CN206732345U - 一种钢轨自动电弧焊工程车 - Google Patents

Abstract

一种钢轨自动电弧焊工程车，采用台车；设置在台车上的自动电弧焊机和与自动电弧焊机相对应的用于电弧焊的设备和/或工装；设置在台车上的操纵机构，用于操纵自动电弧焊机以及设备和/或工装移动；以及控制系统，控制系统控制操纵机构、自动电弧焊机以及设备和/或工装对待焊接的钢轨进行焊接。工程车将钢轨自动电弧焊需要的主要设备、工装、物料集成在一起，解决了到达施工现场的运输问题，和作业时大重量物件搬运、就位的困难，同时在作业中，实现了操作全流程机械化和自动化，显著提高了工作效率，降低了劳动强度。该实用新型将促进钢轨自动电弧焊工艺的推广应用，为轨道交通建设提供了一种先进实用的设备。

Description

一种钢轨自动电弧焊工程车

技术领域

本实用新型涉及轨道交通工务设备，尤其是一种钢轨自动电弧焊工程车。

背景技术

轨道交通无缝线路的钢轨，铺设时需要在施工现场逐段焊接；原有线路的钢轨在使用过程中出现损伤时，要将带伤轨段切割掉，再插入一段接头轨段，接头轨段两端需要与线路钢轨焊接。

传统的焊接方法有闪光焊、气压焊、铝热焊。近年来，又研究开发了一种自动电弧焊轨工艺，这种新工艺有其独特优点，其核心经济技术指标显著优于传统焊轨方法，有着广阔的应用前景。但自动电弧焊有一系列工艺环节，使用的设备和工装较多。目前这些设备和工装都是独立结构的，且重量较重，施工时运输、装卸不便，人力操作劳动强度大，效率低。这些问题制约了自动电弧焊轨工艺的推广。因此迫切需要开发一种集成度高，全面机械化操作的设备，使先进的焊轨工艺能够广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种集成了自动电弧焊轨工艺主要设备和工装的焊轨工程车，在轨道交通线路现场施工中，实现自动电弧焊焊轨操作全流程机械化和自动化。

为实现这个目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种钢轨自动电弧焊工程车，包括：

台车；设置在台车上的自动电弧焊机和与自动电弧焊机相对应的用于电弧焊的设备和/或工装；设置在台车上的操纵机构，用于操纵自动电弧焊机以及设备和/或工装移动；以及控制系统，控制系统控制操纵机构、自动电弧焊机以及设备和/或工装对待焊接的钢轨进行焊接。

进一步的特征是，操纵机构包括滑台和滑轨；滑轨固定在台车上，并沿待焊接的钢轨延伸方向布置；滑台与滑轨滑动接触，自动电弧焊机和设备和/或工装设置在滑台上。

进一步的特征是，操纵机构包括支撑轮、两个支撑架；两个支撑架平行设置在滑台沿滑轨移动方向的两端；支撑轮通过滑台尾端的支撑架设置在滑台底部，支撑轮适于在待焊接的钢轨上滚动。

进一步的特征是，操纵机构还包括机械手，机械手设置在滑台上；其中，机械手用于三维移动自动电弧焊机和设备和/或工装；三维是横向、纵向、立向；其中，横向是垂直于待焊接钢轨延伸方向，纵向是平行于待焊接钢轨延伸方向，立向是垂直于待焊接钢轨所在平面。

进一步的特征是，机械手包括机械手夹爪和三维滑动机构，机械手夹爪通过三维滑动机构设置在滑台上。进一步的特征是，三维滑动机构包括：机械手横向导轨，该机械手横向导轨沿横向延伸，并设置在各支撑架上；机械手纵梁，该机械手纵梁沿纵向延伸，并设置在机械手横向导轨上，与机械手横向导轨滑动接触；机械手纵向导轨，该机械手纵向导轨沿纵向延伸，并设置在机械手纵梁上；机械手纵向拖板，该机械手纵向拖板设置在机械手纵向导轨上，能够沿机械手纵向导轨滑动；机械手立柱，该机械手立柱沿立向延伸，并设置在机械手纵向拖板上；机械手立向导轨，该机械手立向导轨沿立向延伸，并设置在机械手立柱上，机械手立柱能够沿机械手立向导轨相对于机械手纵向拖板滑动；机械手夹爪设置在机械手立柱上。

进一步的特征是，设备和/或工装包括切割机、对轨夹具、打磨机、加热器、接头轨段、探伤机、除锈机、栓扣松紧装置的至少一种。

进一步的特征是，对轨夹具包括：两个相对放置的夹轨梁；在两个夹轨梁相对的内侧面的一端均设置夹轨梁纵向导轨，夹轨梁纵向导轨与待焊接钢轨延伸方向平行；两个第一压臂和两个第二压臂，两个第一压臂分别滑动设置在两个夹轨梁纵向导轨上，两个第二压臂分别设置在两个夹轨梁相对的内侧面的另一端；两个夹紧机构，该夹紧机构分别设置在两个第一压臂和两个第二压臂上，以分别驱动两个第一压臂对向运动和两个第二压臂对向运动；焊缝调整机构，该焊缝调整机构设置在夹轨梁上，并与第一压臂连接，以驱动第一压臂沿夹轨梁纵向导轨滑动。

