CN107756599B - 水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，包括以下步骤，提供具有圆弧表面的水泥管片；在所述水泥管片上方搭设龙门架；驱动安装在所述龙门架上的三维运动机构在所述龙门架内进行横向、纵向及竖向的运动，以带动收水机头沿所述水泥管片的圆弧表面进行收水抹平；所述收水机头包括驱动机构、传动机构及抹平机构，所述驱动机构驱动所述传动机构做水平方向的偏心转动，所述传动机构牵引驱动所述抹平机构进行偏心转动。本发明水泥管片圆弧面自动收水抹平系统将人工抹平转为机械抹平，有利于提高工作效率，减少劳动力的投入。

Description

水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法

技术领域

本发明涉及流水线管片生产技术领域，具体来说涉及一种水泥管片圆弧面自送收水抹平系统的工作方法。

背景技术

盾构法是暗挖施工中的一种全机械化施工方法，具有施工速度快、隧道质量稳定、对周围建筑物影响较小等特点，该方法已被广泛应用，且相关技术发展也日益急进。盾构管片是盾构法施工的主要装配构件，管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。

在盾构管片制作中的一个关键工序便是混凝土管片的收水，当混凝土料进入钢模并且振捣完成后便由操作工对管片外弧面进行收水抹面工作，将混凝土表面拍实，并将多余的混凝土刮落，最后对混凝土表面进行抹面、收光等工序。混凝土管片的收水质量不仅影响到管片的外观质量，还会影响到管片外弧面的密实性从而影响到管片的抗渗性能。目前，该道工序由人工操作，需要耗费较大人力且质量不易保证。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，能够实现将人工收水抹平工作转化为机械收水抹平，不仅提高施工效率还能够保证收水抹平的质量。

通过为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，所述收水抹平系统包括龙门架、三维运动机构、收水机头及检测与控制系统，所述三维运动机构架设于所述龙门架上方，所述收水机头固定于所述三维运动机构下方，所述收水机头包括驱动机构、传动机构及抹平机构，所述工作方法包括以下步骤：

提供具有圆弧表面的水泥管片；

在所述水泥管片上方搭设龙门架，所述龙门架包括支撑平台和支撑立柱，所述支撑平台具有相对的二第一框边与相对的二第二框边，所述第一框边与所述第二框边围设形成矩形方框，所述支撑立柱立于所述支撑平台下方；定义沿着所述第一框边延伸的方向为水平面上的纵向，沿着所述第二框边延伸的方向为水平面上的横向，沿着所述支撑立柱延伸的方向为竖向；

驱动安装在所述龙门架上的三维运动机构在所述龙门架内进行横向、纵向及竖向的运动，以带动收水机头沿所述水泥管片的圆弧表面进行收水抹平；

其中，所述收水机头的收水抹平动作包括：

启动检测与控制系统，所述检测与控制系统控制所述三维运动机构进行三维运动；在所述三维运动机构的带动下，其下方的收水机头运动至设定的位置；

启动所述收水机头上的驱动机构，所述抹平机构在水泥管片的圆弧面上做偏心转动的同时对水泥管片圆弧面进行收水抹平，所述传动机构与所述抹平机构可伸缩连接以兼容三维运动机构在运动过程中产生的运动误差；

所述驱动机构驱动所述传动机构做水平方向的偏心转动，所述传动机构牵引驱动所述抹平机构进行偏心转动。

其中，所述三维运动机构包括连接横梁、横向滑轨、安装架及升降机构，在所述龙门架上沿纵向设置有二轨道梁，令所述连接横梁跨接于所述二轨道梁并沿所述轨道梁进行纵向运动，在所述连接横梁上设置横向滑轨，使所述横向滑轨在所述连接横梁上进行横向运动，所述安装架与所述横向滑轨滑移连接并随所述横向滑轨进行横向运动，所述升降机构的上半段与所述安装架滑移连接以沿竖向进行升降运动。

其中，所述抹平机构包括一工作板，所述工作板在工作时与所述水泥管片圆弧面接触并在所述水泥管片圆弧面上进行收水抹平。

其中，所述工作板上设置有振动器，启动所述振动器，所述振动器振动带动所述工作板在所述水泥管片圆弧面振动收水抹平。

其中，所述检测与控制系统包括钢模类型检测系统、钢模位置检测系统、工人安全性保护系统及中央控制器，当所述检测与控制系统启动时，首先由所述钢模类型检测系统检测钢模的类型，并将检测结果发送给中央控制器，中央控制器选择相应的运动控制程序。

