阅读说明：本技术 一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法 (Self-tightening sleeper fastener bolt operation device and operation method ) 是由 聂肃 张东方 朱利君 吴泰龙 周利文 罗前星 吴青考 刘波 于 2020-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及方法,作业装置包括：安装于作业车的车架上的安装框架；设置于安装框架上,用于实现螺栓检测的传感器组件；设置于安装框架上,用于实现螺栓定位的图像获取组件；及设置于安装框架上,用于实现螺栓拧紧或松脱作业的松紧轴机构。松紧轴机构能相对于车架沿横向、纵向及垂向移动,以实现对螺栓的定位对准。本发明能够解决现有轨枕螺栓拆卸作业装置与螺栓间定位精度不高,螺栓扳手之间的横向距离固定,无法适应螺栓间距较大变化的技术问题。(The invention discloses a self-tightening sleeper fastener bolt operation device and a method, wherein the operation device comprises: the mounting frame is mounted on a frame of the working vehicle; the sensor component is arranged on the mounting frame and used for realizing bolt detection; the image acquisition assembly is arranged on the mounting frame and used for realizing bolt positioning; and the elastic shaft mechanism is arranged on the installation frame and used for realizing bolt tightening or loosening operation. The elastic shaft mechanism can move transversely, longitudinally and vertically relative to the frame so as to realize the positioning and alignment of the bolt. The invention can solve the technical problems that the positioning precision between the existing sleeper bolt dismounting operation device and the bolt is not high, the transverse distance between bolt wrenches is fixed, and the large change of the bolt distance cannot be adapted.)

一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法

技术领域

本发明涉及轨道工程机械技术领域，尤其是应用于铁路轨枕扣件拆装的自松紧轨枕扣件螺栓的作业装置及作业方法。

背景技术

在铁路工程领域，铁路钢轨达到一定寿命期限需要及时进行更换，目前铁路换轨作业主要是在天窗点内采用人工换轨或者机械换轨的方式。钢轨扣件为铁路轨道上用以联结钢轨和轨枕(或其他类型轨下基础)的零件，又称中间联结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动，是保证铁路运营安全的关键部件。目前，固定钢轨轨道最常用的为弹条I型钢轨扣件，该扣件包括ω弹条、螺旋道钉及圆形垫片，螺旋道钉包括螺帽和螺栓。铁路换轨换枕施工要求轨道与轨枕分离，这就需要对铁路扣件进行拆卸作业，因此拆卸钢轨扣件是线路换轨施工的重要步骤之一。

当前，钢轨扣件的拆卸仍然主要是由人工完成，具体是采用人力内燃扳手分段平行作业，作业工人使用专业的钢轨扣件电动扳手，在铁路现场逐一拆卸钢轨扣件。该方法的优点是作业机动灵活，能够根据不同的维修量安排作业人员，适用性强，虽然人工拆卸作业可靠性高、主观性强，但是存在拆卸作业效率低、危险性高、拆卸过程耗时耗力等缺陷。特别是在面对长距离维修时，需要调运大量人员与机具，同时存在以下缺点：

(1)劳动力需求大；

(2)调度协调复杂；

(3)现场人员多，安全风险大。

如一种典型的作业场景为：在换轨施工作业现场，每100米配备2名作业人员专门负责拆装扣件，在天窗点内换轨作业2公里，将配备40名拆装扣件作业人员和40台内燃机动扳手，并且为了在天窗点内顺利完成施工，不耽误其它换轨工序作业时间，分配给拆装扣件的时间很短，劳动强度非常大。作业完毕后，40台内燃扳手的转运工作也很复杂，由于作业工具数量过多，无法利用车辆进行运输，只能依靠人力推送到下一个天窗点(作业2公里时需转运2公里)，因此既占用了较多的人力和时间，也不便于机具的统一看护和管理。

