CN109057825B - 一种衬砌台车模板自动调节对中的装置及应用于所述装置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种衬砌台车模板自动调节对中的装置，包括设于隧道中线的激光发射器、设于衬砌台车顶模板中线的激光接收器，所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，还包括控制系统和液压系统，所述控制系统通过接收激光接收器传送的电压信号来控制液压系统的工作，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板以完成对中定位。本发明还提供一种应用于所述装置的控制方法。本发明可实现衬砌台车模板自动调节对中，改变目前衬砌台车调节对中时人工手动调节对中的做法，减少模板对位的辅助时间，省时省力，提高衬砌台车的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备领域，具体说是一种衬砌台车模板自动调节对中的装置及应用于所述装置的控制方法。
背景技术
目前，在隧道施工中广泛使用衬砌台车，而在施工隧道二衬时，衬砌台车模板的定位精度决定了竣工质量，而模板的定位速度则是隧道二次衬砌施工进度的关键因素。由于衬砌台车车轮轮缘与轨道存在一定距离，台车在沿着轨道行进时有一定的横向移动，并且轨道中心线与隧道中心线不是完全重合的，所以无法保证台车模板的中线与隧道中线相重合，因此，当衬砌台车进入施工位置后，需要进行衬砌台车模板中线与隧道中线进行对中调节。目前，隧道衬砌台车定位的主要控制手段是通过专业测量人员利用全站仪测量，配合台车操作人员人工手动调节来实现定位。该调节方法一般是通过简单的放垂线的方式，根据目测台车的位置通过台车自带的横移机构进行调整，再通过肉眼判断其中线是否对中，往往要经过多次反复调整，才能达到设计要求，重复工作量大，调节的精度较低，自动化程度低，施工效率低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种衬砌台车模板自动调节对中的装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种衬砌台车模板自动调节对中的装置，包括设于隧道中线的激光发射器、设于衬砌台车顶模板中线的激光接收器，所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，还包括控制系统和液压系统，所述控制系统通过接收激光接收器传送的电压信号来控制液压系统的工作，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板以完成对中定位。
作为优选，所述激光接收器采用光电池，所述光电池设置为5排，且5排光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态。
作为优选，所述液压系统包括并联的三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀，还包括由控制系统控制且输入端与油箱连接的液压泵，所述液压泵的输出端分两路输出，分别连接四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀，所述四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架连接、另一端与衬砌台车顶模板连接。
作为优选，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架铰接、另一端与衬砌台车顶模板铰接。
作为优选，所述激光发射器上设有水平仪和水平调节装置。
与现有技术相比，本发明能实现衬砌台车模板自动调节对中，改变目前衬砌台车调节对中时人工手动调节对中的做法，减少模板对位的辅助时间，省时省力，提高衬砌台车的工作效率。
本发明还提供一种应用于所述衬砌台车模板自动调节对中的装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、初始化：在隧道中线上放置一激光发射器，调整激光发射器的支撑支腿使其水平放置；将激光接收器安装于衬砌台车顶模板的中线位置；所述激光接收器采用5排可接收激光信号的光电池，5排所述光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，每排光电池对应设为该排光电池所在数值区，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态；打开激光发射器、激光接收器，并打开与所述激光发射器和激光接收器连接的控制系统、液压系统，启动自动对中调节功能；
步骤2、检测激光接收器信号：具体为：
a:控制系统检测激光接收器传递的电压信号，当检测到多区高电平或者都没有高电平信号时，所述装置结束检测工作，并发出错误警报；
b:当检测到3区高电平时，控制系统控制液压系统关闭，同时提醒该状态为对中状态，此时，所述装置结束检测；
c：当检测到2区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板左移，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
d:当检测到1区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板左移，直至左移至检测到2区为高电平时，执行c步骤；
e:当检测到4区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板右移，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
f：当检测到5区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板右移，直至左移至检测到4区为高电平时，执行e步骤。
作为优选，步骤2中所述衬砌台车模板左移和右移是通过开启三位大通径电液换向阀和/或三位小通径电液换向阀，以使横向调节油缸伸缩实现的。
