专利名称：全自动多功能轨道维修设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于检测若干需要完成预定任务的若干目标区域的位置并用于以全自动或半自动的方式在那些区域定位一完成那些预定任务的组件的方法和设备。在优选的实施例中，本发明涉及一种用于检测铁轨垫板位置、用于在特定垫板上定位一铁路维修组件和其运行组件并用于在该特定垫板上完成预定任务的方法和设备。可以被该优选实施例完成的一些任务包括各种铁路维修步骤。这些任务的例子有，当然不局限于为方头螺钉钻孔、旋入和/或卸下方头螺钉、钉和/或起钉、或夹子以及上紧螺母、将垫板固定在枕木上、应用其它类型的轨道固定技术或材料。
用于完成多项有关铁轨维修的组件是公知的。典型的现有技术组件包括上面装有一沿轨道对其推进的马达的自推进架、一用于一个操作员的工作站、至少一个用于完成一项具体任务的运行组件以及用于控制该运行组件的控制设备。在普通的轨道保养组件中，操作员通常通过目测目标的位置，然后移动整个轨道机来使运行组件与目标对准，这样将运行组件定位在一目标区域上，用马达做一种粗略的调整。精细的调整由一手动调节的定位移动架进行，定位移动架通常是液压驱动的。
通常的铁路维修设备的一个主要缺点是，操作员可能不得不花相当大的时间来准确地将运行组件定位在目标区域上，其中包括在至少向前或向后的一个方向上移动组件几次。这增加了循环时间，而循环时间是铁路维修操作人员主要关心的，就铁路本身而言也是主要考虑的问题，几千英里的铁路需要有效的维修。
一些通常的铁路维修组件已经试图通过将运行组件弹性安装来简化运行组件在目标上的定位，从而当定位在目标的一定的有效范围之内时运行组件多少能够自动对中。另一些维修组件在运行组件上设置了传感器，当组件准确地定位在目标上时提醒操作人员。虽然这种改进多少提高了轨道维修组件的定位效率，然而操作员和铁路需要更高的定位效率并减少工作循环时间。
尽管试图尽可能多的自动地进行对正和控制操作，普通的铁路维修组件仍需操作员在工作之前先利用目测将运行组件定位在目标的某一范围内。如果操作员过早地将组件减速以免越过目标就会浪费时间。相反，如果操作员不足够迅速地将组件减速而越过了目标就要反向移动组件使其回到目标区域，这同样浪费了时间。虽然用通常的铁路维修设备将一维修组件定位在一目标区域所浪费的时间不过是几秒，然而考虑到大量的分别操作，进一步的自动化会节省很大的时间。
问题的另一方面有关准确地将轨道维修设备定位在目标上，这方面涉及这样一个事实，不象通常的自动组件工具那样，不仅运行组件典型地可沿相对于轨道的平行和垂直方向移动，而且载有运行组件的机器本身也可在轨道上移动。
关于轨道维修操作，特别是插入和旋转方头螺钉以将轨道垫板固定在枕木上的另一个问题是方头螺钉拧入机构需要一种当螺钉完全拧入枕木时减小或停止旋转操作的控制，以防止由于拧得过紧而将枕木孔弄裂。用于这种操作的通常的控制系统在某些情况下循环时间长得让人不可接受，对于提供运行效率起到了阻碍作用。
因此，本发明的第一目的是提供一种用于有效并准确地在一目标区域上定位一运行组件，从而可以在该目标区域上完成一项任务的一种改进了的方法和设备。
本发明的一附加目的是提供一种改进了的铁路维修方法和设备，其能够将一运行组件精确地自动定位在位于轨道上的一目标上。
本发明的另一目的是提供一种改进了的铁路维修方法和设备，其减少了操作员估测任务需完成处的目标区域的必要，从而组件的速度不被过早地减小，也不会越过目标区域。
本发明的再一个目的是提供一种改进了的铁路维修机，它能自动地定位在一连串的目标，例如轨道垫板上。
本发明还有一个目的是提供一种改进的轨道方头螺钉拧入系统，它防止了拧入过多或垫板孔弄裂，同时减少了操作循环时间。
下面详细描述本发明来讨论这些和其它目的，或者说使这些目的显而易见。
本发明解决了或者超过了上面确定的目的。简而言之，本铁轨维修方法和设备部分地涉及一自推进架，其上设置至少一个用于在一预定目标上进行若干项任务中的一项的维修组件，一用于检测维修组件需完成其任务处的目标区域的位置的传感器，一用于确定自推进架的距离和/或速度的编码器，和一用于协调自推进架元件与维修组件的运动的控制单元。
下面总结本铁路维修组件的优选实施例的操作方法的一些重要特征。当组件沿轨道推进时，编码器保持追踪着运动距离，传感器检测目标，例如垫板。一旦检测到目标就可从编码器上读出，读出数据作为一目标位置贮存到控制器中。若干目标位置可以相继被传感器检测到，并按顺序贮存到控制单元中。
然后控制单元确定何时应产生一个信号，该信号或者提醒操作员启动停止组件运动的程序，或者自动地停止组件，从而使维修组件置于目标之上或接近目标处。以这种方式，误越过目标的可能性被消除了，因为当组件处于目标上面的适当位置时，或者对操作员报警，使其减小组件的速度，或者组件的速度自动被减小。而且由于同样的原因，不会由于过早减小组件的速度而浪费时间。
在维修组件可在自推进架上独立移动的应用中，当维修组件接近目标时，控制单元或者指示操作员减小组件接近目标区域的速度，或者自动控制组件的速度，然而，无需整个组件或者组件作任何进一步的运动就可对维修组件的位置作微调。与组件速度的控制相似，组件的微调也可以由操作员手工进行或由控制单元自动进行。
采用这种类型的微调省去了额外的时间，因为推进一铁轨维修组件的大发动机一般不具有非常好的反应时间或精确性。因此，发动机要早于理想时间减速，否则发动机就有可能不能够将自推进架停在准确的理想位置上，这样就会浪费时间。采用微调方法后，发动机反应慢和不准确就无足轻重了，因为不使用发动机就可将组件准确地移动到适当的位置。此外，采用微调特征还具有附加的优点，能够将多个组件准确地定位在多个目标的上方，还可使自推进架由发动机连续不断地驱动，而通过独立地移动组件来保持维修组件相对于目标的静止。
更具体地说，本发明提供一种探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标的上方，以在该目标上完成一项任务的系统。该系统包括一可动的机器，其具有一主架、一用于推动该机器横穿一基面的驱动机构、一与机器相联用于探测至少一个定位于所述基面上的目标的位置的传感器、以及一个与机器相联，用于获得运动数据的编码器组件。运动数据包括至少机器横穿基面的位移和速度中的一项。还包括一控制单元，用于接受来自传感器的目标位置，接受来自编码器组件的运动数据，确定一目标距离，以便使驱动机构推动机器从而使工作组件大致与在一目标区域的一特定目标对准，并产生一指示工作组件与目标区域操作对准的目的信号。
