專利名稱：一種在線式鋼軌激光加工車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種在線式鋼軌激光加工車技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種在線式鋼軌激光加工車，屬于鋼軌表面強(qiáng)韌化處理和修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]隨著列車速度、運(yùn)量和軸重的提高，鋼軌由于受到車輪的撞擊和摩擦的雙重作用， 磨損失效的速率越來(lái)越快。國(guó)內(nèi)外一般常規(guī)提高鋼軌壽命的方法主要集中在鋼軌熱處理方法和鋼軌材料兩方面。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將激光表面強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于鋼軌的表面處理，并取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。[0003]常規(guī)的方法只能在生產(chǎn)車間內(nèi)完成，但是激光表面強(qiáng)化的方法除了可以在生產(chǎn)車間內(nèi)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)加工，還可開發(fā)專用的移動(dòng)式裝備，使激光加工設(shè)備在鐵道現(xiàn)場(chǎng)在線對(duì)鋼軌進(jìn)行激光處理。[0004]中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)“一種鐵路軌道激光維修車”(公告號(hào)為CN2622241Y，
公開日為2004年06月30日)提出了一種鐵路軌道激光維修車，該鐵路軌道激光維修車包括牽引控制車和軌道作業(yè)車兩部分。牽引控制車是在鐵路軌道車的基礎(chǔ)上改制的，主要區(qū)別在于在鐵路軌道車的司機(jī)位置處設(shè)有激光作業(yè)總控制臺(tái)；軌道作業(yè)車是在鐵路客車的基礎(chǔ)上改制完成的，其上設(shè)置有一臺(tái)或兩臺(tái)大功率CO2激光器。激光光路和數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置可精確地將激光束傳輸?shù)戒撥壖庸c(diǎn)上。為了保證軌道激光作業(yè)的順利完成，軌道激光修復(fù)車除了激光器系統(tǒng)、激光光路及移動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)之外，還有車輛減震系統(tǒng)、激光器減震系統(tǒng)、鋼軌表面除銹清洗系統(tǒng)、鋼軌面吸光材料噴涂系統(tǒng)、涂料烘干系統(tǒng)、激光器供氣系統(tǒng)、激光器供粉系統(tǒng)、激光器冷卻系統(tǒng)、激光器供風(fēng)系統(tǒng)、激光車車體、監(jiān)視及照明系統(tǒng)、車廂密封除塵系統(tǒng)等。[0005]根據(jù)上述描述，這種激光維修車存在如下幾個(gè)不足[0006]第一,該設(shè)備米用高功率CO2激光器作為光源,其光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低,耗能大。 0)2激光器的波長(zhǎng)為10. 6微米，金屬基體對(duì)其吸收率很低，必須噴涂吸光涂料并烘干才能進(jìn)行激光加工，工序比較復(fù)雜。CO2激光器導(dǎo)光系統(tǒng)只能采用飛行光路或者硬光路系統(tǒng)傳輸， 激光維修車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)不可避免地影響導(dǎo)光系統(tǒng)的精密性，難以確保激光加工過程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。[0007]第二，該設(shè)備在進(jìn)行激光維修時(shí)，激光維修車是靜止的，激光加工頭順鋼軌移動(dòng)的最大距離為1000mm。由于激光維修車的靜止，激光加工頭一次性加工鋼軌的距離受到了激光維修車車身長(zhǎng)度的限制，對(duì)于長(zhǎng)距離的修復(fù)造成不便。另外，當(dāng)激光車要運(yùn)行到下一段待修復(fù)鋼軌的位置時(shí)，由于牽引控制車運(yùn)行距離無(wú)法精確到厘米級(jí)，故難以準(zhǔn)確地定位抵達(dá)。[0008]第三，相對(duì)于激光加工要求的精確軌跡而言，鐵路現(xiàn)場(chǎng)的軌道線路為總體軌跡精度好、但實(shí)際鋼軌沿著總體路線無(wú)規(guī)律波動(dòng)的曲線線路。該發(fā)明中的激光加工頭不能實(shí)時(shí)調(diào)整加工位置，則不能保證激光加工頭硬化加工軌跡的準(zhǔn)確性。[0009]針對(duì)上述專利文獻(xiàn)中存在的不足，2008年，中國(guó)發(fā)明專利公開了“一種用于鋼軌表面強(qiáng)韌化處理的在線激光加工設(shè)備”(專利號(hào)200810169671. 5)。該在線激光加工設(shè)備將激光加工系統(tǒng)分為激光加工車和動(dòng)力工程車兩部分。其中，激光加工車體積小，重量輕，機(jī)動(dòng)靈活，裝卸方便，能夠有效地避讓列車，可在鋼軌表面實(shí)現(xiàn)各種在線強(qiáng)韌化處理；動(dòng)力工程車內(nèi)包含有發(fā)電機(jī)、制冷機(jī)、空壓機(jī)、冷干機(jī)、激光器高壓電源和控制系統(tǒng)等重量相對(duì)較大的設(shè)備。該發(fā)明采用可光纖傳輸?shù)墓腆w激光器作為光源，省卻了復(fù)雜的飛行光路，降低了激光能量的光路傳輸損耗；所采用激光器為波長(zhǎng)1064nmn的近紅外激光器，鋼軌對(duì)其吸收率高，因此不需要預(yù)先噴涂涂料及后續(xù)的清洗涂料等工序，簡(jiǎn)化了工藝，降低了設(shè)備的體積、重量、能耗及造價(jià)。[0010]然而，上述在線激光加工設(shè)備仍然具有以下不足之處[0011]第一，激光加工小車和動(dòng)力工程車由分離的兩個(gè)部分組成，互相連接的光纖或電纜的最大距離為100米，使設(shè)備系統(tǒng)在鐵路現(xiàn)場(chǎng)在線使用的復(fù)雜程度增加；與一體化的整套設(shè)備系統(tǒng)相比，其可靠性也相對(duì)較低。[0012]第二，激光加工小車雖然體積小、重量輕、機(jī)動(dòng)靈活，但仍然需要用人力或者小型叉車實(shí)現(xiàn)在軌道上的安裝，并需要在軌道上進(jìn)行光纖或電纜系統(tǒng)的連接和設(shè)備調(diào)試。因此， 在鐵路軌道上進(jìn)行激光強(qiáng)韌化處理的有效時(shí)間和加工效率受到影響。[0013]第三，在線激光加工設(shè)備的動(dòng)力工程車靠近鐵路軌道的方式有時(shí)受到限制。在一些特殊的路段(如山區(qū)鐵路)，動(dòng)力工程車不能方便地靠近鐵路軌道，其自身的車輪系統(tǒng)又不能夠在鐵路軌道上直接行駛，使得這種使用激光加工小車加動(dòng)力工程車的組合式在線激光加工設(shè)備使用范圍和使用效率受到限制。[0014]綜上所述，如何進(jìn)一步提高鋼軌在線激光處理設(shè)備的機(jī)動(dòng)性以及激光加工軌跡的精確性是確保該技術(shù)能夠在鐵路運(yùn)輸線得到應(yīng)用的關(guān)鍵。對(duì)于在線式激光加工設(shè)備而言， 如果它既能夠在鐵路上保持精確運(yùn)動(dòng)，又能夠在激光加工完畢后快速離開，顯然更具有實(shí)用價(jià)值。此外，該設(shè)備還應(yīng)該具備激光加工獨(dú)立系統(tǒng)的基本特征，即應(yīng)該包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、制冷機(jī)、空壓機(jī)、冷干機(jī)、送粉器、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、激光加工頭和控制系統(tǒng)等，以適用于鐵路鋼軌的在線式激光強(qiáng)韌化處理和激光熔覆修復(fù)。發(fā)明內(nèi)容[0015]本實(shí)用新型的目的是提供一種在線式鋼軌激光加工車，可以精密控制激光加工車在線處理鋼軌時(shí)運(yùn)行的速度、距離以及沿軌道路線實(shí)現(xiàn)精確加工，在鐵路現(xiàn)場(chǎng)完成包括正軌、彎道、護(hù)輪軌、道岔各種鋼軌等的激光處理，使加工后的鋼軌耐磨性大幅度提高，滿足鐵路高速、重載列車對(duì)鋼軌的耐磨性要求。