CN108979647B - 一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道、控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，在中盾的内侧端面上设有第一固定平台，人员可以经该第一固定平台前往中盾及前盾的内仓；与该第一固定平台相对的一侧且位于设备桥上设有第二固定平台；在中盾与设备桥之间设有拼装举升机构，所述的第一固定平台上设有一可被控制装置控制的伸缩平台，藉由该伸缩平台实现第一固定平台与第二固定平台的相互对接；所述的控制装置确保伸缩平台伸展到位，同时确保当伸缩平台伸展时，拼装举升机构处于停机状态，采用上述方案，使伸展平台可自行判断在何种工况下可启动工作，确保伸展平台不会与拼装举升机构产生相互干涉，提高了设备的安全性，并给盾构机的内部维修和货物搬运产生便利。

Description

一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道、控制装置及其控 制方法

技术领域

本发明涉及一种盾构机构，尤指一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道、控制装置及其对应的控制方法。

背景技术

盾构机在掘进过程中，拼装举升机构需作为旋转单元进行管片的拼装，因此，在中盾与设备桥之间是不允许有固定通道，工作人员在通往中盾进行维护检查等工作时，需要踩踏拼装举升机构的钢结构或者通过底部推进油缸通过，这往往造成诸多不便和风险，当遇到需要运输重物又不能借助拼装机的情况，没有运输通道，运输过程是很危险，因此在进行重物运输时，以往的施工经验是现场人员会在拼装举升机构的侧边临时加焊固定平台，以方便于人员运输重物，待运输结束后，再将该固定平台进行拆卸，采用这种方案，一来，反复拆装，会额外增加工人工作量；二来，在缺乏有效施工管理的情况下，易产生意外，如当固定平台有工作人员在搬运货物时，此时操作人员误以为盾构机内已无工作人员，启动拼装举升机构，拼装举升机构在旋转时会与固定平台产生干涉，造成人员跌落，从而产生安全事故，因此在盾构机内的中盾与设备桥之间安装固定平台的风险较大。

有鉴于此，本发明针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明第一目的是用于实现中盾与设备桥之间搭设安全通道，便于货物运输或者维修人员的进出中盾内舱、人舱或刀头进行维修。

本发明的第二目的提供一种适用于中盾与设备桥之间安全通道的控制装置和控制方法，借助该控制装置和控制方法，使安全通道不会与拼装举升机构产生干涉冲突，避免由于人员的疏忽而导致的安全事故。

为实现上述目的，本发明公开了一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，在中盾的内侧端面上设有第一固定平台，人员可以经该第一固定平台前往中盾及前盾的内舱；与该第一固定平台相对的一侧且位于设备桥上设有第二固定平台；在中盾与设备桥之间设有拼装举升机构，所述的第一固定平台上设有一可被控制装置控制的伸缩平台，藉由该伸缩平台实现第一固定平台与第二固定平台的相互对接；所述的控制装置确保伸缩平台伸展到位，同时确保当伸缩平台伸展时，拼装举升机构处于停机状态。

可选的，所述的第一固定平台下方的左右侧分别设有滑槽，伸缩平台插置于该滑槽内，藉由一可控制行程的驱动机构来实现伸缩平台的伸缩移量。

可选的，所述的可控制行程的驱动机构为由步进电机及齿轮副组成，藉由控制步进电机的角位移从而实现对伸缩平台伸缩移量的控制。

可选的，所述的可控制行程的驱动机构包括伸缩油缸、第一接近开关及第二接近开关，所述伸缩油缸的固定端设置在第一固定平台上，其活动端与伸缩平台相连，所述的第一接近开关设置在远离第一固定平台插入端的一侧，所述的第二接近开关设置在第一固定平台的插入端，当伸缩平台处于收缩状态，第二接近开关得电，PLC接收到到位电信号；当伸缩平台处于伸展到位的状态时，第一接近开关得电，PLC接收到到位电信号。

进一步，所述的第二固定平台还增设一折叠平台，藉由该折叠平台与伸缩平台相互对接。

本发明还公开了一种用于控制中盾与设备桥之间安全通道的控制装置，该控制装置包括上位机及下位机；通过上位机预设拼装举升机构的抓举头的旋转角度T0、T1及T2，其中T0为抓举头停到零点位置的角度，T1及T2为抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度，其中T1为下限角度，T2为上限角度，该上位机将上述预设值导入下位机；