进一步的特征是，设备和/或工装包括切割机、对轨夹具、仿型打磨机、中频加热器、接头轨段、探伤机、除锈机、松紧装置的至少一种。

进一步的特征是，对轨夹具包括：两个相对放置的夹轨梁；在两个夹轨梁相对的内侧面的一端设置夹轨梁纵向导轨，夹轨梁纵向导轨与待焊接钢轨延伸方向平行；四个压臂，两个压臂滑动设置在夹轨梁纵向导轨上，另两个压臂设置在两个夹轨梁相对的内侧面的另一端。

进一步的特征是，夹紧机构包括拉紧油缸，其中一个第一压臂和一个第二压臂上分别设置有带导槽连接块，另一个第一压臂和另一个第二压臂上分别设置有带导杆连接块，拉紧油缸的缸体和活塞杆中的一者与带导槽连接块连接，另一者与带导杆连接块连接。

进一步的特征是，焊缝调整机构包括两个压臂滑板油缸和两个压臂滑板，压臂滑板固定在第一压臂上，并设置有压臂滑板销轴，夹轨梁上设置有长孔，该压臂滑板销轴从该长孔伸出，压臂滑板油缸的缸体与夹轨梁和压臂滑板销轴中的一者连接，压臂滑板油缸的活塞杆与夹轨梁和压臂滑板销轴中的另一者连接。

进一步的特征是，对轨夹具还包括推瘤刀，推瘤刀设置在夹轨梁纵向导轨上。

进一步的特征是，打磨机为仿型打磨机，包括：外框架，该外框架包括两个相对的外墙板；两个轨头夹具，两个轨头夹具分别设置在两个外墙板上；内框架，该内框架包括两个相对的内墙板，该两个内墙板通过内拉杆连接，同侧的内墙板和外墙板能够沿圆弧轨迹相对运动，且两个内墙板同步运动；第一驱动机构，该第一驱动机构用于驱动内墙板相对于外墙板运动；磨头，该磨头设置在内框架上，并能够相对于内框架运动；直线位移传感器，该直线位移传感器的定尺固定在一侧的内墙板上，直线位移传感器的动尺朝待打磨的轨头伸出；第二驱动机构，该第二驱动机构用于驱动磨头相对于内框架运动；控制器，控制器与直线位移传感器、第一驱动机构和第二驱动机构连接，用于控制直线位移传感器的动尺沿轨头表面移动，并根据直线位移传感器的信号控制磨头运动。

进一步的特征是，第一驱动机构包括回转电机和设置在该回转电机的回转轴上的回转齿轮，同侧的内墙板和外墙板通过相匹配的圆弧导轨槽和圆弧导轨条构成回转副，一侧的外墙板上设置有内齿圈，回转电机和回转齿轮固定在与该侧外墙板同侧的内墙板上，回转齿轮与内齿圈啮合。

进一步的特征是，磨头包括磨头电机和安装在该磨头电机上的砂轮；第二驱动机构包括升降托板、磨头滑架、立向导轨、进给电机、往复电机、往复齿轮和齿条；齿条固定在内拉杆上，磨头电机固定在升降托板上，升降托板可滑动地设置在立向导轨上，立向导轨固定在磨头滑架上，升降托板在进给电机的驱动下沿立向导轨移动；往复电机固定在磨头滑架上，往复电机的电机轴通过往复齿轮与齿条啮合。

进一步的特征是，自动电弧焊机包括：焊机底座；安装在焊机底座上的焊机纵向导轨，焊机纵向导轨与待焊接钢轨延伸方向平行；焊机纵向滑台，焊机纵向滑台与焊机纵向导轨滑动接触；安装在焊机纵向滑台上的焊机横向导轨，焊机横向导轨与待焊接钢轨延伸方向垂直；焊机横向滑台，焊机横向滑台与焊机横向导轨滑动接触；安装在焊机横向滑台上的焊机立向导轨，焊机立向导轨与待焊接钢轨所在平面垂直；焊接送丝头，焊接送丝头与焊机立向导轨滑动接触；旋转焊嘴，旋转焊嘴设置在焊接送丝头的底部；焊丝盘，该焊丝盘设置在焊机横向滑台上。

进一步的特征是，加热器包括：底部敞开的加热器框架；两个侧板相对设置在加热器框架底部，各侧板的前后两端分别通过第一油缸连接有夹轨压头，且位于同一端的两个夹轨压头相对放置；各侧板分别通过第二油缸连接有相对设置的感应线圈，该感应线圈设置在侧板前后两端的夹轨压头之间。