其中，所述钢模位置检测系统检测钢模在工位上的具体位置并发送给中央控制器，由中央控制器通过控制算法确定三维运动机构的起始位置。

其中，所述中央控制器控制三维运动机构带动收水机头运动到起始位置，并启动收水机头上的驱动机构及振动器。

其中，所述中央控制器通过事先编写的控制程序控制三维运动机构带动收水机头沿钢模圆弧面运动，同时收水机头在驱动机构的驱动下做偏心转动，并伴随着收水机头上振动器带动所述工作板的振动，从而完成水泥管片圆弧面的自动收水抹平工作。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

(1)本发明水泥管片圆弧面自动收水抹平系统将人工抹平转为机械抹平，有利于提高工作效率，减少劳动力的投入。

(2)本发明三维运动机构可实现三个自由度的移动，将所述收水机头移动至水泥管片圆弧面的任意位置，有利于将收水抹平工作覆盖到水泥管片圆弧面的任意位置，提高管片质量。

(3)本发明收水机头上设置有振动器，可以使工作板在工作过程中产生一定的振动，从而提高收水抹平的质量。

附图说明

图1是本发明水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的立体结构示意图。

图2是图1中S1处的局部放大图。

图3是本发明升降机构与收水机头连接结构示意图。

图4是本发明收水机头的立体结构示意图。

附图标记与部件的对应关系如下：

龙门架1；支撑立柱11；第一框边12；第二框边13；轨道梁2；直线导轨21；连接横梁31；横向滑轨32；安装架33；升降机构34；收水机头4；驱动机构41；上部支撑板411；调速电动机412；传动机构42；传动板 421；第一偏心轮组件422；第二偏心轮组件423；抹平机构43；工作板 431；振动器432；铰接轴433；支座434；第二吊耳435；水泥管片5；安装连接件6。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图进行说明。

请参阅图1至图4所示，本发明提供一种水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，所述收水抹平系统包括龙门架1、三维运动机构、收水机头4及检测与控制系统(图未示)，所述三维运动机构架设于所述龙门架1 上方，所述收水机头4固定于所述三维运动机构下方，所述收水机头4包括驱动机构41、传动机构42及抹平机构43，所述工作方法包括以下步骤：

a.提供具有圆弧形表面的水泥管片5；

b.在所述水泥管片5上方搭设龙门架1，所述龙门架1包括支撑平台和支撑立柱11，所述支撑平台具有相对的二第一框边12与相对的二第二框边 13，所述第一框边12与所述第二框边13围设形成矩形方框，所述支撑平台的上方设置有二轨道梁2，所述轨道梁2相对的跨接于所述二相对的第二框边13上，所述轨道梁2的相对外侧设置有直线导轨21，所述支撑立柱11立于所述支撑平台下方。定义沿着所述第一框边12延伸的方向为水平面上的纵向，沿着所述第二框边13延伸的方向为水平面上的横向，沿着所述支撑立柱11延伸的方向为竖向；

c.驱动安装在所述龙门架1上的三维运动机构在所述龙门架1内进行横向、纵向及竖向的运动，以带动收水机头4沿所述水泥管片5的圆弧表面进行收水抹平；

其中，所述收水机头4的收水抹平动作包括：

启动检测与控制系统，所述检测与控制系统控制所述三维运动机构进行三维运动；在所述三维运动机构的带动下，其下方的收水机头4运动至设定的位置；

启动所述收水机头4上的驱动机构41，所述抹平机构43在水泥管片5的圆弧面上做偏心转动的同时对水泥管片圆弧面进行收水抹平，所述传动机构42与所述抹平机构43可伸缩连接以兼容三维运动机构在运动过程中产生的运动误差；

所述驱动机构41驱动所述传动机构42做水平方向的偏心转动，所述传动机构42牵引驱动所述抹平机构43进行偏心转动。

本发明实施例中，所述检测与控制系统包括钢模类型检测系统、钢模位置检测系统、工人安全性保护系统及中央控制系统。所述钢模类型检测系统主要用于钢模类型的检测，为系统选择相应的操作程序提供依据；所述钢模位置检测系统主要用于确定钢模在工位上的准确位置，为三维运动机构准确沿水泥管片圆弧面运动提供计算依据，保证自动收水抹平动作的实现。所述工作人员安全性保护系统则是在系统工作过程中，通过传感器不断检测收水机头工作区域，防止工作人员身体的某个部分进入危险区域，保证人员的安全性；所述中央控制系统的作用是接受各检测系统发挥的检测信息，进而根据事先编制的程序控制系统各部分的协调工作。