在另一实施例中，提供了一种用于探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标的上方以在该目标上完成一项任务的方法，其包括如下步骤推动一机器跨过一其上设置有多个目标的基面，用一个传感器传感目标的位置，该传感器与所述机器相联，将来自传感器的目标位置贮存在一控制单元中，确定由机器沿基面的位移和速度中至少一项构成的运动数据，确定驱动机构推进机器的目标距离，使工作组件大致对准目标区域上的一个特定目标，并产生一个以运动数据和贮存在控制单元中的目标位置为依据的目的信号，当组件与目标区域操作对准时该目的信号发出指示。本发明还包括完成上述方法的系统。
图1为本轨道维修组件的一优选实施例的局部透视图；图2A为可以用于本轨道维修组件的一种类型的维修组件的放大了的立面侧视图；图2B为通常的铁路轨道的一部分的一局部顶视平面图；图3为本轨道维修组件的优选实施例的传感器的一放大了的前透视图；图4为本轨道维修组件的优选实施例的一种编码器的一侧视立面图；图5为一流程图，示出了本轨道维修组件以手动的方式运行；
图6为一流程图，示出了本轨道维修组件以自动的方式运行；图7A为一流程图，示出了本轨道维修组件的枕木数据收集的粗传感特征的运行；图7B为一流程图，示出了本轨道维修组件的编码器计数器的内部运行；图7C为前传感器位移距离的一附图表示；图8为后传感器位移距离的一附图表示；图9为一流程图，示出了本轨道维修组件的组件定位循环的第一部分的运行以及循环的全部逻辑；图10为一流程图，示出了本轨道维修组件的组件定位循环特征的第二部分的运行。
现在参考图1，本轨道维修设备的一优选实施例总体上以10表示，它包括一架12，主要部件装于架上。轨道维修机10构造成沿一标准的铁轨13移动，该铁轨包括一对轨道，其中之一以轨道14示出。然而也打算使本发明经过适当修改后与一沿一单轨移动的机器，甚至根本不沿轨道移动的机器联用。还有，虽然优选实施例的多数描述涉及的是在一轨道上完成一特定任务的维修机，其它形式的机器，只要需要由一台机动操作机器发现多个目标并需对它们完成一些任务也打算包括在本发明的范围内。
铁路轨道13包括钢轨14(只示出了一条)，它连接着许多轨道枕木16，或者由它们支撑。钢轨14通过一系列垫板18与枕木16相连，每块垫板固定在一钢轨14上，然后再由若干固定件20(在图4中示出得最清楚)安装于相应的枕木16上，这对于熟悉本领域的人员来说是公知的。一些类型的固定件的例子包括方头螺钉、道钉、锚固件、卡箍以及熟悉本领域的人员所知道的类似零件。但在优选实施例中只称为固定件20。还考虑了本机器10可以使钢轨14不用垫板18连接于枕木的情形。
一台发动机22定位在主架12上来沿着轨道14推进。在优选实施例中，轨道维修机10是由发动机22自推进的。但也打算采用其它推进主架12的机械和方法，包括用另一辆车拉拽，或熟悉本领域的人所公知的其它方法。
图中示出了一个操作员24坐在一工作站26内。操作员具有直接接触控制器28的途径，例如一脚踏板和操纵杆，并可从一控制板30或者控制屏32上看到某种运行的状态。本组件还包括一控制单元34来协调从操作员24和其它输入模块(后面要更详细地解释)接受的各种命令，并通过控制板30或控制屏32向操作员传送必要的信息。控制元件34可以包括一商业上可获得的标准的可编程逻辑控制器(PLC)，这是熟悉本领域的专业人员公知的。在优选的实施例中控制单元34为一三菱公司的FX PLC，在本领域中相等的用于完成同样功能的设备为继电器和微机。
至少一台，优选两台找准移动架36装在主架12上，在各找准移动架36上装有一维修组件38A和38B。这两个维修组件以举例的方式示出为方头螺钉施加器，其与1995年3月21日公开的Eidemanis等人的共同受让专利US5,398,616中所描述的相似，在此引用该专利作为参考。由于专利US5,398,616包括对方头螺钉施加器的部件和操作的详细描述，这里只对该组件的一些主要元件作简要的说明。此外，许多种不同形式的维修组件都可替代所示出的方头螺钉施加器38A、38B，而不超出本发明的范围。可以替代方头螺钉施加器的其它类型的维修组件的例子有用于实现拔钉任务的组件、钉钉器和枕木钻孔器。还应理解，找准移动架36的结构和布置可随维修组件38A、38B的形状而改变。
进而，本发明的优选实施例还包括一系统，其中组件可以很容易更换，以使轨道维修组件能够完成其它任务，或者使一单一的轨道维修组件能够通过使用多个不同的组件来完成多项不同的任务。这样的一种系统在共同受让的1995年11月14日公开的Hosking等人的专利US5,465,667中作了描述，在此引为参考。
各维修组件38A和38B最好通过各自的一个找准移动架36连接于主架12，找准移动架也叫做组件移动架(图1中示出了两个找准移动架)，它能够相对于主架12作直线移动。各找准移动架36由至少一根梁40支撑，最好使找准移动架36可以沿梁40滑动。在优选的实施例中，找准移动架36通过一流体动力缸42连接于主架12，流体动力缸配有一线性可变距离传感器(LVDT)43。因此，缸42(优选为液压缸)被视为一种“智能”缸。该智能缸42包括一轴或杆44，它可从缸42内伸出或者缩回，以便沿梁40直线定位组件移动架36。智能缸42起到双重作用，通过杆44移动组件移动架36和通过LVDT确定组件移动架36的位置。带有传感器的其它直线位移装置或致动器在本领域中公知为等同于LVDT。
在运行中，杆44的最后位移和该轴的伸出或缩回的定位速度都可由操作员24调节或自动调节，这在后面要更全面地描述。杆44的位移的可变定位速度也有益于本铁路维修组件的总效率，因为只要知道了杆44所需的伸出或缩回，这一操作的定位速度就可以与杆44需伸出或缩回的距离成比例地改变。因此，如果需要伸出或缩回很大，就可以使杆44移动快一些，节省时间，在接近其预定的伸出或缩回点时可以将其减慢。这一操作通过一比例值(未示出)实现，该比例值响应于PLC34所产生的电流或电压量来改变液压流体的流量。
现在参考图2A，图中仅以举例的方式示出了两个方头螺钉施加器作为维修组件38A和38B，其可以被结合到本发明中。基本上，各组件38A和38B包括至少一个，优选为两个方头螺钉或紧固件施加元件46，一般为紧固件施加枪，各元件46用于将一方头螺钉或紧固件20放入垫板18或枕木16上的一选定的孔中。一般每块垫板18具有几个这样的孔。道钉或方头螺钉20插入孔中将轨道14固定于枕木20(二者均示于图1)。简要地参考图2B，图中示出了一种典型的铁路垫板装置。各垫板18分别以18A和18B标出。图中示出每块垫板上具有相应的一组四个孔，第一组孔48A和48A’，50A和50A’，第二组孔48B和48B’，50B和50B’。
现在回到图2A，在所示出的两个组件38A和38B中，各组件上只能看到一个紧固件施加枪46。在各组件38A和38B上的第二紧固件施加枪(未标出)直接位于图示枪46的后面。参考图2A和2B，位于38A的枪用于将方头螺钉20固定到孔48A，A’和50A，A’中，位于38B处的枪用于将方头螺钉20固定到孔48B，B’和50B，B’中。