[0016]本實(shí)用新型提供的一種在線式鋼軌激光加工車，包括底盤，安裝在底盤上的車身， 安裝在車身前部的駕駛控制室，以及安裝在車身后部的集裝箱；集裝箱內(nèi)包括發(fā)電機(jī)組、控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和激光加工頭，其特征在于，所述駕駛控制室包括總控制臺(tái)、CXD監(jiān)視系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)，該激光加工車的集裝箱安裝有雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)；[0017]總控制臺(tái)與發(fā)電機(jī)組及控制系統(tǒng)電連接，用于啟動(dòng)和關(guān)閉發(fā)電機(jī)組和控制系統(tǒng)； CCD監(jiān)視系統(tǒng)用來(lái)監(jiān)視激光加工頭對(duì)鋼軌表面的對(duì)位姿態(tài)和加工狀況；驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)用來(lái)對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的切換；[0018]控制系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)；激光加工頭在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下按照控制系統(tǒng)所設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，完成鋼軌表面的激光處理；[0019]雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)包括工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及切換機(jī)構(gòu)；[0020]工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于激光加工過程中為激光加工車提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，使激光加工車精確地控制激光加工車的運(yùn)動(dòng)速度和距離，滿足各種激光加工所需激光加工車運(yùn)動(dòng)的需求；切換機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)鐵路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩者之間的切換。[0021]本實(shí)用新型在線式鋼軌激光加工車包含雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)，雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別為工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是在正常運(yùn)行不進(jìn)行激光加工時(shí)為激光加工車提供動(dòng)力，工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是在進(jìn)行工藝加工時(shí)為激光加工車提供動(dòng)力。工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的切換是通過切換機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。當(dāng)激光加工車在鋼軌上進(jìn)行激光加工時(shí)，切換機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力切換到工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則可嚴(yán)格精確地控制激光加工車的運(yùn)行速度和距離，滿足各種激光加工工藝要求。當(dāng)激光加工車加工完畢，切換機(jī)構(gòu)將切換到常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可快速行駛離開，節(jié)約時(shí)間，避免長(zhǎng)時(shí)間占用了軌道。[0022]本實(shí)用新型在線式鋼軌激光加工車的底盤可以是鐵路平板車或鐵路客車底盤，也可以是分動(dòng)式公鐵兩用車底盤。當(dāng)本實(shí)用新型在線式鋼軌激光加工車的底盤為分動(dòng)式公鐵兩用車底盤時(shí)，可以在車身上增加上軌系統(tǒng)。通過上軌系統(tǒng)，激光加工車可以在任意鋼軌路段上軌，提高了激光加工車上軌的靈活性。[0023]本實(shí)用新型在線式鋼軌激光加工車的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以采用常規(guī)的數(shù)控機(jī)床或/ 和多軸工業(yè)機(jī)器人等，其上可以安裝光電位移感應(yīng)器。當(dāng)激光加工車在軌道上蛇形前行時(shí)， 可以實(shí)時(shí)調(diào)整激光加工頭精確對(duì)準(zhǔn)鋼軌上待加工的位置，保證激光加工車加工軌跡的精確性。[0024]本實(shí)用新型提供了在線式鋼軌激光加工車的激光加工頭的三種具體方式機(jī)械式激光加工頭、多出光口式激光加工頭和振鏡式激光加工頭，第一種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第二、第三種方式加工效率高，可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇。


[0025]圖I為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖2為圖I去掉集裝箱的主視圖。[0027]圖3為圖2的俯視圖。[0028]圖4為雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)原理圖。[0029]圖5為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的激光加工頭在對(duì)鋼軌表面進(jìn)行激光處理的示意圖。[0030]圖6為圖5中的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及激光加工頭的側(cè)視圖。[0031]圖7為機(jī)械式激光加工頭示意圖。[0032]圖8為多出光口式激光加工頭一種實(shí)現(xiàn)形式示意圖。[0033]圖9為多出光口式激光加工頭另一種實(shí)現(xiàn)形式示意圖，其中9(a)為主視圖，9(b) 為圖9(a)中光頭框架的結(jié)構(gòu)示意圖。[0034]圖10為振鏡式激光加工頭示意圖。[0035]圖11為激光加工車的底盤為分動(dòng)式公鐵兩用車底盤的示意圖。[0036]圖12為在圖11的基礎(chǔ)上增加了上軌系統(tǒng)16和16’的示意圖。[0037]圖13為上軌系統(tǒng)16的結(jié)構(gòu)及工作原理圖，其中圖13 (al)為上軌系統(tǒng)16中第一升降裝置和第三升降裝置的結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)圖，13(a2)為13(al)的俯視圖；13(b)為圖 13 (al)中第一升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖13 (Cl)為上軌系統(tǒng)16中第二升降裝置和第三升降裝置的結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)圖；圖13 (c2)為圖13 (Cl)的俯視圖；圖13 (dl)為上軌系統(tǒng)16中分動(dòng)式公鐵兩用車底盤和液壓馬達(dá)的工作狀態(tài)示意圖；圖13 (d2)為圖13 (dl)的俯視圖； 圖13 (el)為上軌系統(tǒng)16中第一升降裝置和第二升降裝置的結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)圖；圖13 (el) 為圖13 (e2)的俯視圖。[0038]圖14為在圖I的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)副駕駛室的結(jié)構(gòu)示意圖。[0039]圖15為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合的激光加工車的結(jié)構(gòu)示意圖。[0040]圖16為圖15中的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理圖。[0041]其中1、車身；2、軌道平車或軌道客車底盤；3、駕駛控制室；4、集裝箱；5、雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)；6、打磨清理設(shè)備；7、制冷機(jī)；8、激光器組；9、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；10、導(dǎo)光系統(tǒng)；11、送粉器；12、空壓機(jī)；13、冷干機(jī)；14、控制系統(tǒng)；15、發(fā)電機(jī)組；16和16'、上軌系統(tǒng)； 17、激光加工頭；18、(XD監(jiān)視設(shè)備；19、光電位移感應(yīng)器；20、分動(dòng)式公鐵兩用車底盤。