在现有技术中，目前也出现了采用自动作业方式进行轨枕扣件螺母拆装的车辆，如：由长沙瀚鹏电子技术有限公司于2019年08月13日申请，并于2019年10月8日公开，公开号为CN110303332A的中国发明申请《一种轨枕扣件螺母拆装车》。该申请公开了一种轨枕扣件螺母拆装车，包括车体以及设于车体的电气控制系统，车体沿长度方向的两端下侧设有转向架，车体沿长度方向的中段下侧设有轨道，轨道上侧设有与电气控制系统相连的第一驱动装置，轨道下侧设有与第一驱动装置相连的拆装机构，拆装机构下侧设有可升降的冲击扳手。该轨枕扣件螺母拆装车通过拆装机构对轨枕扣件螺母进行自动化作业，提高了拆装螺母的作业效率，降低了拆装螺母的作业成本。但是，该拆装车为大型养路机械，且动力系统是采用柴油发电机组或者接触网取电机组，拆装机构位于车体的下方，检测系统采用两级检测。同时，拆装机构只能在两个方向上运动调整，缺少沿轨枕方向的调整，拆装机构采用气动式冲击扳手，不能精确控制松紧力矩。其次，该拆装车作业装置与螺栓之间的定位精度不高，螺栓扳手之间的横向距离固定，无法适应螺栓间距变化较大的情况，也无法适应螺栓高度不一的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，以解决现有轨枕螺栓拆卸作业装置与螺栓间定位精度不高，螺栓扳手之间的横向距离固定，无法适应螺栓间距较大变化的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种自松紧轨枕扣件螺栓作业装置的技术实现方案，自松紧轨枕扣件螺栓作业装置，包括：

安装于作业车的车架上的安装框架；

设置于所述安装框架上，用于实现螺栓检测的传感器组件；

设置于所述安装框架上，用于实现所述螺栓定位的图像获取组件；

及设置于所述安装框架上，用于实现所述螺栓拧紧或松脱作业的松紧轴机构。

所述松紧轴机构能相对于所述车架沿横向、纵向及垂向移动，以实现对所述螺栓的定位对准。

进一步的，所述安装框架包括纵向框架、横向框架、垂向框架、靠轨轮、纵向导柱及垂向导柱，所述作业装置还包括纵向驱动机构及垂向驱动机构。所述纵向导柱固定于车架上，所述纵向框架可活动地设置于纵向导柱上。所述横向框架安装于纵向框架上，所述垂向导柱沿垂向设置于横向框架上。所述垂向框架可活动地设置于垂向导柱上，所述松紧轴机构安装于垂向框架上。所述纵向驱动机构的一端与车架相连，另一端连接至所述纵向框架上。所述垂向驱动机构的一端与垂向框架相连，另一端连接至所述横向框架上。所述图像获取组件、传感器组件及靠轨轮均连接至横向框架上。

进一步的，所述安装框架还包括横向导柱及横向导套，所述横向导套安装于横向框架上，所述横向导柱的两端固定于纵向框架上。所述横向导套可活动地安装于横向导柱上，所述靠轨轮安装于横向导套上。

进一步的，通过所述纵向驱动机构带动纵向框架沿轨向移动，进而带动所述松紧轴机构前后运动。通过所述垂向驱动机构带动垂向框架沿垂向移动，进而带动所述松紧轴机构上下运动。通过所述靠轨轮带动横向框架沿横向移动，使得所述松紧轴机构始终保持在钢轨的两侧。

进一步的，所述松紧轴机构包括驱动单元、减速机、轴承组件、传动轴、套筒及编码器。所述减速机安装于驱动单元的下方，所述轴承组件安装于减速机的下方，并同时连接至所述垂向框架。所述轴承组件内设置有转轴，所述编码器安装于轴承组件的下方。所述转轴的一端连接至减速机，另一端与传动轴相连。所述传动轴的另一端穿过编码器后与所述套筒相连。

进一步的，所述松紧轴机构还包括缓冲垫、第一弹性件及连接板。通过所述连接板实现减速机与轴承组件的连接，所述缓冲垫安装于连接板后再与所述垂向框架安装，所述缓冲垫设置于连接板与垂向框架之间。所述第一弹性件安装于轴承组件内，一端与所述传动轴抵接。

进一步的，所述作业装置还包括设置于所述车架上的夹轨机构，当所述传感器组件检测到螺栓时，所述作业车制动并停止走行，同时通过所述夹轨机构夹住钢轨。当所述松紧轴机构作业完毕，所述夹轨机构从钢轨上松脱。

