一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置的制作方法

1.本发明属于提钩机器人技术领域，尤其涉及一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置。


背景技术：

2.现如今我国铁路线路在全国范围内四通八达，也表明了我国铁路运输在社会上的重要程度，承担着大型货物和道路无法运输的货物的运输。并且火车运输一次成本较高需要一次性运输货物较多，由此出现一趟火车运输需要发到一个地区的全部货物，由此需要在相应的车站，进行货物的解编重组，由此产生了火车提钩编组站。
3.由于火车车厢自重比较大，为每个车厢在轨道上行驶平稳，两个车厢之间采用机械式车钩相连接，可以提钩一定的缓冲效果，并且由于车钩组件全部为铸造而成的，一定程度上提高了强度。在解编站中需要将车钩进行操作，将火车进行分编。现如今在编组站中进行此作业的全部都由人工进行操作。
4.人工操作提钩解编流程为：火车中控室会将每列火车货车需要进行解编的车厢的编号和节数发给提钩解编现场，现场提钩操作人员根据解编单进行解编作业；车厢会由机车推入驼峰作业平台，机车操作员会根据现场信号灯以不同速度将车厢向前推进。当进入驼峰作业平台后，提钩操作员需要在自己相应位置检查风管和找到需要解编的相对应车厢，然后提钩操作员进行解编提钩，并且需要进行一段距离的护钩操作，在确保车厢可以在溜放斜坡溜放到编组站中，才会松开车厢车钩。
5.人工操作提钩解编作业的工况比较复杂，操作复杂，需要注意观察的地方比较多，提钩过程中护钩时间和提钩点位置的判断全部需要提钩操作员的自身经验去判断。室外作业比较容易受到天气的影响，如果由于天气原因或者是操作员的自身原因，导致火车车厢出现漏摘或是误摘的现象出现，只能叫停，然后由机车将误摘的车厢从编组站中重现拉回驼峰作业平台进行重新的解编作业，会降低了编组站摘钩工作的效率。
6.综合国内外的铁路摘钩技术研究表明；国外所研究的铁路摘钩技术不适用于国内编组站作业，国内研究结果不适用于现场需求。有些成果成本、技术原因不能运用或不能的广泛使用。综合来看现有摘钩技术有以下难点：
7.驼峰作业现场空间有限。大多数驼峰现场由两条铁路线组成的。两峰线中可利用的空间范围有限。并且车钩位置距离车厢边缘位置不同，所以需要设备空间占用较小并且需要进行长行程的移动量。
8.车辆车钩结构形式。我国车辆种类繁杂，现国内车辆车钩没有进行统一的调整。导致车钩钩环形状不同，车钩所在位置不同.致使机器人不能进行简单的重复的操作完成摘钩作业。
9.现有技术中，两驱动装置虽然可以实现二级分别进行行程移动，但是由于装置为两驱动，成本含量较高。并且驱动需要分别加上两套驱动传动装置，所占用的空间体积较大。单驱动齿轮齿条传动二级伸缩装置只能保证其行程移动二级跟随一级移动。即二级随
着一级移动而同时运动。


