一种用于钢轨整修设备的换刀装置和方法与流程

本发明涉及铁路养护作业装置及方法，尤其涉及一种用于钢轨整修设备的换刀装置和方法。

背景技术：

钢轨整修设备是钢轨在线维护类大型养路机械的重要工作装置，现有钢轨整修设备的换刀装置存在结构不紧凑、换刀方法操作复杂等技术问题。

专利号为zl201610742217.9的中国发明专利公开了一种用于钢轨整修的铣削装置，包括铣削系统、定位系统、纵向进给系统、机架和与机架连接的横向进给系统，铣削系统包括铣刀组件，铣刀组件的铣刀面与钢轨的上表面接触，定位系统包括定位靴，定位靴的下表面与钢轨的上表面接触，纵向进给系统包括油缸与纵向伺服进给装置，纵向伺服进给装置纵向设置于铣削系统上，纵向伺服进给装置的下端面与定位靴的上表面连接，以调整定位靴的下表面对钢轨的上表面的压力，油缸设置于横向进给系统上且与铣削系统连接，以通过带动铣削系统纵向移动，根据定位靴的下表面对钢轨的上表面的压力，调整铣刀组件的铣刀面对钢轨上表面的压力，从而改变铣刀组件对钢轨的进刀深度。然而，当该发明铣刀组件的刀片或刀架损坏时，工作人员是通过操作手动旋转系统实现刀片或刀架更换的，极为不便，因此仍需改进。

技术实现要素：

为了解决上述现有用于钢轨整修的铣削装置存在的技术缺陷，本发明采用的技术方案具体如下：

一种用于钢轨整修设备的换刀装置，包括传动箱，所述传动箱水平方向装有第一传动轴，所述第一传动轴一端自左向右分别装有铣刀盘系统和锁定机构，所述第一传动轴另一端装有位置反馈机构，所述铣刀盘系统包括铣刀盘，所述传动箱垂直方向装有第二传动轴，所述传动箱顶部装有第三驱动器，所述第三驱动器与所述第二传动轴相连接，所述第三驱动器轴线与所述铣刀盘系统旋转轴线相互垂直，所述铣刀盘系统旋转轴线与所述铣刀盘旋转轴线相互垂直。

所述铣刀盘系统通过所述传动箱与所述第三驱动器相连接，实现刀片或刀架系统旋转后可处于不同位置，再利用所述锁定机构锁定刀片和刀架系统，实现刀片和刀架系统可处于不同工作位置。所述第三驱动器通过所述传动箱为所述铣刀盘系统提供旋转动力，可使所述铣刀盘系统实现一个圆周360°范围内以任意角度位置进行旋转。

所述传动箱可实现所述铣刀盘系统稳定、可靠、精确地旋转驱动，并可通过锁定机构实现所述铣刀盘系统的位置锁定，所述传动箱的传动系统本身也具有一定的自锁功能。

优选的是，所述锁定机构包括第四驱动器和夹紧机构，所述第四驱动器与所述夹紧机构相连接，所述夹紧机构与所述第一传动轴相连接。

所述夹紧机构通过所述第四驱动器提供的位移和力对所述第一传动轴进行夹紧，从而实现所述铣刀盘系统的位置锁定。

在上述任一方案中优选的是，所述位置反馈机构包括第三传动轴和编码器，所述第三传动轴与所述第一传动轴相连接，所述编码器安装在所述第三传动轴上。

所述编码器可实现所述第一传动轴位置闭环反馈，从而精确控制所述铣刀盘系统位于一个圆周上360°角度范围内的具体位置，精确定位所述铣刀盘在垂直于钢轨方向和轨头表面的圆周平面内的位置，因此所述换刀装置能够使整套所述钢轨整修设备适应不同轨底坡铺设的线路。

在上述任一方案中优选的是，所述第三传动轴与所述第一传动轴合并设置为一根传动轴。

在上述任一方案中优选的是，钢轨整修设备安装在钢轨在线维护车辆底部，所述钢轨在线维护车辆底部装有框架，所述换刀装置安装在所述钢轨整修设备中间，所述换刀装置右端通过所述第一驱动器和第二驱动器与所述框架相连接。