进一步的，所述夹轨机构包括驱动模块、固定座，及以所述固定座为中心沿横向由内向外依次对称布置的连杆、导向杆和摇臂。所述固定座安装于副框架上，所述驱动模块安装于固定座中。两个连杆的一端均与所述驱动模块相连，并分别设置于驱动模块的左右两侧。所述连杆的另一端与导向杆的一端相连，所述导向杆可活动地安装于副框架上。所述导向杆的另一端与摇臂的一端抵接，所述摇臂的另一端设置有夹轨块。所述摇臂通过销轴可活动地连接于副框架上，所述摇臂可绕销轴旋转。所述第二弹性件的一端连接至副框架，另一端与摇臂相连，为所述摇臂提供拉力。

进一步的，当所述驱动模块向内收缩，带动所述连杆运动，进而带动所述导向杆向外侧移动，所述导向杆向外顶拨摇臂并使之转动，使得与所述摇臂连接的夹轨块夹紧钢轨。当所述驱动模块向外顶伸，带动所述连杆运动，进而拉动所述导向杆向内侧移动，所述摇臂在第二弹性件的拉力作用下向上提升，使得所述夹轨块从钢轨上松脱。

进一步的，所述作业装置包括两个沿横向并排设置的松紧轴机构，两个松紧轴机构的安装位置与同一扣件的两个螺栓的位置相对应。

进一步的，所述图像获取组件及传感器组件设置于松紧轴机构沿作业方向的前方，并与所述松紧轴机构保持设定的距离。

进一步的，所述车架包括主框架及副框架，所述作业装置还包括安装于主框架上的副框架。所述副框架沿横向设置于主框架上，所述作业装置设置于副框架左右两侧中的至少一侧，并位于所述主框架沿横向的外侧。

进一步的，所述副框架的横向宽度大于车架的横向宽度，所述作业装置对称地设置于副框架沿横向的左右两内侧，并位于所述车架沿横向的左右两外侧。

本发明还另外具体提供了一种基于上述装置的自松紧轨枕扣件螺栓作业方法的技术实现方案，自松紧轨枕扣件螺栓作业方法，包括如下步骤：

S10)当作业车走行，传感器组件同时检测螺栓；

S20)当所述传感器组件检测到螺栓时，所述作业车制动并停止走行，同时通过夹轨机构夹住钢轨；

S30)图像获取组件开始拍照并获取螺栓的位置，纵向驱动机构带动松紧轴机构移动相应的距离；

S40)当所述松紧轴机构到达指定位置，垂向驱动机构下压设定距离使套筒套于所述螺栓上；

S50)所述松紧轴机构的驱动单元开始旋转，旋转设定圈数后驱动单元停止工作，本次螺栓的松紧作业完成；

S60)所述垂向驱动机构泄压复位，所述纵向驱动机构复位，所述夹轨机构从钢轨上松脱，所述作业车继续走行。

进一步的，在所述步骤S30)中，通过所述纵向驱动机构带动纵向框架沿轨向移动，进而带动所述松紧轴机构前后运动。当所述作业车走行时，安装于横向导套上的靠轨轮支撑于钢轨上，通过所述靠轨轮带动横向框架沿横向移动，使得所述松紧轴机构始终保持在钢轨的两侧，并对准所述螺栓，所述松紧轴机构到达指定位置。在所述步骤S40)中，通过所述垂向驱动机构带动垂向框架沿垂向执行下压操作，进而带动所述松紧轴机构下压运动，使套筒套于所述螺栓上。

进一步的，在所述步骤S20)中，当驱动模块向内收缩，带动连杆运动，进而带动导向杆向外侧移动，所述导向杆向外顶拨摇臂并使之发生转动，使得与所述摇臂连接的夹轨块夹紧钢轨。在所述步骤S60)中，当所述驱动模块向外顶伸，带动所述连杆运动，进而拉动所述导向杆向内侧移动，所述摇臂在第二弹性件的拉力作用下向上提升，使得所述夹轨块从钢轨上松脱。

通过实施上述本发明提供的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，作业装置能带动松紧轴机构沿横向、纵向及垂向移动，以实现松紧轴机构的三坐标调整及对螺栓的高精度定位，能够有效解决作业装置与螺栓间定位精度不高，松紧轴机构之间的横向距离固定，无法适应螺栓间距较大变化的技术问题；