进一步的特征是，各设备和/或工装上均设置有夹持柄，用于与机械手配合。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的外部结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的内部结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的切割机结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的对轨夹具结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的自动电弧焊机结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的打磨机结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车的加热器结构示意图。

附图中，各标号所代表的元件列表如下：

图中的标记定义为不带“0”的标记为部件，中间带“0”的为零件或子部件，“0”前面为所属部件的标记，“0”后面为该部件包括的零件或子部件。

图1中，1台车、101轨道轮、102车厢后门。

图2中，103车厢纵向导轨、2滑台、201机械手横向导轨一、202机械手横向导轨二、203滑台支撑架、204滑台支撑轮、3机械手纵梁、301机械手纵向导轨、4机械手纵向拖板、401机械手立向导轨、5机械手立柱、501机械手夹爪、6切割机、7对轨夹具、8自动电弧焊机、9仿型打磨机、10接头轨段、11中频加热器。

图3中，601切割机机架、602切割刀盘电机、603刀盘主轴、604切割刀盘、605切割机夹持柄。

图4中，701夹轨梁、702夹轨梁纵向导轨、703压臂滑板、704压臂滑板销轴、705压臂滑板油缸、706压臂、707轨腰压头、708带导槽连接块、709带导杆连接块、7010导槽、7011拉紧油缸、7012轨腰焊接铜挡、7013推瘤刀、7014对轨夹具夹持柄。

图5中，801焊机底座、802焊机纵向导轨、803焊机纵向滑台、804焊机横向导轨、805焊机横向滑台、806焊机立向导轨、807焊接送丝头、808旋转焊嘴、809焊丝盘、8010焊机夹持柄。

图6中，901外墙板、902外拉杆、903圆弧导轨槽、904内齿圈、905轨头夹具、906打磨机夹持柄、907内墙板、908内拉杆、909带齿条内拉杆、9010回转电机、9011回转齿轮、9012磨头滑架、9013往复电机、9014往复齿轮、9015升降拖板、9016进给电机、9017磨头电机、9018砂轮、9019直线位移传感器。

图7中，1101加热器框架、1102中频输出变压器、1103夹轨压头、1104夹轨油缸、1105夹轨压头导杆、1106感应线圈、1107线圈油缸、1108线圈导杆、1109加热器夹持柄。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如附图所示，本实用新型实施例提供的一种钢轨自动电弧焊工程车，主要包括台车、设置在台车上的自动电弧焊机、与自动电弧焊机相对应的设备和/或工装、控制系统、操纵机构。

具体的通过将自动电弧焊机和自动电弧焊工艺中所需的设备和/或工装集成在台车上，并通过台车上的控制系统控制操纵机构按照工艺程序移动所需要的设备和/或工装至待焊接轨道的指定操作地点。

具体的该操纵机构包括一个滑台和滑轨，滑台的上端承载自动电弧焊机和设备/工装，且滑台通过与待焊接钢轨延伸同向的滑轨滑动，当工程车行驶至待焊接钢轨处时，滑台通过滑轨可以伸出车外。

具体的该操纵机构可以三维移动设备和/或工装，实现方式有很多种，可以是通过一个电子机械手，该机械手连接在一个可上下伸缩，前后左右移动的连接架上；还可以是设置有三维的滑动轨道，使得机械手可以沿三个方向移动。

具体的设备和/或工装包括切割机、对轨夹具、打磨机、加热器、接头轨段、探伤机、除锈机、栓扣松紧装置的至少一种。

工程车的结构如图1所示，可以是台车1具有轨道轮101，可以在线路钢轨上行驶；台车1装载着一个滑台2，该滑台2在台车1上的与线路钢轨方向平行的纵向导轨103约束下滑动，焊轨时滑台2后端从台车1后部伸出车外；滑台2后端下部是两端装有支撑轮204的支撑架203，支撑轮204在滑台2从台车1后部伸出车外时，在线路钢轨上滚动；滑台2前后两端的上部，是与线路钢轨方向垂直的机械手横向导轨一201和机械手横向导轨二202；一个机械手纵梁3，其底部约束在滑台机械手横向导轨一201和机械手横向导轨二202上，可以在滑台2上横向移动；机械手纵梁3上部是机械手纵向导轨301；一个机械手纵向拖板4，在机械手纵向导轨301约束下，在机械手纵梁3上纵向移动，机械手纵向拖板4上有机械手立向导轨401；一个机械手立柱5，在机械手立向导轨401约束下上下移动，机械手立柱5下端装有两个机械手夹爪501；滑台2上的机械手横向导轨201、机械手横向导轨202、机械手纵梁3、机械手纵向拖板4、机械手立柱5、机械手夹爪501构成三维移动机械手；在滑台2上放置的专用设备和工装。具体的专用设备和工装可以依照使用的目的动态分配多个功能性设备组件。