在本优选实施例中，连接于紧固件施加元件46的底部的是一对斜导轮52(图中示出的各枪46上只有一个轮可见)。施加器元件46带有斜导轮52是为了在横向于铁轨14的方向上基本连续地进行对准。如果需要这种连续的横向对准的选择，组件移动架36应设计成多少能绕梁40作枢轴转动。在操作中，斜导轮52可以沿铁轨14的轨头的一侧行进，以保持枪46的适当的横向对准。
为了提供插入方头螺钉20所需的旋转力，一具有一变速箱54和一细长的下垂延伸段56的液压马达53装于马达架58上。马达架58可滑动地连接于几个垂直延伸的组件轴60。采用一流体动力缸62来使马达架58在组件轴46上往复移动。流体动力缸62连接在一组件移动架桁架64和一位于马达架58上的接头66之间。还提供了一方头螺钉盘或库68，其从操作员的座位能够达到的范围内的一区域倾斜通向喂料架70下的一点，以一种本领域的专业人员公知的方式利用重力向爪71提供预先对准的方头螺钉20。
液压马达53或等同设备54提供驱动力，用以将方头螺钉20插入板18上的孔48A-B，48A’-B’，50A-B和50A’-B’(示于图2B中)中。在一优选实施例中，马达53带有一压力传感器72，以调节下垂延伸段56的力矩。提供压力传感器72是为了防止方头螺钉20由于拧得过紧而脱扣。在操作中，压力传感器72使马达53在开始拧方头螺钉时高速转动延伸段56，那时转动紧固件20一般很容易。当拧紧操作将近完成，紧固件变得较难转动使，压力传感器72检测到较大的压力并自动地减小马达53的转速，从而增大力矩，这样就可完全拧紧方头螺钉，而不会拧得过头且脱扣。在优选实施例中，传感器72连接于两速或可变位马达53来实现这一任务。
方头螺钉施加器组件38A、38B的液压功能的电子控制装置设置在控制板30内(示于图1)。
重新参考图1，图中示出了传感器组件74连接于架12。在该优选实施例中示出了传感器组件74靠近主架12的前方。虽然传感器组件74位于沿主架的任何位置上本发明都能正常工作，但为了减少正确定位维修组件38的时间，传感器组件74应该位于远离组件38的一基本位置76的一固定位置上。为了在主架12的反向运动过程中提供有效的传感，在主架靠后处可以设置一第二传感器组件74A。各传感器组件74、74A与控制元件34电联接。
传感器组件74包括至少一个，优选为两个传感器元件75、75A，其可选自能够检测垫板18或其它目标的前边缘位置的公知的不同种类的传感器装置中的任何一种。这些公知的传感器的类型包括那些采用了接近开关、电感、超声波、磁波、中功率回路测距(MRT)激光或红外线的传感器。对于优选实施例，选用了一种电感传感器。
现在参考图3，图中示出了传感器组件74的优选实施例的细节。利用两个大致为L形的元件78将传感器组件连接于主架12的下侧，这两个L形元件在一枢轴点80彼此枢轴连接并连接于主架12。L形元件78的转动受到一传感器缸82的控制，该缸的各端连接于从各L形元件78的自由端86伸出的托架84。缸82的运行可以由操作员24从控制板30(示于图1)手动控制，也可由控制单元34(也示于图1)自动控制。采用缸82就可以在不希望使用传感器组件74的情况下使传感器元件75、75A能够与轨道14脱离接触，例如当主架12只是朝向或离开轨道的一特定延伸段移动，而不是要在轨道上做工作时。这样就可避免与轨道不必要的碰撞，这种碰撞对传感器元件有损害。
连接于各L形元件78的是一支腿88，其上装有一辊支撑件90和一对应的轨道辊92。轨道辊92引导传感器组件74沿轨道14移动，并由缸82压在轨道上。为了提供实际的传感作用，电感传感器元件75、75A通过安装托架94可调节地连接于各辊支撑件90，安装托架可滑动地安装在一槽96内。电感传感器元件75、75A的位置可以沿槽96的长度方向调节，并可通过上紧一杆98固定在理想的位置。一吸震组件，例如一对螺旋弹簧100定位在辊支撑件90和槽96之间，以便当传感器元件碰到阻碍物，例如轨道碴或其它轨道阻碍物时使其离开轨道，这样来防止传感元件75、75A损坏。
在图1靠近底部的左侧示出了一个编码器组件102。一般，编码器组件102检测主架12沿轨道14的位移和/或速度中的至少一项。编码器组件为双向的，并且可以设置在主架12上的任何位置处，只要可以读到准确的位移和/或速度。
现在参考图4，图中更详细地示出了编码器组件。编码器组件102包括几个部件，这些部件都通过一编码器臂104连接于主架12，编码器臂在一枢轴点108枢轴连接于一托架106。连接于编码器臂104的下端的是一轨道轮110，其上优选包括一弹性轮胎112。轮胎有助于减小轨道轮110相对于轨道14和一计数器轮114的滑动。
在运行中，轨道轮110的轮胎112沿轨道14移动，转动计数器轮114，这使一相邻的编码器116(部分以虚线示出)中产生周期脉冲。当将轮胎112的直径作为系数时，轮胎112每转的脉冲数反映了机器10移动的距离。在优选的实施例中，编码器每隔.025英寸产生一个脉冲，但这一比例可以因应用而变化。检测到脉冲后编码器116向控制单元34传送一电脉冲。控制单元34将此脉冲转变成机器10相对于轨道14的移动距离或速度值。通过测量相对于所用的时间移动的距离来确定速度。
提供一用于当不需使用编码器组件102时将编码器组件从与轨道14的接触中撤回的机构。作为该机构的一部分优选包括一流体动力，例如液压缸118，它在一第一枢轴点120枢轴连接于主架12，并在一第二枢轴点122枢轴连接于编码器组件臂104。当杆124全部伸出时，轨道轮118的轮胎112跨在轨道14上。在不需要编码器组件的读出的周期内，杆124缩回，使轮胎112脱离与轨道14的接触，以避免编码器组件的不必要的磨损或损伤。
在运行中，可以或者通过操作员24手动或者自动将轨道维修机10定位在一目标，例如垫板18的上方。作为控制器28(总体在图1中示出)的一部分提供一转换开关(未示出)，使操作员能够在手动定位模式和自动定位模式之间做出选择。还提供一第二转换开关(未示出)作为控制器28的一部分，使操作员能够在工作模式和移动模式之间做出选择。当选择了移动模式时，编码器组件102和传感器74脱离与轨道14的接触，以避免这些部件的不必要的磨损或损坏。当选择了移动模式时，一些其它部件也由控制单元34操作，这在后面将会更完整地描述。
现在参考图1和5，首先结合图5的流程和图1示出的轨道维修机10的总体描述手动模式。如手动定位框130所示，操作员24操作控制器28，使发动机22将主架12推到一区域，在该区域枪组件38A大致定位在一需完成一项任务，例如插入一方头螺栓20的垫板的18上方。在手工操作中一个操作员同时只能定位一组以“A”枪38A表示的紧固件施加枪46(或者更一般地说，一组组件38)。因此，控制单元34通过智能缸42自动指示以″B″枪38B表示的第二组枪46向架12的前方移动。