(2)本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，作业装置采用横向机构与靠轨轮不但能够实现松紧轴机构的横向定位，在一定范围内自适应轨距变化，同时实现了双边靠轨使得小车运行更加稳定；

(3)本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，检测系统采用图像识别与传感器组合的视觉传感系统来进行螺栓二次定位，可以准确地识别螺栓特征并获取螺栓位置；

(4)本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，松紧轴机构通过采用液压驱动单元和减速机构组合输出扭矩，拧紧轴组件具有扭矩检测功能，能够检测松紧圈数，从而实现松紧扭矩的精确控制；通过采用柔性支撑件支撑松紧轴，能够在一定范围内适应轨枕螺栓倾斜的情况；通过在松紧套筒与减速机之间设置一段弹簧连接，可以在松紧轴下压时保证松紧套筒不会因下压量过大而与螺栓发生刚性碰撞，从而实现松紧轴自适应螺栓高度不一的功能；

(5)本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，通过采用由油缸驱动的夹轨机构，能够同时实现作业车辆的快速制动，以及螺栓松紧时作业车车体与钢轨之间保持相对固定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。

图1是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例应用于作业车的结构示意主视图；

图2是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例应用于作业车的结构示意前视图；

图3是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的结构示意图；

图4是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例所应用的作业车的作业原理主视图；

图5是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例所应用的作业车的作业原理后视图；

图6是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例所应用的作业车的内部结构示意图；

图7是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例所应用的作业车的结构示意俯视图；

图8是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例所应用的作业车的作业原理立体图；

图9是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的动作原理示意图；

图10是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的安装结构立体图；

图11是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的局部放大结构示意图；

图12是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例另一视角下的局部放大结构示意图；

图13是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的结构示意主视图；

图14是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例的结构示意俯视图；

图15是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中松紧轴机构的结构示意主视图；

图16是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中松紧轴机构的结构示意侧视图；

图17是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中松紧轴机构的装配结构示意图；

图18是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中松紧轴机构的剖面结构示意图；

图19是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中夹轨机构的立体结构示意图；

图20是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中夹轨机构的动作原理正视图；

图21是本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置一种具体实施例中夹轨机构的动作原理俯视图；

图中：1-驱动轮对，2-车架，3-作业装置，301-纵向框架，302-横向框架，303-垂向框架，304-松紧轴机构，30401-驱动单元，30402-减速机，30403-缓冲垫，30404-轴承组件，30405-第一弹性件，30406-传动轴，30407-套筒，30408-编码器，30409-转轴，30410-连接板，305-图像获取组件，306-传感器组件，307-靠轨轮，308-纵向驱动机构，309-纵向导柱，310-垂向驱动机构，311-顶梁，312-垂向导柱，313-横向导柱，314-横向导套，4-蓄电池模块，5-从动轮对，6-逆变器模块，7-动力单元，8-作业控制柜，9-副框架，91-第一横梁，92-第二横梁，10-夹轨机构，1001-驱动模块，1002-固定座，1003-连杆，1004-导向杆，1005-摇臂，1006-第二弹性件，1007-夹轨块，1008-销轴，11-钢轨，12-轨枕，13-螺栓，14-扣件，15-轮对，16-主框架，100-作业车。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。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作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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，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，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如附图1至附图21所示，给出了本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图1至附图3所示，一种本发明自松紧轨枕扣件螺栓作业装置的实施例，作业装置3具体包括：

安装于作业车100的车架2上的安装框架300；

设置于安装框架300上，用于实现螺栓13检测的传感器组件306；

设置于安装框架300上，用于实现螺栓13定位的图像获取组件305；

及设置于安装框架300上，用于实现螺栓13拧紧或松脱作业的松紧轴机构304。

松紧轴机构304能相对于车架2沿横向、纵向及垂向移动，以实现对螺栓13的定位对准。

如附图3、11、12、13和14所示，作业装置3进一步包括纵向框架301、横向框架302、垂向框架303、靠轨轮307、纵向导柱309及垂向导柱312，作业装置3还包括纵向驱动机构308及垂向驱动机构310。纵向导柱309固定在副框架9上，纵向框架301可活动地设置于纵向导柱309上。横向框架302安装于纵向框架301上，横向框架302上沿垂向设置有垂向导柱312。垂向框架303可活动地设置于垂向导柱312上，松紧轴机构304安装于垂向框架303上。纵向驱动机构308的一端与副框架9相连，另一端连接至纵向框架301上。垂向驱动机构310的一端与垂向框架303的顶梁311相连，另一端连接至横向框架302上。图像获取组件305、传感器组件306及靠轨轮307均连接至横向框架302上。

