一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置及其測(cè) 量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，在盾構(gòu)施工中，由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)路線的 曲率變化及推進(jìn)油缸的伸出長(zhǎng)度不能時(shí)刻保持一致等原因，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)內(nèi)側(cè)與管片外側(cè)之 間的空間發(fā)生變化，這個(gè)變化的空間就是盾尾間隙。當(dāng)盾尾間隙的變化量超過(guò)設(shè)計(jì)允許的 范圍時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致盾尾與管片之間發(fā)生過(guò)度擠壓，從而加速了管片與盾尾密封刷的磨損，進(jìn) 而破壞了盾尾的密封系統(tǒng)，甚至?xí)斐啥軜?gòu)機(jī)推進(jìn)軸線發(fā)生偏離等重大施工問題。因此，有 必要對(duì)盾尾間隙進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量來(lái)保證盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。
[0003] 目前，測(cè)量盾尾間隙的方法是通過(guò)人工測(cè)量，由于人工測(cè)量每次的測(cè)量位置并不 能保持一致，而且測(cè)量人員技術(shù)和測(cè)量方式不同，使得測(cè)量盾尾間隙的結(jié)果往往會(huì)產(chǎn)生較 大的誤差，同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)狹小的空間和復(fù)雜的施工環(huán)境會(huì)給測(cè)量人員帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱 患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量盾尾間隙結(jié)果不準(zhǔn)確且測(cè)量過(guò)程存在安全隱患的問題， 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。所述技術(shù)方案如下：
[0005] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置，所述測(cè)裝置包括： 殼體、電機(jī)、液壓油缸、編碼器、旋轉(zhuǎn)板、測(cè)量桿、位置傳感器和控制器，所述電機(jī)和所述液壓 油缸的油缸座均位于所述殼體內(nèi)，所述液壓油缸的油缸座與所述電機(jī)的輸出軸相連，且所 述液壓油缸的活塞桿軸線與所述電機(jī)的輸出軸的軸線位于同一條直線上，所述編碼器安裝 在所述液壓油缸的油缸座的側(cè)壁或所述電機(jī)的輸出軸上，所述液壓油缸的活塞桿伸出所述 殼體并安裝在所述旋轉(zhuǎn)板的一側(cè)端面上，所述測(cè)量桿的一端安裝在所述旋轉(zhuǎn)板的另一側(cè)端 面上，且所述測(cè)量桿的軸線平行于所述活塞桿的軸線布置，所述位置傳感器安裝在所述測(cè) 量桿上，所述編碼器和所述位置傳感器分別與所述控制器連接。
[0006] 具體地，所述測(cè)量裝置還包括滑動(dòng)桿，所述滑動(dòng)桿的一端安裝在所述活塞桿上，所 述滑動(dòng)桿的另一端安裝在所述旋轉(zhuǎn)板的一側(cè)端面上。
[0007] 具體地，所述殼體底部設(shè)置有固定架，所述電機(jī)固定在所述固定架上。
[0008] 具體地，所述測(cè)量桿的直徑為1mm~2mm。
[0009] 具體地，所述測(cè)量裝置固定在所述盾構(gòu)機(jī)盾尾的千斤頂?shù)装逄帯?br>[0010] 進(jìn)一步地，所述電機(jī)為伺服電機(jī)。
[0011]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種采用上述的測(cè)量裝置測(cè)量盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的 方法，所述方法包括：
[0012]驅(qū)動(dòng)所述液壓油缸的活塞桿移動(dòng)，使所述位置傳感器伸入盾尾與管片所形成的盾 尾間隙內(nèi)，且所述測(cè)量桿的軸線平行于所述管片的軸線布置；
[0013] 使所述測(cè)量桿碰觸所述管片或所述盾尾，所述位置傳感器將信號(hào)輸出至所述控制 器，所述編碼器開始記錄所述電機(jī)的輸出軸的角度位置；
[0014] 所述控制器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述測(cè)量桿對(duì)應(yīng)向所述盾尾或所述管 片的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0015] 當(dāng)所述測(cè)量桿對(duì)應(yīng)碰觸到所述盾尾或所述管片，所述位置傳感器將信號(hào)輸出至所 述控制器，所述控制器使所述電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，所述編碼器獲取所述電機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角 度Θ，并將所述旋轉(zhuǎn)角度Θ轉(zhuǎn)換為信號(hào)，并將所述信號(hào)反饋給所述控制器；
[0016] 所述控制器獲取所述電機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度Θ;
