[发明专利]一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法，涉及隧道工程和盾构装备制造技术领域，包括主机架、主支腿、主支腿油缸、横移油缸、底板、副机架、副支腿、副支腿油缸、步进油缸、导轨和导向轮；有益效果在于：实现了弧形件安装设备在隧道弧形件内部狭小空间的自动穿行步进，为弧形件无人化安装作业奠定了基础；采用步进的运动形式，使装置能够适应隧道内部复杂的作业环境，实现灵活移动；采用穿行的结构形式，使装置处于弧形件内部，充分利用了弧形件结构空间，避免与其他施工工序相互干涉，提高了隧道施工效率；采用激光位移传感器实现装置与弧形件的自动、实时、高精度定位，便于实现装置的自动化控制。

技术领域

本发明涉及隧道工程和盾构装备制造技术领域，特别是涉及一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法。

背景技术

隧道由盾构机开挖完成并拼装管片后，需要进一步建造内部结构以满足公路或轨道交通运营需要，弧形件位于隧道下部，紧邻管片布置，是装配式隧道内部结构的重要组成部分，弧形件运输至隧道内安装作业面后，需将其按一定姿态与已安装好的相邻弧形件进行定位和组装，但是由于隧道内部空间有限，同时存在设备物资的内运、外运，弧形件采用盾构机自带的吊机进行安装，不仅位姿调整困难、难以保证安装精度，而且占用吊机作业时间，影响其他物料的运输，极大的制约了隧道施工效率，因此，有必要结合弧形件及隧道结构特点设计专用施工装备。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法，包括主机架、主支腿箱、主支腿、主支腿油缸、横移油缸、底板、副机架、副支腿箱、副支腿、副支腿油缸、步进油缸、导轨、导向轮、弧形件和隧道管片；所述主机架和所述主支腿箱固定连接，所述主支腿插入所述主支腿箱内部，所述主支腿油缸置于所述主支腿箱和所述主支腿内部，所述主支腿油缸一端连接所述主支腿箱，另一端连接所述主支腿；所述主支腿在所述主支腿油缸的作用下相对所述主支腿箱进行上下伸缩；所述主支腿下部支撑在所述底板上，所述主支腿下端为圆头，所述底板上表面对应所述主支腿下端开设有滑槽，所述主支腿的下端卡在所述底板上的滑槽内滑动；所述底板下部为圆弧面，且圆弧直径与隧道管片内径相等，所述底板通过下部的圆弧面支撑在所述隧道管片内壁上，从而支撑所述主机架；所述副机架和所述副支腿箱固定连接，所述副支腿插入所述副支腿箱内部，所述副支腿油缸置于所述副支腿箱和所述副支腿内部，所述副支腿油缸一端连接所述副支腿箱，另一端连接所述副支腿；所述副支腿在所述副支腿油缸的作用下相对所述副支腿箱进行上下伸缩；所述副支腿下部为圆弧面，圆弧直径与管片内径相等，所述副支腿通过弧面支撑在所述隧道管片内壁上，从而支撑所述副机架；所述步进油缸一端连接所述主机架，另一端连接所述副机架，其伸缩方向与前进方向相同；所述导轨固定在所述主机架上，其方向与所述步进油缸平行；所述导向轮固定在所述副机架上，与导轨配合使用，在所述步进油缸驱动下所述主机架和所述副机架的相对运动。

优选的：所述副机架侧面安装有第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器的距离等于所述弧形件的厚度尺寸，分别用于测量所述副机架与已安装的所述弧形件内部侧壁的距离和方向偏移量；后侧的所述底板上安装有第三激光测距传感器，前侧的所述底板上安装有第四激光测距传感器，分别用于测量所述底板与所述弧形件底部开口侧面的距离，从而确定所述主机架相对已安装的所述弧形件的前后相对位置。

优选的：所述主支腿油缸、所述副支腿油缸、所述步进油缸和所述横移油缸上均安装有位移传感器，用于实时反馈各油缸的位移量。

上述一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置的控制方法，包括以下步骤：

a、初始时，步进油缸全伸，主支腿伸出并通过底板支撑在隧道管片内壁上，副支腿全缩，前部主支腿和前部副支腿共面；