安装框架300还进一步包括横向导柱313及横向导套314，横向导套314安装于横向框架302上，横向导柱313的两端固定于纵向框架301上。横向导套314可活动地安装于横向导柱313上，靠轨轮307安装于横向导套314上。通过纵向驱动机构308带动纵向框架301沿轨向(如附图7和附图10中L所示的方向，也即纵向)移动，进而带动松紧轴机构304前后运动。通过垂向驱动机构310带动垂向框架303沿垂向(如附图5、8、9和10中H所示的方向)移动，进而带动松紧轴机构304上下运动。通过靠轨轮307带动横向框架302沿横向(如附图2、5、7、8、9和10中W所示的方向，也即轨枕12的长度方向)移动，使得松紧轴机构304始终保持在钢轨11的两侧，在实现自适应轨距变化的同时，通过双边靠轨使得作业车100的运行更加稳定。作为可替代的实施方式，这种适应轨距变化的结构可以由靠轨轮307与横向机构的组合改为由油缸或电机与横向机构的组合，也可将靠轨轮307的双边靠轨方式改为弹性结构的单边靠轨方式。

如附图2、7和10所示，副框架9的横向宽度大于车架2的横向宽度，副框架9包括彼此平行并相对设置的第一横梁91和第二横梁92。作业装置3对称地设置于副框架9沿横向的左右两内侧，并位于车架2沿横向的左右两外侧。横向框架302进一步采用长方体框架结构。两个纵向导柱309连接于第一横梁91与第二横梁92之间，且两个纵向导柱309彼此平行并相对设置。纵向框架301可活动地套设于两个纵向导柱309上。两个横向导柱313沿轨枕方向延伸，彼此平行并相对设置，两个横向导套314分别可活动地套设于横向导柱313上。四个垂向导柱312沿垂向延伸并彼此平行的设置于横向框架302的内部，垂向框架303可活动地套设于垂向导柱312上。横向导套314上安装于横向框架302上，纵向驱动机构308的一端与第一横梁91相连，另一端连接至横向导套314上。

如附图15、16、17和18所示，松紧轴机构304进一步包括驱动单元30401、减速机30402、轴承组件30404、传动轴30406、套筒30407及编码器30408。减速机30402安装于驱动单元30401的下方，轴承组件30404安装于减速机30402的下方，并同时连接至垂向框架303。轴承组件30404内进一步设置有转轴30409，编码器30408安装于轴承组件30404的下方。转轴30409的一端连接至减速机30402，另一端与传动轴30406相连。传动轴30406的另一端穿过编码器30408后与套筒30407相连。作为本发明一种较佳的实施例，驱动单元30401可以进一步采用(定量柱塞)液压马达，驱动单元30401也可以采用电驱动结构，套筒30407可以进一步采用万向套筒。

松紧轴机构304还进一步包括缓冲垫30403、第一弹性件30405及连接板30410，通过连接板30410实现减速机30402与轴承组件30404的连接。缓冲垫30403安装于连接板30410后再与垂向框架303安装，缓冲垫30403设置于连接板30410与垂向框架303之间，可以适应螺栓13发生倾斜的情况，该缓冲垫30403也可以由柔性支撑件改为弹簧支撑结构。第一弹性件30405安装于轴承组件30404内，一端与传动轴30406抵接，第一弹性件30405进一步采用普通金属弹簧或气弹簧。

