CN103321648A - 掘进机用管片拼装机旋转控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机用管片拼装机旋转控制方法及装置，所述方法包括步骤：通过设在管片拼装机的移动架(7)上的两个第一感应元件(2)输出的波形图来分别判断管片拼装机的正反旋转方向；通过两个第一感应元件(2)输出的波形图来计算设在管片拼装机的回转支承(6)上的检测齿轮(3)所转过的齿数，以及根据检测齿轮(3)所转过的齿数来计算管片拼装机实时的转动角度。

Description

掘进机用管片拼装机旋转控制方法及装置

技术领域

本发明属于掘进机技术领域，具体涉及一种掘进机用管片拼装机旋转控制方法及装置。

背景技术

通过掘进设备挖掘的隧道，为防止其在周围土壤压力下内缩变形，需要使用钢筋混凝土管片进行实时衬砌。进行衬砌操作的设备可统称为管片拼装机。管片拼装机需沿隧道圆周顺逆方向至少各旋转180°才可达到衬砌的要求。目前使用中要求一般能够达到±200°。

管片拼装机的旋转是通过齿轮啮合传动实现的。旋转角度的控制主要有两种方法。第一种方法是对最大可回转角度定点控制，这种方法成本低，但需要有特定的保护措施，防止限位失效造成损失。第二种方法是对角度进行实时控制。这种方法一般采用整套的编码器结构，可以实现实时角度控制，但成本相对较高且需要给出特定的安装位置。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种掘进机用管片拼装机旋转控制方法，通过该方法不仅能实现对管片拼装机的旋转控制，而且控制过程简单、实施成本低。

本发明的技术解决方案是，提供一种掘进机用管片拼装机旋转控制方法，包括步骤：

通过设在管片拼装机的移动架上的两个第一感应元件输出的波形图来分别判断管片拼装机的正反旋转方向；

通过两个第一感应元件输出的波形图来计算设在管片拼装机的回转支承上的检测齿轮所转过的齿数，以及

根据检测齿轮所转过的齿数来计算管片拼装机实时的转动角度。

与现有技术相比，本发明的掘进机用管片拼装机旋转控制方法具有以下优点。本发明的控制方法通过设置两个第一感应元件输出的波形图来判断管片拼装机的正反旋转方向，并通过两个第一感应元件的输出波形图来数检测齿轮转过的齿数n，根据公式（n/N*360°），可以计算管片拼装机实时的角度，其中N为表示检测齿轮所有的齿数。通过控制实时的角度来实现对管片拼装机的旋转角度的控制。

作为本发明的方法的一种优选，所述两个第一感应元件设在移动架对应检测齿轮的节圆的位置。节圆的位置齿厚和齿槽宽相等，能保证两个第一感应元件输出的波形图比较规则，容易计算齿数。

作为本发明的方法的另一种优选，所述两个第一感应元件的间距为检测齿轮的齿距P的0.25E倍，其中E为正奇数。两个第一感应元件的间距为检测齿轮的齿距P的0.25E倍时，能保证其中一个第一感应元件对应轮齿时，另一个第一感应元件对应齿槽。若是用1代表轮齿，0代表齿槽，则其中一个第一感应元件输出的为1时，另一个输出为0，方便判断正反向。

作为本发明的方法的还有一种优选，两个第一感应元件的间距为齿距P的1.75倍，两个第一感应元件的相位相差90°。两个第一感应元件输出的波形都比较完整，容易计算。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种采用所述的掘进机用管片拼装机旋转控制方法的装置，该装置不仅能实现对管片拼装机旋转角度的实时控制，而且结构简单、成本低。

针对该技术问题，采用的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的掘进机用管片拼装机旋转控制装置，包括：设在管片拼装机的移动架上的用于复位归零的第二感应元件和两个用于判断正反转的第一感应元件，所述第二感应元件与两个第一感应元件共同用于判断检测齿轮的实时转动角度。

作为本发明的装置的一种改进，所述第二感应元件为接触式传感器，所述第一感应元件为非接触式传感器。设置第一感应元件为非接触式传感器，在有轮齿经过第一感应元件时均有信号产生。设置第二感应元件为接触式传感器在转动一圈后轮齿上的信号碰触到第二感应元件，第二感应元件才清零。第二感应元件和第一感应元件设置不同，以方便区分和避免互相干涉。

作为本发明的装置的一种优选，所述第一感应元件为磁感应式传感器，所述与磁感应式传感器产生作用的感应块设在检测齿轮的每个齿上。检测齿轮转动时，每个轮齿均对应传递一个信号给第一感应元件。

作为本发明的装置的一种优选，所述第一感应元件为接近传感器。接近传感器技术成熟，安装方便。

附图说明

图1所示是本发明掘进机用管片拼装机旋转控制方法的原理图。

图2所示是对应图1中的原理图的波形图。

图3所示是本发明掘进机用管片拼装机旋转控制装置的一种具体实施例。

图4所示是图3的A-A剖视图。

图中所示：1、第二感应元件，2、第一感应元件，3、检测齿轮，4、驱动齿轮，5、回转架，6、回转支承，7、移动架，8、减速机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示为本发明的掘进机用管片拼装机旋转控制方法的原理图和对应波形图。本发明的掘进机用管片拼装机旋转控制方法，包括步骤：

通过设在管片拼装机的移动架7上的两个第一感应元件2输出的波形图来分别判断管片拼装机的正反旋转方向；

通过两个第一感应元件2输出的波形图来计算设在管片拼装机的回转支承6上的检测齿轮3所转过的齿数，以及

根据检测齿轮3所转过的齿数来计算管片拼装机实时的转动角度。

在本实施例中，如图1所示，减速机驱动齿轮4顺时针运转带动回转支承6上的检测齿轮3运行。所述两个第一感应元件2设在移动架7上且相对固定。两个第一感应元件2对应检测齿轮3的节圆的位置。其检测位置位于检测齿轮3的节圆上，此处齿厚和齿槽宽相等。