所述的下位机通过接收第一接近开关与第二接近开关所反馈的电信号，并接收拼装举升机构的抓举头上角度位移传感器实时反馈的旋转角度Tx，同时下位机将接收到的信息反馈至上位机，并执行上位机所下发的控制指令，从而对伸缩平台的驱动机构及拼装举升机构实现控制。

进一步，它还包括一个用于手动控制伸缩油缸的自由端前进/后退的控制球阀，该控制球阀设置盾构机的内舱中，且操作人员在手动操作控制球阀时视线可及拼装举升机构。

本发明还公开了一种用于中盾与设备桥之间安全通道的控制方法，

情况1：当拼装举升机构处于正常工作状态时；

此时伸缩平台处于收缩状态，中盾与设备桥之间的第一固定平台与第二固定平台存在间隔，当操作人员对上位机下达安全通道开启指令时，此时上位机根据下位机实时反馈抓举头的角度Tx，并与预设的T0角度相比对，将拼装举升机构的抓举头停到零点位置并回收到位，然后下位机发出控制指令至伸缩平台的伸缩油缸，此时伸缩油缸内的无杆腔进油，伸缩平台伸出，直至触发第一接近开关，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台将第一固定平台与第二固定平台对接，此时即便对拼装举升机构下发运转指令，该指令视为错误指令，拼装举升机构无法前进、后退和旋转；待操作人员对上位机下达安全通道关闭指令时，此时下位机发出控制指令至伸缩平台的伸缩油缸，伸缩油缸内的有杆腔进油，伸缩平台收缩，直至触发第二接近开关，有杆腔停止进油，此时对拼装举升机构下发运转指令，该指令视为有效指令；

情况2：当拼装举升机构处于急停报警状态，此时即便操作人员对上位机下达安全通道开启指令时，上位机反馈为错误指令，伸缩平台不会响应任何动作，通过操作人员进入到盾构机主机内部进行现场观测操作：

当拼装举升机构的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围内，则无法通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台的开启；

当拼装举升机构的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围以外的区间，操作人员可通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台的开启，此时伸缩油缸内的无杆腔进油，伸缩平台伸出，直至触发第一接近开关，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台将第一固定平台与第二固定平台对接；当需要将伸缩平台回收时，操作人员操作控制球阀，伸缩油缸内的有杆腔进油，伸缩平台收缩，直至触发第二接近开关，有杆腔停止进油。

采用上述方案，在中盾与设备桥之间搭建一个由控制装置进行控制的伸展平台，藉由该控制装置及该控制装置所加载的控制方法，使伸展平台可自行判断在何种工况下可启动工作，确保伸展平台不会与拼装举升机构产生相互干涉，提高了设备的安全性，并给盾构机的内部维修和货物搬运产生便利。

附图说明

作为非限制性例子给出的具体说明更好地解释本发明包括什么以及其可被实施，此外，该说明参考附图，在附图中：

图1本发明的伸展平台伸展到位形成安全通道的顶部示意图；

图2本发明的伸展平台伸展到位形成安全通道的底部示意图；

图3本发明的伸展平台处于回缩状态且折叠平台回收的示意图；

图4本发明的伸展平台处于回缩状态、折叠平台回收且拼装举升机构的抓举头处于干涉位置的示意图；

图5本发明的控制装置的流程方框图。

附图标记：

中盾1，第一固定平台11，设备桥2，第二固定平台21，折叠平台211，拼装举升机构3，伸缩平台4，滑槽41，驱动机构42，伸缩油缸421，金属块422，第一接近开关423，第二接近开关424，控制装置5，上位机51，下位机52，角度位移传感器53

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

本发明公开了一种适用于盾构机中盾1与设备桥2之间的安全通道，在中盾1的内侧端面上设有第一固定平台11，人员可以经该第一固定平台11前往中盾1及前盾（图未示）的内舱；与该第一固定平台11相对的一侧且位于设备桥2上设有第二固定平台21；在中盾1与设备桥2之间设有拼装举升机构3，该拼装举升机构3用于拼装预制的水泥管块。

