垫木清运方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种垫木清运方法及装置，其中，垫木清运装置包括检测装置、清运执行装置和控制装置，检测装置包括一组传感器或者沿掘进垂直方向间隔设置的至少两组传感器，每组传感器包括一个距离传感器或者沿掘进轴线方向间隔分布的至少两个距离传感器。控制装置能根据一组传感器中各距离传感器检测的垂向距离之和判断需要执行垫木清运作业的时机，以控制清运执行装置移动并抓取垫木后将垫木清运至指定位置。本发明专利技术能准确、稳定、高效地实现对管片上垫木的自动清运作业，进而有效解决目前盾构施工作业中操作人员需站在编组列车或者多功能运输车上取垫木或将卸载器上管片垫木打落到隧道中，操作人员再进入隧道拾取垫木的问题。操作人员再进入隧道拾取垫木的问题。操作人员再进入隧道拾取垫木的问题。

【技术实现步骤摘要】
垫木清运方法及装置


[0001]本专利技术是关于隧道施工
，尤其涉及一种垫木清运方法及装置。

技术介绍

[0002]随着城市地铁、跨江跨海隧道等地下工程施工规模的逐年扩大，盾构施工法因其高效率、高安全性以及环境友好性等特点，应用工程越来越多。盾构机进行隧道施工作业时，需要用到大量管片，成摞的管片通过编组列车(Rolling stock)或者多功能运输车(MSV)将需要拼装的管片运送至盾构机的后配套管片卸载区域。成摞的管片间放置有支撑垫木，以保护管片。后配套管片卸载区域的管片吊机吊取管片后，垫木将遗留在下一层管片的上方，导致管片吊机无法正常抓取下一块管片，因此需要操作人员清除遗留在管片上的垫木。
[0003]现有施工作业中操作人员站在管片上，将垫木取下；在其他一些项目中，也存在操作人员站在编组列车或者多功能运输车上取垫木的情况；如果有卸载器，一般是操作人员先将垫木从管片上打落至隧道中，再进入隧道拾取垫木。从安全施工的角度考虑，以上垫木的取拿方式都极易引发意外事故，导致人员伤亡情况的发生。特别是一些设备中，相关规范和标准禁止人员站在管片上或者下到隧道中取拿垫木。
[0004]公开号为CN215057467U的技术专利公开了一种管片吊运系统，在拖车行走梁上设置有带动机械手运动的驱动装置，以对管片垫木进行清除。该专利虽提及安装有识别装置，以识别管片上垫木的形状和位置，但并未提及具体识别定位的方法，而且针对盾构复杂的施工环境常规成熟的视觉识别系统也不太适用，比如隧道内的粉尘、水汽、设备振动等都不适用于现有识别系统。同时该专利并没有提及机器械手如何将管片上的垫木抓取并清除，只是简单的表述。
[0005]公开号为CN111706369A的专利技术专利公开了一种垫木抓取装置及其控制方法，通过在管片卸载区域设置的轴向行走单元及垫木抓取单元，轴向行走单元前后运动并会带动抓取单元同步移动，抓取单元能够将管片卸载区域的垫木抓起，在轴向行走单元的带动下，将垫木输送至特定的位置，由站在拖车两侧的操作人员从抓取单元上将垫木取下。但该专利提及的垫木抓取方式存在以下问题：垫木由于每次放置位置不一，需要用人工借助遥控器或其他方式驱动轴向行走单元来回调节抓取单元位置；若垫木放置位置倾斜、振动造成枕木发生倾斜等状况，平衡梁两侧的双抓取手会存在无法同时牢靠抓取垫木的严重问题；因为存在双层以上的管片枕木抓取的现象，该专利是由升降绳下降带动抓取单元完成垫木的抓取作业，未提及怎么判断升降绳是否到达垫木抓取位的问题；最重要的是垫木的清除作业需要多重人工判断参与，比如判断是否要进行垫木的清除；升降绳可能由人工加以判定是否到垫木抓取位，抓取枕木时需要人工来回调整轴向移动以保证抓取手能够准确抓取等等问题。
[0006]因此，面对复杂的盾都施工作业工况以及高效安全施工的作业需求，亟需设计一种盾构机施工用管片垫木自动检测、清运方法及其清运机构。
