CN115095345A - 一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，具体涉及隧道作业设备技术领域，包括车载平台，所述车载平台顶部前后两端均设置有滑轨机构，两个滑轨机构的对应端之间均设置有夹装组件，且两个滑轨机构的其中一个对应端之间设置有土工布挂设组件，所述车载平台的两侧对应滑轨机构的位置处均固定安装有伺服气缸四。本发明通过将夹装组件沿内弧板与外弧板之间形成的缝隙进行移动来实现对隧道内壁进行钢模板的拆装，同时，可通过将土工布挂设组件沿内弧板与外弧板之间形成的缝隙进行移动来实现对隧道内壁进行挂土工布，整个过程采用智能控制的方式，无需过多的人工干预，更加快捷高效。

Description

一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台
技术领域
本发明涉及隧道作业设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台。
背景技术
随着国家基础建设的发展，基础建设市场一片繁荣，公路、铁路、水利正实现跨越式发展，其中隧道施工是公路、铁路、水利建设中重要的组成部。目前的隧道施工中，通常采用分段连续浇筑施工，一段完成浇筑后，人工拆除模板，转运到下一施工段再逐块安装，但是在隧道内施工空间有限，无法使用大型的运输车，而隧道用钢模板规格有3米高，1.2宽，重量400多斤，人工安装模板难度大，故一般采用小型吊装设备进行搬运的方式周转模板。这种方式在进行分段连续浇筑施工时，需要反复重新对模板进行吊升、定位和安装，增加了施工工序，延长了施工周期，施工效率低，且拆装钢模板费时费力，还不方便挂取土工布。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，通过夹装组件沿滑轨机构进行移动来实现对隧道内壁进行钢模板的拆装，同时，可通过土工布挂设组件沿滑轨机构进行移动来实现对隧道内壁进行挂取土工布，整个过程采用智能控制的方式，更加快捷高效，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，包括车载平台，其特征在于：所述车载平台顶部前后两端均设置有滑轨机构，两个滑轨机构的对应端之间均设置有夹装组件。
更进一步地，两个滑轨机构的其中一个对应端之间设置有土工布挂设组件。
更进一步地，所述车载平台的两侧对应滑轨机构的位置处均固定安装有伺服气缸四。
更进一步地，所述滑轨机构包括有固定设置在车载平台顶部所在位置左右两端的伺服气缸一。
更进一步地，两个伺服气缸一的输出端均固定连接有升降块，两个升降块顶端面之间固定设有呈同心设置的内弧板和外弧板。
更进一步地，内弧板与外弧板之间形成有缝隙，所述内弧板面向外弧板的一侧中部固定设有多个呈等距分布的齿块。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过将夹装组件沿内弧板与外弧板之间形成的缝隙进行移动来实现对隧道内壁进行钢模板的拆装，同时，可通过将土工布挂设组件沿内弧板与外弧板之间形成的缝隙进行移动来实现对隧道内壁进行挂取土工布，从而方便对隧道内壁的各个位置进行钢模板的拆装以及土工布的挂取工作，且整个过程采用智能控制的方式，无需过多的人工干预，更加快捷高效；
2、通过对电机建立电压电机平衡方程，对电机的输入进行有效控制，建立的方程可以精确控制输出带动检测装置进行控制，保证了该智能作业平台的可控性，该方式是在现有技术的基础上，结合本发明的具体实际，方程理解简单，操作简单，可进行推广应用；
3、本发明通过在位于车载平台左右两侧的两个伺服气缸四输出端之间设置条板，并在条板远离车载平台的一侧固定设置多个呈矩形阵列分布的橡胶凸块，既可以增大伺服气缸四输出端顶紧隧道内壁过程中与隧道内壁之间的接触面积，又能够增大与隧道内壁接触时的摩擦阻力，从而可大大提高车载平台在隧道内部停放施工时的稳定性。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的非挂土工布状态整体举升以及伸长前结构示意图。
