CN102645438B

CN102645438B - 一种移动式隧道自动水平定位检测臂

Info

Publication number: CN102645438B
Application number: CN201210147346.5A
Authority: CN
Inventors: 王文秀; 周世平
Original assignee: YUNNAN SANXING MACHINERY EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: YUNNAN SANXING MACHINERY EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: CN102645438A

Abstract

本发明涉及隧道工程机械，特别涉及隧道自动水平定位检测臂。它由检测仪器、保护架、阻尼臂、刚性伸缩臂、罩壳、横向旋转驱动机构、高度升高控制架、水平目标定位控制架及动力驱动源组成其特征在于：所述的保护架是由4组三角轮、保护壳及连接架组成，以及阻尼臂、横向旋转驱动机构、刚性伸缩臂、高度升高控制架、保证三角轮贴在隧道衬砌面上，使得雷达天线在横向及纵向面始终与隧道衬砌面保持在同一面上，本发明的优点在于，可装在汽车或其它的行走机构，能适应不同的路面，更重要的是它可以在正在施工的路面上对隧道衬砌面进行检测，保证检测质量的稳定，提高检测质量，解除人的劳动强度，提高效率。

Description

一种移动式隧道自动水平定位检测臂

一、技术领域

本发明涉及隧道工程机械，特别涉及隧道自动水平定位检测臂。

二、背景技术

对于公路、铁路隧道及地铁在施工中，均需对其隧道的衬砌面进行安全性和稳定性的检测，由于隧道地面和隧道衬砌面的复杂性，其检测用雷达天线装置，怎样才能按照隧道衬砌面设计要求，进行电磁扫描，使雷达天线所在的检测臂适应隧道衬砌面检测，特别是在施工中，由于路面不平整，因此要求雷达天线能按要求进行各种姿态和角度的调整。目前对正在施工中的隧道衬砌面检测还使用人抬着雷达天线检测隧道衬砌面未发现有该自动调节的检测臂。

三、发明内容

本发明的目的在于，设计一种能固定于移动装置上的隧道检测臂，并使该检测臂能按隧道被扫描的工作面自行进行调整，同时检测臂可按检测要求进行自动调整。

本发明的技术方案是：隧道自动水平定位检测臂，它由检测仪器、保护架、阻尼臂、刚性伸缩臂、罩壳、横向旋转驱动机构、高度升高控制架、水平目标定位控制架及动力驱动源组成，其特征在于：每组三角轮具有三个可绕各自轮轴自由转动的轮、其三个轮的中心点构成等边三角形，三个轮又可绕等边三角形的中心点为轴转动，所述的保护架是由4组三角轮、保护壳及连接架组成，每组三角轮用螺栓连接在保护壳上，三角轮上切面高于保护壳，保护壳与连接架用螺栓连接，方便不同规格的隧道检测仪器的固定与拆除，当三角轮与检查面接触碰到障碍时三角轮自身旋转越过障碍；阻尼臂是由移动杆、高度调节板、压缩弹簧、弹簧调节杆及导向杆组成，其移动杆上部与保护架的连接架用螺栓连接，工作时装上保护架，不工作时可拆除；刚性伸缩臂是由阻尼臂连接板、移动架、内螺纹空心丝杆、导向架、固定导向架、连接板、刹车电机及蜗轮减速器组成，其中阻尼臂连接板与阻尼臂的高度调节板用螺栓连接，方便调节导向杆的高度；罩壳是由1mm钢板压制而成与横向旋转控制架的轴承座用螺栓连接；横向旋转驱动机构是由链轮轴、链轮、轴承座、链轮固定座、蜗杆、刹车电机甲、左旋丝杆、右旋丝杆、左旋蜗轮、右旋蜗轮及定位杆组成，其中链轮轴带法兰处与刚性伸缩臂的连接板用螺栓连接；高度升高控制架是由油缸连接板、油缸、升高架、油缸固定架及固定架支撑板组成，其中固定架支撑板与水平目标定位控制架的过度板用螺栓连接，油缸连接板与横向旋转驱动机构的轴承座用螺栓连接；水平目标定位控制架是过渡板、球头固定架、球头支撑轴、球头油缸甲、球头油缸乙、滑槽架、滑槽、横向油缸及燕尾架组成，其中过渡板与高度升高控制架的固定架支撑板用螺栓连接;动力驱动源是由电机、油泵、油箱及控制阀组成，用螺栓将动力驱动源固定在滑槽架上。

