CN110985019B - 一种隧道仿形智能回转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道仿形智能回转装置，包括与TBM盾体相连的后配套支架，后配套支架上设置有检测隧道形状的多目摄像装置和第一仿形轨道，多目摄像装置连接有控制单元，第一仿形轨道包括仿隧道内壁的大齿圈，与大齿圈相啮合设置有回转单元，回转单元包括与控制单元相连的驱动器，驱动器上设置有与控制单元相连的转速传感器及与大齿圈啮合的驱动齿轮，回转单元的外壁连接有智能机械手。本发明通过更换不同的智能机械手应用于隧道防水板智能铺设、隧道钢拱架智能拼装、隧道智能衬砌支护等，解决了隧道施工质量受人为因素影响较大，施工质量不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道仿形机构技术领域，特别是指一种隧道仿形智能回转装置。
背景技术
随着隧道建设人力资源的日益紧缺，智能化施工已逐渐提上日程。智能化隧道施工将彻底解决目前制约隧道施工质量的几大问题，如机械化施工现场操作人员培养周期长、施工现场质量对操作人员自身素养和技能依赖度高等问题。随着后期TBM掘进工法的大力推广及职业健康要求的提高，操作手稀缺的状态会越来越严重，TBM施工方及业主对智能施工项目有迫切需求。亟需隧道智能化仿形装置来应用于隧道防水板智能铺设、隧道钢拱架智能拼装、隧道智能衬砌支护，来解决隧道施工质量受人为因素影响较大、施工质量不稳定的问题。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种隧道仿形智能回转装置，解决了隧道施工质量受人为因素影响大、施工质量不稳定的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道仿形智能回转装置，包括与TBM盾体相连的后配套支架，后配套支架上设置有检测隧道形状的多目摄像装置和第一仿形轨道。多目摄像装置连接有控制单元，多目摄像装置能够检测轨道内的形状和尺寸等信息，控制单元接收多目摄像装置检测到的隧道信息。第一仿形轨道包括仿隧道内壁的大齿圈，与大齿圈相啮合设置有回转单元，回转单元能够沿着大齿圈转动，便于在隧道内周向各处进行防水板智能铺设、隧道钢拱架拼装、隧道衬砌支护。回转单元包括与控制单元相连的驱动器，驱动器上设置有与控制单元相连的转速传感器及与大齿圈啮合的驱动齿轮。控制单元控制驱动器转动，则驱动器能够带动整个回转单元沿着仿形轨道转动，进而能够在隧道内壁的周向方向移动。转速传感器能够实时监测回转单元的运动速度，并将实时监测到的信息反馈给控制单元，便于控制单元实时控制驱动器的正反转和转速。回转单元的外壁连接有智能机械手，通过不同的智能机械手能够在隧道内分别进行防水板智能铺设、隧道钢拱架拼装、隧道衬砌支护。
进一步地，所述后配套支架上设置有与控制单元相连的同步油缸，同步油缸沿隧道的轴向方向设置，同步油缸与第一仿形轨道相连。在同步油缸的推动下，第一仿形轨道沿隧道轴向方向能够稳定移动，在控制单元的控制下，第一仿形轨道轴向运动，第一仿形轨道上的回转单元沿着大齿圈转动，则所述智能机械手的位置移动是非线性的曲线运动，能够满足各种使用需求。
进一步地，所述同步油缸通过滑动底座与第一仿形轨道相连，滑动底座底面设置有滑槽，后配套支架上设置有与滑槽相配合的滑轨。滑动底座既能够支撑第一仿形轨道，又便于同步油缸带动第一仿形轨道稳定地轴向移动。
进一步地，所述大齿圈的与滑动底座固定相连，大齿圈的外周设置有与驱动齿轮啮合的外齿，大齿圈的外周设置有与滑动底座相连的护壳，所述回转单元滑动卡接在护壳外部。
进一步地，所述驱动器为液压马达或电动机，液压马达作为驱动时驱动力较强，电动机作为驱动时控制简单。
进一步地，所述驱动器的驱动轴通过联轴器连接有减速机，减速机的输出轴设置所述驱动齿轮。
进一步地，所述转速传感器设置在驱动齿轮的端部，控制单元能够能够直接地监控回转单元的转速。
进一步地，所述多目摄像装置通过第二仿形架设置在后配套支架上，第二仿形架为弧形架且与隧道内壁靠近。
本发明通过更换不同的智能机械手应用于隧道防水板智能铺设、隧道钢拱架智能拼装、隧道智能衬砌支护等，解决了隧道施工质量受人为因素影响较大，施工质量不稳定的问题。所述控制单元根据隧道现场施工需要编制好合理的算法，回转单元带动智能机械手运动，以程序设定的轨迹按设定速度曲线运动。在算法程序的控制下两个同步油缸前后移动来实现第一仿形轨道换步前进或后退。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为回转单元的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种隧道仿形智能回转装置，如图1和图2所示，包括与TBM盾体相连的后配套支架1，TBM盾体换步向前移动时能够同步带动后配套支架1前移。后配套支架1上设置有检测隧道形状的多目摄像装置4和第一仿形轨道2，多目摄像装置4连接有控制单元，多目摄像装置4能够检测轨道内的形状和尺寸等信息，控制单元接收多目摄像装置4检测到的隧道信息。
