CN105781579B - 自动定位垂直转向变轨钢模台车 - Google Patents

Abstract

一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,钢模台车底部设有可沿垂直转轴转动的行走轮组,横向轨道和纵向轨道成“井”字形布置，在横向轨道和纵向轨道交错的位置设有转轨装置；所述的行走轮组为4个,行走轮组之间的横向间距与纵向轨道相应,行走轮组之间的纵向间距与横向轨道相应；所述的转轨装置中，转动轨固定安装在转轨盘上，转轨盘通过底部的转轨转轴与转轨埋件可转动的连接。本发明提供的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车，通过设置的交错轨道，并在交错处设置可旋转的转轨装置，从而方便地实现垂直转向变轨，且安全性高，不会脱轨。设置的定位发射器和定位接收器，配合顶升装置，可以精确定位转向的位置，实现可靠变轨转向。

Description

自动定位垂直转向变轨钢模台车

技术领域

本发明涉及隧道施工用的钢模台车领域，特别是一种自动定位垂直转向变轨钢模台车。

背景技术

隧道衬砌混凝土一般采用钢模台车施工，大型的钢模台车重量可以达到310t，一个隧洞衬砌完成后，钢模台车周转进行下一个隧道的施工时，通常需将钢模台车拆除后到另一个隧洞内再重新安装，不仅增加施工成本而且影响施工进度。

中国专利文献CN100554582C和CN100542937C公开了一种“井”字形交叉的车辆行驶轨道和一种在“井”字形交叉轨道上移动的车辆装置，采用了特殊的“凸”字形导轨，在交错处固定，且交错处轨道的位置断开，以便车轮在交错处转弯。存在的问题是，轮组的每一个轮子都需要单独的驱动装置驱动，8个轮子就需要8个驱动装置，结构较为复杂，而且需要采用特制的轨道，成本较高。在轮子转弯的位置，精度要求高，控制难度大，当轮子与地面存在打滑现象时，容易出现转弯失败，且难以人工补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动定位垂直转向变轨钢模台车，可以采用现有的轨道，实现钢模台车无需拆卸的垂直转向变轨，适用于正方形或长方形的钢模台车；在优化的方案中，通过采用自动控制，使钢模台车定位和变轨操作方便、安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,钢模台车底部设有可沿垂直转轴转动的行走轮组, 横向轨道和纵向轨道成“井”字形布置，在横向轨道和纵向轨道交错的位置设有转轨装置；

所述的行走轮组为4个, 行走轮组之间的横向间距与纵向轨道相应, 行走轮组之间的纵向间距与横向轨道相应；

所述的转轨装置中，转动轨固定安装在转轨盘上，转轨盘通过底部的转轨转轴与转轨埋件可转动的连接。

转轨盘上设有定位螺栓或者由气缸驱动的定位销，转轨埋件上设有和调整到横向轨道和纵向轨道相应的位置的定位螺孔或销孔。

转轨埋件底部设有用于保护定位螺孔和容纳转轨转轴的孔的保护罩。

所述的行走轮组中，垂直转轴与车体为可转动的连接，垂直转轴底部通过水平转轴与轮组小车可转动的连接，轮组小车两端设有行走轮。

轮组小车两端设有不同直径的行走轮，其中一个行走轮为主动轮。

在钢模台车的底部设有纵向限位块和横向限位块，以限制行走轮组转动后的位置分别和横向轨道和纵向轨道对齐。

在转轨盘上与转轨转轴相对应的位置设有定位发射器，在行走轮组的垂直转轴相对应的位置设有定位接收器。

在转轨盘上还设有用于启动定位发射器的传感器。

在钢模台车的底部至少两侧边还设有顶升装置，结构为：顶升液压缸一端与钢模台车底部连接，另一端与顶板连接，顶板上设有导杆，导杆与钢模台车的底部滑动连接，在顶板的底部设有与轨道顶部形状相应的凹槽。

在转轨盘与转轨埋件之间设有转轨液压缸。

本发明提供的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车，通过设置的交错轨道，并在交错处设置可旋转的转轨装置，从而方便地实现垂直转向变轨，且安全性高，不会脱轨。设置的定位发射器和定位接收器，配合顶升装置，可以精确定位转向的位置，实现可靠变轨转向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构俯视图。