所述的刚性伸缩臂是由刹车电机带动蜗轮减速器输出轴旋转，带动固定导向架里的T52空心丝杆轴转动带动内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆传动及带动导向架的移动，内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆转动带动移动架里的T18球头丝杆运动而带动移动架移动，使刚性伸缩臂伸长及收回。

所述的横向旋转驱动机构是由刹车电机甲带动蜗杆旋转，蜗杆旋转带动左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转，左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转分别带动左旋丝杆及右旋丝杆上升及下降，从而拉动链条上下运动，带动链轮旋转，使得刚性伸缩臂旋转，其中定位杆是起丝杆导向作用的。

所述的高度升高控制架是由油缸带动升高架伸出和收回的，油缸固定架是起升高架导向作用的。

所述的水平目标定位控制架是将球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙的上部球头部位分别套入各自的球头固定架上，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙将套入在各自上部球头部位的球头固定架分别用螺栓固定在过渡板上，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙的法兰与滑槽架上部用螺栓连接，滑槽架下部与滑槽上部用螺栓连接，滑槽与燕尾架滑动连接，横向油缸带球头部位与滑槽用螺栓连接，横向油缸的另一端与燕尾架通过螺栓连接，其中球头固定架共3件，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙与过渡板及滑槽架的连接运用三角形支撑。

所述的动力驱动源是为球头油缸甲、球头油缸乙及横向油缸分别提供可控制的独立动力。

保护架是由用来装检测仪器的，当三角轮与检查面接触，当碰到障碍时三角轮自身旋转越过障碍，保护壳是保护检测仪器不受损坏。

阻尼臂是由高度不平衡时，通过压缩弹簧的作用，移动杆在导向杆内上下运动，保证三角轮始终与检查面接触，弹簧调节杆是用于调节压缩弹簧的松紧。

在隧道自动水平定位检测臂（简称检测臂）的配合下，把雷达天线固定在检测臂上对隧道衬砌面进行检测，由于隧道顶部横向表面是弧形面的，在施工中还未对隧道衬砌面进行表面处理时，局部出现的施工接缝及不平整，在检测时为了克服以上问题，我们在保护壳上安装了4组三角轮，当三角轮与检查面接触时碰到障碍时三角轮自身旋转越过障碍，在检测臂上我们设计了阻尼臂，其作用是当雷达在检测时碰到起伏时，阻尼臂保证三角轮贴在隧道衬砌面上，使得雷达天线在横向及纵向面始终与隧道衬砌面保持在同一面上，阻尼臂还可以通过导向杆的安装位置来调节高度，这样保证了雷达天线对隧道衬砌面的检测质量的稳定及提高检测质量。

检测臂根据不同的工作面可横向转动,满足不同的工作环境。

横向旋转驱动机构通过刹车电机甲带动蜗杆旋转，蜗杆旋转带动左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转，左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转分别带动左旋丝杆及右旋丝杆上升及下降，从而拉动链条上下运动，带动链轮旋转，使得刚性伸缩臂左、右横向旋转180°，不工作时可收回，当检测隧道侧面时刚性伸缩臂由刹车电机带动蜗轮减速器输出轴旋转，带动固定导向架里的T52空心丝杆轴转动带动内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆传动及带动导向架的移动，内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆转动带动移动架里的T18球头丝杆运动而带动移动架移动，使刚性伸缩臂伸长及收回，工作完毕后收回。