所述第一仿形轨道2包括仿隧道内壁的大齿圈21，与大齿圈21相啮合设置有回转单元3，回转单元3能够沿着大齿圈21转动，便于在隧道内周向各处进行防水板智能铺设、隧道钢拱架拼装、隧道衬砌支护。回转单元3包括与控制单元相连的驱动器31，驱动器31上设置有与控制单元相连的转速传感器34及与大齿圈21啮合的驱动齿轮32。
所述驱动器31为液压马达或电动机，液压马达作为驱动时驱动力较强，电动机作为驱动时控制简单。驱动器31的驱动轴通过联轴器33连接有减速机，减速机的输出轴设置所述驱动齿轮32。
控制单元控制驱动器31转动，则驱动器31能够带动整个回转单元3沿着仿形轨道2转动，进而能够在隧道内壁的周向方向移动。转速传感器34能够实时监测回转单元3的运动速度，并将实时监测到的信息反馈给控制单元，便于控制单元实时控制驱动器31的正反转和转速。回转单元3的外壁连接有智能机械手，通过不同的智能机械手能够在隧道内分别进行防水板智能铺设、隧道钢拱架拼装、隧道衬砌支护。
所述后配套支架1上设置有与控制单元相连的同步油缸5，同步油缸5沿隧道的轴向方向设置，同步油缸5与第一仿形轨道2相连。在同步油缸的推动下，第一仿形轨道2沿隧道轴向方向能够稳定移动，在控制单元的控制下，第一仿形轨道2轴向运动，第一仿形轨道2上的回转单元3沿着大齿圈21转动，则所述智能机械手的位置移动是非线性的曲线运动，能够满足各种使用需求。
实施例2，一种隧道仿形智能回转装置，所述同步油缸5通过滑动底座51与第一仿形轨道2相连，滑动底座51底面设置有滑槽，后配套支架1上设置有与滑槽相配合的滑轨52。滑动底座51既能够支撑第一仿形轨道2，又便于同步油缸5带动第一仿形轨道2稳定地轴向移动。
所述大齿圈21的与滑动底座51固定相连，大齿圈21的外周设置有与驱动齿轮32啮合的外齿，大齿圈21的外周设置有与滑动底座51相连的护壳22，所述回转单元3滑动卡接在护壳22外部。
本实施例的其他结构与实施例2相同。
实施例3，一种隧道仿形智能回转装置，所述转速传感器34设置在驱动齿轮32的端部，控制单元能够能够直接地监控回转单元3的转速。
本实施例的其他结构与实施例1或2相同。
实施例4，一种隧道仿形智能回转装置，所述多目摄像装置4通过第二仿形架41设置在后配套支架1上，第二仿形架41为弧形架且与隧道内壁靠近。
本实施例的其他结构与实施例1或2或3相同。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种隧道仿形智能回转装置，包括与TBM盾体相连的后配套支架（1），其特征在于：所述后配套支架（1）上设置有检测隧道形状的多目摄像装置（4）和第一仿形轨道（2），多目摄像装置（4）连接有控制单元，所述多目摄像装置（4）通过第二仿形架（41）设置在后配套支架（1）上，第二仿形架（41）为弧形架且与隧道内壁靠近，第一仿形轨道（2）包括仿隧道内壁的大齿圈（21），与大齿圈（21）相啮合设置有回转单元（3），回转单元（3）包括与控制单元相连的驱动器（31），驱动器（31）上设置有与控制单元相连的转速传感器（34）及与大齿圈（21）啮合的驱动齿轮（32），转速传感器（34）设置在驱动齿轮（32）的端部，回转单元（3）的外壁连接有智能机械手，所述后配套支架（1）上设置有与控制单元相连的同步油缸（5），同步油缸（5）沿隧道的轴向方向设置，同步油缸（5）与第一仿形轨道（2）相连，大齿圈（21）的外周设置有与驱动齿轮（32）啮合的外齿，大齿圈（21）的外周设置有与滑动底座（51）相连的护壳（22），所述回转单元（3）滑动卡接在护壳（22）外部；控制单元控制多目摄像装置沿第二仿形架（41）转动来检测隧道内的形状和尺寸信息，控制单元根据隧道内的形状和尺寸信息控制回转单元（3）轴向运动，控制单元同时控制回转单元（3）相对大齿圈（21）转动使回转单元（3）进行非线性曲线运动，转速传感器（34）实时监测回转单元（3）的运动速度，并将实时监测到的信息反馈给控制单元，控制单元实时控制驱动器（31）的正反转和转速，通过在回转单元（3）上连接不同的智能机械手，在隧道内分别进行防水板智能铺设、隧道钢拱架拼装、隧道衬砌支护。
2.根据权利要求1所述的隧道仿形智能回转装置，其特征在于：所述同步油缸（5）通过滑动底座（51）与第一仿形轨道（2）相连，滑动底座（51）底面设置有滑槽，后配套支架（1）上设置有与滑槽相配合的滑轨（52）。
3.根据权利要求2所述的隧道仿形智能回转装置，其特征在于：所述大齿圈（21）与滑动底座（51）固定相连。
4.根据权利要求1-3任一项所述的隧道仿形智能回转装置，其特征在于：所述驱动器（31）为液压马达或电动机。
5.根据权利要求4所述的隧道仿形智能回转装置，其特征在于：所述驱动器（31）的驱动轴通过联轴器（33）连接有减速机，减速机的输出轴设置所述驱动齿轮（32）。
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