设备组件可以包括切割机6、对轨夹具7、自动电弧焊机8、仿型打磨机9、中频加热器11和接头轨段10的至少一个。

其中，切割机6有一个切割机机架601作为基体，切割机机架601上固定着一个切割刀盘电机602，该电机输出轴与刀盘主轴603固定连接，切割刀盘604固定套装在刀盘主轴603上，切割机机架601上固定着切割机夹持柄605。

对轨夹具是的主体是两个相对放置的夹轨梁；在两个夹轨梁相对的内侧面的一端均设置夹轨梁纵向导轨，夹轨梁纵向导轨与待焊接钢轨延伸方向平行，在两个夹轨梁纵向导轨的内侧面相对设置了两个第一压臂，两个第一压臂分别滑动设置在两个夹轨梁纵向导轨上。在两个夹轨梁相对的内侧面的另一端设置两个第二压臂。其中第一压臂与第二压臂没有区别，只是放在夹轨梁的不同位置，用于夹住待焊接的钢轨段，和原钢轨，从而保证原钢轨与待焊接钢轨保持在一个延伸方向，进一步的是通过分别在两段的两个压臂上设置夹紧机构从而保证，两端压臂固定好钢轨。夹紧机构可以是任何可以实现双向夹紧功能的装置，如可以是通过夹紧油缸、夹紧气缸、螺栓夹紧等任何可以使两个相对的压臂相向运动的装置。

焊缝调整机构，该焊缝调整机构设置在所述夹轨梁上，用于沿夹轨梁方向推动待焊接钢轨向原钢轨移动。具体的可以是在夹轨梁的内侧面设置一个导轨使得待焊接钢轨向原钢轨移动。该驱动的装置可以是可以通过电机传动控制，也可以是通过气缸或油缸推动等。

具体的，对轨夹具7的主体结构可以是如图所述两个相对放置的夹轨梁701，夹轨梁701为长条状体。两个夹轨梁701相对的内侧面的一端，制有夹轨梁纵向轨导702。两个压臂滑板703分别滑动配合在两个夹轨梁纵向导轨702上。每个压臂滑板703上固定着一个压臂滑板销轴704，该销轴通过夹轨梁701上的长孔向夹轨梁701外侧伸出。每个夹轨梁701外侧配置有一个压臂滑板油缸705，该油缸的缸筒固定在夹轨梁701上，该油缸的活塞杆前端耳环套装在压臂滑板销轴704上，用于拉动压臂滑板703在夹轨梁纵向导轨702上移动。在每个压臂滑板703上固定着一个压臂706，压臂706是长条状体。压臂706两端各有一个轨腰压头707。在每个夹轨梁701没有纵向导轨702的一端也固定着一个压臂706，每个夹轨梁701两端的压臂706上的4个轨腰压头707的内侧面在一个平面上。在一侧夹轨梁701两端的两个压臂706的上顶面上，各固定着一个带导槽连接块708，在另一侧夹轨梁701两端的两个压臂706的上顶面上，各固定着一个带导杆连接块709。每个带导杆连接块709的导杆，与另一侧相对的带导槽连接块708的导槽7010滑动配合。在相对配合的一对带导槽连接块708和带导杆连接块709之间，安装着拉紧油缸7011，该油缸的缸筒和活塞杆分别固定在带导槽连接块708和带导杆连接块709上。在每个夹轨梁701的中部安装有轨腰焊接铜挡7012。在两个安装在压臂滑板703上的压臂706的里端，各固定安装着一个推瘤刀7013，推瘤刀7013的刃口形状，与钢轨轨头顶面和侧面一致。在两个带导杆连接块709上各固定着一个对轨夹具夹持柄7014。

其中，自动电弧焊机8的一种结构可以是：一个焊机底座801，底座上制有焊机纵向导轨802。一个焊机纵向滑台803，在焊机纵向导轨802约束下，可以在焊机底座801上纵向移动，焊机纵向滑台803上制有焊机横向导轨804。一个焊机横向滑台805，在焊机横向导轨804约束下，可以在焊机纵向滑台803上横向移动，焊机横向滑台805上制有焊机立向导轨806。一个焊接送丝头807，在焊机立向导轨806约束下，可以在焊机横向滑台805上面上下移动；焊接送丝头807向下伸出一个旋转焊嘴808。在焊机横向滑台805上固定安装有焊丝盘809和两个焊机夹持柄8010。