检测臂根据不同的工作面可升高或下降，满足不同高度的工作面。

高度升高控制架是根据检测面的高度，由油缸自动调节，带动升高架伸出使得检测仪器达到工作面，工作完毕后收回。

检测臂根据不同的施工路面自动调节检测仪器对检测面位置及方向的调节。

施工的路面不平整时，运载检测臂的车辆，或其它行走机构，会发生倾斜，在上、下坡时，也发生倾斜，检测臂上的检测仪器就会偏离被检测的面，使检测数据不准确，为此设计了水平目标定位控制架，其作用是当车辆，或其它行走机构倾斜时通过角度传感器控制动力驱动源的动力输出，动力驱动源根据角度传感器的信号分别控制球头油缸甲、球头油缸乙及横向油缸，保证了检测臂上的检测仪器水平位置及检测位置，当检测臂侧倾时球头油缸甲工作的同时横向油缸也在工作，球头油缸甲的工作保证检测臂保持水平，横向油缸的工作保证检测臂上的检测仪器回到被检测的工作面上，当检测臂倾斜时角度传感器控制动力驱动源的动力输出，动力驱动源根据角度传感器的信号分别控制球头油缸甲、球头油缸乙及横向油缸的工作保证检测臂保持水平及检测仪器回到被检测的工作面上，这样保证了雷达天线对隧道衬砌面的检测质量的稳定及提高检测质量。

本发明的优点在于，可装在汽车或其它的行走机构，能适应不同的路面，更重要的是它可以在正在施工的路面上对隧道衬砌面进行检测，其结构简单，全自动或遥控操作，使得雷达天线在横向及纵向面始终与隧道衬砌面保持在同一面上，这样保证了雷达天线对隧道衬砌面的检测质量的稳定及提高检测质量。以往隧道衬砌面的检测，由于隧道顶部表面是弧形、路面与隧道衬砌面的高度高，以往是采用人工举着雷达天线站在简易的脚手架上进行隧道衬砌面的检测及维护，这造成人的劳动强度大、效率低、不安全、检测质量不稳定、长时间的工作电磁辐射对人产生一定的伤害，为此，针对以上的问题我们设计制作了隧道检测臂，检测臂解决了以上问题，克服了人为的因素影响，可以保证检测质量的稳定，提高检测质量，解除人的劳动强度，提高效率。

四、附图说明

图1为本发明隧道自动水平定位检测臂结构示意正面图。

图2为本发明隧道自动水平定位检测臂结构示意侧面图。

图3保护架结构示意正面图。

图4保护架结构示意侧面图。

图5阻尼臂结构示意正面图。

图6阻尼臂结构示意侧面图。

图7刚性伸缩臂结构示意正面图。

图8横向旋转驱动机构结构示意正面图。

图9横向旋转驱动机构结构示意侧面图。

图10高度升高控制架结构示意正面图。

图11水平目标定位控制架结构示意正面图。

图12水平目标定位控制架结构示意侧视图。

图13水平目标定位控制架结构示意俯面图。

附图中：1为检测仪器;2为保护架;3为阻尼臂;4为刚性伸缩臂;5为罩壳；6为横向旋转驱动机构;7为高度升高控制架;8为水平目标定位控制架;9为动力驱动源;

2.1为连接架;2.2为保护壳;2.3为三角轮。

3.1为移动杆;3.2为高度调节板;3.3压缩弹簧;3.4为弹簧调节杆;3.5导向杆。

4.1为阻尼臂连接板；4.2为移动架；4.3为内螺纹空心丝杆；4.4为导向架；4.5为固定导向架；4.6为连接板；4.7为刹车电机；4.8为蜗轮减速器。

6.1为链轮轴；6.2为链轮；6.3为轴承座；6.4为链轮固定座；6.5为蜗杆；6.6为刹车电机甲。

6.7为左旋丝杆；6.8为右旋丝杆；6.9为左旋蜗轮。6.10为右旋蜗轮；6.11为定位杆。

7.1为油缸连接板；7.2为油缸；7.3为升高架。7.4为油缸固定架；7.5为固定架支撑板。

8.1为过渡板;8.2为球头固定架;8.3为球头支撑轴；8.4为球头油缸甲;8.5为球头油缸乙;8.6为滑槽架;8.7为滑槽;8.8为横向油缸;8.9为燕尾架。

五、具体实施例

1、本发明隧道自动水平定位检测臂几何尺寸(单位mm):