这一运行在框132中示出，它使“B”枪38B为“A”枪让路，使“A”枪有移动空间而不至于撞到“B”枪。以这种方式，操作员24可以通过目视使“A”枪38A与垫板18A对准(见图2B)。移动“B”枪38B让路的这一运行示于框132。此外，由于在手动循环中不使用“B”枪38B，控制单元34使其非活动化或者说使其临时“死亡”，而使A枪38A致动，这示于框134中。接着，如在框136中缩略表示的，操作员24手动将“A”枪38A定位在第一组孔，例如图2B中垫板18A上的孔48A和50A的上方。操作员24通过操作控制器28命令智能缸42精确地定位枪38A来实现这一运行。枪38A一旦准确地定位在垫板18A上的第一组孔48A、50A的上方，操作员24就利用控制装置28来选择是采用枪38A中的任一个还是两个来把方头螺钉20插入垫板18A上的第一组孔48A、50A中。这在框138中示出。
接着，框140示出操作员24通过控制器28使枪“A”38A将方头螺钉插入第一组孔48A、50A中。到了框142，操作员24以结合框136所描述的相同的方法手动将“A”枪38A定位在同一垫板18A上的第二组孔48A’、50A’中。如框144缩略表示的，第二组螺钉20插入到第二组孔48A’、50A’中，插入方法与结合框140所描述的插入第一组螺钉所用的方法相同。最后，操作员再次操作控制器28，使发动机22将主架12推到一区域，在该区域，枪组38A大致定位在下一个需完成任务的垫板的上方，示于框146，重复整个方法，直到做完所有的板上的工作。
现在参考图6描述自动模式。主架12推进到一运行区域，或者叫做“绿色”区域，这在框148中予以说明。简而言之，绿色区域是沿轨道14的一直线范围，在那里主架12位于垫板18附近，被定位得与该板足够近，从而智能缸可以使组件移动架36相对于主架12移动，以使枪38A和38B与在两垫板18A和18B上的一组孔很好地对正。换句话说，绿色区域是对架12的位置的一个基本的粗略估计，其将枪38A和38B放置到分别与分别在垫板18A和18B上的孔组48A、48A’和48B、48B’足够接近的位置，使智能缸杆44能够相对于架移动枪38A和38B，以便在相应的垫板孔的上方进行细微调整。绿色区域是由控制单元34依据从传感器、编码器组件和操作员不断输入的各种数据确定的。这在后面将结合图7更完整地进行描述。
可以以两种方法中的一种，或者半自动，或者全自动地将主控制单元12推进到绿色区域。当半自动地推进架12时，操作员控制发动机22的运行来将主架12沿轨道14推进。控制单元34一旦确定架12已经定位在绿色区域(控制单元做出这一确定的方法将结合图7进行描述)就向操作员发出一信号，就这一情况向他报警，例如打开一个在控制板30上的绿灯。发现这一信号后，操作员开始通过制动或者减小发动机22所提供的驱动力来手动地减小架12的速度。如果操作员没有足够快地减小速度，并越过了运行或绿色区域，则绿灯或其它信号中断。以这种方式通知操作员已经越过绿色区域，必须反向移动架12，将其置于完成特定的任务的合适的位置上。
全自动运行的多数运行原理与半自动的相同，只是采用全自动运行。在半自动模式中，操作员在接到控制单元34发出的通知他元件12在绿色区域内的信号后控制架12的速度，而在全自动模式中，控制单元34产生一个架12在绿色区域内的内部信号，并由控制单元34本身直接减小架12的速度。
只要架12一被推进到绿色区域，无论全自动还是半自动模式，都如框150所述，开始自动的枪定位循环。后面将结合图9和10解释这一循环。进行到框152阶段，控制单元34确定是否存在枕木空间误差。两个分别由枪38A和38B对其工作的垫板18A和18B(一个枪对按顺序定位的一个垫板工作)的位置分开得太远或离得太近，使两枪38A和38B无法同时在各自的一垫板上工作就是空间误差。后面会更详细地描述确定空间误差是否存在的方法。
如果发现了空间误差，控制单元34自动非活动化一组枪38A或38B，如框154所述。根据机器10的移动方向，可以非活动化A枪(组)或B枪(组)中的一个(组)。下面进行的是步骤156。在该步骤中，控制元件34通过使相应的智能缸42的杆44完全伸出来移动被非活动化了的那组枪，或者38A，或者38B，以使另一组枪有最大的位移。
在此时，程序变化为基本上与没有检测到枕木空间误差时相同，唯一区别是需定位的枪的数量，这是步骤158。如果没有检测到空间误差，则定位两组枪38A和38B。而如果检测到了空间误差，则只定位一组枪，或者38A或者38B。
为了简化说明，假设没有检测到空间误差，两枪38A和38B均被活动化。这样的假设也能够对本系统的运行做最完整的解释。接着，在步骤160中，控制元件34命令被定位的枪38A和38B将方头螺钉20插入垫板上的第一组孔中。枪38A将方头螺钉插到垫板18A的孔48A和50A中，枪38B将方头螺钉20插入垫板18B的孔48B和50B中。
接着，在步骤162中，控制单元34通过控制智能缸42的杆44的运动将活动化的枪38A和38B定位或指向到垫板18A和18B的第二组孔48A’、50A’、48B’、50B’的上方。框164指出，控制单元34命令活动化的枪38A和38B将方头螺钉20插入垫板的第二组孔中。此时，如框166所指出的，循环完成，以与上面结合步骤148所做的描述相同的方法自动或半自动将主架12推进到下一组垫板，重复该方法，直到方头螺钉20插入到每个需由本轨道维修组件工作的垫板18上。
转向图7A，现在描述确定绿色区域的方法。控制单元34首先确定主架12是否正在向前移动(框168)，第一电感传感器75是否检测到垫板18的导边(框170)，第二电感传感器75A是否也检测到垫板18的导边(框172)。一旦由一“与”门174检测到这三个条件全部达到(从框168，170，172)，控制单元34就从编码器组件102提取一个以“ECUNT”表示的计数器读数，如框176所示。如前所述，这个计数器读数或者说ECUNT可以是主架12的位移或速度的一个读数。
需要说明的是，唯一需要被传感器75和75A检测的垫板部分是其导边。但大多数通用类型的传感模式，例如用于本实施例中的电感传感器75和75A会在板的全长上继续检测垫板的存在，即使检测完导边以后。必须去除这些在导边读数以后的多余的读数，以免由于这种多余的数据输入而导致绿色区域的错误计算。为了去除这些多余的传感器读数进行一种计算，并将其结果与枕木常数或者叫做“TCONST”比较，如步骤178所示。枕木常数或者TCONST等于垫板18的直线长度，即沿轨道14的长度。所做的计算为“ECONST-TIE1＞TCONST”，式中TIE1为当传感器75和75A检测到第一垫板时所贮存的编码器组件读数。在没有检测到任何垫板之前这一读数最初为0。如果进行了框178的计算，结果为否，则说明传感器75和75A仍然传感着其导边已经被检测到的同一块垫板，因此可将这些附加读数去除。然而，在去除这些读数之前，首先要确定主架12是否已经在反方向上移动，这就是说，来自编码器组件102的每一个后面的位移读数比前一个小。这一条件的可能性由框180所表示的步骤所考虑，该步骤计算是否ECOUNT-TIE1＜0。如果步骤180的这一条件成立，则进行步骤182，即更新枕木1至10中的各所贮存的数据。