其中，打磨机可以是各类可以完成钢轨焊缝打磨的打磨机，可以是传统打磨机也可以是仿型打磨机，具体以放行打磨机为例，该打磨机包括一个外框架，该外框架包括两个相对的外墙板；设置在两个外墙板上的两个轨头夹具；通过该两端的轨头夹具夹紧待带打磨的钢轨。内框架，该内框架包括两个相对的内墙板，该两个内墙板通过内拉杆连接，同侧的内墙板和外墙板能够沿圆弧轨迹相对运动，且所述两个内墙板同步运动。第一驱动机构，该第一驱动机构用于驱动内墙板相对于外墙板运动沿圆弧轨迹移动。还包括磨头用于对待打磨的钢轨进行打磨，该磨头为了保证钢轨焊缝处的各侧面平滑，需要沿各方向移动，完成打磨操作。具体的可以是设置一个磨头滑架，该磨头滑架套设在内拉杆上，在内拉杆带动内框架圆弧运动时，磨头滑架带动磨头保持一致的滑动，除此之外，磨头滑架还可以沿内拉杆方向往复运动沿垂直于内拉杆方向进行立向移动。用于完成圆弧轨迹移动的是第一驱动机构，完成其他维度移动的是第二驱动机构。

第一驱动机构的实现可以是包括回转电机和设置在该回转电机的回转轴上的回转齿轮，同侧的内墙板和外墙板通过相匹配的圆弧导轨槽和圆弧导轨条构成回转副，一侧的外墙板上设置有内齿圈，回转电机和回转齿轮固定在与该侧外墙板同侧的内墙板上，回转齿轮与内齿圈啮合。

第二驱动机构包括升降拖板、磨头滑架、立向导轨、进给电机、往复电机、往复齿轮和齿条；齿条固定在所述内拉杆上，磨头电机固定在升降拖板上，升降拖板可滑动地设置在立向导轨上，立向导轨固定在磨头滑架上，升降拖板在进给电机的驱动下沿立向导轨移动；往复电机固定在磨头滑架上，往复电机的电机轴通过往复齿轮与齿条啮合。而磨头上的砂轮具体的打磨尺寸可以是由直线位移传感器检测，该直线位移传感器的定尺固定在一侧的内墙板上，直线位移传感器的动尺朝待打磨的轨头伸出，通过位移传感器，确定钢轨形状，进而将数据发送至控制器，由控制器根据直线位移传感器的信号控制磨头做相对的运动。

仿型打磨机9结构示意：有两个外墙板901，两个外墙板901由四根外拉杆902紧固成一个外框架，两个外墙板901相对的内侧面上都有一个圆弧导轨槽903，两个圆弧导轨槽903的轴心线共线；在一侧的外墙板上制有内齿圈904，该内齿圈904的轴心线与圆弧导轨槽903的轴心线共线；每个外墙板901上都固定安装有轨头夹具905和一个打磨机夹持柄906；在外框架中有两个内墙板907，两个内墙板907由两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909紧固成一个内框架，两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909四者相互平行；每个内墙板907的外侧面上有一个圆弧导轨条，该导轨条与框架同一端的外墙板901上的圆弧导轨槽903相配合，形成一个回转副；在靠近带内齿圈的外墙板侧的内墙板907上固定安装着一个回转电机9010，该回转电机9010轴上的回转齿轮9011与内齿圈904相啮合，回转电机9010旋转带动内框架在圆弧导轨副约束下转动；一个磨头滑架9012，通过其上的4个孔，可滑动的套装在两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909上；磨头滑架9012上固定安装着一个往复电机9013，该电机轴上的往复齿轮9014与带齿条内拉杆909上的齿条相啮合，往复电机9013正反转，就驱动磨头滑架9012在两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909上往复移动；磨头滑架9012上制有立向的导轨，该导轨约束着一个升降拖板9015，磨头滑架9012上固定安装着一个进给电机9016，该电机驱动升降拖板9015上下移动；在升降拖板9015上固定安装着一个磨头电机9017，该电机轴上固定安装着砂轮9018；在一侧内墙板907上固定安装着一个直线位移传感器9019的定尺，该传感器的动尺向轨头方向伸出。

其中，加热器，可以是各类加热器，可以由铜板、线圈加热，具体的可以是一个中频加热器，中频加热器11的结构示意：基体是一个底部敞开的加热器框架1101，一台中频输出变压器1102固定安装在加热器框架1101上部；加热器框架1101下部两侧板上各有两个夹轨油缸1104，夹轨油缸1104的缸筒固定安装在侧板上，夹轨油缸1104的活塞杆伸向框架内；每个夹轨油缸1104的活塞杆前端固定着一个夹轨压头1103，每个夹轨压头1103上还固定着两根夹轨压头导杆1105，夹轨压头导杆1105和同一夹轨压头1103连接的夹轨油缸活塞杆平行，夹轨压头导杆1105穿过加热器框架1101侧板上的导向孔；加热器框架1101下部两侧板上各有一个线圈油缸1107，线圈油缸1107的缸筒固定安装在侧板上，线圈油缸1107的活塞杆伸向框架内；每个线圈油缸1107的活塞杆前端固定着一个感应线圈1106，每个感应线圈1106上还固定着两根线圈导杆1108，线圈导杆1108和同一感应线圈1106连接的线圈油缸活塞杆平行，线圈导杆1108穿过框架侧板上的导向孔。加热器框架1101上部固定着两个加热器夹持柄1109。

