[發(fā)明專利]一種隧道弧形件狹小空間自動步進行走裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110942165.0
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113622928A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾垂剛;陳瑞祥;李鳳遠;韓偉鋒;楊君華;趙旭;胡方昭;秦銀平;任鵬輝;王凱;王振飛
• 申請（專利權(quán)）人: 盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室;中鐵隧道局集團有限公司;中鐵隧道股份有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/00
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 邊延松

1.一種隧道弧形件狹小空間自動步進行走裝置，其特征在于：包括主機架（1）、主支腿箱（2）、主支腿（3）、主支腿油缸（4）、橫移油缸（5）、底板（6）、副機架（7）、副支腿箱（8）、副支腿（9）、副支腿油缸（10）、步進油缸（11）、導(dǎo)軌（12）、導(dǎo)向輪（13）、弧形件（18）和隧道管片（19）；

所述主機架（1）和所述主支腿箱（2）固定連接，所述主支腿（3）插入所述主支腿箱（2）內(nèi)部，所述主支腿油缸（4）置于所述主支腿箱（2）和所述主支腿（3）內(nèi)部，所述主支腿油缸（4）一端連接所述主支腿箱（2），另一端連接所述主支腿（3）；所述主支腿（3）在所述主支腿油缸（4）的作用下相對所述主支腿箱（2）進行上下伸縮；所述主支腿（3）下部支撐在所述底板（6）上，所述主支腿（3）下端為圓頭，所述底板（6）上表面對應(yīng)所述主支腿（3）下端開設(shè)有滑槽，所述主支腿（3）的下端卡在所述底板（6）上的滑槽內(nèi)滑動；所述底板（6）下部為圓弧面，且圓弧直徑與隧道管片（19）內(nèi)徑相等，所述底板（6）通過下部的圓弧面支撐在所述隧道管片（19）內(nèi)壁上，從而支撐所述主機架（1）；

所述副機架（7）和所述副支腿箱（8）固定連接，所述副支腿（9）插入所述副支腿箱（8）內(nèi)部，所述副支腿油缸（10）置于所述副支腿箱（8）和所述副支腿（9）內(nèi)部，所述副支腿油缸（10）一端連接所述副支腿箱（8），另一端連接所述副支腿（9）；所述副支腿（9）在所述副支腿油缸（10）的作用下相對所述副支腿箱（8）進行上下伸縮；所述副支腿（9）下部為圓弧面，圓弧直徑與管片內(nèi)徑相等，所述副支腿（9）通過弧面支撐在所述隧道管片（19）內(nèi)壁上，從而支撐所述副機架（7）；

所述步進油缸（11）一端連接所述主機架（1），另一端連接所述副機架（7），其伸縮方向與前進方向相同；所述導(dǎo)軌（12）固定在所述主機架（1）上，其方向與所述步進油缸（11）平行；所述導(dǎo)向輪（13）固定在所述副機架（7）上，與導(dǎo)軌（12）配合使用，在所述步進油缸（11）驅(qū)動下所述主機架（1）和所述副機架（7）的相對運動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道弧形件狹小空間自動步進行走裝置，其特征在于：所述副機架（7）側(cè)面安裝有第一激光測距傳感器（14）和第二激光測距傳感器（15），所述第一激光測距傳感器（14）和所述第二激光測距傳感器（15）的距離等于所述弧形件（18）的厚度尺寸，分別用于測量所述副機架（7）與已安裝的所述弧形件（18）內(nèi)部側(cè)壁的距離和方向偏移量；后側(cè)的所述底板（6）上安裝有第三激光測距傳感器（17），前側(cè)的所述底板（6）上安裝有第四激光測距傳感器（18），分別用于測量所述底板（6）與所述弧形件（18）底部開口側(cè)面的距離，從而確定所述主機架（1）相對已安裝的所述弧形件（18）的前后相對位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道弧形件狹小空間自動步進行走裝置，其特征在于：所述主支腿油缸（4）、所述副支腿油缸（10）、所述步進油缸（11）和所述橫移油缸（5）上均安裝有位移傳感器，用于實時反饋各油缸的位移量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種隧道弧形件狹小空間自動步進行走裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、初始時，步進油缸（11）全伸，主支腿（3）伸出并通過底板（6）支撐在隧道管片（19）內(nèi)壁上，副支腿（9）全縮，前部主支腿（3）和前部副支腿（9）共面；

b、安裝于副機架（7）上的第一測距傳感器（14）和第二測距傳感器（15）實時監(jiān)測副機架（7）與已安裝弧形件（18）內(nèi)部側(cè)壁的距離，結(jié)合弧形件（18）的結(jié)構(gòu)尺寸、副機架（7）的結(jié)構(gòu)尺寸及其位置關(guān)系，可以計算出主機架（1）與弧形件（18）在左右方向的相對位置；

c、安裝于底板（6）上的第三測距傳感器（16）和第四測距傳感器（17）實時監(jiān)測底板（6）與弧形件（18）底部開口在前后方向的距離，結(jié)合弧形件（18）的結(jié)構(gòu)尺寸、底板（6）的結(jié)構(gòu)尺寸及其位置關(guān)系，可以計算出主機架（1）與弧形件（18）在前后方向的相對位置，同時計算出步進油缸（11）所需的動作距離；

d、隨后，副支腿（9）伸出支撐在隧道管片（19）上，主支腿（3）回縮，步進油缸（11）根據(jù)計算出的動作距離進行回縮，帶動主機架（1）前移，使主支腿（3）定位至下一弧形件（18）的開口中心位置，主支腿（3）伸出支撐在隧道管片（19）上，副支腿（9）回縮，完成一次步進；

e、在此過程中，副機架（7）上的第一測距傳感器（14）和第二測距傳感器（15）記錄副機架（7）相對弧形件（18）側(cè)壁位置的變化情況，判斷行走是否出現(xiàn)橫向偏移，如果偏移量超出預(yù)設(shè)誤差范圍，調(diào)整橫移油缸（5）動作，矯正步進方向；

f、如此循環(huán)動作，即可實現(xiàn)裝置在弧形件（18）內(nèi)部狹小空間內(nèi)的步進運動，將弧形件（18）安裝設(shè)備移動到作業(yè)位置。