作为优选，步骤d中，当检测到1区高电平时，所述左移为快速左移，步骤f中，当检测到5区高电平时，所述右移为快速右移，此时可同时开启三位大通径电液换向阀和三位小通径电液换向阀。
作为优选，步骤c中，所述左移为慢速左移，步骤e中，所述右移为慢速右移，此时可单独开启三位小通径电液换向阀。
附图说明
图1是本发明一种优选方式的结构示意图；
图2是本发明的激光接收器的俯视示意图；
图3是本发明的液压系统原理图；
图4是本发明的控制方法原理图。
附图5是本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合图1详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种衬砌台车模板自动调节对中的装置，包括设于隧道中线的激光发射器(11)、设于衬砌台车顶模板(15)中线的激光接收器(12)，所述激光接收器水平安装在所述衬砌台车顶模板中线上，所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，所述激光发射器上设有水平仪和水平调节装置，以调整激光发射器的激光信号处于垂直状态，所述水平仪和水平调节装置为本领域普通技术人员所理解的公知常识，此处不作详细描述。
还包括控制系统(13)和液压系统(14)，所述控制系统接收激光接收器传送过来的电压信号，经过分析判断后，发送控制命令给液压系统，来控制液压系统的工作；所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板以完成对中定位；所述横移可通过横向调节油缸(16)实现，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架(17)连接、另一端与衬砌台车顶模板(15)连接，该连接可采取铰接等方式。
所述激光接收器采用光电池，所述光电池设置为5排，且5排光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态。
所述液压系统包括并联的三位四通大通径电液换向阀(18)和三位四通小通径电液换向阀(19)，还包括由控制系统控制且输入端与油箱(21)连接的液压泵(20)，所述液压泵用来泵送油箱的油给所述各路换向阀；所述液压泵的输出端分两路输出，分别连接四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀，所述四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸。三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀并联，进油口通过油管与液压泵相连，回油口通过油管与油箱相连，两个工作油口通过油管分别与横向调节油缸的两个工作油口相连。
一种应用于所述衬砌台车模板自动调节对中的装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、初始化：在隧道中线上放置一激光发射器，调整激光发射器的支撑支腿使其水平放置；将激光接收器安装于衬砌台车顶模板的中线位置；所述激光接收器采用5排可接收激光信号的光电池，5排所述光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，每排光电池对应设为该排光电池所在数值区，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态；打开激光发射器、激光接收器，并打开与所述激光发射器和激光接收器连接的控制系统、液压系统，启动自动对中调节功能；
步骤2、检测激光接收器信号：具体为：
a:控制系统检测激光接收器传递的电压信号，当检测到多区高电平或者都没有高电平信号时，所述装置结束检测工作，并发出错误警报；
b:当检测到3区高电平时，控制系统控制液压系统关闭，同时提醒该状态为对中状态，此时，所述装置结束检测；
c：当检测到2区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板慢速左移，此时，只需开启三位小通径电液换向阀即可，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
d:当检测到1区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板左移，为提高工作效率，该左移过程可同时开启三位大通径电液换向阀和三位小通径电液换向阀，使横向调节油缸伸缩实现快速伸出，以达到快速左移的目的；直至左移至检测到2区为高电平时，执行c步骤；
e:当检测到4区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板慢速右移，此时，只需开启三位小通径电液换向阀即可，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
f：当检测到5区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板右移，同理，该右移过程可同时开启三位大通径电液换向阀和三位小通径电液换向阀，使横向调节油缸伸缩实现快速缩回，以达到快速右移的目的；直至左移至检测到4区为高电平时，执行e步骤。
在实施过程中，通过定位在隧道中线上的激光发射器垂直向衬砌台车顶部发射一束激光信号，激光信号在隧道中线上，衬砌台车顶部顶模板中间位置水平安装有激光接收器，所述激光接收器采用光电池，该光电池沿着横向方向从左向右独立布置为5排来感应激光信号，5排独立的光电池关于衬砌台车中线对称，第1、5排、第2、4排、第3排光电池分别对应衬砌台车中线与隧道台车中线“较远”、“较近”、“重合”3种状态，当光电池检测到激光信号并传输给控制系统，控制系统经过分析判断后，控制系统调节三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀的工作状态位置，控制横向调节油缸的伸缩，从而调节衬砌台车顶模板的横向位置，完成衬砌台车模板中线和隧道台车中线的对中调节。