技术实现要素：

10.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置，采用一级机关锁和二级机关锁，使得整个装置使用单个驱动实现二级分离式运动，并且保证了设备到达工作位置后，设备位置的稳定性。
11.本发明采用的技术方案如下：一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置，包括升降部和横向伸缩部，所述横向伸缩部设于升降部上，所述升降部包括y轴模组伺服电机和y轴丝杠模组，所述y轴丝杠模组设有滚珠丝杠，所述丝杠模组设于y轴模组伺服电机输出端，所述横向伸缩部包括从动同步带轮、一级传感检测板、同步带、一级机关触发器、主动同步带轮、z轴伸缩模组伺服电机减速机、z轴伸缩模组伺服电机、同步带末端拉紧器、二级限位传感器检测板、二级伸缩导轨滑块、一级伸缩导轨滑块、二级机关触发器、一级机关卡扣、一级机关锁扣、前端连接板和一级连接板，所述y轴丝杠模组上设有固定支架，所述z轴伸缩模组伺服电机设于固定支架上，所述z轴丝杠模组伺服电机连接有z轴伸缩模组伺服电机减速机，所述z轴伸缩模组伺服电机减速机的联轴器连接有主动同步带轮，所述一级连接板滑动设于固定支架内两相对侧壁之间，所述一级连接板底部设有驱动腔，所述从动同步带轮设有五个，所述从动同步带轮呈折线排列，所述从动同步带轮设于驱动腔内，所述同步带设于主动同步带轮和从动同步带轮之间，所述驱动腔两相对侧壁呈对称设置设有二级伸缩导轨滑块，所述前端连接板设于二级伸缩导轨滑块上，所述一级伸缩导轨滑块设于一级连接板两侧，所述一级传感器检测板设于一级连接板上远离固定支架一端，所述一级机关触发器设于前端连接板上，所述一级机关卡扣和一级机关锁扣设于固定支架底壁，所述二级限位传感器检测板设于驱动腔下方，所述二级机关触发器设于固定支架侧壁上。
12.进一步地，所述同步带末端连接有同步带末端拉紧器。
13.进一步地，所述固定支架内设有一级缓冲硬限位。
14.采用上述结构后，本发明有益效果如下：本发明一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置，采用单驱动和单套驱动传动装置，可以极大程度减少此部分的成本，并且依靠单驱动和装置内部结构完成二级和一级进行分别的行程移动，即二级伸出后，一级移动或者是一级移动二级不动，避免了两级联动带来的二级机械手为伸出，一级行程伸出部分和火车车厢进行碰撞；此外，我国火车车厢种类繁多，有部分车型的车钩位置靠近铁轨方向有遮挡，多级分离伸缩避免了机械手动部分和火车车厢进行碰撞的情况发生。
附图说明
15.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。
16.图1为本发明一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置整体结构示意图；
17.图2为本发明一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置的横向伸缩部结构示意图；
18.图3为图2的a部分放大图；
19.图4为本发明一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置的从动同步带轮结构示意
图；
20.图5为图4的b部分放大图；
21.图6为本发明一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置的一级机关触发器结构示意图；
22.图7为图6的c部分放大图。
23.在附图中：1、升降部，2、横向伸缩部，3、y轴模组伺服电机，4、y轴丝杠模组，5、从动同步带轮，6、一级传感检测板，7、同步带，8、一级缓冲硬限位，9、一级机关触发器，10、主动同步带轮，11、z轴伸缩模组伺服电机减速机，12、z轴伸缩模组伺服电机，13、同步带末端拉紧器，14、二级限位传感器检测板，15、二级伸缩导轨滑块，16、一级伸缩导轨滑块，17、前端连接板，18、一级连接板，19、二级机关触发器，20、一级机关卡扣，21、一级机关锁扣，22、固定支架，23、驱动腔。
具体实施方式
24.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，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.如图1
‑
4所示，一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置，它升降部1和横向伸缩部2，所述横向伸缩部2设于升降部1上，所述升降部1包括y轴模组伺服电机3和y轴丝杠模组4，所述y轴丝杠模组4设有滚珠丝杠，所述丝杠模组设于y轴模组伺服电机3输出端，所述横向伸缩部2包括从动同步带轮5、一级传感检测板6、同步带7、一级缓冲硬限位8、一级机关触发器9、主动同步带轮10、z轴伸缩模组伺服电机减速机11、z轴伸缩模组伺服电机12、同步带末端拉紧器13、二级限位传感器检测板14、二级伸缩导轨滑块15、一级伸缩导轨滑块16、二级机关触发器19、一级机关卡扣20、一级机关锁扣21、前端连接板17和一级连接板18，所述y轴丝杠模组4上设有固定支架22，所述z轴伸缩模组伺服电机12设于固定支架22上，所述z轴丝杠模组伺服电机连接有z轴伸缩模组伺服电机减速机11，所述z轴伸缩模组伺服电机减速机11的联轴器连接有主动同步带轮10，所述一级连接板18滑动设于固定支架22内两相对侧壁之间，所述一级连接板18底部设有驱动腔23，所述从动同步带轮5设有五个，所述从动同步带轮5呈折线排列，所述从动同步带轮5设于驱动腔23内，所述同步带7设于主动同步带轮10和从动同步带轮5之间，所述驱动腔23两相对侧壁呈对称设置设有二级伸缩导轨滑块15，所述前端连接板17设于二级伸缩导轨滑块15上，所述一级伸缩导轨滑块16设于一级连接板18两侧，所述一级传感器检测板设于一级连接板18上远离固定支架22一端，所述一级机关触发器9设于前端连接板17上，所述一级机关卡扣20和一级机关锁扣21设于固定支架22底