图2为图1的B-B剖视示意图。

图3为图1中A处的局部放大图。

图4为本发明中行走轮组与转轨装置的主视方向的剖面视图。

图5为本发明中行走轮组与转轨装置的右视方向的示意图。

图6为本发明中顶升装置的结构示意图。

图7为本发明中转轨埋件的主视结构示意图。

图8为本发明中转轨埋件的仰视图。

图9为本发明中转轨盘的主视结构示意图。

图10为本发明中转轨盘的仰视图。

图11为本发明中行走轮组转轨时的示意图。

图12为本发明中转轨液压缸驱动的结构示意图。

图中：钢模台车1，纵向限位块101，横向限位块102，纵向轨道2，横向轨道3，转动轨4，转轨盘5，转轨转轴51，转轨液压缸52，转轨埋件6，保护罩61，定位螺孔62，锚杆63，定位发射器7，定位接收器7'，定位螺栓8，行走轮组9，垂直转轴91，轮组小车92，小轮93，大轮94，水平转轴95，压板件10，顶升液压缸11，导杆12，顶板13。

具体实施方式

如图1～3中，一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,钢模台车1底部设有可沿垂直转轴91转动的行走轮组9, 横向轨道3和纵向轨道2成“井”字形布置，在横向轨道3和纵向轨道2交错的位置设有转轨装置；

所述的行走轮组9为4个, 行走轮组9之间的横向间距与纵向轨道2相应, 行走轮组9之间的纵向间距与横向轨道3相应；需要说明的，采用本发明的结构，纵向轨道2和横向轨道3之间的间距可以不相同，以和钢模台车1的结构相适应，不用为了配合转向而设置成正方形布局的行走轮组，即行走轮组可以设置在钢模台车1的四个角的位置，以更好的受力。

如图3～5、7～10中，所述的转轨装置中，转动轨4通过压板件10固定安装在转轨盘5上，压板件10通过螺栓与转轨盘5连接，如图4中所示，转轨盘5通过底部的转轨转轴51与转轨埋件6可转动的连接。优选的，在转轨盘5与转轨埋件6之间设有推力轴承，以便于转动。进一步优选的如图12中，在转轨盘5与转轨埋件6之间设置有转轨液压缸52，以实现自动转轨控制，转轨液压缸52的一端通过铰座与转轨盘5连接，转轨液压缸52的另一端通过铰座与转轨埋件6连接，以驱动转轨盘5旋转90度，并且仅在该90度的范围内往复运动。该结构尤其适于和推力轴承配合，由推力轴承给出安装转轨液压缸52的空间。而不用在转轨盘5和转轨埋件6上开槽。

优选的如图4中，转轨盘5上设有定位螺栓8或者由气缸驱动的定位销，转轨埋件6上设有和调整到横向轨道3和纵向轨道2相应的位置的定位螺孔62或销孔。每次转向后通过定位螺栓8或定位销将转轨盘5和转轨埋件6之间连接固定。在转轨埋件6的底部设有锚杆63，用于固定转轨埋件6。

如图7中，转轨埋件6底部设有用于保护定位螺孔62、销孔和容纳转轨转轴51的孔的保护罩61。由此结构，避免螺栓和转轨转轴腐蚀。

如图4、5中，所述的行走轮组9中，垂直转轴91与车体为可转动的连接，垂直转轴91底部通过水平转轴95与轮组小车92可转动的连接，以实现俯仰旋转，轮组小车92两端设有行走轮。由此结构，实现行走轮组9以垂直转轴91的轴线旋转，而采用两个行走轮配合水平转轴95的结构，则当地面倾斜的时候，仍能保持钢模台车1竖直,该功能配合钢模台车1上的其他部件，例如一个或多个竖直的液压缸，而位于钢模台车1一端的两个行走轮组9通过竖直的液压缸再与钢模台车1连接，从而可以适应更大倾斜程度的地面，如图2中所示，竖直的液压缸在图中未示出。

如图5中，轮组小车92两端设有不同直径的行走轮，其中一个行走轮为主动轮。由此结构，便于安装主动轮的驱动装置。驱动装置为现有技术常用的电机或液压马达与链传动或皮带传动的驱动装置，在图中未示出。优选的，电机采用变频电机。

