一種移動式隧道自動水平定位檢測臂的製作方法

2023-07-31 20:21:56

專利名稱：一種移動式隧道自動水平定位檢測臂的製作方法
技術領域：
本發明涉及隧道工程機械，特別涉及隧道自動水平定位檢測臂。
背景技術：
對於公路、鉄路隧道及地鐵在施工中，均需對其隧道的襯砌面進行安全性和穩定性的檢測，由於隧道地面和隧道襯砌面的複雜性，其檢測用雷達天線裝置，怎樣才能按照隧道襯砌面設計要求，進行電磁掃描，使雷達天線所在的檢測臂適應隧道襯砌面檢測，特別是在施工中，由於路面不平整，因此要求雷達天線能按要求進行各種姿態和角度的調整。目前對正在施工中的隧道襯砌面檢測還使用人抬著雷達天線檢測隧道襯砌面未發現有該自動調節的檢測臂。

發明內容
本發明的目的在於，設計ー種能固定於移動裝置上的隧道檢測臂，並使該檢測臂能按隧道被掃描的工作面自行進行調整，同時檢測臂可按檢測要求進行自動調整。本發明的技術方案是隧道自動水平定位檢測臂，它由檢測儀器、保護架、阻尼臂、剛性伸縮臂、罩殼、橫向旋轉驅動機構、高度升高控制架、水平目標定位控制架及動カ驅動源組成，其特徵在於所述的保護架是由4組三角輪、保護殼及連接架組成，其中三角輪上切面高於保護殼，保護殼與連接架用螺栓連接，方便不同規格的隧道檢測儀器的固定與拆除；阻尼臂是由移動杆、高度調節板、壓縮彈簧、彈簧調節杆及導向杆組成，其移動杆上部與保護架的連接架用螺栓連接，工作時裝上保護架，不工作時可拆除；剛性伸縮臂是由阻尼臂連接板、移動架、內螺紋空心絲杆、導向架、固定導向架、連接板、剎車電機及蝸輪減速器組成，其中阻尼臂連接板與阻尼臂的高度調節板用螺栓連接，方便調節導向杆的高度；罩殼是由Imm鋼板壓制而成與橫向旋轉控制架的軸承座用螺栓連接；橫向旋轉驅動機構是由鏈輪軸、鏈輪、軸承座、鏈輪固定座、蝸杆、剎車電機甲、左旋絲杆、右旋絲杆、左旋蝸輪、右旋蝸輪及定位杆組成，其中鏈輪軸帶法蘭處與剛性伸縮臂的連接板用螺栓連接；高度升高控制架是由油缸連接板、油缸、升高架、油缸固定架及固定架支撐板組成，其中固定架支撐板與水平目標定位控制架的過度板用螺栓連接，油缸連接板與橫向旋轉驅動機構的軸承座用螺栓連接；水平目標定位控制架是過渡板、球頭固定架、球頭支撐軸、為球頭油缸甲、球頭油缸こ、滑槽架、滑槽、橫向油缸及燕尾架組成，其中過渡板與高度升高控制架的固定架支撐板用螺栓連接；動カ驅動源是由電機、油泵、油箱及控制閥等組成，用螺栓將他固定在滑槽架上；動カ驅動源是由電機、油泵、油箱及控制閥等組成，用螺栓將他固定在滑槽架上。所述的剛性伸縮臂是由剎車電機帶動蝸輪減速器輸出軸旋轉，帶動固定導向架裡的T52空心絲杆軸轉動帶動內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆傳動及帶動導向架的移動，內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆轉動帶動移動架裡的T18球頭絲杆運動而帶動移動架移動，使剛性伸縮臂伸長及收回。所述的橫向旋轉驅動機構是由剎車電機甲帶動蝸杆旋轉，蝸杆旋轉帶動左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉，左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉分別帶動左旋絲杆及右旋絲杆上升及下降，從而拉動鏈條上下運動，帶動鏈輪旋轉，使得剛性伸縮臂旋轉，其中定位杆是起絲杆導向作用的。所述的高度升高控制架是由油缸帶動升高架伸出和收回的，油缸固定架是起升高架導向作用的。