本实用新型实施例提供的钢轨自动电弧焊工程车的工序流程可以示意如下：

(1)、切割伤损轨段插入接头轨段。工程车在线路上行驶到伤损轨段，停在伤损点前方3m至4m处。伤损点两侧按线路规定的长度确定两个切割点。之后台车车厢后门打开，滑台支撑轮在线路钢轨上滚动，支撑着滑台后端，使滑台向后伸出，使其后端越过后面的切割点。之后三维移动机械手启动，通过纵向、横向、立向位移组合，使机械手夹爪到达并夹住切割机夹持柄，之后机械手将切割机吊起并移动到一个钢轨切割点上方，启动切割刀盘电机，机械手慢速下降，切割刀盘将钢轨切断。然后机械手带着切割机在另一个切割点将钢轨切断，两个切割点之间，就形成了一个与线路钢轨分离的带伤损的轨段。机械手带着切割机将其放回滑台上原处。机械手再移动到伤损轨段处，将其夹起放到一边，腾出接头轨段位置。机械手回到滑台处，夹起放置在滑台上的接头轨段，将该接头轨段移置到线路钢轨两个切割点之间。

(2)、对轨拉轨。机械手夹爪到达并夹持住对轨夹具夹持柄，将对轨夹具吊起并移动到一个切割点上方，并使对轨夹具两侧的轨腰压头处于钢轨两面，机械手下降将轨腰压头对准钢轨轨腰，同时使夹轨梁纵向中心线对准切割缝；启动拉紧油缸，拉紧油缸活塞杆缩回，使两侧的轨腰压头压紧在原线路钢轨和接头轨段的轨腰上，使得两轨的横端面对正，拉紧油缸持续保压。在启动拉紧油缸时，通过控制系统使机械手在横向处于浮动状态。接着启动压臂滑板油缸，调整两端压臂之间的距离，两端夹紧着的原线路钢轨和接头钢轨的轨腰压头，就迫使两轨端面之间的距离发生变化，直至将距离调整到符合规定的焊缝宽度值，到此对轨工艺环节完成。

(3)、焊轨。机械手夹爪松开对轨夹具，转而夹持住自动电弧焊机的夹持柄，将焊机移动转置到对轨夹具上面。启动自动焊接程序，将原线路钢轨和接头钢轨由轨底到轨头逐层焊接在一起。焊接完毕后，立即将对轨夹具压臂滑板端上的拉紧油缸泄压，使该端的轨腰压头松开钢轨，同时压臂滑板油缸向焊缝方向推动压臂滑板，该滑板上的压臂里端的推瘤刀推过焊缝，将轨头顶面和侧面的焊瘤推平。机械手夹持自动电弧焊机，将焊机放回滑台上的原位。机械手返回对轨夹具处，夹持住对轨夹具夹持柄，机械手横向转为浮动状态，对轨夹具上的拉紧油缸活塞杆伸出，使对轨夹具两侧的轨腰压头拉开距离，此距离大于钢轨轨头宽度，使得机械手能够将对轨夹具提起，并将对轨夹具移送到第二个切割点上。重复工序环节②和工序环节③将第二个焊缝焊好，之后机械手将自动电弧焊机和对轨夹具放回到滑台上原来位置。

(4)、打磨轨头焊缝。机械手夹持仿型打磨机夹持柄，将打磨机分别放置到两个焊缝处，打磨轨头顶面和侧面。作业时打磨机两端的轨头夹具夹住焊缝两侧的轨头，使打磨机固定在钢轨上。启动回转电机，内框架就在内外墙板间的圆弧导轨约束下绕着轨头做半圆周转动；此时固定在内墙板上的直线位移传感器的动尺触头，顶在轨头原始表面上，在半圆周转动过程中实时测量出轨头顶面和侧面上每个点到内框架中心的距离；启动往复电机后，磨头滑架在内拉杆上往复移动，移动范围是使磨头砂轮，能够扫过焊缝两侧一定宽度内的轨头表面；同时进给电机在直线位移传感器输出的距离数据控制下，驱动升降拖板做进给移动。升降拖板上的磨头电机带动砂轮旋转，砂轮端面对焊缝区域的轨头顶面和侧面进行磨削。由于砂轮端面的位置和直线位移传感器的动尺触头的位置，始终是对应的，焊缝区域磨削后的形状就和轨头原始表面的形状保持一致，换言之，就是对焊缝区域，按照轨头原始表面形状进行仿型打磨。两处焊缝都打磨完毕后，机械手将仿型打磨机放回到滑台上原来位置。