图2为本发明的非挂土工布状态整体举升以及伸长后结构示意图。
图3为本发明的挂土工布状态整体结构示意图。
图4为本发明的局部剖面图。
图5为本发明的滑动框结构示意图。
图6为本发明的外弧板结构示意图。
图7为本发明的L型板结构示意图。
图8为本发明的图1中A部分放大图。
图9为本发明的L型块与翻转块转配图。
图10为本发明的卷绕辊结构示意图。
图11为本发明的伺服电机以及伺服气缸控制原理图。
图12为本发明的机械臂控制原理图。
附图标记为：1车载平台、2滑轨机构、21伺服气缸一、22升降块、23内弧板、24外弧板、25齿块、26滑动框、27穿孔一、28轴杆、29齿轮、210伺服电机一、211伺服气缸二、212L型板、213转轴、214穿孔二、215伺服电机二、3夹装组件、31方柱一、32方柱二、33竖板一、34竖板二、35穿孔三、36伺服气缸三、37机械臂、38全自动拧螺丝机、39夹爪、4土工布挂设组件、41L型块、42翻转块、43铰链、44弧槽、45耳块、46卷绕辊、47圆柱、5伺服气缸四、6条板、7橡胶凸块、8隔板、9护垫、10引导槽。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
实施例1
参照说明书附图1-7和图11，本发明一实施例的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，包括车载平台1，车载平台1顶部前后两端均设置有滑轨机构2，两个滑轨机构2的对应端之间均设置有夹装组件3，且两个滑轨机构2的其中一个对应端之间设置有土工布挂设组件4，车载平台1的两侧对应滑轨机构2的位置处均固定安装有伺服气缸四5。
进一步的，滑轨机构2包括有固定设置在车载平台1顶部所在位置左右两端的伺服气缸一21，两个伺服气缸一21的输出端均固定连接有升降块22，两个升降块22顶端面之间固定设有呈同心设置的内弧板23和外弧板24，且内弧板23与外弧板24之间形成有缝隙，内弧板23面向外弧板24的一侧中部固定设有多个呈等距分布的齿块25，两个升降块22顶部均设置有滑动框26，内弧板23以及外弧板24的两端分别穿设于对应位置的滑动框26内部，滑动框26的前后两侧对应内弧板23与外弧板24之间形成的缝隙中线位置处均贯穿开设有穿孔一27，滑动框26上的两个穿孔一27之间通过轴承转动连接有轴杆28，滑动框26外表面对应其中一个穿孔一27的位置处固定安装有伺服电机一210，且伺服电机一210的输出轴端部与轴杆28传动连接，轴杆28外周面对应齿块25的位置处固定套设有齿轮29，内弧板23通过齿块25与齿轮29相啮合，两个滑动框26相背一端的外表面中心位置均固定安装有伺服气缸二211，伺服气缸二211的输出端固定连接有L型板212，且L型板212的其中一端贯穿开设有穿孔二214，两个滑轨机构2对应端的两个L型板212上穿孔二214之间通过轴承转动连接有转轴213，且其中一个L型板212外表面对应穿孔二214的位置处固定安装有伺服电机二215，伺服电机二215的输出轴端部与转轴213传动连接，车载平台1顶中部固定设有与转轴213呈竖直向平行设置的隔板8，可利用隔板8作为一个参考平面，使得码放的钢模板更加整齐，提高钢模板码放时的稳定性。
需要说明的是，(1)滑动框26的内腔左右两侧面均设置为弧面，且分别与对应位置的内弧板23以及外弧板24外表面呈滑动贴合设置；(2)内弧板23以及外弧板24均设置为半圆形结构。
其中，在对隧道内壁进行钢模板的拆装以及土工布的挂取时，可以通过外部控制器控制伺服电机一210工作，使其驱动轴杆28转动，由于轴杆28两端均通过轴承与对应位置的穿孔一27转动连接，且轴杆28外周面对应齿块25的位置处固定套设有齿轮29，而内弧板23通过齿块25与齿轮29相啮合，使得轴杆28在转动的过程中，会带动齿轮29转动，又因为内弧板23以及外弧板24两端分别与对应位置的升降块22固定连接，使得齿轮29在转动的过程中，会带动滑动框26沿着弧板进行移动，且滑轨机构2还可以通过伺服气缸一21进行高度的抬升，从而方便对隧道内壁的各个位置进行钢模板的拆装以及土工布的挂取工作。
伺服电机可看作电端口和机械端口的双端口装置，端口之间由耦合磁场连接。伺服电机能量转换方程由电路方程、机械方程及机电联系方程组成。伺服电机第k相电压平衡方程为：