如附图1、4、6、8和11所示，在副框架9上进一步设置有夹轨机构10，当传感器组件306检测到螺栓13时，作业车100制动并停止走行，同时通过夹轨机构10夹住钢轨11。当松紧轴机构304作业完毕，夹轨机构10从钢轨11上松脱。如附图19、20和21所示，夹轨机构10进一步包括驱动模块1001、固定座1002，及以固定座1002为中心沿横向(如附图19、20和21中W所示的方向)由内向外依次对称布置的连杆1003、导向杆1004和摇臂1005。固定座1002安装于副框架9上，驱动模块1001安装于固定座1002中。两个连杆1003的一端均与驱动模块1001相连，并分别设置于驱动模块1001的左右两侧。连杆1003的另一端与导向杆1004的一端相连，导向杆1004可活动地安装于副框架9上。导向杆1004的另一端与摇臂1005的一端抵接，摇臂1005的另一端设置有夹轨块1007。摇臂1005通过销轴1008可活动地连接于副框架9上，摇臂1005可绕销轴1008旋转。第二弹性件1006的一端连接至副框架9，另一端与摇臂1005相连，为摇臂1005提供拉力。作为本发明一种较佳的实施例，驱动模块1001可以进一步采用液压油缸，第二弹性件1006进一步采用拉簧。

当驱动模块1001向内收缩，带动连杆1003运动，进而带动导向杆1004向外侧移动，导向杆1004向外顶拨摇臂1005并使之转动，使得与摇臂1005连接的夹轨块1007夹紧钢轨11。当驱动模块1001向外顶伸，带动连杆1003运动，进而拉动导向杆1004向内侧移动，摇臂1005在第二弹性件1006的拉力作用下向上提升，使得夹轨块1007从钢轨11上松脱。在本实施例中，夹轨机构10采用从钢轨11外侧夹轨的结构，还可以采用从钢轨11内侧夹轨的结构。

如附图11和附图12所示，图像获取组件305及传感器组件306设置于松紧轴机构304沿作业方向的前方，并与松紧轴机构304保持设定的距离。图像获取组件305可以进一步采用相机组件，传感器组件306选自激光传感器、超声波传感器、接近开关及金属感应传感器中任意一种或几种的组合。

如附图10所示，车架2进一步包括主框架16及副框架9，作业装置3还包括安装于主框架16上的副框架9。副框架9沿横向设置于主框架17上，作业装置3设置于副框架9左右两侧中的至少一侧，并位于主框架16沿横向的外侧。

钢轨11通过扣件14固定在轨枕12上，扣件14进一步包括螺栓13。如附图9和附图10所示，作业装置3包括两个沿横向并排设置的松紧轴机构304，两个松紧轴机构304的安装位置与同一扣件14的两个螺栓13的位置相对应，以便于一次性完成两根钢轨11与一根轨枕12之间固定的四组扣件14的螺栓拆装作业。

在本实施例中，纵向驱动机构308、垂向驱动机构310及驱动模块1001可以具体采用油缸、气缸、电缸或电机驱动等形式。导套与导柱(纵向框架301与纵向导柱309、垂向框架303与垂向导柱312，以及横向导柱313与横向导套314)的组合还可以采用导轨与滑块组合、平行四边形机构，以及齿轮与齿条组合等替代结构实现移动副功能。

实施例2

如附图1至附图12所示，一种实施例1描述的作业装置3应用于自松紧轨枕扣件螺栓作业车的实施例，作业车100具体包括：

由轮对15支撑于钢轨11上的车架2；

沿横向设置于车架2上的副框架9；副框架9可以进一步具体安装于车架2的下方；

设置于副框架9左右两侧中至少一侧，并位于车架2沿横向外侧的作业装置3。

作业装置3上设置有用于螺栓13检测的传感器组件306，用于螺栓13定位的图像获取组件305，以及用于对螺栓13进行拧紧或松脱作业的松紧轴机构304。通过作业装置3能带动松紧轴机构304相对于副框架9沿横向、纵向及垂向移动，以实现对螺栓13的定位对准。

如附图1、2和6所示，轮对15进一步包括驱动轮对1和从动轮对5，副框架9进一步设置于驱动轮对1与从动轮对5之间。车架2上承载有蓄电池模块4、逆变器模块6、动力单元7及作业控制柜8，并由覆盖件包覆，动力单元7可以具体采用液压站组装或气动力源组装。夹轨机构10位于作业装置3沿作业方向(如附图1、4和8中L所示的方向)的前部，并靠近从动轮对5设置。驱动轮对1与从动轮对5构成了作业车100的走行系统，其中驱动轮对1上安装有液压马达，可以使作业车100实现连续高速自走行及频繁启停，还可以采用电机驱动或气动马达驱动替代液压马达实现作业车100的走行。车架2通过螺栓连接安装于驱动轮对1及从动轮对5的上方，车架2是整车的主要承载结构件，需要满足承载及作业支撑的要求，并尽量减轻重量。根据方案设计要求，整个作业车100的车架组装主要由车架2和副框架9两大部分组成，车架2及副框架9分别通过焊接成型，并通过焊接后加工保证整体结构尺寸，车架2及副框架9之间通过螺栓进行连接，车架2及副框架9也可以采用整体成型式车架结构。