当第1、5排光电池(即第1、5区)检测到激光信号时，控制器同时开启大通径电液换向阀和小通径电液换向阀，进入快速调节模式；当第2、4排光电池(即第2、4区)检测到激光信号时，控制器只开启小通径电液换向阀，进入慢速调节模式；当第3排光电池(即第3区)检测到激光信号时，控制器关闭大通径电液换向阀和小通径电液换向阀。
如果只检测到3区有高电平信号，说明3区有激光照射到，顶部模板中线和隧道中线距离不超过5mm，系统认为处于重合状态，此时控制器控制大通径电液换向阀和小通径电液换向阀关闭，并发出警报提醒，表示对中调节已经完成；
如果只检测到1区(5区)有高电平信号，说明1区(5区)有激光照射到，顶部模板中线在隧道中线右边(左边)，距离在35～100mm之间，距离较远，此时控制器控制大通径电液换向阀和小通径电液换向阀同时开启使之处于右位(左位)，横向调节油缸快速伸出(缩回)，使顶部模板快速左移(右移)向隧道中线靠拢；
如果只检测到2区(4区)有高电平信号，说明2区(4区)有激光照射到，顶部模板中线在隧道中线右边(左边)，距离在5～35mm之间，距离较近，此时控制器控制大通径电液换向阀关闭、控制小通径电液换向阀开启使之处于右位(左位)，横向调节油缸慢速伸出，使顶部模板慢速左移(右移)向隧道中线靠拢，以减少冲击和提高定位精度。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种衬砌台车模板自动调节对中的装置，其特征在于：包括设于隧道中线的激光发射器(11)、设于衬砌台车顶模板(15)中线的激光接收器(12)，所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，还包括控制系统(13)和液压系统(14)，所述控制系统通过接收激光接收器传送的电压信号来控制液压系统的工作，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板以完成对中定位；
所述激光接收器采用光电池，所述光电池设置为5排，且5排光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态；
所述液压系统包括并联的三位四通大通径电液换向阀(18)和三位四通小通径电液换向阀(19)，还包括由控制系统控制且输入端与油箱(21)连接的液压泵(20)，所述液压泵的输出端分两路输出，分别连接三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀，所述三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸(16)，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架(17)连接、另一端与衬砌台车顶模板连接。
2.根据权利要求1所述衬砌台车模板自动调节对中的装置，其特征在于：所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架铰接、另一端与衬砌台车顶模板铰接。
3.根据权利要求1所述衬砌台车模板自动调节对中的装置，其特征在于：所述激光发射器上设有水平仪和水平调节装置。
4.一种应用于如权利要求1-3中任意一所述衬砌台车模板自动调节对中的装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、初始化：在隧道中线上放置一激光发射器(11)，调整激光发射器的支撑支腿使其水平放置；将激光接收器(12)安装于衬砌台车顶模板(15)的中线位置；所述激光接收器采用5排可接收激光信号的光电池，5排所述光电池关于衬砌台车顶模板中线对称设置，每排光电池对应设为该排光电池所在数值区，第1、5排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较远”状态；第2、4排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“较近”状态；第3排光电池对应衬砌台车顶模板中线与隧道中线“重合”状态；打开激光发射器、激光接收器，并打开与所述激光发射器和激光接收器连接的控制系统(13)、液压系统(14)，启动自动对中调节功能；
步骤2、检测激光接收器信号：具体为：
a:控制系统检测激光接收器传递的电压信号，当检测到多区高电平或者都没有高电平信号时，所述装置结束检测工作，并发出错误警报；
b:当检测到3区高电平时，控制系统控制液压系统关闭，同时提醒该状态为对中状态，此时，所述装置结束检测；
c：当检测到2区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板左移，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
d:当检测到1区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板左移，直至左移至检测到2区为高电平时，执行c步骤；
e:当检测到4区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板右移，直至左移至检测到3区为高电平时，执行b步骤；
f：当检测到5区高电平时，控制系统控制液压系统开始工作，使衬砌台车模板右移，直至左移至检测到4区为高电平时，执行e步骤。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：步骤2中所述衬砌台车模板左移和右移是通过开启三位四通大通径电液换向阀和/或三位四通小通径电液换向阀，以使横向调节油缸(16)伸缩实现的。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：步骤d中，当检测到1区高电平时，所述左移为快速左移，步骤f中，当检测到5区高电平时，所述右移为快速右移，此时同时开启三位四通大通径电液换向阀和三位四通小通径电液换向阀。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：步骤c中，所述左移为慢速左移，步骤e中，所述右移为慢速右移，此时单独开启三位四通小通径电液换向阀。
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