最大外形尺寸:宽X厚X高1500X1000X5600。

最大测量半径3000。

最大承载力50kg。

收缩后最小尺寸:宽X厚X高1500X1000X1500。

2、保护架：

根据检测仪器的规格不同，保护架的尺寸也不同，保护架的几何尺寸根据检测仪器的几何尺寸制作如图3及图4所示，三角轮是由3个外径60的聚氨酯轮组成共4组如图3及图4所示。

3、阻尼臂：

移动杆（3.1）是采用50X50X2长度为430的不锈钢方管，在其上部焊接100X60X5带35X35厚5定位台的钢板，钢板中间钻有M12螺孔，用于连接连接架（2.1），其下部装有聚四氟乙烯滑套，在聚四氟乙烯滑套中间装有M12的螺纹套，其中不锈钢方管、聚四氟乙烯滑套用M6沉头螺钉与M12螺纹套连接，螺纹套采用45钢调质如图5所示；导向杆（3.5）是采用60X60X2长度为620的不锈钢方管，在其上部口装有用螺栓连接的聚四氟乙烯滑套，在底部焊有固定弹簧及固定阻尼臂的60X100高45的钢板，在钢板中间钻有孔，在60X60X2的不锈钢上部及中部焊有高度调节板（3.2）其规格是60X20X8;弹簧调节杆（3.4）是采用M12内六角螺杆，长度是600；压缩弹簧（3.3）的直径是

，钢丝直径是

，移动杆（3.1）最大弹性移动为350。

4、刚性伸缩臂:

分别采用100X100X2.5长1150、80X80X2.5长1070及60X60X2长1038的不锈钢方管，作为伸出及收缩的固定及导向用，不锈钢方管的伸出及收缩分别采用T52X3X4头、T32X3X4头及T18X3X4头T形丝杆带动，蜗轮减速器采用RV40,各种规格的定位滑块及固定滑块用铁块镶聚四氟乙烯制作，第一级（80X80长1070不锈钢方管）伸出长度为820，第二级（60X60长1070不锈钢方管）伸出长度为820。

5罩壳；

采用厚度1mm钢板制作。

6、横向旋转驱动机构;

链轮轴（6.1）采用40Cr调质加工而成，轴承采用3309及7011AC/DB，链轮(6.2)采用节距19.05、齿数26的双排链轮，轴承座（6.3）及链轮固定座（6.4）采用精密铸造，蜗杆（6.5）采用端面模数为4、头数4，刹车电机甲（6.6）采用CV7500AB,左旋丝杆(6.7)采用T36X6左旋，右旋丝杆(6.8)采用T36X6右旋，左旋蜗轮（6.9）及右旋蜗轮（6.10）模数为4齿数为31；定位杆（6.11）采用45X45X3.5方管制作而成。

7、高度升高控制架;

油缸连接板（7.1）采用精密铸造件加工而成，油缸（7.2）外径为57、轴径30，行程为350，升高架（7.3）采用100X100X3长1000的不锈钢方管与其他配件制作而成，油缸固定架（7.4）采用120X120X3长980的不锈钢方管与其他配件制作而成，固定架支撑板（7.5）是精密铸造件加工而成。

8、水平目标定位控制架:

过渡板（8.1）用Q235A310X290X20制作而成，球头固定架（8.2）用镶有球形聚四氟乙烯套制作而成共3件，球头支撑轴（8.3）是采用带法兰的丝杆（丝杆是M22X1.5）套上带内螺纹的球头杆组成，球头油缸甲（8.4）及球头油缸乙（8.5）外径为70、轴径36，轴外端带有M22X1.5螺纹杆，套上带内螺纹的球头杆，行程为50，滑槽架（8.6）外形尺寸为310X290X200及滑槽（8.7）精密铸造而成，横向油缸(8.8)外径为50、轴径25，轴外端带有M20X1.5螺纹杆，套上带内螺纹的球头杆，8.9为燕尾架根据其采用的行走机构及升降机构确定。