具體實(shí)施方式
[0042]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0043]實(shí)施例I為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施的在線式鋼軌激光加工車。[0044]如圖1、3所示，該激光加工車包括有車身I、底盤2、安裝在車身I前部的駕駛控制室3以及車身I后部的集裝箱4。其中，車身I安裝在底盤2上，底盤2為軌道平車或軌道客車底盤，其底部安裝有用于傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)、在鋼軌上行駛的鐵路輪對(duì)系統(tǒng)、以及轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)。駕駛控制室3內(nèi)除了設(shè)有常規(guī)駕駛操作系統(tǒng)之外，還設(shè)有總控制臺(tái)3. UCCD 監(jiān)視系統(tǒng)3. 2和驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3。如圖2、3所示，該激光加工車的集裝箱4內(nèi)安裝有雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5、打磨清理設(shè)備6、制冷機(jī)7、激光器組8、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9、導(dǎo)光系統(tǒng) 10、送粉器11、空壓機(jī)12、冷干機(jī)13、控制系統(tǒng)14、發(fā)電機(jī)組15、激光器高壓電源16和激光加工頭17。[0045]駕駛控制室3內(nèi)的總控制臺(tái)3. I是用來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉發(fā)電機(jī)組15和控制系統(tǒng)14 ； CCD監(jiān)視系統(tǒng)3. 2用來(lái)監(jiān)視激光加工頭17對(duì)鋼軌表面的對(duì)位姿態(tài)和加工狀況；驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3用來(lái)對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的切換；打磨清理設(shè)備 6用于對(duì)待處理的鋼軌表面進(jìn)行清理工作；發(fā)電機(jī)組15為制冷機(jī)7、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9、送粉器11、空壓機(jī)12、冷干機(jī)13、控制系統(tǒng)14和激光器高壓電源16提供工作所需要的電能。激光器高壓電源16給激光器組8提供產(chǎn)生激光所需要的直流高壓電。其中，激光器組8為光纖激光器、二極管泵浦固體激光器、燈泵浦固體激光器、半導(dǎo)體激光器或盤片狀(Disk)激光器；運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9為常規(guī)的數(shù)控機(jī)床或/和多軸工業(yè)機(jī)器人。[0046]控制系統(tǒng)14與制冷機(jī)7、激光器組8、送粉器11、空壓機(jī)12、冷干機(jī)13和激光器高壓電源16電連接，控制各器件的開與關(guān)，并控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)。激光加工頭17在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9的帶動(dòng)下按照控制系統(tǒng)14所設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，完成鋼軌表面的激光處理。激光器組8通過導(dǎo)光系統(tǒng)10將激光束傳輸?shù)郊す饧庸ゎ^17，聚焦并作用于工件表面。導(dǎo)光系統(tǒng)10可以采用現(xiàn)有的光纖傳輸系統(tǒng)，當(dāng)使用半導(dǎo)體激光器作為光源時(shí)， 可以將激光器組8通過導(dǎo)光系統(tǒng)10 (在這里是擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng))和激光加工頭17相連。送粉器11通過導(dǎo)管與激光加工頭17的噴嘴相連。[0047]制冷機(jī)7通過管道給激光器組8、導(dǎo)光系統(tǒng)10及激光加工頭17上的光學(xué)鏡片提供冷卻水?？諌簷C(jī)12的出風(fēng)口通過管道與冷干機(jī)13的入風(fēng)口相連通，冷干機(jī)13的出風(fēng)口通過管道與激光加工頭17的噴嘴相連。空壓機(jī)12產(chǎn)生的壓縮空氣在經(jīng)過冷干機(jī)13過濾后，消除掉其中的水、油滴等液態(tài)物質(zhì)，再通過管道輸送給激光加工頭17作為保護(hù)氣體，防止激光表面處理過程中產(chǎn)生的灰塵、煙霧污染激光加工頭17上的聚焦鏡。冷干機(jī)13的另一個(gè)出風(fēng)口通過管道與送粉器11相連，在送粉器11開啟時(shí)，該氣體將合金粉末通過導(dǎo)管輸送到激光加工頭17，并從噴嘴噴出。[0048]如圖4所示，雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5包括工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 1、常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3以及切換機(jī)構(gòu)5. 2。工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. I包括是伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)5. 11和減速機(jī)5. 12，電機(jī)5. 11和減速機(jī)5. 12通過彈性聯(lián)軸器相連。[0049]工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.1和常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3分別與控制系統(tǒng)14電連接， 兩者均可以根據(jù)控制系統(tǒng)14的設(shè)置來(lái)帶動(dòng)激光加工車進(jìn)行運(yùn)行。工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 1 用于激光加工過程中為激光加工車提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，使激光加工車精確地控制激光加工車的運(yùn)動(dòng)速度和距離，滿足各種激光加工所需激光加工車運(yùn)動(dòng)的需求；常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 5. 3用于激光加工車在不進(jìn)行激光加工時(shí)為激光加工車提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。[0050]切換機(jī)構(gòu)5. 2有多種實(shí)現(xiàn)形式，可以是離合器的電氣控制，也可以是齒輪切換的機(jī)械結(jié)構(gòu)，圖4中的切換機(jī)構(gòu)5. 2只是其中一種機(jī)械結(jié)構(gòu)形式。切換機(jī)構(gòu)5. 2包括第一小齒輪5. 21、第二小齒輪5. 22、大齒輪5. 23以及輸出軸5. 24，其中第一小齒輪5. 21固定安裝在減速機(jī)5. 12的輸出軸端；第二小齒輪5. 22固定安裝在常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3的輸出軸端；大齒輪5. 23活動(dòng)安裝在輸出軸5. 24，可以左右滑動(dòng)；輸出軸5. 24通過底盤2的傳動(dòng)系統(tǒng)與鐵路輪對(duì)系統(tǒng)相連。[0051 ] 通過切換機(jī)構(gòu)5. 2可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)鐵路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3與工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 1兩者之間的切換。當(dāng)激光加工車需要在鋼軌上進(jìn)行加工時(shí)，控制系統(tǒng)14則控制大齒輪5. 23在輸出軸5. 24上向一側(cè)滑動(dòng)，與第一小齒輪5. 21嚙合，切換機(jī)構(gòu)5. 