[0007]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种垫木清运方法及装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种垫木清运方法及装置，能准确、稳定、高效地实现对管片上垫木的自动清运作业，进而有效解决目前盾构施工作业中操作人员需站在编组列车或者多功能运输车上取垫木或将卸载器上管片垫木打落到隧道中，操作人员再进入隧道拾取垫木的问题。
[0009]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0010]本专利技术提供一种垫木清运方法，在管片卸载区域的顶部设置一组传感器或者沿掘进垂直方向间隔设置至少两组传感器，每组传感器包括一个距离传感器或者沿掘进轴线方向间隔分布的至少两个距离传感器；且传感器的组数为至少两组时，各组传感器中所包含的距离传感器的数量相同，各组传感器中相对应的各距离传感器的连线平行于掘进垂直方向；垫木清运方法包括如下步骤：
[0011]S1、在管片吊机进入管片卸载区域，抓取第N
‑
(m
‑
1)层管片并离开管片卸载区域后，根据各距离传感器检测的垂向距离，计算一组传感器中各距离传感器检测的垂向距离之和，并记作H；
[0012]S2、当h
N
+(m
‑
1)x+α＜H≤h
N
+mx+α时，准备对第N
‑
m层管片上的垫木执行垫木清运作业；
[0013]S3、将清运执行装置移动至管片卸载区域，抓取第N
‑
m层管片上方的垫木，并将该垫木清运至指定位置，完成对第N
‑
m层管片上方的垫木的清运作业；
[0014]S4、将清运执行装置移动至安全待清运区域；
[0015]S5、重复步骤S1
‑
S4，直至完成第一层管片上方的垫木的清运作业；
[0016]其中，h
N
表示一组传感器中各距离传感器到第N层管片的垂向距离之和；1≤m≤N
‑
1，且m和N均为正整数，N表示管片运输装置上一摞管片中管片的总层数；0＜α＜x，x表示上下相邻两个管片的上表面之间的竖直高度差，α表示控制精度。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，在步骤S1中，当T+α＜H≤h
N
+α时，管片吊运机进入管片卸载区域，并抓取第N层管片；其中，T表示距离传感器的探头所在水平面距第N层管片的最近垂向距离。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，传感器的组数为两组；在步骤S1中，各组传感器中相对应的两个距离传感器检测的垂向距离之差的绝对值均小于等于预设值时，清运执行装置处于工作待命模式；否则，清运执行装置处于失电保护状态。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，清运执行装置包括活动连接的伸缩机械臂和末端抓取机构；步骤S3中将清运执行装置移动至管片卸载区域，抓取第N
‑
m层管片上方的垫木，并将该垫木清运至指定位置，包括如下步骤：
[0020]将清运执行装置的轴线方向由初始竖直状态调整至水平状态；
[0021]将清运执行装置沿掘进轴线方向移动至管片卸载区域；
[0022]将伸缩机械臂由水平位置向靠近相应垫木的方向摆动预设角度，以摆动至靠近相应垫木的位置；
[0023]根据相应垫木所在的管片层数，将伸缩机械臂伸长预设长度，将末端抓取机构相对于伸缩机械臂向靠近相应垫木的方向摆动；
[0024]将伸缩机械臂向内摆至竖直位置，并同时将末端抓取机构摆回至与伸缩机械臂同轴，以将相应垫木由外侧拨动至第N
‑
m层管片的底部；
[0025]将伸缩机械臂缩回预设长度，将末端抓取机构的相应夹爪张开；再将伸缩机械臂伸长预设长度，将末端抓取机构的相应夹爪收缩以抓取相应的垫木；将伸缩机械臂缩回并调整至水平位置，通过移动并调整清运执行装置，以将相应垫木运输至垫木放置箱内。