Claims

1.一种移动式隧道自动水平定位检测臂，它由检测仪器、保护架、阻尼臂、刚性伸缩臂、罩壳、横向旋转驱动机构、高度升高控制架、水平目标定位控制架及动力驱动源组成，其特征在于：每组三角轮具有三个可绕各自轮轴自由转动的轮、其三个轮的中心点构成等边三角形，三个轮又可绕等边三角形的中心点为轴转动，所述的保护架是由4组三角轮、保护壳及连接架组成，每组三角轮用螺栓连接在保护壳上，三角轮上切面高于保护壳，保护壳与连接架用螺栓连接，当三角轮与检查面接触碰到障碍时三角轮自身旋转越过障碍,阻尼臂是由移动杆、高度调节板、压缩弹簧、弹簧调节杆及导向杆组成，其移动杆上部与保护架的连接架用螺栓连接，工作时装上保护架,刚性伸缩臂是由阻尼臂连接板、移动架、内螺纹空心丝杆、导向架、固定导向架、连接板、刹车电机及蜗轮减速器组成，其中阻尼臂连接板与阻尼臂的高度调节板用螺栓连接，方便调节导向杆的高度,罩壳是由钢板压制而成与横向旋转控制架的轴承座用螺栓连接；横向旋转驱动机构是由链轮轴、链轮、轴承座、链轮固定座、蜗杆、刹车电机甲、左旋丝杆、右旋丝杆、左旋蜗轮、右旋蜗轮及定位杆组成，其中链轮轴带法兰处与刚性伸缩臂的连接板用螺栓连接,高度升高控制架是由油缸连接板、油缸、升高架、油缸固定架及固定架支撑板组成，其中固定架支撑板与水平目标定位控制架的过渡板用螺栓连接，油缸连接板与横向旋转驱动机构的轴承座用螺栓连接，水平目标定位控制架是由过渡板、球头固定架、球头支撑轴、球头油缸甲、球头油缸乙、滑槽架、滑槽、横向油缸及燕尾架组成，其中过渡板与高度升高控制架的固定架支撑板用螺栓连接,动力驱动源是由电机、油泵、油箱及控制阀组成，用螺栓将动力驱动源固定在滑槽架上。

2.根据权利要求1的一种移动式隧道自动水平定位检测臂，其特征在于：所述的刚性伸缩臂是由刹车电机带动蜗轮减速器输出轴旋转，带动固定导向架里的T52空心丝杆轴转动带动内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆传动及带动导向架的移动，内螺纹空心丝杆里的T32空心丝杆转动带动移动架里的T18球头丝杆运动而带动移动架移动，使刚性伸缩臂伸长及收回。

3.根据权利要求1的一种移动式隧道自动水平定位检测臂，其特征在于：所述的横向旋转驱动机构是由刹车电机甲带动蜗杆旋转，蜗杆旋转带动左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转，左旋蜗轮及右旋蜗轮旋转分别带动左旋丝杆及右旋丝杆上升及下降，从而拉动链条上下运动，带动链轮旋转，使得刚性伸缩臂旋转，其中定位杆是起丝杆导向作用的。

4.根据权利要求1的一种移动式隧道自动水平定位检测臂，其特征在于：所述的高度升高控制架是由油缸带动升高架伸出和收回的，油缸固定架是起升高架导向作用的。

5.根据权利要求1的一种移动式隧道自动水平定位检测臂，其特征在于：所述的水平目标定位控制架是将球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙的上部球头部位分别套入各自的球头固定架上，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙将套入在各自上部球头部位的球头固定架分别用螺栓固定在过渡板上，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙的法兰与滑槽架上部用螺栓连接，滑槽架下部与滑槽上部用螺栓连接，滑槽与燕尾架滑动连接，横向油缸带球头部位与滑槽用螺栓连接，横向油缸的另一端与燕尾架通过螺栓连接，其中球头固定架共3件，球头支撑轴、球头油缸甲及球头油缸乙与过渡板及滑槽架的连接运用三角形支撑。

6.根据权利要求1的一种移动式隧道自动水平定位检测臂，其特征在于：所述的动力驱动源是为球头油缸甲、球头油缸乙及横向油缸分别提供可控制的独立动力。