2則切換到了工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 1，通過對(duì)控制系統(tǒng)14的設(shè)置，即可嚴(yán)格精確地控制激光加工車的運(yùn)動(dòng)速度和距離， 滿足各種激光加工所需激光加工車運(yùn)動(dòng)的需求。當(dāng)激光加工車加工完畢，控制系統(tǒng)14則控制大齒輪5. 23在輸出軸5. 24上向另一側(cè)滑動(dòng)，與第二小齒輪5. 22嚙合，切換機(jī)構(gòu)5. 2則切換到常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3，快速行駛離開，節(jié)約時(shí)間，避免長(zhǎng)時(shí)間占用了軌道。[0052]如圖5所示，激光加工車上的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9和激光加工頭17在鋼軌上進(jìn)行激光加工。如圖6所示，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9是常見的數(shù)控機(jī)床形式之一，包括立柱9. 1、橫梁9. 2、 右縱梁9. 3和左縱梁9. 4。立柱9. 1、橫梁9. 2、右縱梁9. 3和左縱梁9. 4內(nèi)部均安裝有滾珠絲桿螺母副，其中滾珠絲桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。橫梁9. 2可在立柱9.1上升降運(yùn)動(dòng)，右縱梁 9. 3可在橫梁9. 2上左右運(yùn)動(dòng)，左縱梁9. 4固定安裝在橫梁9. 2上。其中，右縱梁9. 3上安10裝有可沿其上下移動(dòng)的激光加工頭17，激光加工頭17的底部安裝有CCD監(jiān)視設(shè)備18 ;左縱梁9. 4上安裝有可沿其上下移動(dòng)的光電位移感應(yīng)器19。CXD監(jiān)視設(shè)備18與CXD監(jiān)視系統(tǒng) 3. 2通訊連接，CXD監(jiān)視設(shè)備18將監(jiān)測(cè)到的畫面?zhèn)鬏數(shù)紺XD監(jiān)視系統(tǒng)3. 2。光電位移感應(yīng)器19與控制系統(tǒng)14電連接，控制系統(tǒng)14接收光電位移感應(yīng)器19采集的數(shù)據(jù)，下達(dá)指令使運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9做出相應(yīng)的動(dòng)作。[0053]當(dāng)激光加工車要進(jìn)行激光加工時(shí)，首先通過驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5的操作，切換到常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3，激光加工車在該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的帶動(dòng)下運(yùn)行到鋼軌待加工的路段，然后再通過驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu) 5的操作，切換到工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. I。接下來(lái)，總控制臺(tái)3. I啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組15和控制系統(tǒng)14的開關(guān)，然后控制系統(tǒng)14控制啟動(dòng)制冷機(jī)7、激光器組8、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9、送粉器11、 空壓機(jī)12、冷干機(jī)13和激光器高壓電源16的開關(guān)，使各器件處于待機(jī)狀態(tài)。如圖6所示， 控制系統(tǒng)14控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9中的橫梁9. 2沿著立柱9. I向下運(yùn)動(dòng)到合適的位置，右縱梁9. 3隨橫梁9. 2下降，再帶動(dòng)激光加工頭17沿著右縱梁9. 3下降到鋼軌待處理位置的上方，光電位移感應(yīng)器19則沿著左縱梁9. 4下降到距離鋼軌內(nèi)側(cè)一定距離的平行位置。此時(shí)， 激光加工頭17和光電位移感應(yīng)器19則已調(diào)整對(duì)位，然后控制系統(tǒng)14發(fā)出指令使激光器組7按照設(shè)定參數(shù)發(fā)射出激光束，同時(shí)激光加工車在工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. I的帶動(dòng)下按照設(shè)定參數(shù)在鋼軌上前進(jìn)運(yùn)行。在激光加工過程中，由于鐵路軌道軌跡的蛇形特點(diǎn)，激光加工車也隨之蛇形前行，光電位移感應(yīng)器19以其與鋼軌內(nèi)側(cè)面的初始距離為零點(diǎn)，測(cè)量出其與鋼軌內(nèi)側(cè)面兩者之間的位移變化量，并將此位移變化量反饋回控制系統(tǒng)14，控制系統(tǒng)14再控制右縱梁9. 3根據(jù)此位移變化量在橫梁9. 2上做出相應(yīng)的位移，從而實(shí)時(shí)保證激光加工頭17始終精確對(duì)準(zhǔn)鋼軌待處理位置，實(shí)現(xiàn)激光加工車激光加工的精確軌跡。[0054]激光加工頭17有三種結(jié)構(gòu)形式，第一種是機(jī)械式激光加工頭17. 1，如圖7所示； 第二種是多出光口式激光加工頭，又有二種具體實(shí)施方式
17. 2和17. 3，如圖8、9所示；第三種是振鏡式激光加工頭17. 4，如圖10所示。[0055]如圖7所示，機(jī)械式激光加工頭17. I包括伺服電機(jī)17. I. I、反射鏡17. I. 2、和反射鏡17. I. 3，其中反射鏡17. 1.3固定安裝在機(jī)械式激光加工頭17. I框架上，反射鏡 17. I. 2安裝在伺服電機(jī)17. I. I的輸出軸上，伺服電機(jī)17. I. I可以帶動(dòng)反射鏡17. I. 2擺動(dòng)。通過機(jī)械式激光加工頭17. I可以對(duì)鋼軌進(jìn)行單束激光掃描加工。[0056]如圖8所示，第一多出光口式激光加工頭17. 2包括第一支架17. 2. I和第二支架 17. 2. 2，兩支架之間活動(dòng)安裝了可以擺動(dòng)的空心軸17. 2. 3，空心軸17. 2. 3內(nèi)固定安裝了第一反射透射鏡17. 2. 31、第二反射透射鏡17. 2. 32、第三反射透射鏡17. 2. 33、第四反射透射鏡17. 2. 34和反射鏡17. 2. 35。各反射透射鏡及反射鏡均為45度反射，其中，第一反射透射鏡17. 2. 31和第四反射透射鏡17. 2. 34的反射透射比均為I :1，第二反射透射鏡17. 2. 32 的反射透射比為I :3，第三反射透射鏡17. 2. 33的反射透射比為I :2。[0057]激光束17. 2. 41經(jīng)過第一反射透射鏡17. 2. 31分成反射光束17. 2. 42和透射光束 17. 2. 43，反射光束17. 2. 42依次經(jīng)過第二反射透射鏡17. 2. 32、第三反射透射鏡17. 2. 33、 第四反射透射鏡17. 2. 34和反射鏡17. 2. 35最終得到四束能量均等的激光束通過各出光口作用于鋼軌上。透射光束17. 2. 43以同樣方式分為能量均等的四路激光束通過各出光口作用于鋼軌上。多出光口式激光加工頭17. 2可以包含3片以上反射透射比不同的反射透射鏡或反射鏡，從而可以將一束激光束分成為能量均等的多路光束。當(dāng)這些反射透射鏡及反射鏡隨著空心軸17. 2. 3—起擺動(dòng)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)了多路光束同時(shí)對(duì)鋼軌進(jìn)行掃描式激光加工。[0058]如圖9 (a)所不,第二多出光口式激光加工頭17. 3包括第一電機(jī)17. 3. I、第一電機(jī)輸出軸17. 3. 2、框架17. 3. 3、凸輪17. 3. 4、第二電機(jī)17. 3. 5、鉸鏈17. 3. 6、支桿17. 3. 7和光頭框架17. 3. 8。其中，凸輪17. 3. 4、第二電機(jī)17. 3. 5、鉸鏈17. 3. 6、支桿17. 3. 7和光頭框架17. 3. 8均安裝在框架17. 3. 3，光頭框架17. 3. 8安裝在支桿17. 3. 7的末端。第一電機(jī)17. 3. I通過第一電機(jī)輸出軸17. 3. 2帶動(dòng)安裝在框架17. 3. 3內(nèi)的凸輪17. 3. 4、第二電機(jī)17. 3. 5、鉸鏈17. 3. 6、支桿17. 3. 7和光頭框架17. 3. 8 一起以第一電機(jī)輸出軸17. 3. 2為中心作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。第二電機(jī)17. 3. 5帶動(dòng)凸輪17. 3. 4以第二電機(jī)17. 35的輸出軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)支桿17. 