[0026]在本专利技术的一较佳实施方式中，在管片卸载区域还设有监控摄像机和蜂鸣器，监控摄像机能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垫木清运方法，其特征在于，在管片卸载区域的顶部设置一组传感器或者沿掘进垂直方向间隔设置至少两组传感器，每组所述传感器包括一个距离传感器或者沿掘进轴线方向间隔分布的至少两个距离传感器；且所述传感器的组数为至少两组时，各组所述传感器中所包含的距离传感器的数量相同，各组所述传感器中相对应的各所述距离传感器的连线平行于掘进垂直方向；所述垫木清运方法包括如下步骤：S1、在管片吊机进入所述管片卸载区域，抓取第N
‑
(m
‑
1)层管片并离开所述管片卸载区域后，根据各所述距离传感器检测的垂向距离，计算一组所述传感器中各所述距离传感器检测的垂向距离之和，并记作H；S2、当h
N
+(m
‑
1)x+α＜H≤h
N
+mx+α时，准备对第N
‑
m层管片上的垫木执行垫木清运作业；S3、将清运执行装置移动至所述管片卸载区域，抓取第N
‑
m层管片上方的垫木，并将该垫木清运至指定位置，完成对第N
‑
m层管片上方的垫木的清运作业；S4、将所述清运执行装置移动至安全待清运区域；S5、重复步骤S1
‑
S4，直至完成第一层管片上方的垫木的清运作业；其中，h
N
表示一组所述传感器中各所述距离传感器到第N层管片的垂向距离之和；1≤m≤N
‑
1，且m和N均为正整数，N表示管片运输装置上一摞管片中管片的总层数；0＜α＜x，x表示上下相邻两个管片的上表面之间的竖直高度差，α表示控制精度。2.如权利要求1所述的垫木清运方法，其特征在于，在步骤S1中，当T+α＜H≤h
N
+α时，所述管片吊运机进入所述管片卸载区域，并抓取第N层管片；其中，T表示所述距离传感器的探头所在水平面距第N层管片的最近垂向距离。3.如权利要求1所述的垫木清运方法，其特征在于，所述传感器的组数为两组；在步骤S1中，各组所述传感器中相对应的两个所述距离传感器检测的垂向距离之差的绝对值均小于等于预设值时，所述清运执行装置处于工作待命模式；否则，所述清运执行装置处于失电保护状态。4.如权利要求1所述的垫木清运方法，其特征在于，所述清运执行装置包括活动连接的伸缩机械臂和末端抓取机构；步骤S3中将清运执行装置移动至所述管片卸载区域，抓取第N
‑
m层管片上方的垫木，并将该垫木清运至指定位置，包括如下步骤：将所述清运执行装置的轴线方向由初始竖直状态调整至水平状态；将所述清运执行装置沿掘进轴线方向移动至所述管片卸载区域；将所述伸缩机械臂由水平位置向靠近相应垫木的方向摆动预设角度，以摆动至靠近相应垫木的位置；根据相应垫木所在的管片层数，将所述伸缩机械臂伸长预设长度，将所述末端抓取机构相对于所述伸缩机械臂向靠近相应垫木的方向摆动；将所述伸缩机械臂向内摆至竖直位置，并同时将所述末端抓取机构摆回至与所述伸缩机械臂同轴，以将相应垫木由外侧拨动至第N
‑
m层管片的底部；将所述伸缩机械臂缩回预设长度，将所述末端抓取机构的相应夹爪张开；再将所述伸缩机械臂伸长预设长度，将所述末端抓取机构的相应夹爪收缩以抓取相应的垫木；将所述
伸缩机械臂缩回并调整至水平位置，通过移动并调整所述清运执行装置，以将相应垫木运输至垫木放置箱内。5.如权利要求1所述的垫木清运方法，其特征在于，在所述管片卸载区域还设有监控摄像机和蜂鸣器，所述监控摄像机能对所述管片卸载区域进行全方位监控；在步骤S3和步骤S4中，所述蜂鸣器能发出报警声。6.如权利要求5所述的垫木清运方法，其特征在于，所述监控摄像机监测到所述管片卸载区域内为有人状态时，所述管片吊机和清运执行装置均停机，且所述蜂鸣器发出报警声。7.一种垫木清运装置，其特征在于，所述垫木清运装置用于对运送至管片卸载区域的管片上的垫木进行检测和清运，所述垫木清运装置包括：检测装置，其包括位于所述管片卸载...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴乾坤，李正道，王一新，彭飞虎，杨航，钱豪，赵远洋，姜礼杰，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：