当检测与控制系统系统未启动时，收水机头4停在事先设定的原点位置，整个系统处于待命状态。当检测与控制系统系统启动后，首先由钢模类型检测系统检测钢模的类型，并将检测结果发送给中央控制器，供控制器选择相应的运动控制程序。接下来，由钢模位置检测系统检测钢模在工位上的具体位置并发送给中央控制器，由中央控制器通过控制算法确定三维运动机构的起始位置,中央控制器控制三维运动机构带动收水机头4运动到起始位置。

启动收水机头4上的驱动机构41和振动器432，由中央控制器通过事先编写的控制程序控制三维运动机构带动收水机头4沿钢模圆弧面运动，同时收水机头4在驱动机构的带动下做偏心转动，并伴随着收水机头4下部工作板43的振动，从而完成水泥管片圆弧面的自动收水抹平工作。

在收水机头4运动过程中，如因各种原因导致控制程序中的圆弧轨迹与实际钢模圆弧面之间存在误差，收水机头4下部工作板43在重力作用下，可自然贴紧水泥管片圆弧面，从而对误差进行有效地补偿，保证收水抹平动作的效果。当收水机头4完成水泥管片圆弧面的一次加工后，将随三维运动机构在控制器的控制下回到设定的原点位置，重新进入待命状态。

如果钢模的圆弧尺寸发生变化，可通过简单修改控制程序当中圆弧轨迹相应参数，实现对不同钢模的适应。

如图1至3所示，所述三维运动机构包括连接横梁31、横向滑轨32、安装架33及升降机构34，所述连接横梁31的两端与所述两组轨道梁2跨接并沿所述轨道梁2进行纵向运动，所述横向滑轨32设于所述连接横梁31上，所述安装架33与所述横向滑轨32滑移连接并沿所述横向滑轨32进行横向运动，所述升降机构34的上半段与所述安装架33滑移连接以沿竖向进行升降运动；

请参阅图3、图4所示，所述收水机头4通过安装连接件6固定于所述升降机构的下方，所述驱动机构41包括上部支撑板411及调速电动机412，所述调速电动机412设于所述上部支撑板411上，所述调速电动机412具有一电动机输出轴(图未示)。

所述传动机构42轴接于所述驱动机构41下方，所述传动机构42包括传动板421、第一偏心轮组件422、第二偏心轮组件423，所述第二偏心轮组件 423能转动地固定连接于所述上部支撑板411与所述传动板421之间。所述电动机输出轴穿置并驱动所述第一偏心轮组件422带动所述传动板421偏心旋转，所述传动板421的两端通过所述第二偏心轮组件423组接牵引以相对于所述上部支撑板411的两端偏心旋转。

参阅图4所示，所述抹平机构43包括工作板431及振动器432，所述振动器432设于所述工作板431上，所述振动器432可以使工作板431在工作过程中产生一定的振动，从而提高收水抹平的质量。

所述工作板431顶部设置有铰接轴433及其支座434，所述传动板421底部设置有连接套管(图未示)，所述铰接轴433的顶端能够上下位移地穿置于所述连接套管内并在所述连接套管内随着水泥管片圆弧面5高度的不同而上下移动，以平衡三维运动机构在收水抹平过程中产生的运动误差，提高收水抹平的质量。

如图4所示，所述传动机构42的传动板421底部设置有第一吊耳(图未示)，所述抹平机构43的工作板431顶部设置有第二吊耳435，所述第一吊耳与所述第二吊耳435通过穿置绳索(图未示)使所述传动机构43与所述抹平机构43伸缩连接，可伸缩连接也便于兼容所述三维运动机构在收水抹平过程中产生的运动误差，提高收水抹平的质量。

以上结合附图对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于，所述收水抹平系统包括龙门架、三维运动机构、收水机头及检测与控制系统，所述三维运动机构架设于所述龙门架上方，所述收水机头固定于所述三维运动机构下方，所述收水机头包括驱动机构、传动机构及抹平机构，所述工作方法包括以下步骤：