3. 7和光頭框架17. 3. 8 一起以鉸鏈17. 3. 6為中心做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如圖 9(b)所示，光頭框架17. 3. 8包括兩組準(zhǔn)直聚焦鏡系統(tǒng)17. 3. 81、出光口組17. 3. 83以及支撐安裝前兩者的支承架17. 3. 82。出光口組17. 3. 83可以包含一個(gè)或者多個(gè)出光口，從而實(shí)現(xiàn)多光束同時(shí)進(jìn)行激光加工。[0059]如圖10所示，振鏡式激光加工頭17. 4為典型的雙振鏡式結(jié)構(gòu)，包含第一專用電機(jī) 17. 4. I、第一振鏡17. 4. 2、場(chǎng)鏡17. 4. 3、第二專用電機(jī)17. 4. 4和第二振鏡17. 4. 5。第一振鏡17. 4. I和第二振鏡17. 4. 2分別安裝在第一專用電機(jī)17. 4. I和第二專用電機(jī)17. 4. 4的輸出軸上，可以分別以第一專用電機(jī)17. 4. I和第二專用電機(jī)17. 4. 4的輸出軸為中心做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)整激光束在兩個(gè)不同方向的位置，激光束最后通過場(chǎng)鏡17. 4. 3作用到工件上。通過程序控制，即可實(shí)現(xiàn)激光快速掃描加工。[0060]如圖14所示，可在車身尾部增加一個(gè)副駕駛室3'，該副駕駛室3'主要是用于該車在軌道上運(yùn)行時(shí)，副駕駛員能夠觀察該車后面軌道的情況，副駕駛室3,內(nèi)設(shè)有簡(jiǎn)單的控制按鈕，遇到突發(fā)狀況，可以緊急剎車或停車等，主要起到安全防范的作用。[0061]本實(shí)施例I的雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5可以根據(jù)激光加工車不同工作狀況切換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在進(jìn)行激光加工時(shí)，可以根據(jù)工藝要求在鐵路軌道上進(jìn)行精密運(yùn)行，保證激光加工的準(zhǔn)確性。[0062]本實(shí)施例I的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9上安裝有光電位移感應(yīng)器19，光電位移感應(yīng)器19可以根據(jù)鋼軌軌跡來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整激光加工頭17的位置，保證激光加工頭17始終對(duì)準(zhǔn)鋼軌上待加工的位置，從而確保激光加工的精確軌跡。[0063]本實(shí)施例I的激光加工頭17有三種形式，包括機(jī)械式激光加工頭17. 1，多出光口式激光加工頭17. 2、17. 3和振鏡式激光加工頭17. 4。激光加工頭17底部安裝有CXD監(jiān)視頭18。多出光口式激光加工頭17. 2、17. 3可實(shí)現(xiàn)多光斑的同時(shí)激光加工，振鏡式激光加工頭17. 4可實(shí)現(xiàn)編程式激光掃描。第一種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第二、第三種方式加工效率高，可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇。實(shí)施例2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施的公鐵兩用激光加工車。[0064]如圖11所示，實(shí)施例2與實(shí)施例I的區(qū)別在于采用的激光加工車的底盤不同，實(shí)施例2采用的是分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20，使得該激光加工車即可在鐵路上運(yùn)行，還可在公路上運(yùn)行。當(dāng)采用分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20時(shí)，雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5中的常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. 3則為分動(dòng)式公鐵兩用車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；駕駛控制室3隨之有相應(yīng)的改變，其內(nèi)部的常規(guī)駕駛操作系統(tǒng)改為公鐵兩用車的駕駛操作系統(tǒng)，另室內(nèi)設(shè)有總控制臺(tái)3. I、CCD 監(jiān)視系統(tǒng)3. 2和驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3。驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)3. 3是用來(lái)操作雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)5對(duì)工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5. I和分動(dòng)式公鐵兩用車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行切換。其中，分動(dòng)式公鐵兩用車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有公鐵模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)公鐵兩用激光加工車從“公路到鐵路”和從“鐵路到公路”的行走模式的轉(zhuǎn)換。[0065]實(shí)施例2的公鐵兩用激光加工車的其它部分與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施的公鐵兩用激光加工車的另一種形式。[0066]如圖12所示，實(shí)施例3與實(shí)施例2的不同之處在于在分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20 上增設(shè)了上軌系統(tǒng)16和16’，因上軌系統(tǒng)16和16’應(yīng)用到液壓油缸，故在集裝箱4內(nèi)需要增設(shè)液壓系統(tǒng)，同時(shí)還需要在駕駛控制室3內(nèi)增設(shè)控制上軌系統(tǒng)16和16’和液壓系統(tǒng)的操作平臺(tái)。該公鐵兩用激光加工車的其它部分與實(shí)施例I相同。[0067]如圖13(al)、圖13(a2)所示，上軌系統(tǒng)16包括四套升降裝置和一套橫向伸縮裝置16. 5，四套升降裝置分別為第一升降裝置16. I、第二升降裝置16. 2、第三升降裝置16. 3 和第四升降裝置16. 4。橫向伸縮裝置16. 5包括液壓油缸16. 51和活塞桿16. 52，其中活塞桿16. 52 一端與液壓油缸16. 51固定連接，另一端與第二升降裝置16. 2固定連接；橫向伸縮裝置16. 5的另一端與第一升降裝置16. I固定連接，其底部安裝有齒條16. 7。第三升降裝置16. 3和第四升降裝置16. 4通過連桿16. 6連接，連桿16. 6固定安裝在方形框架16. 10 內(nèi)部，方形框架16. 10固定安裝在分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20上，分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20 內(nèi)部安裝有液壓馬達(dá)16. 9和齒輪16. 8，液壓馬達(dá)16. 9與齒輪16. 8軸連接。橫向伸縮裝置 16. 5通過其底部齒條16. 7與齒輪16. 8的嚙合活動(dòng)安裝在方形框架16. 10內(nèi)部。[0068]如圖13(b)所示，第一升降裝置16. I包括液壓油缸16. 11，活塞桿16. 12和升降套筒16. 13，其中活塞桿16. 12 一端與液壓油缸16. 11連接，另一端與升降套筒16. 13連接。 第二升降裝置16. 2、第三升降裝置16. 3和第四升降裝置16. 4與第一升降裝置16. I結(jié)構(gòu)相同。上軌系統(tǒng)16’與上軌系統(tǒng)16結(jié)構(gòu)相同。通過上軌系統(tǒng)16和16’，可以實(shí)現(xiàn)激光加工車在任意軌道路段安全上軌。[0069]集裝箱4內(nèi)的液壓系統(tǒng)為上軌系統(tǒng)16和16’的各液壓油缸和各液壓馬達(dá)提供液壓動(dòng)力，所述操作平臺(tái)用來(lái)開啟、關(guān)閉液壓系統(tǒng)以及控制液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的大小。