Figure BDA0003749941050000061
式中：Uk为绕组电压；Rk为绕组电阻；ik为相电流；Ψk为相磁链，d为积分运算，t表示时间。
相磁链可表示为
Ψk(θ，ik)＝Lk(θ，ik)ik (2)
式中：Ψk为相磁链，θ为转子位置角，ik为相电流，Lk为相电感；
将式(2)代入式(1)，可得
Figure BDA0003749941050000062
式(3)右侧分别为绕组电阻压降、变压器电动势和运动电动势，Uk为绕组电压，Rk为绕组电阻；ik为相电流，Ψk为相磁链，θ为转子位置角，d为积分运算，t表示时间，Lk为相电感，
Figure BDA0003749941050000063
为求偏导运算。
按照力学定律，伺服电机的机械方程为
Figure BDA0003749941050000064
式中：Te为电磁转矩；J为转动惯量；D为摩擦系数；TL为负载转矩，d为积分运算，t表示时间，θ为转子位置角。
机电联系方程中的瞬时电磁转矩为
Figure BDA0003749941050000065
式中：Tα为α处的瞬时电磁转矩；W′为磁共能；W为磁储能；θ为转子位置角；
Figure BDA0003749941050000071
为求偏导运算，i表示电流，Ψ为相磁角，const表示限制量。
由于伺服电机特殊的结构，在运行时会出现磁路饱和现象，这导致磁储能和磁共能难以计算。因此，可以通过一相绕组来研究电磁转矩。在一个周期内的伺服电机平均转矩为
Figure BDA0003749941050000072
式中：T为伺服电机平均电磁转矩；m为伺服电机的相数；Nr为转子齿数；l(θ，ξ)为相电感；ξ为相电流中间量，d为积分运算，θ为转子位置角，π表示圆周率，
Figure BDA0003749941050000073
为求偏导运算，i(θ)为电流的位置角。
通过对电机建立电压电机平衡方程，对电机的输入进行有效控制，建立的方程可以精确控制输出带动检测装置进行控制，保证了该智能作业平台的可控性，该方式是在现有技术的基础上，结合本发明的具体实际，方程理解简单，操作简单，可进行推广应用。
在本实施例中需要注意的是：若进行钢模板的拆装工作，则不在土工布挂设组件4上安装绕设有土工布的卷绕辊，若进行土工布的挂取，则完全停止对钢模板进行拆装。
在本实施例中，外弧板24面向内弧板23一侧对应齿块25的位置处开设有引导槽10，该引导槽10的内腔端面到内弧板23上安装有齿块25的一侧之间的距离等于齿轮29的直径，使得齿轮29上远离啮合齿块25的一端位于引导槽10内部，可以对齿轮29行走的方向进行进一步地限定。
在本实施例中，位于车载平台1左右两侧的两个伺服气缸四5输出端之间固定设有条板6，条板6远离车载平台1的一侧固定设有多个呈矩形阵列分布的橡胶凸块7，既可以增大伺服气缸四5输出端顶紧隧道内壁过程中与隧道内壁之间的接触面积，又能够增大与隧道内壁接触时的摩擦阻力，从而可大大提高车载平台1在隧道内部停放施工时的稳定性。
实施例2
参照说明书附图1-3、图8和图11-12，本发明一实施例的夹装组件3包括有方柱一31和位于方柱一31两端的方柱二32，方柱一31以及两个方柱二32中心位置均贯穿设有与转轴213呈同轴心线设置的穿孔三35，方柱一31固定套设于转轴213外周面中部，两个方柱二32活动套设于转轴213外部，方柱一31顶中部固定设有竖板一33，两个方柱二32顶中部均固定设有竖板二34，竖板一33前后两侧中心位置均固定安装有伺服气缸三36，且两个伺服气缸三36的输出端分别与对应位置的竖板二34固定连接，方柱一31以及两个方柱二32的其中一侧均固定安装有机械臂37，两个方柱二32上的机械臂37端部均安装有全自动拧螺丝机38，方柱一31上的机械臂37端部安装有夹爪39。
需要说明的是，机械臂37选用的自由度可以根据实际施工情况进行选择，其中，在对隧道内壁进行钢模板的安装时，可以通过伺服电机215驱动转轴213转动，以带动动机械臂37朝向车载平台1的一侧，并利用夹爪39抓起一个码放在车载平台1顶部的钢模板，然后驱动转轴213反向转动一定角度，使机械臂37朝向施工位置，并驱动机械臂37让钢模板置于指定位置，随后利用伺服气缸三36推动方柱二32沿转轴213进行移动，并配合机械臂37及全自动拧螺丝机38将钢模板固定在隧道内壁上，安装方便快捷，反之，亦可实现对钢模板的快速拆装；