所述的第一固定平台11上设有一可被控制装置5控制的伸缩平台4，所述的第一固定平台11下方的左右侧分别设有滑槽41，伸缩平台4插置于该滑槽41内，藉由一可控制行程的驱动机构来实现伸缩平台4的伸缩移量。更具体是该可控制行程的驱动机构（图未示）的第一实施例为由步进电机及齿轮副组成，藉由控制步进电机的角位移从而实现对伸缩平台4伸缩移量的控制；该可控制行程的驱动机构42的第二实施例包括伸缩油缸421、金属块422、第一接近开关423及第二接近开关424，所述伸缩油缸421的固定端设置在第一固定平台11上，其活动端与伸缩平台4相连，所述的第一接近开关423设置在远离第一固定平台11插入端的一侧，所述的第二接近开关424设置在第一固定平台11的插入端，所述的金属块422设置在伸缩平台4上，当伸缩平台4处于收缩状态，金属块422导通第二接近开关424，使第二接近开关424得电；当伸缩平台4处于伸展到位的状态时，金属块422导通第一接近开关423，使第一接近开关423得电，需要说明的是上述通过金属块去触发接近开关有多种实现方式，如通过磁铁替换金属块，将接近开关设置为磁控的接近开关亦可实现上述功能；同时所述的第二固定平台21还可增设一折叠平台211，用于缩短伸缩平台4的伸展长度，藉由该折叠平台211与伸缩平台4相互对接，从而实现第一固定平台11与第二固定平台21的相互对接。

所述的控制装置5包括上位机51及下位机52；通过上位机51预设拼装举升机构3的抓举头的旋转角度T0、T1及T2，其中T0为抓举头停到零点位置的角度，T1及T2为抓举头与伸缩平台4产生干涉的两个极限角度，其中T1为下限角度，T2为上限角度，该上位机51将上述预设值导入下位机52；

所述的下位机52通过接收第一接近开关423与第二接近开关424所反馈的电信号，并接收拼装举升机构3的抓举头上角度位移传感器53实时反馈的旋转角度Tx，同时下位机52将接收到的信息反馈至上位机51，并执行上位机51所下发的控制指令，从而对伸缩平台4的驱动机构42及拼装举升机构3实现控制，确保伸缩平台4伸展到位，同时确保当伸缩平台4伸展时，拼装举升机构3处于停机状态。

进一步，所述的控制装置5还包括一个用于手动控制伸缩油缸421的自由端前进/后退的控制球阀（图未示），该控制球阀设置盾构机的内舱中，且操作人员在手动操作该控制球阀时视线可及拼装举升机构，即操作人员可以现场观测到拼装举升机构3抓举头所在的具体位置，看是否与伸缩平台4产生干涉。

本发明还公开了一种适用于中盾1与设备桥2之间安全通道的控制方法，

情况1：当拼装举升机构3处于正常工作状态时；

此时伸缩平台4处于收缩状态，中盾1与设备桥2之间的第一固定平台11与第二固定平台21存在间隔，当操作人员对上位机51下达安全通道开启指令时，此时上位机51根据下位机52实时反馈抓举头的角度Tx，并与预设的T0角度相比对，将拼装举升机构3的抓举头停到零点位置并回收到位，然后下位机52发出控制指令至伸缩平台4的伸缩油缸421，此时伸缩油缸421内的无杆腔进油，伸缩平台4伸出，直至触发第一接近开关423，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台4将第一固定平台11与第二固定平台21对接，此时即便对拼装举升机构3下发运转指令，该指令视为错误指令，拼装举升机构3无法前进、后退和旋转；待操作人员对上位机51下达安全通道关闭指令时，此时下位机52发出控制指令至伸缩平台4的伸缩油缸421，伸缩油缸421内的有杆腔进油，伸缩平台4收缩，直至触发第二接近开关424，有杆腔停止进油，此时对拼装举升机构3下发运转指令，该指令视为有效指令；

情况2：当拼装举升机构3处于急停报警状态，此时即便操作人员对上位机51下达安全通道开启指令时，上位机51反馈为错误指令，伸缩平台4不会响应任何动作，通过操作人员进入到盾构机主机内部进行现场观测操作：

当拼装举升机构3的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台4产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围内，如图4所示，抓举头的抓举预制水泥管块X的旋转角度Tx恰好位于T1≤TX≤T2的范围内，操作人员无法通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台4的开启；

当拼装举升机构3的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台4产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围以外的区间，操作人员可通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台4的开启，此时伸缩油缸421内的无杆腔进油，伸缩平台4伸出，直至触发第一接近开关423，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台4将第一固定平台11与第二固定平台21对接；当需要将伸缩平台4回收时，操作人员操作控制球阀，伸缩油缸421内的有杆腔进油，伸缩平台4收缩，直至触发第二接近开关424，有杆腔停止进油。

上述实施例和图示并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化和修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，在中盾的内侧端面上设有第一固定平台，人员可以经该第一固定平台前往中盾及前盾的内舱；与该第一固定平台相对的一侧且位于设备桥上设有第二固定平台；在中盾与设备桥之间设有拼装举升机构，所述的第一固定平台上设有一可被控制装置控制的伸缩平台，藉由该伸缩平台实现第一固定平台与第二固定平台的相互对接；所述的控制装置确保伸缩平台伸展到位，同时确保当伸缩平台伸展时，拼装举升机构处于停机状态。