另一方面，如果在步骤178中所进行的计算的结果为ECOUNT减TIE大于TCONST，则进行步骤184。在该步骤中，通过使用一先进先出移位寄存器或其它公知的排队装置将任何先前存储的TIE1、TIE2等的值转移到下一个高阶数字化存贮槽中。以这种方式，可以将任何预定的枕木位置数字存贮在控制单元34中。当机器10沿轨道13移动时，传感器元件75连续地向控制单元34传感垫板18和其位置，控制单元连续地将它们置于移位寄存器中。仅仅是为了举例，用10个存贮槽，以TIE1至TIE10表示来解释本优选实施例。当一方头螺钉被旋入指定的垫板时，控制单元34就从队中清除这一位置值。这样，例如在本优选实施例中，一完成维修操作，具体说，旋转紧固件，就去除最初指定为TIE1的目标参考点，例如垫板位置值。并在步骤184中将其在队中的位置以最初指定为TIE2的数值代替。同时，架12一向前移动就增加一新的位置TIE10，来表示位于TIE9后面的枕木18的位置。可以理解，在机器10反向运行的情况下，移位寄存器或队列反向运行。当机器10只是以一种非运行模式横穿轨道13运行时最好这一功能不起作用。
与TIE1至TIE10各值一起存贮的还有一相关系列的限定绿色区域的值。这些存贮值以GRMIN1至GRMIN10和GRMAX1至GRMAX10表示。以GRMIN表示的各值对应于最小编码器组件读数，在此主架12位于特定数字垫板和前面的垫板的绿色区域内。以GRMAX表示的各数值对应于最大编码器组件读数，在此主架12位于特定数字垫板和前面的垫板的绿色区域内，但在将要离开绿色区域之前。
在框184中还示出，各GRMIN(GRMIN1至GRMIN10)和各GRMAX(GRMAX1至GRMAX10)值也可以通过一先进先出移位寄存器或类似于TIE值转移的方法的其它的排队功能进行移位。正如处理TIE值那样，在优选实施例中，最初作为GRMAX10和GRMIN10存贮的值被去除并分别被最初作为GRMAX9和GRMIN9的值所取代。
在步骤184完成以后，控制单元34将ECOUNT值作为TIE1存贮，如框186所指示的。最后在框188，控制单元按照下列公式计算并存贮GRMAX2和GRMIN2值GRMAX2＝下列二式中的较小值TIE2+FSO+PLOFFTIE1+FSO-CL+Q+PLOFFGRMIN2＝下列二式中的较大值TIE2+FSO+PLOFF-(Q-INDEX)TIE1+FSO-CL+Q+PLOFF-(Q-INDEX)式中FSO＝前传感器偏离(一常数)的缩写，即从传感器74至枪38A(与操作员24最近)的起始位置的最大距离。
CL＝移动架长度(一常数)的缩写，即零枕木空间时的有效移动架(见图7C)长度。
INDEX＝垫板上的两组孔之间的距离(一常数)(见图2B)PLOFF＝板偏移的缩写(一常数)，即从垫板的导边到第一孔的距离(见图2B)Q＝枪38A在组件移动架36上＞1的移动距离，在优选实施例中，这一值为24英寸，但这一距离可以随应用而改变。
作为常数所列出的处理数值(FSO、CL、INDEX和PLOFF)全部可以由操作员在轨道维修组件的起始操作之前确定。这些值可以通过控制器28输入到控制单元34中。如果这些值不再适用于需做的工作环境，例如，如果一段轨道使用了不同形式的垫板，具有不同形式的INDEX，操作员就会将这个常数的新的数值输入到控制单元中，然后继续操作轨道维修机10。
现在参考流程图7B，详细描述编码器组件102确定ECOUNT的方法。为了将ECOUNT置零，编码器组件102必须从控制单元34接受三个信号之一。这三个信号是<1>指示主架12要在向前的工作方向上操作的一个初始信号，以框190表示；<2>指示架12要反向操作的初始信号，以框194表示；<3>刚一启动轨道维修组件时产生的一个信号，以框192表示。在这三个信号中的任一个通过“或”门196以后，发生一瞬间脉冲，然后以200示出的ECOUNT置零。
预置好后，当主架12向前或反向移动时，ECOUNT可能增加或减少。如果主架12向前移动，如框202所示，则向ECOUNT中加入由编码器组件102(在图7B中以编码器组件A表示，位于主架12的靠后部)得到的读数，导致内部计数器ECOUNT200。如果主架12反向移动，如框204所示，则从ECOUNT中减去由第二编码器组件102(在图7B中以编码器组件B表示，位于主架靠前面)得到的读数，也导致内部计数器ECOUNT200。
参考流程图9，描述枪38A和38B的自动微调循环的启动方法。当控制装置28将轨道维修机10设置在框232所表示的向前工作模式时循环即可开始。接着，比较所贮存的GRMIN2至GRMIN10中是否有任何一个小于目前的ECOUNT，这一步示于用虚线框234所包围的圈中。如果这一条件满足，在下一框236中，对目前的ECOUNT与满足框234条件的单一的GRMAX值进行比较。例如，如果K＝5是第一个ECOUNT大于GRMIN(K)的K值，则步骤236对ECOUNT与GRMAX5作一个比较。如果确定了ECOUNT比这一具体的GRMAX值小，如框236所示，则绿灯亮，如框240所示，指示主架12位于绿色区域内。
当轨道维修机10置于反向工作模式时开始一类似的方法，见框242。向前所用的逻辑与向后所用的逻辑的主要差别在于首先分析GRMAX的值，如框244所示，在框246中所示的，与ECOUNT比较的GRMIN值取决于满足框244条件的GRMAX值。如果满足框246的条件，则信号通过“或”门238，并点亮绿灯，如框240所示。
如果通过“或”门的条件任一个满足，则除了点亮绿灯(框240)以外，还发出一个允许微调循环继续的信号，如框248所示。当操作员致动一控制元件，例如在工作站26内的一脚踏板时微调循环开始，如框253所示。接着读取一编码器组件读数以确信架12不在运动，如框252所示。如果主架12不在运动，而是以静止的方式定位在绿色区域内，满足了通过“与”门253所需的条件之一。信号通过“与”门的另一条件由虚线框252示出，它防止微调循环已经启动并且尚未完成或中断以前控制单元重新启动微调单元。在重新启动微调循环以前，操作员首先要中断循环，如框254所示，或者操作员起动主架12的运动，如框256所示，或者必须检测枕木空间误差，如框258所示。这三个条件(框254、256、258)任一个满足，“或”门259就接通，并且允许循环重新起动，因为目前循环不在运行。此外，实现了框260中的循环锁闭条件，该条件在循环过程中制动机器的推进系统，使其无效。
