型孔401，伺服电缸安装在腰型孔401，通过腰型孔401调整伺服电缸相对抱轨侧板40的安装位置。

抱轨执行结构包括第一抱轨连杆42、第二抱轨连杆43、第三抱轨连杆44和抱轨夹爪45，第一抱轨连杆42设有对称分布的两组，第一抱轨连杆42的输入端与伺服电缸的输出轴固设，第一抱轨连杆42的定点端与抱轨侧板40转动连接，第一抱轨连杆42的输出端与第二抱轨连杆43的输入端转动连接，第二抱轨连杆43的输出端与第三抱轨连杆44的输入端转动连接，第三抱轨连杆44的定点端与抱轨侧板40转动连接，第三抱轨连杆44的输出端与抱轨夹爪45固定连接，抱轨动力41实施过程中，伺服电缸启动向外伸长，第一抱轨连杆42、第二抱轨连杆43、第三抱轨连杆44依此转动，抱轨夹爪45向内转动，将轨道抱紧，伺服电缸反向运行控制抱轨夹爪45松开轨道。

抱轨机构4采用两侧同时抱轨形式，由电缸驱动，可确保钻孔机运行时的稳定性,材料采用不锈钢材料，耐磨耐腐蚀，不生锈，使用周期长。

本实施例实施过程为：设定定位系统5的参数，打孔位置的纵向间距设定值和打孔点的横向间距设定值输入定位系统5，人工将行走轮架1向下一打孔位置推动，定位系统5自动对所测距离进行改正，自动对测距结果进行改正，定位系统5检测当前钻孔机与上一打孔位置的实际间距达到纵向间距设定值，报警系统启动，提醒用户达到指定打孔位置，主控机6控制抱轨机构4启动，抱轨夹爪45抱紧轨道，根据横向间距设定值，定位系统5检测实际的待打孔点坐标，获得待打孔点的位置，将待打孔点位置信息发送至主控机6，同时报警系统启动，提醒用户准备打孔；主控机6控制移动机构24将打孔机构21从原点移动至待打孔点位置，在此过程中，摄像机构22启动实时采集钻孔机213与待打孔点图像，图像经图像处理模块处理获得钻头214与待打孔点中心轴线的实时偏差数据，当实时偏差数据达到设定偏差阈值后，移动机构24停止运行，驱动结构212启动，控制钻孔机213下移，在此过程中，摄像机构22实时采集钻孔机213与待打孔点图像，图像处理模块处理图像获得钻头214与待打孔点的实时间距数据，当实时间距数据达到设定间距阈值后，驱动结构212停止运行，此时钻头214与待打孔点接触，记录当前图像中钻孔机213的位置，钻孔机213开始旋转向地面待打孔点钻孔，此时，吸尘器将灰尘自动吸回并储存至储存罐，摄像机构22实时采集钻孔机213与待打孔点图像，图像处理模块处理图像，记录当前图像中钻孔机213的位置，计算当前图像与未钻孔时图像中钻孔机213的位置实际移动值，该实际移动值为钻孔深度，当钻孔深度达到设定钻孔深度阈值时，主控机6控制钻孔机213停止，此时待打孔点钻孔完成，各机构复位；若待打孔点位于轨道外侧，此时主控机6控制移动机构24将打孔机构21从原点移动至行走轮架1的一端，角度旋转机构23启动，根据设定的旋转角度数据，将打孔机构旋转至待打孔点位置，摄像机构22启动实时采集钻孔机213与待打孔点图像，图像经图像处理模块处理获得钻头214与待打孔点的实时偏差数据，当实时偏差数据达到设定偏差阈值后，角度旋转机构23停止运行，后续钻孔工序与上述一致，在此不做赘述，完成当前打孔位置的钻孔工序后，各机构复位，人工将行走轮架1向下一打孔位置推动。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。