所述两个第一感应元件2的间距为检测齿轮3的齿距P的0.25E倍，其中E为正奇数。

两个第一感应元件2工作过程中生成的信号波形，如图2所示。第一感应元件2检测到有信号时，即检测到轮齿部分时，产生的信号标记为1。第一感应元件2无信号时，即检测到齿槽部分时，标记为0。

如图2所示，两个第一感应元件2的间距为齿距P的1.75倍，两个第一感应元件2的相位相差90°。

根据两个第一感应元件2的感应信号出现的次序可以确定检测齿轮3旋转的方向。两个第一感应元件2分别用感应元件A和感应元件B来区分。具体描述如下：感应元件A的信号由1→0，感应元件B的即时信号为1表示顺时针旋转方向，感应元件B的即时信号为0表示逆时针旋转方向。感应元件A的信号由0→1，感应元件B的即时信号为0表示顺时针旋转方向，感应元件B的即时信号为1表示逆时针旋转方向。

根据感应元件B显示的方向以及感应元件A信号的变化次数，可以确定在旋转方向上面“加减齿数”，达到可以“数齿数”确定旋转角度的目的。

数齿数定角度的换算为：α=n/N×360°，

其中，α表示旋转角度，n表示信号显示的齿数，N表示检测齿轮3所有的齿数。管片拼装机要求旋转角度一般为±200°。比如回转支承6上的检测齿轮3的总齿数N为100，需要的旋转角度定为≥200°，则需要的旋转齿数n可设定为56个。如顺时针旋转到第56个齿时，减速机换向，检测齿轮3跟随驱动齿轮4复位并往相反方向转动，当复位到第二感应元件1检测位置时，第二感应元件1的计数清零，从零开始计数。到反方向的第56个齿时再换向，如此反复。

如图3和图4所示为本发明的掘进机用管片拼装机旋转控制装置的一种具体实施例。本发明的掘进机用管片拼装机旋转控制装置包括：

设在管片拼装机的移动架7上的用于复位归零的第二感应元件1和两个用于判断正反转的第一感应元件2，所述第二感应元件1与两个第一感应元件2共同用于判断检测齿轮3的实时转动角度。

在图3和图4中，回转支承6的外圈与回转架5连接，回转支承6的内圈与移动架7连接，减速机8固定于移动架7上。减速机8与回转支承6通过齿轮啮合驱动回转架5旋转。在停机断电等异常情况重新启动时，管片拼装机旋转控制机构也需要通过第二感应元件1进行相位清零。

在本实施例中，所述第二感应元件1为接触式传感器，所述第一感应元件2为非接触式传感器。第二感应元件1采用接触式传感器主要是为了避免

所述第一感应元件2为磁感应式传感器，所述与磁感应式传感器产生作用的感应块设在检测齿轮3的每个齿上。第一感应元件2采用磁感应式，可有效避免工作过程中受到油脂等杂物影响。所述第二感应元件1也可以采用磁感应式，但对应第二感应元件1的感应块应与第一感应元件2的感应块区分开。

作为优选，所述第一感应元件2为接近传感器。

隧道一般由多块固定角度的管片拼装形成。特定角度的旋转控制设定，可有效提高劳动效率，是发展自动拼装控制不可或缺的一环。在本发明中，利用第一感应元件2的感应信号的相位差，达到可以通过“数齿数”来确定旋转角度的目的，成功解决了管片拼装机对旋转角度定位的要求。并能有效利用空间，具有系统设计合理，能实时检测旋转角度和运行稳定性好的优点。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种掘进机用管片拼装机旋转控制方法，包括步骤：

通过设在管片拼装机的移动架(7)上的两个第一感应元件(2)输出的波形图来分别判断管片拼装机的正反旋转方向；

通过两个第一感应元件(2)输出的波形图来计算设在管片拼装机的回转支承(6)上的检测齿轮(3)所转过的齿数，以及

根据检测齿轮(3)所转过的齿数来计算管片拼装机实时的转动角度。

2.根据权利要求1所述的掘进机用管片拼装机旋转控制方法，其特征在于，所述两个第一感应元件(2)设在移动架(7)对应检测齿轮(3)的节圆的位置。

3.根据权利要求2所述的掘进机用管片拼装机旋转控制方法，其特征在于，所述两个第一感应元件(2)的间距为检测齿轮(3)的齿距P的0.25E倍，其中E为正奇数。

4.根据权利要求3所述的掘进机用管片拼装机旋转控制方法，其特征在于，两个第一感应元件(2)的间距为齿距P的1.75倍，两个第一感应元件(2)的相位相差90°。

5.一种采用权利要求1～4所述的掘进机用管片拼装机旋转控制方法的装置，包括：

设在管片拼装机的移动架(7)上的用于复位归零的第二感应元件(1)和两个用于判断正反转的第一感应元件(2)，所述第二感应元件(1)与两个第一感应元件(2)共同用于判断检测齿轮(3)的实时转动角度。

6.根据权利要求5所述的掘进机用管片拼装机旋转控制装置，其特征在于，所述第二感应元件(1)为接触式传感器，所述第一感应元件(2)为非接触式传感器。

7.根据权利要求6所述的掘进机用管片拼装机旋转控制装置，其特征在于，所述第一感应元件(2)为磁感应式传感器，与所述磁感应式传感器产生作用的感应块设在检测齿轮(3)的每个齿上。

8.根据权利要求6或7所述的掘进机用管片拼装机旋转控制装置，其特征在于，所述第一感应元件(2)为接近传感器。

Images