另一方面，在对土工布进行挂设时，可利用所在位置的机械臂37上的夹爪39拉住土工布进行一定程度的放卷，同时，利用伺服气缸三36推动方柱二32沿转轴213进行移动，并配合机械臂37及全自动拧螺丝机38将土工布固定在隧道内壁上，安装方便快捷，反之亦可实现对土工布的取下，且本发明能够对土工布进行108°方向的挂取。
实施例3
参照说明书附图1-3和图9-10，本发明一实施例的土工布挂设组件4包括有两个L型块41和位于两个L型块41之间的卷绕辊46，两个L型块41分别固定设置在两个滑轨机构2其中一个对应端的两个L型板212端部，两个L型块41顶端远离L型板212的一侧均设置有翻转块42，翻转块42与所在位置L型块41之间设置有铰链43，且二者之间通过铰链43铰接，L型块41顶端面面向翻转块42的一侧中部以及翻转块42的底端面中部均开设有弧槽44，L型块41和翻转块42远离所在位置L型板212的一端均固定设有耳块45，两个耳块45之间通过锁紧螺栓固定连接，卷绕辊46两端均固定设有圆柱47，两个圆柱47分别套设于对应端L型块41与翻转块42之间形成的环腔内部。
需要说明的是，为了不影响翻转块42的正常偏转，翻转块42开设弧槽44的一侧与L型块41开设弧槽44的一侧之间间隔一定距离，其中，在安装绕设有土工布的卷绕辊46时，只需解除对对应位置两个耳块45之间的固定状态，并将翻转块42以铰接点为中心向上翻起，然后将卷绕辊46上的圆柱47卡入对应位置的弧槽44内部，最后利用锁紧螺栓固定对应设置的两个耳块45即可完成安装，操作方便快捷。
在本实施例中，两个弧槽44内周面均固定包覆有护垫9，圆柱47在插入指定位置后，其外周面与护垫9的内周面呈贴合状态，且护垫被进行一定程度(恰好能够控制土工布一次不会放卷过多)的挤压，可有效防止卷绕辊46轻易发生转动。
在上述技术方案中，所选用的伺服气缸、伺服电机以及全自动拧螺丝机38均是根据实际施工需要来采用现有技术中的市售成品，此处未对选用器件的具体型号进行补充说明。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (6)

1.一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，包括车载平台(1)，其特征在于：所述车载平台(1)顶部前后两端均设置有滑轨机构(2)，两个滑轨机构(2)的对应端之间均设置有夹装组件(3)。
2.根据权利要求1所述的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，其特征在于：两个滑轨机构(2)的其中一个对应端之间设置有土工布挂设组件(4)。
3.根据权利要求1所述的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，其特征在于：所述车载平台(1)的两侧对应滑轨机构(2)的位置处均固定安装有伺服气缸四(5)。
4.根据权利要求1所述的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，其特征在于：所述滑轨机构(2)包括有固定设置在车载平台(1)顶部所在位置左右两端的伺服气缸一(21)。
5.根据权利要求1所述的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，其特征在于：两个伺服气缸一(21)的输出端均固定连接有升降块(22)，两个升降块(22)顶端面之间固定设有呈同心设置的内弧板(23)和外弧板(24)。
6.根据权利要求1所述的一种车载式隧道钢模板拆装用智能作业平台，其特征在于：内弧板(23)与外弧板(24)之间形成有缝隙，所述内弧板(23)面向外弧板(24)的一侧中部固定设有多个呈等距分布的齿块(25)。
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