如果检测到空间误差，如框258所示，控制单元34首先确定是否真的存在空间误差，如框261所示。如果对框261的答案为是，控制单元再确定A枪(本模式中唯一运行的枪)是否已经完成将第二螺钉插入的操作，如框262所示。如果A枪已经完成了其插入操作则向框264发出信号，在那里设置队列中下一个枕木的TIE(K)和GRMAX(K)值。接着，向框270发信号，在那里A枪撤回到其起始点，而B枪由智能缸42设置在最小空间处。在优选实施例中，A’和B’枪之间的可接受的最小空间为21英寸。然而，这一距离可随应用和组件的类型而改变。最后达到循环结束框272，控制板30上的一个蓝灯点亮，指示循环结束，示于框274中。
另一方面，如果对框261中的空间误差的回答是否定的，则向框266发出信号，在那里作一个状态检测以确定是否两枪(A’和B’枪)均已完成第二组螺钉的插入。如果它们均已完成第二组螺钉的插入则除去TIE(K)、TIE(K-1)、GRMAX(K)和GRMAX(K-1)，并且先进先出移位寄存器转移剩余的存贮值，如在框268中所见到的。然后在步骤270中两枪均撤回，象先前一样。并如上所述，致动框272中的循环结束信号和框274中的蓝灯。
现在参考流程图10描述枪的自动定位操作。当控制单元34接受一要进行自动调整循环的信号，例如从流程图9传过来的循环起动脉冲262或者如框280所示的一个指向第二组方头螺钉的命令时便开始了这一方法。这些条件中任一个满足，数据信号就能穿过“或”门282达到框284。框284指示作一个咨询，看看轨道维修机10是否在反向工作模式。这一咨询是重要的，因为如果轨道机10已经在反向移动，则表示一垫板位置的各连续的值(即TIE1、TIE2等)将大于以前的值。这样，用于第五垫板的贮存值TIE5就会小于第四垫板的贮存值TIE4。知道要求后面贮存的值大于或小于前面贮存的值对于确定计算某些参数适用的公式是重要的，例如计算是否已经产生枕木空间误差。在两个相邻的垫板或者靠得太近或者离得太远，以致两枪38A、38B不能同时在两块垫板上工作的地方出现枕木空间误差。
如果轨道维修组件处于反向工作模式，进行两个步骤(286和288)来确定是否存在枕木空间误差。首先如框286所指出的，进行一项计算来看看两垫板的位置是否太靠近。如果垫板靠得不是太近，则进行一项计算，看看两垫板是否离得太远，如框288所指示的。如果这两块板或者太近或者太远，则一个数据信号通过“或”门290，其通过伸出与其相连的智能缸42的杆44将A枪38A向工作站36移动，如框294所指出的。通过“或”门的该信号还形成一个“枕木空间误差”信号，如框258所指出的，其对应于图9中的“空间误差信号”258，并且是如前所述获得一个“循环完成”指示的可行的方法之一。
如果不存在枕木空间误差，则进行一项计算来确定智能缸42将“A”枪38A定位在哪里，使其与在所选定的垫板上的相应的孔组对准。这一计算的结果以缩写GUNASTPOS示于框296中。确定GUNASTPOS的适用的公式取决于轨道维修10是在向前还是反向移动，还取决于是第一组螺钉48A、48A’还是第二组螺钉50A、50A’(见图2B)要被插入到垫板中。
三个确定GUNASTPOS的公式(使用前面描述了的常数)为1.当向前工作方向移动以后插入第一组螺钉时GUNASTPOS＝TIE(K)+FSO-PLOFF-ECOUNT2.当向后工作方向移动以后插入第一组螺钉时GUNASTPOS＝ECOUNT-(TIE(K-1)-RSO-PLOFF-INDEX)其中RSO＝后传感器偏离(一常数)，当传感器74位于靠近架12的后部时离枪38的启动位置的最大距离(见图8)。
3.当向前或向后工作方向移动以后插入第二组螺钉时CUNASTPOS＝GUNASTPOS+INDEX在框300中将框296中获得的GUNASTPOS值与表示由智能缸42得到的、以框298指示的“A”枪38A现在的位置互相比较。如果“A”枪38A的实际位置和所需的位置GUNASTPOS相同，则在瞬时脉冲302以后一个数据信号304贮存到控制单元34中。该数据信号304可以用于枪的自动操作方法中来控制操作，例如液压马达53的转动和图2A中所示的马达架58的垂直运动这两个实际将方头螺钉20插入到垫板上的孔中的运动。这一方法的细节在此不作描述，对于熟悉本领域的普通人员来说应该是已知的。
回到框300，如果在框296中得到的GUNASTPOS值与表示以框298指示的从智能缸42得到的“A”枪38A的现在位置的值不同，则采用附加步骤来将“A”枪38A恰当地定位在垫板上的孔的上方。这些附加步骤的第一步是将来自框298的“A”枪38A的目前位置与来自框306的“B”枪38B的目前位置进行比较。框308所指示的这一比较确定“A”和“B”枪分开的距离是否足以避开可能的彼此碰撞。如果满足框308的条件，并且“A”枪没有恰当地与垫板上的孔对准，如框300所指出的，则控制单元34确定智能缸42需将“A”枪移动多远。如框132所指出的，如果枪目前的位置与所要求的位置(GUNASTPOS)相差悬殊，则控制单元34指导智能缸42迅速移动“A”枪38A。相反，如果只需小的位置变化，则控制单元指导智能缸较慢地移动，以便更精确地定位。如框314和294所指出的，实际需要的智能缸42的杆44的运动可能是该杆44的伸出(框294)也可能是缩回(框314)，取决于所需的运动是向轨道维修机10的后面还是前面。
自动定位“B”枪38B的程序在图10的流程的下半部作了描述。由于这一程序基本上是与上面关于“A”枪定位所描述的程序相同的程序，只有很少的不同，所以这里不再描述，只是讨论二者的差别。框316指出了定位“B”枪的方法与定位“A”枪的方法不同的第一方面。在框316中，作一个咨询，看看轨道维修组件是否处于向前工作方向的工作模式，而框284咨询的则是轨道维修机10是否处于反工作方向的工作模式。如上所述，这种决定对于确定采用哪组公式是必要的。
框318和320以与前面结合框286和288所描述的类似的方式确定当轨道维修机10设定向前移动时是否存在轨道空间误差。然而不是象轨道维修机10反向移动时那样，如框294所指出的，检测到空间误差后使“A”枪让路，在此，在机器10向前运行的过程中如果发现了轨道空间误差，则使“B”枪让路，如框324所指出的。
图10的上、下部之间的另一基本区别是，计算GUNBSTPOS所用的公式与计算GUNASTPOS所用的公式不同。计算GUNBSTPOS可采用的三个公式是1.向前工作方向移动后插入第一组螺钉时GUNBSTPOS＝ECOUNT-(TIE(K-1)+FSO-PLOFF-CL)2.沿反工作方向移动后插入第一组螺钉时GUNBSTPOS＝(TIE(K)-RSO-PLOFF-INDEX+CL)-ECOUNT3.或者向前或者反工作方向移动后插入第二组螺钉时GUNBSTPOS＝GUNBSTPOS-INDEX在枪38A和38B恰当地定位好后，枪38A和38B以熟悉本领域的人公知的方法插入方头螺钉20。重复上述方法，直到在沿轨道长度的所需数量的垫板中都插入了方头螺钉。