实施例3

一种基于实施例1所述装置的自松紧轨枕扣件螺栓作业方法的实施例，该方法具体包括如下步骤：

S10)当作业车100走行，传感器组件306同时检测螺栓13；

S20)当传感器组件306检测到螺栓13时，作业车100制动并停止走行，同时通过夹轨机构10夹住钢轨11；

S30)图像获取组件305开始拍照并获取螺栓13的位置，纵向驱动机构308带动松紧轴机构304移动相应的距离；

S40)当松紧轴机构304到达指定位置，垂向驱动机构310下压设定距离使套筒30407套于螺栓13上；

S50)松紧轴机构304的驱动单元30401开始旋转，旋转设定圈数后驱动单元30401停止工作，本次螺栓23的松紧作业完成；

S60)垂向驱动机构310泄压复位，纵向驱动机构308复位，夹轨机构10从钢轨11上松脱，作业车100继续走行。

在所述步骤S30)中，通过纵向驱动机构308带动纵向框架301沿轨向移动，进而带动松紧轴机构304前后运动。当作业车100走行时，安装于横向导套314上的靠轨轮307支撑于钢轨11上，通过靠轨轮307带动横向框架302沿横向移动，使得松紧轴机构304始终保持在钢轨11的两侧，并对准螺栓13，松紧轴机构304到达指定位置。

在步骤S40)中，通过垂向驱动机构310带动垂向框架303沿垂向执行下压操作，进而带动松紧轴机构304下压运动，使套筒30407套于螺栓13上。

在步骤S20)中，当驱动模块1001向内收缩，带动连杆1003运动，进而带动导向杆1004向外侧移动，导向杆1004向外顶拨摇臂1005并使之发生转动，使得与摇臂1005连接的夹轨块1006夹紧钢轨11。

在步骤S60)中，当驱动模块1001向外顶伸，带动连杆1003运动，进而拉动导向杆1004向内侧移动，摇臂1005在第二弹性件1006的拉力作用下向上提升，使得与摇臂1005连接的夹轨块1006从钢轨11上松脱。

实施例2描述的作业方法，作业车100的行进方式采用步进式，还可以采用连续运动行进方式，即作业车100的车体保持行进，而松紧轴机构304在纵向驱动机构308的作用下相对于地面保持静止，在此情况下无需夹轨机构10。

通过实施本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，作业装置能带动松紧轴机构沿横向、纵向及垂向移动，以实现松紧轴机构的三坐标调整及对螺栓的高精度定位，能够有效解决作业装置与螺栓间定位精度不高，松紧轴机构之间的横向距离固定，无法适应螺栓间距较大变化的技术问题；

(2)本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，作业装置采用横向机构与靠轨轮不但能够实现松紧轴机构的横向定位，在一定范围内自适应轨距变化，同时实现了双边靠轨使得小车运行更加稳定；

(3)本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，检测系统采用图像识别与传感器组合的视觉传感系统来进行螺栓二次定位，可以准确地识别螺栓特征并获取螺栓位置；

(4)本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，松紧轴机构通过采用液压驱动单元和减速机构组合输出扭矩，采用定量柱塞马达驱动松紧轴，拧紧轴组件具有扭矩检测功能，能够检测松紧圈数，从而实现松紧扭矩的精确控制；通过采用柔性支撑件支撑松紧轴，能够在一定范围内适应轨枕螺栓倾斜的情况；通过在松紧套筒与减速机之间设置一段弹簧连接，可以在松紧轴下压时保证松紧套筒不会因下压量过大而与螺栓发生刚性碰撞，从而实现松紧轴自适应螺栓高度不一的功能；

(5)本发明具体实施例描述的自松紧轨枕扣件螺栓作业装置及作业方法，通过采用由油缸驱动的夹轨机构，能够同时实现作业车辆的快速制动，以及螺栓松紧时作业车车体与钢轨之间保持相对固定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。