壁，所述同步带7末端连接有同步带末端拉紧器13，所述二级限位传感器检测板14设于驱动腔23下方，所述以及缓冲硬限位设于固定支架22内，所述二级机关触发器19设于固定支架22侧壁上。
27.其中，通过升降部1的y轴模组伺服电机3带动滚珠丝杠进行升降移动，采用导轨滑块进行导向作用，并且在y轴模组外侧安装风琴罩和护板保护模组内部零件不受使用环境的影响并且护板进一步加强了模组自身承受的强度。由于采用模组为直立使用本身承受重量要不水平使用限制大，并且机械手在驼峰作业流程中，对火车车钩进行提钩操作是产生瞬时力相对较大，所以在模组的滚珠丝杠方面采用直径40的滚珠丝杠，保证其在升降和自锁过程中可以更稳定；横向伸缩部2具体的安装机构为：横向伸缩部2整体固定在y轴丝杠模组4上面。z轴伸缩模组伺服电机12和z轴伸缩模组伺服电机减速机11连接，并通过联轴器和主动同步带轮10连接，一级连接板18上固定了一级伸缩导轨滑块16和二级伸缩导轨滑块15，一级伸缩导轨滑块16中滑块和固定z轴伸缩模组伺服电机12板件相连，起到对一级伸缩部分的导向和承重作用。一级连接板18上的二级伸缩导轨滑块15中滑块部分固定在前端连接板17上，起到对二级伸缩部分的导向和承重作用。同步带7长5m采用双面齿面，采用高扭矩的圆形齿，将从动同步带轮5、从动同步带轮5、从动同步带轮5等5个从动同步轮同主动同步带轮10连接起来，初步形成一个二级伸缩装置。同步带7末端采用同步带末端拉紧器13连接，保证同步带7可以随时进行调整其拉紧状态。二级机关触发器19、一级机关卡扣20、一级机关触发器9组成了二级分离式伸缩中最为重要部分，一级机关卡扣20、一级机关触发器9、一级机关锁扣21组成一级自锁机关；二级机关触发器19和前端连接板17侧面板组成了二级自锁机关，从而实现二级分离式伸缩装置。
28.具体使用时，由于火车车钩位置缘故，前端可能会出现遮挡物，所以需要保证z轴横向伸缩装置和机械手相连接的二级伸缩部分需要先进行伸出并且需要等二级全部伸出后，一级才能伸出，并且在收回部分中需要一级伸缩部分先进行缩回，然后等一级全部缩回后，二级才可以缩回。所以为保证整个原理流程的准确性，横向伸缩部2分工作流程为：当控制室下达指令，z轴伸缩模组伺服电机12带动主动同步带轮10转动使同步带7进行运动，一级机关卡扣20和一级机关锁扣21碰撞并且卡死，使一级伸缩部分为固定状态，使得同步带7带动二级伸缩部分从动带轮进行转动，从而将携带者提钩机械手的二级伸缩部分伸出，并且此伸出部分可以实现位置量的控制的，可以精准的控制其停止在相应的位置，并且在二级伸缩部分未到达预设计的终点位置时，二级伸缩装置可以进行伸出和缩回的动作指令。
29.当二级伸缩部分到达预设计的终点位置时，一级机关锁扣21和一级机关触发器9相接触，两者都为半圆形结构，使得一级机关锁扣21向外侧进行移动，使得一级机关卡扣20从和一级机关锁卡死状态变成脱离状态，由于一级机关卡扣20和一级机关锁松开，一级伸缩部分从固定状态变成可移动状态，同步带7仅需移动的情况下，二级伸缩部分到达端部，一级伸缩部分开始伸出，同时在前端二级机关触发器19由于一级伸缩部分移动，从而通过弹簧的作用下触发，二级机关触发器19前端部分进入前端连接板17的凹槽里面。从而二级伸缩部分和二级机关触发器19形成卡死状态，保证了在一级伸缩部分到达终端后以及后续机械手摘钩作业部分二级伸缩部分不会进行移动和晃动。
30.当前端机械手部分完成提钩作业流程，z轴伸缩模组伺服电机12工作，带动同步带7运动，此时二级伸缩部分和二级机关触发器19处在卡死状态，可移动部分只有一级伸缩部
分。一级伸缩部分进行缩回操作。当一级伸缩部分全部收回，一级机关卡扣20和一级机关锁扣21相互接触，由于二者机接触部分全部为圆弧形，相接触时一级机关卡扣20为固定在底面连接板侧面板件上，而一级机关锁安装位置的后端连接弹簧可以进行一定量的移动，所以当二者接触相对的圆弧使得一级机关锁扣21向内侧进行移动压缩弹簧，使得一级机关锁扣21从卡死状态变成脱离状态，并且再此同时二级机关触发器19由于接触到固定z轴伸缩模组伺服电机12的固定板，使得内部弹簧进行压缩，使得二级机关触发器19前端部分从前端连接板17的凹槽里面退出，从而使得二级伸缩部分变成可移动部分，而一级伸缩部分变成固定部分。最终当二级伸缩部分回到程序中设定远大位置时候，整个二级分离式伸缩装置完成整体作业流程。
31.本技术一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置中采用电动驱动方式和同步带传动方式。电动驱动方式可以保证设备在运行中可以实现精准的可控制，可以实时的得到数据反馈。同步带的传动的方式相对于比较平稳，并且传动精度较高、噪音小、传动功率较大的优点。
32.本技术一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置中采用一级机关锁和二级机关锁，使得整个装置使用单个驱动实现二级分离式运动，并且保证了设备到达工作位置后，设备位置的稳定性。
33.本技术一种铁路驼峰作业提钩机器人的伸缩装置中采用初始位置将机械手收入整体设备内，使其占用的体积减小，并且由于机械手的伸长长度算入了z轴行程内，使得z轴所需要的实际伸长行程减小，极大程度上减小了装置的空间占用。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。