[0070]具體而言，公鐵兩用激光加工車的上軌是按照如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第一，如圖 13(a)所示，增加的液壓系統(tǒng)控制上軌系統(tǒng)16中的第一升降裝置16. I和第三升降裝置 16. 3中的液壓油缸通過活塞桿推動(dòng)升降套筒向下伸長(zhǎng)，支撐起固定安裝在分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20上的方形框架16. 10，上軌系統(tǒng)16’中的第一升降裝置16. I’和第三升降裝置 16. 3’也同樣支撐起方形框架16. 10’，方形框架16. 10和16. 10’承受整個(gè)激光加工車的重量，使整個(gè)車體升高至高于鐵路軌道。第二，如圖13(cl)、圖13(c2)所示，第二升降裝置 16. 2在橫向伸縮裝置16. 5中的液壓油缸16. 51通過活塞桿15. 52的推動(dòng)下伸長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度，然后，第二升降裝置16. 2向下伸長(zhǎng)，第三升降裝置16. 3向上收縮到初始位置，此時(shí)第一升降裝置16. I和第二升降裝置16. 2支撐起方形框架16. 10，上軌系統(tǒng)16’也是如此，從而支撐起激光加工車。第三步，如圖13(dl)、圖13 (d2)所示，分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20通過其內(nèi)部的液壓馬達(dá)16. 19驅(qū)動(dòng)齒輪16. 8在齒條16. 7上向右移動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)車體在橫向伸縮裝置16. 5上向右橫向移動(dòng)，直至移動(dòng)至鋼軌上方。第四步，如圖13(el)、圖13(e2) 所示，當(dāng)分動(dòng)式公鐵兩用車底盤20緩慢放下鐵路輪對(duì)落至鋼軌上，支撐起整個(gè)車體時(shí)，第一升降裝置16. I和第二升降裝置16. 2收縮到初始位置，同時(shí)將橫向伸縮裝置16. 5也收縮1到初始位置，從而完成公鐵兩用激光加工車上軌的任務(wù)。[0071]本實(shí)施例3可以在任意鋼軌路段上軌，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上大大提高了公鐵兩用激光加工車上軌的靈活性。實(shí)施例4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施的公鐵兩用激光加工車的再一種形式。[0072]如圖15所示，實(shí)施例2與實(shí)施例I的區(qū)別在于激光加工運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9不是常規(guī)的數(shù)控機(jī)床形式，而是數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。如圖16所示，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9包括立柱9. I、遛板9. 5和工業(yè)機(jī)器人9. 6。立柱9. I內(nèi)部安裝有滾珠絲桿螺母副， 其中滾珠絲桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人9. 6安裝在遛板9. 5上，隨著遛板9. 5能夠沿立柱 9. I上下移動(dòng)；工業(yè)機(jī)器人9. 6的末端安裝有激光加工頭17，激光加工頭17的底部也安裝有CXD監(jiān)視設(shè)備18。[0073]控制系統(tǒng)14內(nèi)需相應(yīng)增加工業(yè)機(jī)器人的控制，控制系統(tǒng)14首先控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9中的遛板9. 5載著工業(yè)機(jī)器人9. 6沿著立柱9. I向下運(yùn)動(dòng)到合適的位置，然后再控制工業(yè)機(jī)器人9. 6的各軸配合運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)激光加工頭17調(diào)整到合適的加工工位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌表面的激光加工。[0074]實(shí)施例4的公鐵兩用激光加工車的其它部分與實(shí)施例I相同。[0075]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種在線式鋼軌激光加工車，包括底盤(2)，安裝在底盤(2)上的車身(I )，安裝在車身(I)前部的駕駛控制室(3)，以及安裝在車身(I)后部的集裝箱(4);集裝箱(4)內(nèi)包括發(fā)電機(jī)組(15)、控制系統(tǒng)(14)、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)和激光加工頭(17)，其特征在于，所述駕駛控制室(3)包括總控制臺(tái)(3. 1)、(XD監(jiān)視系統(tǒng)(3. 2)和驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)(3. 3)，該激光加工車的集裝箱(4)安裝有雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)(5)； 總控制臺(tái)(3. I)與發(fā)電機(jī)組(15)及控制系統(tǒng)(14)電連接，用于啟動(dòng)和關(guān)閉發(fā)電機(jī)組(15)和控制系統(tǒng)(14);(XD監(jiān)視系統(tǒng)(3.2)用來(lái)監(jiān)視激光加工頭(17)對(duì)鋼軌表面的對(duì)位姿態(tài)和加工狀況；驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)(3. 3)用來(lái)對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)(5)進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的切換； 控制系統(tǒng)(14)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)；激光加工頭(17)在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)的帶動(dòng)下按照控制系統(tǒng)(14)所設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，完成鋼軌表面的激光處理； 雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)(5)包括工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I)、常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5.3)以及切換機(jī)構(gòu)(5. 2)； 工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I)用于激光加工過程中為激光加工車提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，使激光加工車精確地控制激光加工車的運(yùn)動(dòng)速度和距離，滿足各種激光加工所需激光加工車運(yùn)動(dòng)的需求；切換機(jī)構(gòu)(5. 2)用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)鐵路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)與工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I)兩者之間的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，底盤(2)采用的是分動(dòng)式公鐵兩用車底盤(20)，常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)則為分動(dòng)式公鐵兩用車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；駕駛控制室(3)內(nèi)部的常規(guī)駕駛操作系統(tǒng)改為公鐵兩用車的駕駛操作系統(tǒng)，分動(dòng)式公鐵兩用車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有公鐵模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公鐵兩用激光加工車從公路到鐵路和從鐵路到公路的行走|吳式的轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，分動(dòng)式公鐵兩用車底盤(20)上增設(shè)第一、第二上軌系統(tǒng)(16)、(16’)，在集裝箱(4)內(nèi)增設(shè)液壓系統(tǒng)，駕駛控制室(3)內(nèi)增設(shè)控制上軌系統(tǒng)(16)、(16’)和液壓系統(tǒng)的操作平臺(tái)；通過第一第二上軌系統(tǒng)(16)、(16’)實(shí)現(xiàn)激光加工車在軌道路段安全上軌； 第一、第二上軌系統(tǒng)(16)、(16’)結(jié)構(gòu)相同，其中，上軌系統(tǒng)(16)包括四套升降裝置和一套橫向伸縮裝置(16. 