所述换刀装置可在竖向和横向一定范围之内通过所述第一驱动器和第二驱动器驱动所述铣刀盘系统进行旋转而不会碰到轨头，所述换刀装置可根据实际工作空间选择向轨头内侧或外侧旋转，以方便更换和维护刀片和刀架系统。

在上述任一方案中优选的是，所述第三驱动器采用伺服驱动器。

在上述任一方案中优选的是，所述第一驱动器和第二驱动器均采用伺服驱动器。

在上述任一方案中优选的是，所述编码器采用光电式编码器。

在上述任一方案中优选的是，所述编码器采用磁电式编码器。

在上述任一方案中优选的是，所述编码器采用触点电刷式编码器。

所述换刀装置除了可用于所述钢轨整修设备外，还可将其安装于合适的其他框架后用于其他工作装置进行旋转精确定位。

为了解决上述现有用于钢轨整修的铣削装置的换刀方法存在的技术缺陷，本发明提供一种用于钢轨整修设备的换刀方法，具体技术方案如下：

一种用于钢轨整修设备的换刀方法，实施该方法的是上述优选的任一方案，包括以下步骤：

首先，所述换刀装置在位于轨头上方区域通过所述第一驱动器或第二驱动器的作用下能够在一定范围内进行竖直方向或水平方向的移动；其次，所述铣刀盘系统在所述第三驱动器的作用下，通过所述传动箱先实现所述第一传动轴垂直于所述第二传动轴轴线圆周方向的旋转，再实现所述铣刀盘系统垂直于所述第一传动轴轴线圆周方向的旋转，同时通过所述位置反馈机构闭环控制所述第一传动轴的位置，实现所述第一传动轴位置和铣刀盘系统位置的精确控制；当所述铣刀盘系统到达垂直于钢轨表面的作业位置和平行于钢轨表面的换刀位置后，所述第三驱动器停止作用，随后所述锁定机构夹紧所述第一传动轴，实现所述铣刀盘系统的锁定，然后完成整修作业或换刀工作。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本换刀装置不仅定位准确，且能实现任意角度的自锁功能，还可根据实际工作空间选择向钢轨内侧或外侧旋转，以方便更换和维护刀具。可根据实际工况通过本换刀装置具有的360°旋转范围用来选择合适的换刀位置，本换刀装置能够使整套钢轨整修设备适应不同轨底坡铺设的线路和不同程度病害的线路作业。

附图说明

图1为按照本发明的用于钢轨整修设备的换刀装置的一优选实施例的结构示意图。

图2为本发明的一优选实施例，将按照本发明的用于钢轨整修设备的换刀装置安装在钢轨维护设备上的结构示意图。

图3为按照本发明的用于钢轨整修设备的换刀装置图2所示实施例中钢轨维护设备及换刀装置的局部放大结构示意图。

附图标记说明：

1换刀装置；2钢轨整修设备；3钢轨在线维护车辆；4框架；5第一驱动器；6第二驱动器；11第三驱动器；12传动箱；13铣刀盘系统；14锁定机构；15位置反馈机构；16第一传动轴；17第二传动轴；18轨头。

具体实施方式

下面结合图1-3详细描述所述用于钢轨整修设备的换刀装置的优选技术方案：

一种用于钢轨整修设备的换刀装置，包括传动箱12，传动箱12水平方向装有第一传动轴16，第一传动轴16一端自左向右分别装有铣刀盘系统13和锁定机构14，第一传动轴16另一端装有位置反馈机构15，铣刀盘系统13包括铣刀盘，传动箱12垂直方向装有第二传动轴17，传动箱12顶部装有第三驱动器11，第三驱动器11与第二传动轴17相连接，第三驱动器11轴线与铣刀盘系统13旋转轴线相互垂直，铣刀盘系统13旋转轴线与所述铣刀盘旋转轴线相互垂直。