(5)、焊缝热处理。机械手夹爪到达并夹持住中频加热器的夹持柄，将中频加热器吊起并移动到一个焊缝上方，机械手下降，使中频加热器两侧的夹轨压头处于钢轨两面，并对准钢轨轨腰，同时使感应线圈纵向中心对准焊缝；启动加热器框架两侧的4个夹轨油缸，夹轨油缸的活塞杆伸出，活塞杆前端的夹轨压头顶在钢轨两侧轨腰上，将中频加热器固定在钢轨上。启动线圈油缸，线圈油缸活塞杆伸出，使两个感应线圈从钢轨两侧接近钢轨。接通中频电源，中频输出变压器送出电流到感应线圈，加热焊缝区域，按工艺参数完成焊缝的热处理。完毕后，机械手将中频加热器放回到滑台上原来位置。

(6)、回收伤损轨段。机械手夹持切割下来的伤损轨段，将其放置到滑台上原先放置接头轨段的位置。之后滑台退回到台车里面，台车车厢后门关闭，台车行驶离开作业现场。至此完成了处理既有线路伤损轨段的工作。

本实用新型实施例的工程车将钢轨自动电弧焊需要的主要设备、工装、物料集成在一起，解决了到达施工现场的运输问题，和作业时大重量物件搬运、就位的困难，同时在作业中，实现了操作全流程机械化和自动化，显著提高了工作效率，降低了劳动强度。

上述工序流程仅仅作为举例示意，不构成对本实用新型的限制，流程中的一个或多个步骤之间可以不按上述顺序执行。也可以不包括其中的一个或多个步骤。

以上仅为本实用新型的一种实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型思路和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，包括：

台车；

设置在所述台车上的自动电弧焊机和与所述自动电弧焊机相对应的用于电弧焊的设备和/或工装；

设置在所述台车上的操纵机构，用于操纵所述自动电弧焊机以及所述设备和/或工装移动；以及

控制系统，所述控制系统控制所述操纵机构、所述自动电弧焊机以及所述设备和/或工装对待焊接的钢轨进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述操纵机构包括滑台和滑轨；

所述滑轨固定在所述台车上，并沿待焊接的钢轨延伸方向布置；

所述滑台与所述滑轨滑动接触，所述自动电弧焊机和所述设备和/或工装设置在所述滑台上。

3.根据权利要求2所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述操纵机构还包括支撑轮、两个支撑架；

所述两个支撑架平行设置在所述滑台沿所述滑轨移动方向的两端；

所述支撑轮通过所述滑台尾端的支撑架设置在所述滑台底部，所述支撑轮适于在所述待焊接的钢轨上滚动。

4.根据权利要求3所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述操纵机构还包括机械手，所述机械手设置在所述滑台上；

其中，所述机械手用于三维移动所述自动电弧焊机和所述设备和/或工装；

所述三维是横向、纵向、立向；

其中，所述横向是垂直于所述待焊接钢轨延伸方向，所述纵向是平行于所述待焊接钢轨延伸方向，所述立向是垂直于所述待焊接钢轨所在平面。

5.根据权利要求4所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述机械手包括机械手夹爪和三维滑动机构，所述机械手夹爪通过所述三维滑动机构设置在所述滑台上。

6.根据权利要求5所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述三维滑动机构包括：

机械手横向导轨，该机械手横向导轨沿所述横向延伸，并设置在各所述支撑架上；

机械手纵梁，该机械手纵梁沿所述纵向延伸，并设置在所述机械手横向导轨上，与所述机械手横向导轨滑动接触；

机械手纵向导轨，该机械手纵向导轨沿所述纵向延伸，并设置在所述机械手纵梁上；

机械手纵向拖板，该机械手纵向拖板设置在所述机械手纵向导轨上，能够沿所述机械手纵向导轨滑动；

机械手立柱，该机械手立柱沿所述立向延伸，并设置在所述机械手纵向拖板上；

机械手立向导轨，该机械手立向导轨沿所述立向延伸，并设置在所述机械手立柱上，所述机械手立柱能够沿所述机械手立向导轨相对于所述机械手纵向拖板滑动；

所述机械手夹爪设置在所述机械手立柱上。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述设备和/或工装包括切割机、对轨夹具、打磨机、加热器、接头轨段、探伤机、除锈机、栓扣松紧装置的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述对轨夹具包括：

两个相对放置的夹轨梁；

在两个所述夹轨梁相对的内侧面的一端均设置夹轨梁纵向导轨，所述夹轨梁纵向导轨与所述待焊接钢轨延伸方向平行；

两个第一压臂和两个第二压臂，所述两个第一压臂分别滑动设置在两个所述夹轨梁纵向导轨上，所述两个第二压臂分别设置在两个所述夹轨梁相对的内侧面的另一端；

两个夹紧机构，该夹紧机构分别设置在所述两个第一压臂和所述两个第二压臂上，以分别驱动所述两个第一压臂对向运动和所述两个第二压臂对向运动；

焊缝调整机构，该焊缝调整机构设置在所述夹轨梁上，并与所述第一压臂连接，以驱动所述第一压臂沿所述夹轨梁纵向导轨滑动。

9.根据权利要求8所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述夹紧机构包括拉紧油缸，其中一个所述第一压臂和一个所述第二压臂上分别设置有带导槽连接块，另一个所述第一压臂和另一个所述第二压臂上分别设置有带导杆连接块，所述拉紧油缸的缸体和活塞杆中的一者与所述带导槽连接块连接，另一者与所述带导杆连接块连接。