[0017] 則所述盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙尺寸 為1/2所述盾尾的內(nèi)徑，r為所述盾尾的中心軸線到所述旋轉(zhuǎn)板的旋轉(zhuǎn)中心軸線的距離，1為 所述旋轉(zhuǎn)板的旋轉(zhuǎn)中心到所述測(cè)量桿的中心軸線的距離，Θ為所述電機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角 度。
[0018] 具體地，所述方法還包括:通過(guò)所述控制器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述測(cè) 量桿向所述盾尾或所述管片的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并使所述測(cè)量桿碰觸所述管片或所述盾尾。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例提供了一種盾構(gòu) 機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置，將該測(cè)量裝置的測(cè)量桿伸入盾尾與管片所形成的盾尾間隙內(nèi)，且 測(cè)量桿的軸線平行于管片的軸線布置，當(dāng)測(cè)量桿碰觸管片或盾尾，則位置傳感器將信號(hào)輸 出至控制器，控制器控制電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量桿轉(zhuǎn)動(dòng)，直至測(cè)量桿對(duì)應(yīng)碰觸到盾尾或管片，位置傳 感器再次將信號(hào)輸出至控制器，控制器控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)編碼器獲得電機(jī)的輸出軸 的旋轉(zhuǎn)角度，并通過(guò)計(jì)算獲取盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的尺寸，該裝置操作簡(jiǎn)單，而且測(cè)量結(jié)果精 確，可以不在盾構(gòu)機(jī)盾尾處即可完成測(cè)量，具有較高的安全性，同時(shí)，提高了測(cè)量盾構(gòu)機(jī)盾 尾間隙的效率及自動(dòng)化程度。該盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量方法步驟少，而且測(cè)量結(jié)果精確，且 測(cè)量過(guò)程具有較高的安全性，同時(shí)，提高了測(cè)量盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的效率及自動(dòng)化程度。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置的殼體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的測(cè)量方法的測(cè)量原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0025] 實(shí)施例一
[0026]本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置，如圖1和圖2所示，該測(cè) 量裝置包括:殼體1、電機(jī)2、液壓油缸3、編碼器4、旋轉(zhuǎn)板5、測(cè)量桿6、位置傳感器(圖中未示） 和控制器（圖中未示），電機(jī)2和液壓油缸3的油缸座3a均位于殼體1內(nèi)，液壓油缸3的油缸座 3a與電機(jī)2的輸出軸2a相連，且液壓油缸3的活塞桿3b軸線與電機(jī)2的輸出軸2a的軸線位于 同一條直線上，編碼器4安裝在液壓油缸3的油缸座3a的側(cè)壁或電機(jī)2的輸出軸2a上，液壓油 缸3的活塞桿3b伸出殼體1并安裝在旋轉(zhuǎn)板5的一側(cè)端面上，測(cè)量桿6的一端安裝在旋轉(zhuǎn)板5 的另一側(cè)端面上，且測(cè)量桿6的軸線平行于活塞桿3b的軸線布置，位置傳感器安裝在測(cè)量桿 6上，編碼器4和位置傳感器分別與控制器連接。在本實(shí)施例中，編碼器4安裝在液壓油缸3的 油缸座3a的側(cè)壁上。
[0027] 具體地，該測(cè)量裝置還可以包括滑動(dòng)桿7,滑動(dòng)桿7的一端安裝在活塞桿3b上，滑動(dòng) 桿7的另一端安裝在旋轉(zhuǎn)板5的一側(cè)端面上。該滑動(dòng)桿7能夠增加活塞桿3b的長(zhǎng)度，防止活塞 桿3b的長(zhǎng)度較短而不能伸入盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙內(nèi)。
[0028] 具體地，殼體1底部設(shè)置有固定架8,電機(jī)2固定在固定架8上。固定架8能夠固定電 機(jī)2，使電機(jī)2的工作更穩(wěn)定，減少測(cè)量誤差。
[0029] 具體地，測(cè)量桿6的直徑為1mm~2mm。
[0030] 具體地，該測(cè)量裝置固定在盾構(gòu)機(jī)盾尾的千斤頂?shù)装逄帯ＧЫ镯數(shù)装逄幏€(wěn)定性好， 該測(cè)量裝置固定在穩(wěn)定的千斤頂?shù)装逄帲瑴p小測(cè)量誤差，更有利于得到準(zhǔn)確度高的測(cè)量結(jié) 構(gòu)。
[0031] 進(jìn)一步地，電機(jī)1可以為伺服電機(jī)。伺服電機(jī)反應(yīng)速度快，可以減少測(cè)量誤差。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙的測(cè)量裝置，將該測(cè)量裝置的測(cè)量桿伸 入盾尾與管片所形成的盾尾間隙內(nèi)，且測(cè)量桿的軸線平行于管片的軸線布置，當(dāng)測(cè)量桿碰 觸管片或盾尾，則位置傳感器將信號(hào)輸出至