5)，四套升降裝置分別為第一升降裝置(16. I)、第二升降裝置(16. 2)、第三升降裝置(16. 3)和第四升降裝置(16. 4);橫向伸縮裝置(16. 5)包括液壓油缸(16. 51)和活塞桿(16. 52)，其中活塞桿(16. 52) —端與液壓油缸(16. 51)固定連接，另一端與第二升降裝置(16. 2)固定連接；橫向伸縮裝置(16. 5)的另一端與第一升降裝置(16. I)固定連接，其底部安裝有齒條(16. 7);第三升降裝置(16. 3)和第四升降裝置(16. 4)通過連桿(16. 6)連接，連桿(16. 6)固定安裝在方形框架(16. 10)內(nèi)部，方形框架(16. 10)固定安裝在分動(dòng)式公鐵兩用車底盤(20)上，分動(dòng)式公鐵兩用車底盤(20)內(nèi)部安裝有液壓馬達(dá)(16.9)和齒輪(16. 8)，液壓馬達(dá)(16.9)與齒輪(16. 8)軸連接；橫向伸縮裝置(16. 5)通過其底部齒條(16. 7)與齒輪(16. 8)的嚙合活動(dòng)安裝在方形框架(16. 10)內(nèi)部； 第一升降裝置(16. I)包括液壓油缸(16. 11)，活塞桿(16. 12)和升降套筒(16. 13)，其中活塞桿(16. 12) —端與液壓油缸(16. 11)連接，另一端與升降套筒(16. 13)連接；第二升降裝置(16. 2)、第三升降裝置(16. 3)和第四升降裝置(16. 4)與第一升降裝置(16. I)結(jié)構(gòu)相同； 集裝箱(4)內(nèi)的液壓系統(tǒng)為第一、第二上軌系統(tǒng)(16)、(16’)的各液壓油缸和各液壓馬達(dá)提供液壓動(dòng)力，所述操作平臺(tái)用來(lái)開啟、關(guān)閉所述液壓系統(tǒng)以及控制所述液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I)包括伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5. 11)和減速機(jī)(5. 12)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5. 11)和減速機(jī)(5. 12)通過彈性聯(lián)軸器相連；伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5. 11)與控制系統(tǒng)(14)電連接，按照控制系統(tǒng)(14)的指令驅(qū)動(dòng)加工車。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，切換機(jī)構(gòu)(5.2)包括第一小齒輪(5. 21)、第二小齒輪(5. 22)、大齒輪(5. 23)以及輸出軸(5. 24)，其中第一小齒輪(5. 21)固定安裝在減速機(jī)(5. 12)的輸出軸端；第二小齒輪(5. 22)固定安裝在常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)的輸出軸端；大齒輪(5. 23)活動(dòng)安裝在輸出軸(5. 24)，能夠左右滑動(dòng)；輸出軸(5. 24)通過底盤(2)的傳動(dòng)系統(tǒng)與鐵路輪對(duì)系統(tǒng)相連； 當(dāng)激光加工車在鋼軌上進(jìn)行加工時(shí)，控制系統(tǒng)(14)控制大齒輪(5. 23)在輸出軸(5. 24)上向一側(cè)滑動(dòng)，與第一小齒輪(5. 21)嚙合，切換機(jī)構(gòu)(5. 2)則切換到了工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I);當(dāng)激光加工車加工完畢時(shí)，控制系統(tǒng)(14)則控制大齒輪(5. 23)在輸出軸(5. 24)上向另一側(cè)滑動(dòng)，與第二小齒輪(5. 22)嚙合，切換機(jī)構(gòu)(5. 2)則切換到常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)，使激光加工車快速行駛。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，切換機(jī)構(gòu)(5.2)包括第一小齒輪(5. 21)、第二小齒輪(5. 22)、大齒輪(5. 23)以及輸出軸(5. 24)，其中第一小齒輪(5. 21)固定安裝在減速機(jī)(5. 12)的輸出軸端；第二小齒輪(5. 22)固定安裝在常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)的輸出軸端；大齒輪(5. 23)活動(dòng)安裝在輸出軸(5. 24)，能夠左右滑動(dòng)；輸出軸(5. 24)通過底盤(2)的傳動(dòng)系統(tǒng)與鐵路輪對(duì)系統(tǒng)相連； 當(dāng)激光加工車在鋼軌上進(jìn)行加工時(shí)，控制系統(tǒng)(14)控制大齒輪(5. 23)在輸出軸(5. 24)上向一側(cè)滑動(dòng)，與第一小齒輪(5. 21)嚙合，切換機(jī)構(gòu)(5. 2)則切換到了工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. I);當(dāng)激光加工車加工完畢時(shí)，控制系統(tǒng)(14)則控制大齒輪(5. 23)在輸出軸(5. 24)上向另一側(cè)滑動(dòng)，與第二小齒輪(5. 22)嚙合，切換機(jī)構(gòu)(5. 2)則切換到常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)，使激光加工車快速行駛。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中任一所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)包括立柱(9. I)、橫梁(9. 2)、右縱梁(9. 3)和左縱梁(9. 4);立柱(9. I)、橫梁(9. 2)、右縱梁(9. 3)和左縱梁(9. 4)內(nèi)部均安裝有滾珠絲桿螺母副，其中滾珠絲桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；橫梁(9. 2)能夠在立柱(9. I)上升降運(yùn)動(dòng)，右縱梁(9. 3)能夠在橫梁(9. 2)上左右運(yùn)動(dòng)，左縱梁(9. 4)固定安裝在橫梁(9. 2)上；其中，右縱梁(9. 3)上安裝有可沿其上下移動(dòng)的激光加工頭(17)，激光加工頭(17)的底部安裝有CXD監(jiān)視設(shè)備(18);左縱梁(9. 4)上安裝有能夠沿其上下移動(dòng)的光電位移感應(yīng)器(19) ;(XD監(jiān)視設(shè)備(18)與CXD監(jiān)視系統(tǒng)(3. 2)通訊連接，C⑶監(jiān)視設(shè)備(18 )將監(jiān)測(cè)到的畫面?zhèn)鬏數(shù)紺⑶監(jiān)視系統(tǒng)(3. 2 );光電位移感應(yīng)器(19 )與控制系統(tǒng)(14)電連接，控制系統(tǒng)(14)接收光電位移感應(yīng)器(19)采集的數(shù)據(jù)，下達(dá)指令使運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)做出相應(yīng)的動(dòng)作； 控制系統(tǒng)(14)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9 )中的橫梁(9.2)沿著立柱(9. I)向下運(yùn)動(dòng)到合適的位置，右縱梁(9. 3)隨橫梁(9. 2)下降，再帶動(dòng)激光加工頭(17)沿著右縱梁(9. 3)下降到鋼軌待處理位置的上方，光電位移感應(yīng)器(19)則沿著左縱梁(9. 4)下降到距離鋼軌內(nèi)側(cè)一定距離的平行位置；此時(shí)，激光加工頭(17)和光電位移感應(yīng)器(19)則已調(diào)整對(duì)位，然后控制系統(tǒng)(14)發(fā)出指令使激光器組(7)按照設(shè)定參數(shù)發(fā)射出激光束，同時(shí)激光加工車在工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(5. 3)的帶動(dòng)下按照設(shè)定參數(shù)在鋼軌上前進(jìn)運(yùn)行；光電位移感應(yīng)器(19)以其與鋼軌內(nèi)側(cè)面的初始距離為零點(diǎn)，測(cè)量出其與鋼軌內(nèi)側(cè)面兩者之間的位移變化量，并將此位移變化量反饋回控制系統(tǒng)(14)，控制系統(tǒng)(14)再控制右縱梁(9. 