如图11中，在钢模台车1的底部设有纵向限位块101和横向限位块102，以限制行走轮组9转动后的位置分别和横向轨道3和纵向轨道2对齐。

如图3～5中，在转轨盘5上与转轨转轴51相对应的位置设有定位发射器7，在行走轮组9的垂直转轴91相对应的位置设有定位接收器7'。优选的，定位发射器7位于转轨转轴51的一侧，这是由于在本例中，通过轨道限定行走轮一个方向的位置，例如横向位置，而行走轮的纵向位置，则通过定位发射器7和定位接收器7'进行限位，需要说明的是，由于设备自重大、结构复杂，通过目测确定转轨转轴51和行走轮组9中的垂直转轴91对齐是困难的，尤其是人工换轨时，需要将整个钢模台车顶升约20mm，操作复杂，安全隐患大。相应的，定位接收器7'位于垂直转轴91的一侧，即当定位发射器7与定位接收器7'对齐时，垂直转轴91的轴线与转轨转轴51的轴线重合，以实现转轨盘5旋转后，行走轮组9仍然落到转动轨4上。避免行走轮组9脱轨或别住。优选的，定位发射器7和定位接收器7'倾斜布置，这是因为仅需限定行走轮组9的纵向位置，因此，定位发射器7和定位接收器7'可以倾斜布置，以避开结构的干扰，便于布置。

本例中的定位发射器7和定位接收器7'优选采用光电发射和接收器或者激光发射和接收器。采用例如超声发射或接收器也是可行的。将定位发射器7设置在转轨盘5上有利于降低环境的干扰。定位发射器7上的灰尘对信号的影响要小于，灰尘对定位接收器7'的影响。在四个行走轮组9的位置，定位发射器7和定位接收器7'至少设置一组。

进一步优选的，在转轨盘5上还设有用于启动定位发射器7的传感器。由此结构，当行走轮组9行走到转轨盘5上时，用于启动定位发射器7，而不用使启动定位发射器7不间断的工作。优选的，传感器采用压力传感器。配合无线信号收发电路，还可以使行走轮组9开始减速，以提高定位的准确性。采用启动定位发射器7的传感器配合定位发射器7的结构，精度高于单独设置的传感器，或者更便于布置。

优选的如图6中所示，在钢模台车1的底部至少两侧边还设有顶升装置，结构为：顶升液压缸11一端与钢模台车1底部连接，另一端与顶板13连接，顶板13上设有导杆12，导杆12与钢模台车1的底部滑动连接。由顶升液压缸11将整个钢模台车1顶起，以便于变轨。优选的，顶升液压缸11仅需将钢模台车1顶升很小的距离，例如1～19mm，优选在3-5mm，即顶升液压缸11的行程，仅需将钢模台车1的自重载荷，落在纵向轨道2或/和横向轨道3上，使转轨盘5不受力，即可手动或自动转轨。此时的行走轮，例如小轮93和大轮94都不脱离转动轨4，可以随着转轨盘5的转动而转动，便于在转轨后，行走轮组9落到转动轨4上。采用该顶升装置，配合定位发射器7和定位接收器7'，大幅减少了转轨的操作难度，增加了转轨操作的安全性。

在顶板13的底部设有与轨道顶部形状相应的凹槽，在凹槽内设有橡胶片。由此结构，便于顶板13落在平面度更为精确的轨道顶部，而不受地面的影响，提高顶升控制的精度。设置的橡胶片可以起到缓冲和刹车的作用。

使用时，当钢模台车1完成一个隧道的施工，需要进入另一个隧道时，将钢模台车1移动到纵向轨道2和横向轨道3交错的位置，当钢模台车1进入“井”字形区域，转轨盘5下方设置的传感器获得压力信号，发送给转轨装置的控制器，例如单片机，控制器使定位发射器7启动，定位发射器7发射红外线或激光，控制器通过无线发送装置，将控制信号发送给钢模台车1的PLC控制系统，钢模台车1的PLC控制系统发送信号，控制行走轮组9的驱动装置开始减速，直至行走轮组9上的定位接收器7'接收到定位发射器7发射的信号，钢模台车1停止，钢模台车1的PLC控制系统即控制顶升装置中的顶升液压缸11动作，顶板13上的凹槽落在轨道上，使钢模台车1的负荷落在轨道上，行走轮组9的小轮93和大轮94离开转动轨4上端面约1～19mm，但是不脱离转动轨4。