10.根据权利要求9所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述焊缝调整机构包括两个压臂滑板油缸和两个压臂滑板，所述压臂滑板固定在所述第一压臂上，并设置有压臂滑板销轴，所述夹轨梁上设置有长孔，该压臂滑板销轴从该长孔伸出，所述压臂滑板油缸的缸体与所述夹轨梁和所述压臂滑板销轴中的一者连接，所述压臂滑板油缸的活塞杆与所述夹轨梁和所述压臂滑板销轴中的另一者连接。

11.根据权利要求8所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述对轨夹具还包括推瘤刀，所述推瘤刀设置在所述夹轨梁纵向导轨上。

12.根据权利要求7所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述打磨机为仿型打磨机，包括：

外框架，该外框架包括两个相对的外墙板；

两个轨头夹具，所述两个轨头夹具分别设置在所述两个外墙板上；

内框架，该内框架包括两个相对的内墙板，该两个内墙板通过内拉杆连接，同侧的内墙板和外墙板能够沿圆弧轨迹相对运动，且所述两个内墙板同步运动；

第一驱动机构，该第一驱动机构用于驱动所述内墙板相对于所述外墙板运动；

磨头，该磨头设置在所述内框架上，并能够相对于所述内框架运动；

直线位移传感器，该直线位移传感器的定尺固定在一侧的所述内墙板上，所述直线位移传感器的动尺朝待打磨的轨头伸出；

第二驱动机构，该第二驱动机构用于驱动所述磨头相对于所述内框架运动；

控制器，所述控制器与所述直线位移传感器、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构连接，用于控制所述直线位移传感器的动尺沿所述轨头表面移动，并根据所述直线位移传感器的信号控制所述磨头运动。

13.根据权利要求12所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述第一驱动机构包括回转电机和设置在该回转电机的回转轴上的回转齿轮，同侧的所述内墙板和所述外墙板通过相匹配的圆弧导轨槽和圆弧导轨条构成回转副，一侧的所述外墙板上设置有内齿圈，所述回转电机和回转齿轮固定在与该侧外墙板同侧的所述内墙板上，所述回转齿轮与所述内齿圈啮合。

14.根据权利要求12所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，

所述磨头包括磨头电机和安装在该磨头电机上的砂轮；

所述第二驱动机构包括升降拖板、磨头滑架、立向导轨、进给电机、往复电机、往复齿轮和齿条；所述齿条固定在所述内拉杆上，所述磨头电机固定在所述升降拖板上，所述升降拖板可滑动地设置在所述立向导轨上，所述立向导轨固定在所述磨头滑架上，所述升降拖板在所述进给电机的驱动下沿所述立向导轨移动；所述往复电机固定在所述磨头滑架上，所述往复电机的电机轴通过所述往复齿轮与所述齿条啮合。

15.根据权利要求7所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述自动电弧焊机包括：

焊机底座；

安装在所述焊机底座上的焊机纵向导轨，所述焊机纵向导轨与所述待焊接钢轨延伸方向平行；

焊机纵向滑台，所述焊机纵向滑台与所述焊机纵向导轨滑动接触；

安装在所述焊机纵向滑台上的焊机横向导轨，所述焊机横向导轨与所述待焊接钢轨延伸方向垂直；

焊机横向滑台，所述焊机横向滑台与所述焊机横向导轨滑动接触；

安装在所述焊机横向滑台上的焊机立向导轨，所述焊机立向导轨与所述待焊接钢轨所在平面垂直；

焊接送丝头，所述焊接送丝头与所述焊机立向导轨滑动接触；

旋转焊嘴，所述旋转焊嘴设置在所述焊接送丝头的底部；

焊丝盘，该焊丝盘设置在所述焊机横向滑台上。

16.根据权利要求7所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，所述加热器包括：

底部敞开的加热器框架；

两个侧板相对设置在所述加热器框架底部，各所述侧板的前后两端分别通过第一油缸连接有夹轨压头，且位于同一端的两个所述夹轨压头相对放置；

各所述侧板分别通过第二油缸连接有相对设置的感应线圈，该感应线圈设置在侧板前后两端的所述夹轨压头之间。

17.根据权利要求4所述的一种钢轨自动电弧焊工程车，其特征在于，各所述设备和/或工装上均设置有夹持柄，用于与所述机械手配合。