所述的水平目標定位控制架是由過渡板與球頭固定架、球頭支撐軸、球頭油缸甲及球頭油缸こ的球頭杆用螺栓連接，球頭支撐軸、球頭油缸甲及球頭油缸こ的法蘭與滑槽架上部用螺栓連接，滑槽架下部與滑槽上部用螺栓連接，滑槽與燕尾架滑動連接，橫向油缸帶球頭部位與滑槽用螺栓連接，橫向油缸的另一端與燕尾架通過螺栓連接，其中球頭固定架共3件，球頭油缸甲及球頭油缸こ與過渡板及滑槽架的連接運用三角形支撐的穩定性原理而來，球頭固定架中的球頭在30度角度上任意轉動，球頭油缸甲及球頭油缸こ的球頭分別在球頭固定架裡30度角度上任意轉動。所述的動力驅動源是為球頭油缸甲、球頭油缸こ及橫向油缸分別提供可控制的獨 立動力。保護架是由用來裝檢測儀器的，當三角輪與檢查面接觸，當碰到障礙時三角輪自身旋轉越過障礙，保護殼是保護檢測儀器不受損壞。阻尼臂是由高度不平衡時，通過壓縮彈簧的作用，移動杆在導向杆內上下運動，保證三角輪始終與檢查面接觸，彈簧調節杆是用於調節壓縮彈簧的松紫。
在隧道自動水平定位檢測臂(簡稱檢測臂)的配合下，把雷達天線固定在檢測臂上對隧道襯砌面進行檢測，由於隧道頂部橫向表面是弧形面的，在施工中還未對隧道襯砌面進行表面處理時，局部出現的施工接縫及不平整，在檢測時為了克服以上問題，我們在保護殼上安裝了 4組三角輪，當三角輪與檢查面接觸吋，當碰到障礙時三角輪自身旋轉越過障礙，在檢測臂上我們設計了阻尼臂，其作用是當雷達在檢測時碰到起伏時，阻尼臂保證三角輪貼在隧道襯砌面上，使得雷達天線在橫向及縱向面始終與隧道襯砌面保持在同一面上，阻尼臂還可以通過導向杆的安裝位置來調節高度，這樣保證了雷達天線對隧道襯砌面的檢測質量的穩定及提高檢測質量。檢測臂根據不同的工作面可橫向轉動，滿足不同的工作環境。橫向旋轉驅動機構通過剎車電機甲帶動蝸杆旋轉，蝸杆旋轉帶動左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉，左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉分別帶動左旋絲杆及右旋絲杆上升及下降，從而拉動鏈條上下運動，帶動鏈輪旋轉，使得剛性伸縮臂左、右橫向旋轉180°，不工作時可收回，當檢測隧道側面時剛性伸縮臂由剎車電機帶動蝸輪減速器輸出軸旋轉，帶動固定導向架裡的T52空心絲杆軸轉動帶動內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆傳動及帶動導向架的移動，內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆轉動帶動移動架裡的T18球頭絲杆運動而帶動移動架移動，使剛性伸縮臂伸長及收回，工作完畢後收回。檢測臂根據不同的工作面可升高或下降，滿足不同高度的工作面。高度升高控制架是根據檢測面的高度，由油缸自動調節，帶動升高架伸出使得檢測儀器達到工作面，工作完畢後收回。檢測臂根據不同的施工路面自動調節檢測儀器對檢測面位置及方向的調節。
施工的路面不平整時，運載檢測臂的車輛，或其它行走機構，會發生傾斜，在上、下坡時，也發生傾斜，檢測臂上的檢測儀器就會偏離被檢測的面，使檢測數據不準確，為此設計了水平目標定位控制架，其作用是當車輛，或其它行走機構傾斜時通過角度傳感器控制動カ驅動源的動カ輸出，動カ驅動源根據角度傳感器的信號分別控制球頭油缸甲、球頭油缸こ及橫向油缸，保證了檢測臂上的檢測儀器水平位置及檢測位置，當檢測臂側傾時球頭油缸甲工作的同時橫向油缸也在工作，球頭油缸甲的工作保證檢測臂保持水平，橫向油缸的工作保證檢測臂上的檢測儀器回到被檢測的工作面上，當檢測臂傾斜時角度傳感器控制動カ驅動源的動カ輸出，動カ驅動源根據角度傳感器的信號分別控制球頭油缸甲、球頭油缸こ及橫向油缸的工作保證檢測臂保持水平及檢測儀器回到被檢測的工作面上，這樣保證了雷達天線對隧道襯砌面的檢測質量的穩定及提高檢測質量。