2.如权利要求1所述的一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，其特征在于：所述的第一固定平台下方的左右侧分别设有滑槽，伸缩平台插置于该滑槽内，藉由一可控制行程的驱动机构来实现伸缩平台的伸缩移量。

3.如权利要求2所述的一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，其特征在于：所述的可控制行程的驱动机构由步进电机及齿轮副组成，藉由控制步进电机的角位移从而实现对伸缩平台伸缩移量的控制。

4.如权利要求2所述的一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，其特征在于：所述的可控制行程的驱动机构包括伸缩油缸、第一接近开关及第二接近开关，所述伸缩油缸的固定端设置在第一固定平台上，其活动端与伸缩平台相连，所述的第一接近开关设置在远离第一固定平台插入端的一侧，所述的第二接近开关设置在第一固定平台的插入端，当伸缩平台处于收缩状态，第二接近开关得电，PLC接收到到位电信号；当伸缩平台处于伸展到位的状态时，第一接近开关得电，PLC接收到到位电信号。

5.如权利要求1所述的一种适用于中盾与设备桥之间的安全通道，其特征在于：所述的第二固定平台还增设一折叠平台，藉由该折叠平台与伸缩平台相互对接。

6.一种适用于如权利要求4所述的中盾与设备桥之间安全通道的控制装置，该控制装置包括上位机及下位机；通过上位机预设拼装举升机构的抓举头的旋转角度T0、T1及T2，其中T0为抓举头停到零点位置的角度，T1及T2为抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度，其中T1为下限角度，T2为上限角度，该上位机将下限角度T1及上限角度T2两个极限角度导入下位机；

所述的下位机通过接收第一接近开关与第二接近开关所反馈的电信号，并接收拼装举升机构的抓举头上角度位移传感器实时反馈的旋转角度Tx，同时下位机将接收到的信息反馈至上位机，并执行上位机所下发的控制指令，从而对伸缩平台的驱动机构及拼装举升机构实现控制。

7.如权利要求6所述的一种适用于中盾与设备桥之间安全通道的控制装置，它还包括一个用于手动控制伸缩油缸的自由端前进/后退的控制球阀，该控制球阀设置于盾构机的内舱中，且操作人员在手动操作控制球阀时视线可及拼装举升机构。

8.一种适用于如权利要求4所述的中盾与设备桥之间安全通道的控制方法，

情况1：当拼装举升机构处于正常工作状态时；

此时伸缩平台处于收缩状态，中盾与设备桥之间的第一固定平台与第二固定平台存在间隔，当操作人员对上位机下达安全通道开启指令时，此时上位机根据下位机实时反馈抓举头的角度Tx，并与预设的T0角度相比对，将拼装举升机构的抓举头停到零点位置并回收到位，然后下位机发出控制指令至伸缩平台的伸缩油缸，此时伸缩油缸内的无杆腔进油，伸缩平台伸出，直至触发第一接近开关，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台将第一固定平台与第二固定平台对接，此时即便对拼装举升机构下发运转指令，该指令视为错误指令，拼装举升机构无法前进、后退和旋转；待操作人员对上位机下达安全通道关闭指令时，此时下位机发出控制指令至伸缩平台的伸缩油缸，伸缩油缸内的有杆腔进油，伸缩平台收缩，直至触发第二接近开关，有杆腔停止进油，此时对拼装举升机构下发运转指令，该指令视为有效指令；

情况2：当拼装举升机构处于急停报警状态，此时即便操作人员对上位机下达安全通道开启指令时，上位机反馈为错误指令，伸缩平台不会响应任何动作，通过操作人员进入到盾构机主机内部进行现场观测操作：

当拼装举升机构的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围内，则无法通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台的开启；

当拼装举升机构的抓举头的角度T位于抓举头与伸缩平台产生干涉的两个极限角度T1、T2的范围以外的区间，操作人员可通过现场手动操作控制球阀来实现伸缩平台的开启，此时伸缩油缸内的无杆腔进油，伸缩平台伸出，直至触发第一接近开关，无杆腔停止进油，通过该伸缩平台将第一固定平台与第二固定平台对接；当需要将伸缩平台回收时，操作人员操作控制球阀，伸缩油缸内的有杆腔进油，伸缩平台收缩，直至触发第二接近开关，有杆腔停止进油。