3)根據(jù)此位移變化量在橫梁(9. 2)上做出相應(yīng)的位移，從而實(shí)時(shí)保證激光加工頭(17)始終精確對(duì)準(zhǔn)鋼軌待處理位置，實(shí)現(xiàn)激光加工車激光加工的精確軌跡。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，激光加工頭(17)為第一多出光口式激光加工頭(17.2)，它包括第一支架(17. 2. I)和第二支架(17. 2. 2)，兩支架之間活動(dòng)安裝了能夠擺動(dòng)的空心軸(17. 2. 3)，空心軸(17. 2. 3)內(nèi)固定安裝了第一反射透射鏡(17. 2. 31)、第二反射透射鏡(17. 2. 32)、第三反射透射鏡(17. 2. 33)、第四反射透射鏡(17. 2. 34)和第一反射鏡(17. 2. 35);各反射透射鏡和第一反射鏡(17. 2. 35)均為45度反射，其中，第一反射透射鏡(17. 2. 31)和第四反射透射鏡(17. 2. 34)的反射透射比均為I :1，第二反射透射鏡(17. 2. 32)的反射透射比為I :3，第三反射透射鏡(17. 2. 33)的反射透射比為I 2 ； 激光束(17. 2. 41)經(jīng)過第一反射透射鏡(17. 2. 31)分成反射光束(17. 2. 42)和透射光束(17. 2. 43)，反射光束(17. 2. 42)依次經(jīng)過第二反射透射鏡(17. 2. 32)、第三反射透射鏡(17. 2. 33)、第四反射透射鏡(17. 2. 34)和第一反射鏡(17. 2. 35)最終得到四束能量均等的激光束作用于鋼軌上；透射光束(17. 2. 43)采用同樣的方式分為能量均等的四路激光束作用于鋼軌上；各反射透射鏡隨著空心軸(17. 2. 3)擺動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)多路光束同時(shí)對(duì)鋼軌進(jìn)行掃描式激光加工。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，激光加工頭(17)為第二多出光口式激光加工頭(17. 3),它包括第一電機(jī)(17. 3. I)、第一電機(jī)輸出軸(17. 3. 2)、框架(17. 3. 3)、凸輪(17. 3. 4)、第二電機(jī)(17. 3. 5)、鉸鏈(17. 3. 6)、支桿(17. 3. 7)和光頭框架(17. 3. 8);其中，凸輪(17. 3. 4)、第二電機(jī)(17. 3. 5)、鉸鏈(17. 3. 6)、支桿(17. 3. 7)和光頭框架(17. 3. 8)均安裝在框架(17. 3. 3)，光頭框架(17. 3. 8)安裝在支桿(17. 3.7)的末端；第一電機(jī)(17. 3. I)通過第一電機(jī)輸出軸(17. 3. 2)帶動(dòng)安裝在框架(17. 3. 3)內(nèi)的凸輪(17. 3. 4)、第二電機(jī)(17. 3. 5)、鉸鏈(17. 3. 6)、支桿(17. 3. 7)和光頭框架(17. 3. 8) 一起以第一電機(jī)輸出軸(17. 3. 2)為中心作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；第二電機(jī)(17. 3. 5)帶動(dòng)凸輪(17. 3. 4)以第二電機(jī)(17. 35)的輸出軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)支桿(17. 3. 7)和光頭框架(17. 3. 8) —起以鉸鏈(17. 3. 6)為中心做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；光頭框架(17. 3. 8)包括兩組準(zhǔn)直聚焦鏡系統(tǒng)(17. 3. 81)、出光口組(17. 3. 83)以及支撐安裝前兩者的支承架(17. 3. 82);出光口組(17. 3. 83)可以包含一個(gè)或者多個(gè)出光口，從而實(shí)現(xiàn)多光束同時(shí)進(jìn)行激光加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，激光加工頭(17)為機(jī)械式激光加工頭(17. 1)，它包括伺服電機(jī)(17. I. I)、第二反射鏡(17. I. 2)和第三反射鏡(17. I. 3)，其中第三反射鏡(17. I. 3)固定安裝在機(jī)械式激光加工頭(17. I)框架上，第二反射鏡(17. I. 2)安裝在伺服電機(jī)(17. I. I)的輸出軸上，伺服電機(jī)(17. I. I)能夠帶動(dòng)第二反射鏡(17. I. 2)擺動(dòng)；機(jī)械式激光加工頭(17. I)能夠?qū)︿撥夁M(jìn)行單束激光掃描加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，車身尾部增設(shè)一個(gè)副駕駛室(3’)，用于該車在軌道上運(yùn)行的觀察和控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)包括立柱(9. I)、遛板(9. 5)和工業(yè)機(jī)器人(9. 6);立柱(9. I)內(nèi)部安裝有滾珠絲桿螺母副，其中滾珠絲桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；工業(yè)機(jī)器人(9. 6)安裝在遛板(9. 5)上，隨著遛板(9. 5)能夠沿立柱(9. I)上下移動(dòng)；工業(yè)機(jī)器人(9. 6)的末端安裝有激光加工頭(17)，激光加工頭(17)的底部也安裝有C⑶監(jiān)視設(shè)備(18);控制系統(tǒng)(14)內(nèi)相應(yīng)增加工業(yè)機(jī)器人的控制，控制系統(tǒng)(14)首先控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)中的遛板(9.5)載著工業(yè)機(jī)器人(9.6)沿著立柱(9. I)向下運(yùn)動(dòng)到合適的位置，然后再控制工業(yè)機(jī)器人(9.6)的各軸配合運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)激光加工頭(17)調(diào)整到合適的加工工位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌表面的激光加工。
13.根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一所述的在線式鋼軌激光加工車，其特征在于，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)為常規(guī)的數(shù)控機(jī)床或/和多軸工業(yè)機(jī)器人。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種在線式鋼軌激光加工車，包括底盤，車身，駕駛控制室和集裝箱；駕駛控制室包括總控制臺(tái)、CCD監(jiān)視系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)切換操作系統(tǒng)，集裝箱內(nèi)安裝有帶工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、常規(guī)車載運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及切換機(jī)構(gòu)的雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及切換機(jī)構(gòu)；工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為激光加工車在激光加工時(shí)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以精確控制激光加工車工藝運(yùn)行時(shí)的速度和位移；切換機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)鐵路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與工藝運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩者之間的切換?？梢员ＷC激光加工車在線處理鋼軌時(shí)的精確加工軌跡，可以在鐵路現(xiàn)場(chǎng)完成各種鋼軌，包括正軌、彎道、護(hù)輪軌、道岔等的激光處理，使加工后的鋼軌耐磨性大幅度提高，滿足鐵路高速、重載列車對(duì)鋼軌的耐磨性要求。
文檔編號(hào)E01B31/18GK202809417SQ20122032170
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者曾曉雁, 胡乾午, 李重洋, 鄭寅嵐, 杜敏 申請(qǐng)人:武漢新瑞達(dá)激光工程有限責(zé)任公司, 華中科技大學(xué)