铣刀盘系统13通过传动箱12与第三驱动器11相连接，实现刀片或刀架系统旋转后可处于不同位置，再利用锁定机构14锁定刀片和刀架系统，实现刀片和刀架系统可处于不同工作位置。第三驱动器11通过传动箱12为铣刀盘系统13提供旋转动力，可使铣刀盘系统13实现一个圆周360°范围内以任意角度位置进行旋转。

传动箱12可实现铣刀盘系统13稳定、可靠、精确地旋转驱动，并可通过锁定机构14实现铣刀盘系统13的位置锁定，传动箱12的传动系统本身也具有一定的自锁功能。

锁定机构14包括第四驱动器和夹紧机构，所述第四驱动器与所述夹紧机构相连接，所述夹紧机构与第一传动轴16相连接。所述夹紧机构通过所述第四驱动器提供的位移和力对第一传动轴16进行夹紧，从而实现铣刀盘系统13的位置锁定。

位置反馈机构15包括第三传动轴和编码器，所述第三传动轴与第一传动轴16相连接，所述编码器安装在所述第三传动轴上。所述编码器可实现第一传动轴16位置闭环反馈，从而精确控制铣刀盘系统13位于一个圆周上360°角度范围内的具体位置，精确定位所述铣刀盘在垂直于钢轨方向和轨头表面的圆周平面内的位置，因此换刀装置1能够使整套钢轨整修设备2适应不同轨底坡铺设的线路。

所述第三传动轴与第一传动轴16可合并设置为一根传动轴。

钢轨整修设备2安装在钢轨在线维护车辆3底部，钢轨在线维护车辆3底部装有框架4，换刀装置1安装在钢轨整修设备2中间，换刀装置1右端通过第一驱动器5和第二驱动器6与框架4相连接。换刀装置1可在竖向和横向一定范围之内通过第一驱动器5和第二驱动器6驱动铣刀盘系统13进行旋转而不会碰到轨头18，换刀装置1可根据实际工作空间选择向轨头18内侧或外侧旋转，以方便更换和维护刀片和刀架系统。

第一驱动器5、第二驱动器6、第三驱动器11均采用伺服驱动器。

所述编码器可选择采用光电式编码器、磁电式编码器、触点电刷式编码器中的任一种。

换刀装置1除了可用于钢轨整修设备2外，还可将其安装于合适的其他框架后用于其他工作装置进行旋转精确定位。

下面结合图1-3详细描述所述用于钢轨整修设备的换刀方法的优选技术方案：

一种用于钢轨整修设备的换刀方法，实施该方法的是上述实施例中所包含的任一优选方案，包括以下步骤：

首先，换刀装置1在位于轨头18上方区域通过第一驱动器5或第二驱动器6的作用下，能够在一定范围内进行竖直方向或水平方向的移动；其次，铣刀盘系统13在第三驱动器11的作用下，通过传动箱12先实现第一传动轴16垂直于第二传动轴17轴线圆周方向的旋转，再实现铣刀盘系统13垂直于第一传动轴16轴线圆周方向的旋转，同时通过位置反馈机构15闭环控制第一传动轴16的位置，实现第一传动轴16位置和铣刀盘系统13位置的精确控制；当铣刀盘系统13到达垂直于钢轨表面的作业位置和平行于钢轨表面的换刀位置后，第三驱动器11停止作用，随后锁定机构14夹紧第一传动轴16，实现铣刀盘系统13的锁定，然后完成整修作业或换刀工作。

本发明的换刀装置1不仅定位准确，且能实现任意角度的自锁功能，还可根据实际工作空间选择向钢轨内侧或外侧旋转，以方便更换和维护刀具。本发明可根据实际工况通过换刀装置1具有的360°旋转范围用来选择合适的换刀位置，换刀装置1能够使整套钢轨整修设备2适应不同轨底坡铺设的线路和不同程度病害的线路作业。

上述实施例仅为优选的技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于所描述的以上这种实施方案，所述优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。