提供具有圆弧表面的水泥管片；

在所述水泥管片上方搭设龙门架，所述龙门架包括支撑平台和支撑立柱，所述支撑平台具有相对的二第一框边与相对的二第二框边，所述第一框边与所述第二框边围设形成矩形方框，所述支撑立柱立于所述支撑平台下方；定义沿着所述第一框边延伸的方向为水平面上的纵向，沿着所述第二框边延伸的方向为水平面上的横向，沿着所述支撑立柱延伸的方向为竖向；

驱动安装在所述龙门架上的三维运动机构在所述龙门架内进行横向、纵向及竖向的运动，以带动收水机头沿所述水泥管片的圆弧表面进行收水抹平；

其中，所述收水机头的收水抹平动作包括：

启动检测与控制系统，所述检测与控制系统控制所述三维运动机构进行三维运动；在所述三维运动机构的带动下，其下方的收水机头运动至设定的位置；

启动所述收水机头上的驱动机构，所述驱动机构包括上部支撑板及调速电动机，所述调速电动机设于所述上部支撑板上，所述调速电动机具有一电动机输出轴，所述传动机构轴接于所述驱动机构下方，所述传动机构包括传动板、第一偏心轮组件、第二偏心轮组件，所述第二偏心轮组件能转动地固定连接于所述上部支撑板与所述传动板之间，所述电动机输出轴向下穿置并驱动所述第一偏心轮组件带动所述传动板偏心旋转，所述传动板的两端通过所述第二偏心轮组件组接牵引以相对于所述上部支撑板的两端偏心旋转，所述抹平机构包括工作板，所述工作板顶部设置有铰接轴及其支座，所述传动板底部设置有连接套管，所述铰接轴的顶端能够上下位移地穿置于所述连接套管内并在所述连接套管内随着水泥管片圆弧面高度的不同而上下移动，所述工作板在水泥管片的圆弧面上做偏心转动的同时对水泥管片圆弧面进行收水抹平，所述传动板与所述工作板之间通过绳索可伸缩连接以兼容三维运动机构在运动过程中产生的运动误差；

所述驱动机构驱动所述传动机构做水平方向的偏心转动，所述传动机构牵引驱动所述抹平机构进行偏心转动。

2.根据权利要求1所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于，所述三维运动机构包括连接横梁、横向滑轨、安装架及升降机构，在所述龙门架上沿纵向设置有二轨道梁，令所述连接横梁跨接于所述二轨道梁并沿所述轨道梁进行纵向运动，在所述连接横梁上设置横向滑轨，使所述横向滑轨在所述连接横梁上进行横向运动，所述安装架与所述横向滑轨滑移连接并随所述横向滑轨进行横向运动，所述升降机构的上半段与所述安装架滑移连接以沿竖向进行升降运动。

3.根据权利要求1所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于，所述抹平机构包括一工作板，所述工作板在工作时与所述水泥管片圆弧面接触并在所述水泥管片圆弧面上进行收水抹平。

4.根据权利要求3所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于还进一步包括以下步骤，所述工作板上设置有振动器，启动所述振动器，所述振动器振动带动所述工作板在所述水泥管片圆弧面振动收水抹平。

5.根据权利要求4所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于，所述检测与控制系统包括钢模类型检测系统、钢模位置检测系统、工人安全性保护系统及中央控制器，当所述检测与控制系统启动时，首先由所述钢模类型检测系统检测钢模的类型，并将检测结果发送给中央控制器，中央控制器选择相应的运动控制程序。

6.根据权利要求5所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于还进一步包括以下步骤，所述钢模位置检测系统检测钢模在工位上的具体位置并发送给中央控制器，由中央控制器通过控制算法确定三维运动机构的起始位置。

7.根据权利要求5所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于还进一步包括以下步骤，所述中央控制器控制三维运动机构带动收水机头运动到起始位置，并启动收水机头上的驱动机构及振动器。

8.根据权利要求5所述的水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的工作方法，其特征在于还进一步包括以下步骤，所述中央控制器通过事先编写的控制程序控制三维运动机构带动收水机头沿钢模圆弧面运动，同时收水机头在驱动机构的驱动下做偏心转动，并伴随着收水机头上振动器带动所述工作板的振动，从而完成水泥管片圆弧面的自动收水抹平工作。