除了上述方法，一种沿着轨道13连续地移动轨道维修机10的方法也被考虑在本发明的保护范围内。熟悉本领域的人员可以对上述方法作出微小的改进，使轨道维修机10以相对恒定的速度沿轨道13移动，而控制单元34通过智能缸42连续地重定位维修组件38，从而使组件38相对于轨道11保持静止。
在此描述了本发明的一优选实施例。当然，应理解，在该实施例中可以作出修改，而不背离权利要求书所限定的本发明的真正的范围和精神。
权利要求
1.一种探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标范围内以在该目标上完成一项任务的系统，所述系统包括一可动的机器，其具有一主架；用于推动所述机器横穿一基面的驱动装置；与所述机器相联用于探测至少一个定位于所述基面上的目标的位置的传感器装置；以及与所述机器相联，用于获得运动数据的编码器组件装置，所述运动数据包括至少机器横穿基面的位移和速度中的一项；一控制单元，用于接受来自所述传感器装置的所述目标位置，接受来自编码器组件的运动数据，确定一目标距离，以便使所述驱动装置推动所述机器从而使所述工作组件大致与在一目标区域的一特定目标对准，并产生一指示工作组件与目标区域操作对准的目的信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述传感器装置在相对于所述工作组件的远处联接于所述机器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括一位于所述主架上的组件移动架，所述组件移动架构造成相对于所述架可动地支撑至少一个工作组件。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述目的信号包括一系列限定一运行区域的值，在该区域内，所述机器大致与所述目标区域对准。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述目的信号诱发了一驱动命令，其控制所述驱动装置的运行，使所述机器被推进到一处，在该处，所述组件定位在要进行工作的所述特定区域的上方。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述目的信号可被一操作员接收，因此操作员手动产生所述驱动命令，从而所述驱动命令制动所述驱动装置，使其停止使机器横穿在所述特定工作区域处的所述基面的推进。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于还包括用于相对所述机器架移动所述工作组件的移动架装置，所述移动架装置构造成独立于所述主架单元移动所述工作组件，所述运行区域还包括在所述基面上的一系列距离值的粗略估计，其限定所述特定目标区域，所述组件一旦定位在所述运行区域内，所述控制单元便控制所述移动架装置，以获得所述工作组件在所述目标上方的至少一级微调。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述控制单元构造成接受并贮存若干不同的目标位置，这些目标位置以分别代表相应的目标的位置的目标位置1至目标位置N表示。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于所述控制单元包括一先进先出队列，用于贮存不同目标位置的一固定数字N，所述队列还构造成检测一对应于其上的工作已经完成了的目标的目标位置，然后在所述队列内转移任何剩余的目标位置。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于所述控制单元构造成控制所述驱动装置连续移动所述机器，并控制所述找准装置的运动，从而当所述工作进行时，使所述工作组件保持在一相对于一正在对其进行工作的特定目标静止的位置。
11.一种轨道维修设备，包括至少一个维修组件，其构造成在一铁路轨道上进行至少一种维修工作，所述轨道具有至少一条直线延伸的铁轨，其固定于许多设置成大致垂直于该至少一条铁轨的枕木，所述轨道维修设备包括一构造成沿轨道移动的主架；一用于沿轨道推进所述主架的动力源；用于沿着至少一条轨道检测一目标的一直线位置的传感器装置，所述被检测目标的所述直线位置定义为一目标位置，所述传感器装置与所述机器相联；与所述机器相联、用于获得所述轨道数据的编码器组件，所述轨道数据包括所述机器沿轨道移动的位移和速度中的至少一项；一控制单元，用于从所述传感器装置接收所述目标，用于为所述动力源推动所述机器确定一目标距离，从而所述组件大致与轨道上的一待进行工作的特定目标区域对准，并用于当所述组件与所述特定目标区域操作对准时产生一目的信号。
12.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述传感器装置在相对于所述工作组件的远处联接于所述机器。
13.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述目的信号包括一系列限定一运行区域的线性值，在该区域内，所述组件大致与所述特定目标区域对准，所述目的信号包括一马达命令，其控制所述动力源的运转，使所述组件移动架定位在需进行工作处的所述特定目标区域。
14.如权利要求13所述的轨道维修设备，其特征在于所述目的信号可被一操作员接收，因此操作员手动产生所述马达命令，从而所述马达命令制动所述动力源，使其停止使所述机器沿着所述轨道在所述特定目标区域处的推进。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于还包括用于相对所述机器架移动所述工作组件的移动架装置，所述移动架装置构造成独立于所述主架单元移动所述工作组件。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于所述运行区域还包括在所述基面上的一系列距离值的粗略估计，其限定所述特定目标区域，所述组件一旦定位在所述运行区域内，所述控制单元便控制所述移动架装置，以获得所述工作组件在所述目标上方的至少一级微调。
17.如权利要求16所述的轨道维修设备，其特征在于所述移动架装置包括一用于探测所述组件相对于所述组件移动架的所述位置的装置。
18.如权利要求17所述的轨道维修设备，其特征在于所述控制单元还构造成以一种与所述目标距离成比例的方式控制所述移动架装置的运动，从而当所述目标距离增加时所述运动的速度增加。
19.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述目标为垫板，所述控制单元构造成接受并贮存若干不同的垫板位置，这些垫板位置以垫板位置1至垫板位置10表示，它们代表相应的连续定位的垫板的位置。