本發明的優點在於，可裝在汽車或其它的行走機構，能適應不同的路面，更重要的是它可以在正在施工的路面上對隧道襯砌面進行檢測，其結構簡單，全自動或遙控操作，使得雷達天線在橫向及縱向面始終與隧道襯砌面保持在同一面上，這樣保證了雷達天線對隧道襯砌面的檢測質量的穩定及提高檢測質量。以往隧道襯砌面的檢測，由於由於隧道頂部表面是弧形、路面與隧道襯砌面的高度高，以往是採用人エ舉著雷達天線站在簡易的腳手架上進行隧道襯砌面的檢測及維護，這造成人的勞動強度大、效率低、不安全、檢測質量不穩定、長時間的工作電磁輻射對人產生一定的傷害，為此，針對以上的問題我們設計製作了隧道檢測臂，檢測臂解決了以上問題，克服了人為的因素影響，可以保證檢測質量的穩定，提高檢測質量，解除人的勞動強度，提高效率。


圖I 為本發明隧道自動水平定位檢測臂結構示意正面圖。圖2 為本發明隧道自動水平定位檢測臂結構示意側面圖。圖3 保護架結構示意正面圖。圖4 保護架結構示意側面圖。圖5 阻尼臂結構示意正面圖。圖6 阻尼臂結構示意側面圖。圖7 剛性伸縮臂結構示意正面圖。圖8 橫向旋轉驅動機構結構示意正面圖。圖9 橫向旋轉驅動機構結構示意側面圖。圖10 高度升高控制架結構示意正面圖。圖11 水平目標定位控制架結構示意正面圖。圖12 水平目標定位控制架結構示意側視圖。
圖13 水平目標定位控制架結構示意俯面圖。附圖中1為檢測儀器；2為保護架；3為阻尼臂；4為剛性伸縮臂；5為罩殼；6為橫向旋轉驅動機構；7為高度升高控制架；8為水平目標定位控制架；9為動カ驅動源；2. I為連接架；2. 2為保護殼；2. 3為三角輪；3. I為移動杆；3. 2為高度調節板；3.3壓縮彈簧；3.4為彈簧調節杆；3. 5導向杆；4. I為阻尼臂連接板；4. 2為移動架；4. 3為內螺紋空心絲杆；4. 4為導向架；4. 5為固定導向架；4. 6為連接板；4. 7為剎車電機；4. 8為蝸輪減速 器；6. I為鏈輪軸；6. 2為鏈輪；6. 3為軸承座；6. 4為鏈輪固定座；6. 5為蝸杆；6. 6為剎車電機甲；6. 7為左旋絲杆；6. 8為右旋絲杆；6. 9為左旋蝸輪。6. 10為右旋蝸輪；6. 11為定位杆；7. I為油缸連接板；7. 2為油缸；7.3為升高架。7. 4為油缸固定架；7. 5為固定架支撐板；8. I為過渡板；8. 2為球頭固定架；8. 3為球頭支撐軸；8. 4為球頭油缸甲；8. 5為球頭油缸こ；8. 6為滑槽架；8. 7為滑槽；8. 8為橫向油缸；8. 9為燕尾架。
具體實施例I、本發明隧道自動水平定位檢測臂幾何尺寸(単位mm):
最大外形尺寸寬X厚X高1500X1000X5600。最大測量半徑3000。最大承載カ50kg。收縮後最小尺寸寬X厚X高1500X1000X1500。2、保護架
根據檢測儀器的規格不同，保護架的尺寸也不同，保護架的幾何尺寸根據檢測儀器的幾何尺寸製作如圖4及圖5所示,三角輪是由3個外徑60的聚氨酯輪組成共4組如圖4及圖5所示。3、阻尼臂
移動杆(圖6 3. I)是採用50X50X2長度為430的不鏽鋼方管，在其上部焊接100X60X5帶35X35厚5定位臺的鋼板，鋼板中間鑽有M12螺孔，用於連接2. I連接架，其下部裝有聚四氟こ烯滑套，在聚四氟こ烯滑套中間裝有M12的螺紋套，其中不鏽鋼方管、聚四氟こ烯滑套用M6沉頭螺釘與M12螺紋套連接，螺紋套採用45鋼調質如圖6所示；圖63. 5導向杆是採用60X60X2長度為620的不鏽鋼方管，在其上部口裝有用螺栓連接的聚四氟こ烯滑套，在底部焊有固定彈簧及固定阻尼臂的60X100高45的鋼板，在鋼板中間鑽有的孔，在60X60X2的不鏽鋼上部及中部焊有圖6所示的3. 2高度調節板其規格是60X20X8;彈簧調節杆是採用M12內六角螺杆，長度是600 ;圖63. 3壓縮彈簧的直徑是，鋼絲是如圖6及圖7所示，3. I移動杆最大彈性移動為350。4、剛性伸縮臂:
分別採用 100X100X2. 5 長 1150 (4. 5. 2>,80X80X2. 5 長 1070 (4. 4. 2)及 60X60X2長1038 (4.4.2)的不鏽鋼方管，作為伸出及收縮的固定及導向用，不鏽鋼方管的伸出及收縮分別採用 T52X3X4 頭(4. 5. 5)、T32X3X4 頭(4. 3. 2)及 Τ18Χ3Χ4 頭(4. 2. I) T 形絲杆帶動，蝸輪減速器(4. 8)採用RV40，各種規格的定位滑塊及固定滑塊用鐵塊鑲聚四氟こ烯製作，第一級(80X80長1070不鏽鋼方管)伸出長度為820，第二級(60X60長1070不鏽鋼方管)伸出長度為820。5 罩殼；
採用厚度O. 5鋼板製作。6、橫向旋轉驅動機構；
鏈輪軸(6. I)採用40Cr調質加工而成，軸承採用3309及7011AC/DB，鏈輪(6. 2)採用節距19. 05、齒數26的雙排鏈輪，軸承座(6. 3)及鏈輪固定座(6. 4)採用精密鋳造，蝸杆(6. 5)採用端面模數為4、頭數4，剎車電機甲(6. 6)採用CV7500AB，左旋絲杆(6. 7)採用T36X6左旋，右旋絲杆(6. 8)採用T36X6右旋，左旋蝸輪(6. 9)及右旋蝸輪(6. 10)模數為4齒數為31 ;定位杆(6. 11)採用45X45X3. 5方管制作而成。7、高度升高控制架；
油缸連接板(7. I)採用精密鑄造件加工而成，油缸(7. 2)外徑為57、軸徑30，行程為350，升高架(7. 3)採用100X100X3長1000的不鏽鋼方管與其他配件製作而成，油缸固定架(7. 4)採用120X120X3長980的不鏽鋼方管與其他配件製作而成，固定架支撐板(7. 5)是精密鑄造件加工而成。8、水平目標定位控制架
過渡板(8. I)用Q235A310X290X20製作而成，球頭固定架(8. 2)用Q235A0110X25鑲 有球形聚四氟こ烯套製作而成共3件，球頭支撐軸(8. 3)是採用帶法蘭的絲杆(絲杆是M22X1. 5)套上帶內螺紋的球頭杆組成，球頭油缸甲(8. 4)及球頭油缸こ(8. 5)外徑為70、軸徑36，軸外端帶有M22X1. 5螺紋杆，套上帶內螺紋的球頭杆，行程為50，滑槽架(8. 6)外形尺寸為310X290X200及滑槽(8. 7)精密鑄造而成，橫向油缸(8.8)外徑為50、軸徑25，軸外端帶有M20X1. 5螺紋杆，套上帯內螺紋的球頭杆，8. 9為燕尾架根據其採用的行走機構及升降機構確定。
權利要求
1.一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，它由檢測儀器、保護架、阻尼臂、剛性伸縮臂、罩殼、橫向旋轉驅動機構、高度升高控制架、水平目標定位控制架及動カ驅動源組成，其特徵在於所述的保護架是由4組三角輪，每組三角輪是由三個可繞各自輪軸自由轉動輪、其三個輪的中心點構成等邊三角形，三個輪又可繞等邊三角形的中心點為軸轉動，4組三角輪由連接架連接保護殼組成，其中三角輪上切面高於保護殼，保護殼與連接架用螺栓連接，阻尼臂是由移動杆、高度調節板、壓縮彈簧、彈簧調節杆及導向杆組成，其移動杆上部與保護架的連接架用螺栓連接，工作時裝上保護架，剛性伸縮臂是由阻尼臂連接板、移動架、內螺紋空心絲杆、導向架、固定導向架、連接板、剎車電機及蝸輪減速器組成，其中阻尼臂連接板與阻尼臂的高度調節板用螺栓連接，方便調節導向杆的高度；罩殼是由鋼板壓制而成與橫向旋轉控制架的軸承座用螺栓連接；橫向旋轉驅動機構是由鏈輪軸、鏈輪、軸承座、鏈輪固定座、蝸杆、剎車電機甲、左旋絲杆、右旋絲杆、左旋蝸輪、右旋蝸輪及定位杆組成，其中鏈輪軸帶法蘭處與剛性伸縮臂的連接板用螺栓連接；高度升高控制架是由油缸連接板、油缸、升高架、油缸固定架及固定架支撐板組成，其中固定架支撐板與水平目標定位控制架的過度板用螺栓連接，油缸連接板與橫向旋轉驅動機構的軸承座用螺栓連接；水平目標定位控制架是過渡板、球頭固定架、球頭支撐軸、為球頭油缸甲、球頭油缸こ、滑槽架、滑槽、橫向油缸及燕尾架組成，其中過渡板與高度升高控制架的固定架支撐板用螺栓連接；動カ驅動源是由電機、油泵、油箱及控制閥等組成，用螺栓將他固定在滑槽架上。