松开定位螺栓8，或者以由气缸控制的定位销替换定位螺栓8的自动控制结构下，钢模台车1的PLC控制系统发送信号或者由压力传感器的信号为基准，使气缸控制定位销脱开，转轨盘5和转轨埋件6可相对转动，转轨装置的控制器以无线方式接收到钢模台车1的PLC控制系统发送的到位信号，或者手动，或者优选通过检测定位销的动作，或者通过转轨盘5下方设置的传感器的压力变化，得到到位信号。转轨装置的控制器控制转轨液压缸52动作，带动转轨盘5旋转90度。相应地，行走轮组9同样旋转90度，直至触碰到纵向限位块101或横向限位块102，如图11，该处的接触开关即将转动完成的信号发送给钢模台车1的PLC控制系统，PLC控制系统控制转轨液压缸52的活塞杆缩回，行走轮组9落到转动轨4上，固定定位螺栓8，或者控制气缸使定位销将转轨盘5和转轨埋件6之间锁定，从而完成转轨操作。钢模台车1沿横向轨道3行驶一段距离后，再次转轨，进入另一条隧道的洞室，从而实现无需拆卸的转轨。

上例中列举了手动或者自动或者半自动的控制方式，可以根据施工需求自行选用，对于大重量的，例如自动达到300多吨的钢模台车1，优选采用全自动控制的方式，以节省大量人工，提高施工效率，降低施工安全风险。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是: 钢模台车（1）底部设有可沿垂直转轴（91）转动的行走轮组（9）, 横向轨道（3）和纵向轨道（2）成“井”字形布置，在横向轨道（3）和纵向轨道（2）交错的位置设有转轨装置；

所述的行走轮组（9）为4个, 行走轮组（9）之间的横向间距与纵向轨道（2）相应, 行走轮组（9）之间的纵向间距与横向轨道（3）相应；

所述的转轨装置中，转动轨（4）固定安装在转轨盘（5）上，转轨盘（5）通过底部的转轨转轴（51）与转轨埋件（6）可转动的连接；

在转轨盘（5）上与转轨转轴（51）相对应的位置设有定位发射器（7），在行走轮组（9）的垂直转轴（91）相对应的位置设有定位接收器（7'）；在转轨盘（5）上还设有用于启动定位发射器（7）的传感器；

转轨盘（5）上设有定位螺栓（8）或者由气缸驱动的定位销，转轨埋件（6）上设有和调整到横向轨道（3）和纵向轨道（2）相应的位置的定位螺孔（62）或销孔；

转轨埋件（6）底部设有用于保护定位螺孔（62）和容纳转轨转轴（51）的孔的保护罩（61）。

2.根据权利要求1所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：所述的行走轮组（9）中，垂直转轴（91）与车体为可转动的连接，垂直转轴（91）底部通过水平转轴（95）与轮组小车（92）可转动的连接，轮组小车（92）两端设有行走轮。

3.根据权利要求2所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：轮组小车（92）两端设有不同直径的行走轮，其中一个行走轮为主动轮。

4.根据权利要求2所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：在钢模台车（1）的底部设有纵向限位块（101）和横向限位块（102），以限制行走轮组（9）转动后的位置分别和横向轨道（3）和纵向轨道（2）对齐。

5.根据权利要求1所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：所述的传感器采用压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：在钢模台车（1）的底部至少两侧边还设有顶升装置，结构为：顶升液压缸（11）一端与钢模台车（1）底部连接，另一端与顶板（13）连接，顶板（13）上设有导杆（12），导杆（12）与钢模台车（1）的底部滑动连接，在顶板（13）的底部设有与轨道顶部形状相应的凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种自动定位垂直转向变轨钢模台车,其特征是：在转轨盘（5）与转轨埋件（6）之间设有转轨液压缸（52）。