20.如权利要求19所述的轨道维修设备，其特征在于所述控制单元包括一先进先出队列，用于贮存不同垫板位置的一固定数字N，所述队列还构造成检测一对应于其上的工作已经完成了的垫板的所述垫板位置，然后在所述队列内转移任何剩余的垫板位置。
21.如权利要求16所述的轨道维修设备，其特征在于所述控制单元构造成控制所述动力源连续移动所述机器，并控制所述移动架装置的运动，从而当所述工作进行时，使所述维修组件保持在一相对于一正在对其进行工作的特定目标区域静止的位置。
22.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于还包括若干维修组件，各组件构造成进行一项指定的工作。
23.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述至少一个组件包括一螺钉施加器，用于将螺纹紧固装置穿过垫板拧入枕木，以将至少一条铁轨的一部分与一块枕木连接。
24.如权利要求23所述的轨道维修设备，其特征在于所述螺钉施加器包括一可转动的延伸段，用于将所述螺纹紧固装置穿过垫板上的一孔拧入枕木中，还包括一压力传感器，用于调节所述转动头的力矩和转速。
25.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述传感器装置包括用于沿所述至少一条铁轨引导所述传感器装置的滚轮装置；一用于检测目标位置的检测元件，所述检测元件安装于一臂上，该臂连接于所述滚轮装置；用于将所述检测元件压到与铁轨靠接的一运行位置的偏压装置，其构造并设置成，使检测元件一碰到轨道碴就临时脱离与铁轨的所述运行接合，然后又在所述偏压力的作用下回到所述运行位置。
26.如权利要求11所述的轨道维修设备，其特征在于所述传感器装置包括一用于检测一目标的位置的检测元件；用于沿所述至少一条铁轨引导所述传感器装置的滚轮装置；用于在一活动位置和一非活动位置之间移动所述检测元件的惰性装置，所述检测元件定位在活动位置时检测一目标的位置，定位在非活动位置时不进行目标位置的检测，并且所述滚轮装置脱离与所述至少一条铁轨的接触。
27.一种用于探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标范围内以在该目标上完成一项任务的方法，其包括如下步骤以一驱动机构推动一机器跨过一其上设置有多个目标的基面；用一个传感器装置检测所述目标的位置，所述传感器装置与所述机器相联；将来自所述传感器装置的所述目标位置贮存在一控制单元中；确定由所述机器沿所述基面的位移和速度中至少一项构成的运动数据；确定驱动机构推进所述机器的目标距离，使所述工作组件大致对准目标区域上的一个特定目标；产生一个以所述运动数据和贮存在所述控制单元中的所述目标位置为依据的目的信号，当所述组件与目标区域操作对准时所述目的信号发出指示；按照所述目标信号定位所述机器。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于还包括如下步骤检测所述工作组件相对于所述机器的位置；独立于所述机器移动所述工作组件，使所述机器的所述定位构成对所述目标区域的一个粗略估计，而所述工作组件的所述移动构成对所述工作组件在所述特定目标上的一种微调。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于还包括如下步骤接受若干目标位置并将其贮存在所述控制单元中，这些目标位置以目标位置1至目标位置N表示，各目标位置1至N代表一相应的目标的位置；将所述目标位置1至N贮存在一先进先出队列中；在所述特定目标上进行工作；从所述队列中删除对应于工作已经完成了的所述特定目标位置；转移在所述队列中的任何剩余的贮存目标位置。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于还包括在所述基面上连续地推进所述机器；移动所述工作组件，使所述工作组件在进行工作时相对于正在其上进行工作的一特定目标保持一静止的位置。
31.一种用于探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标的上方，以便在其上完成一项任务的系统，所述系统包括一可移动的机器，其具有一主架；用于推动所述机器横穿一基面的驱动装置；位于所述主架上用于可相对于所述主架运动地支撑至少一个工作组件的移动架装置；与所述机器相联用于探测位于所述基面上的至少一个目标的位置的传感器装置；与所述机器相联用于获得运动数据的编码器组件，所述运动数据包括所述机器横穿所述基面的位移和速度中的至少一项；一控制单元，用于接收来自所述传感器装置的所述目标位置，用于接受来自所述编码器组件装置的所述运动数据，用于为所述驱动装置推进所述机器确定一目标距离，使所述工作组件与一目标区域内的一特定目标大致对准，并用于当所述工作组件与所述目标区域运行对准时产生一目的信号；所述控制单元构造成控制所述驱动装置连续地移动所述机器，并控制所述移动架装置的运动，使所述工作组件在进行工作时相对于正在其上进行工作的一特定目标保持一静止的位置。
32.一种在一铁路轨道上进行维修的轨道维修设备，该铁路轨道至少具有一条直线延伸的轨道，其与许多枕木固定，这些枕木大致垂直于该至少一条轨道，所述轨道维修设备包括一构造成沿铁路移动的主架；一用于沿铁路推进所述主架的动力源；至少一个维修组件，其构造成在铁路上进行至少一种维修工作；所述至少一个工作组件包括一个用于将螺纹连接件拧入枕木，来将至少一条轨道的一部分与枕木中的一块连接的螺钉施加器；所述螺钉施加器包括一可转动延伸段，用于将所述螺纹连接件穿过垫板上的一孔拧入枕木；还包括一压力传感器，用于调节所述可转动头的力矩和转速。
33.如权利要求32所述的轨道维修设备，其特征在于所述压力传感器构造成从一种高转速低力矩的第一组合向一种低转速高力矩的第二组合调节所述可转动头的力矩和转速。
全文摘要
一种探测目标并将至少一个工作组件定位在一特定目标范围内以在该目标上完成一项任务的系统。该系统包括一可动的机器，其具有一主架、一用于推动该机器横穿一基面的驱动机构、一与机器相联用于探测至少一个定位于所述基面上的目标的位置的传感器、以及一个与机器相联，用于获得运动数据的编码器组件。运动数据包括至少机器横穿基面的位移和速度中的一项。还包括一控制单元，用于接受来自传感器的目标位置，接受来自编码器组件的运动数据，确定一目标距离，以便使驱动机构推动机器从而使工作组件大致与在一目标区域的一特定目标对准，并产生一指示工作组件与目标区域操作对准的目的信号。
文档编号E01B29/24GK1168434SQ9711342
公开日1997年12月24日 申请日期1997年4月24日 优先权日1996年4月24日
发明者威廉·D·斯特芬布, 布鲁斯·M·博克基威茨, 戴维·S·约翰逊 申请人:诺德科公司