2.根據權利要求I的一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，其特徵在於所述的剛性伸縮臂是由剎車電機帶動蝸輪減速器輸出軸旋轉，帶動固定導向架裡的T52空心絲杆軸轉動帶動內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆傳動及帶動導向架的移動，內螺母空心絲杆裡的T32空心絲杆轉動帶動移動架裡的T18球頭絲杆運動而帶動移動架移動，使剛性伸縮臂伸長及收回。
3.根據權利要求I的一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，其特徵在於所述的橫向旋轉驅動機構是由剎車電機甲帶動蝸杆旋轉，蝸杆旋轉帶動左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉，左旋蝸輪及右旋蝸輪旋轉分別帶動左旋絲杆及右旋絲杆上升及下降，從而拉動鏈條上下運動，帶動鏈輪旋轉，使得剛性伸縮臂旋轉，其中定位杆是起絲杆導向作用的。
4.根據權利要求I的一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，其特徵在於所述的高度升高控制架是由油缸帶動升高架伸出和收回的，油缸固定架是起升高架導向作用的。
5.根據權利要求I的一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，其特徵在於所述的水平目標定位控制架是由過渡板與球頭固定架、球頭支撐軸、球頭油缸甲及球頭油缸こ的球頭杆用螺栓連接，球頭支撐軸、球頭油缸甲及球頭油缸こ的法蘭與滑槽架上部用螺栓連接，滑槽架下部與滑槽上部用螺栓連接，滑槽與燕尾架滑動連接，橫向油缸帶球頭部位與滑槽用螺栓連接，橫向油缸的另一端與燕尾架通過螺栓連接，其中球頭固定架共3件，球頭油缸甲及球頭油缸こ與過渡板及滑槽架的連接運用三角形支撐的穩定性原理而來，球頭固定架中的球頭在30度角度上任意轉動，球頭油缸甲及球頭油缸こ的球頭分別在球頭固定架裡30度角度上任意轉動。
6.根據權利要求I的一種移動式隧道自動水平定位檢測臂，其特徵在於所述的動力驅動源是為球頭油缸甲、球頭油缸こ及橫向油缸分別提供可控制的獨立動力。
全文摘要
本發明涉及隧道工程機械，特別涉及隧道自動水平定位檢測臂。它由檢測儀器、保護架、阻尼臂、剛性伸縮臂、罩殼、橫向旋轉驅動機構、高度升高控制架、水平目標定位控制架及動力驅動源組成其特徵在於所述的保護架是由4組三角輪、保護殼及連接架組成，以及阻尼臂、橫向旋轉驅動機構、剛性伸縮臂、高度升高控制架、保證三角輪貼在隧道襯砌面上，使得雷達天線在橫向及縱向面始終與隧道襯砌面保持在同一面上，本發明的優點在於，可裝在汽車或其它的行走機構，能適應不同的路面，更重要的是它可以在正在施工的路面上對隧道襯砌面進行檢測，保證檢測質量的穩定，提高檢測質量，解除人的勞動強度，提高效率。
文檔編號G01N22/00GK102645438SQ20121014734
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者周世平, 王文秀 申請人:雲南三星機械設備製造股份有限公司