一种垫木抓取装置及其控制方法与流程

本发明属于隧道内管片输送、拼装的技术领域，特别是指一种垫木抓取装置及其控制方法。

背景技术：

采用盾构机进行隧道施工时，需要通过编组列车（rollingstock）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。编组列车或者多功能运输车通常运输两摞或三摞管片，以满足一环管片的数量；成摞的管片之间都有放置有垫木，用来保护管片。后配套管片卸载区域的管片吊机吊取管片后，垫木将留在下一块管片的上面，导致管片吊机无法正常抓取下一块管片，因此需要操作人员取拿管片上遗留的垫木。

国内现有的垫木拿取方式是，操作人员站在管片上，将垫木取下；在国外的一些项目中，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，一般都会将垫木从管片上打落到隧道中，操作人员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。特别是针对出口到欧洲地区的设备中，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，因此迫切需要发明一种能够自动抓取垫木的装置。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种垫木抓取装置及其控制方法，解决了现有技术无法实现自动抓取管片上方垫木的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种垫木抓取装置，包括设置在管片卸载区域的轴向行走单元，轴向行走单元上设置有用于抓取垫木的抓取单元。轴向行走单元能够在管片卸载区域前后运动，轴向行走单元在前后运动时会带动抓取单元同步移动，进而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，由站在拖车两侧安全操作区的操作人员从抓取单元上将垫木取下。操作人员无需人为爬到管片上，便能够实现垫木的轻松抓取，避免了安全事故的发生。

进一步地，所述轴向行走单元包括设置在拖车顶部的行走轨道，行走轨道上设置有行走机构，行走机构上设置所述抓取单元。

进一步地，所述抓取单元包括与行走机构相连的电动吊机，电动吊机的升降绳连接有抓取垫木的电动机械爪。当需要抓取管片上的垫木时，升降绳将电动机械爪下放至对应的高度，然后通过有线或无线方式控制电动机械爪自动张开并抓紧垫木；电动机械爪的抓紧力和张开程度可以根据使用需求进行调节，以适应垫木的外形尺寸。

进一步地，所述升降绳连接有平衡梁，所述电动机械爪通过设置在平衡梁的两端与升降绳相连，通过设置平衡梁保证了抓取及吊运垫木时的稳定性。

进一步地，所述抓取单元包括与行走机构相连的伸缩缸，伸缩缸连接有抓取垫木的电动机械爪。

进一步地，所述伸缩缸连接有平衡梁，所述电动机械爪通过设置在平衡梁的两端与伸缩缸相连。

进一步地，所述行走轨道设置在管片吊机梁的两侧，不影响现有拖车的结构布置。

进一步地，所述行走轨道的两端设置有防撞限位块。

进一步地，所述行走机构的轴向移动动作与管片卸载区域的管片吊机的轴向移动动作电气联锁，防止行走机构的轴向运动与管片吊机的轴向运动发生干涉或碰撞意外。

进一步地，所述轴向行走单元的行走区间两侧的防护网上设置有防护门，管片吊机的轴向移动动作、行走机构的轴向移动动作、防护门的启闭动作之间电气联锁。操作人员通过打开防护门来取电动机械爪上的垫木时，电气联锁能够保证操作人员的安全。

一种垫木抓取装置的控制方法，所述管片吊机吊取后方的管片时，行走机构始终位于管片吊机的后方，防止行走机构的轴向运动与管片吊机的轴向运动发生干涉或碰撞意外。行走机构可以利用管片吊机继续向前运输管片的时间，移动至管片上方，完成垫木的抓取，不影响管片正常转运的效率。所述防护门打开时，管片吊机和行走机构停止运动。关闭防护门时，管片吊机和行走机构方可正常运行。一旦操作人员打开防护门，管片吊机和行走机构将立即停止运动，抓取单元可继续工作，防止对人员的安全造成影响。

进一步地，所述管片吊机每次向后运动吊取管片时，行走机构位于行走轨道的最后端，且不得向前运动；当管片吊机移动至行走轨道的前端后，行走机构开始行走，充分保证了管片吊运和垫木取拿之间的互不干涉。

本发明可实现管片卸载区域的垫木自动取拿，操作人员无需人为爬到管片上，抓取单元便能够实现垫木的轻松抓取，通过轴向行走单元可将抓取单元输送至指定区域；同时，在管片卸载区域运动的管片吊机与轴向行走单元、抓取单元之间或不干涉，既避免了安全事故的发生，又不影响管片的正常吊运。本发明有利于降低操作风险，通过机械方式来抓取垫木，提高设备操作的人性化程度。本发明解决了隧道内垫木的拾取问题，高效安全，不仅可以与编组或者多功能运输车配合使用，还能与卸载器配合使用，能够大大提升设备的自动化和人性化程度。本发明可以利用管片吊机向前运输管片的时间，移动至管片上方，完成垫木的抓取，这样可以不影响管片正常转运的效率。本发明停止使用时，将运行至行走轨道的末端，避免阻挡管片吊机的正常行走空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a-a面的截面图；

图3为图1的俯视图；

图中：1-防护门，2-管片吊机，3-管片快速卸载装置，4-已卸载管片，5-垫木，6-行走轨道，7-行走机构，8-电动机械爪，81-电动吊机，82-升降绳，83-平衡梁，9-拖车，10-拖令电缆，11-防撞块，12-管片吊机梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种垫木抓取装置，包括设置在管片卸载区域的轴向行走单元，轴向行走单元上设置有用于抓取垫木的抓取单元。轴向行走单元能够在管片卸载区域前后运动，轴向行走单元在前后运动时会带动抓取单元同步移动，进而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。操作人员无需人为爬到管片上，便能够实现垫木的轻松抓取，避免了安全事故的发生。

具体地，如图1和3所示，所述轴向行走单元包括设置在拖车顶部的行走轨道6，所述行走轨道6的两端设置有防撞限位块11。行走轨道6设置在两个管片吊机梁12的中间，既不影响现有拖车的结构布置，又不影响管片吊机2的前后运动。所述行走轨道6上设置有行走机构7，行走机构7包括驱动电机及驱动电机驱动的行走轮，行走轮与行走轨道6滚动配合，驱动电机通过与行走轨道6配合的拖令电缆10与控制单元相连。通过控制器能够对控制单元进行有线或无线控制，进而控制驱动电机的正反转及转速。

所述抓取单元设置在行走机构7上，行走机构7前后运动时带动抓取单元同步移动，直至将抓取单元移动至垫木的对应位置。如图2所示，所述抓取单元包括与行走机构7相连的电动吊机81，电动吊机81的升降绳82连接有抓取垫木的电动机械爪8。当需要抓取管片4上的垫木时，升降绳82将电动机械爪8下放至对应的高度，然后通过有线或无线方式控制电动机械爪8自动张开并抓紧垫木；电动机械爪8的抓紧力和张开程度可以根据使用需求进行调节，以适应垫木5的外形尺寸。

进一步地，所述升降绳82连接有平衡梁83，所述电动机械爪8通过设置在平衡梁83的两端与升降绳82相连，通过设置平衡梁83保证了抓取及吊运垫木时的稳定性。

进一步地，所述行走机构的轴向移动动作与管片卸载区域的管片吊机2的轴向移动动作电气联锁，防止行走机构的轴向运动与管片吊机的轴向运动发生干涉或碰撞意外。

进一步地，所述轴向行走单元的行走区间内设置有防护门1，管片吊机2的轴向移动动作、行走机构的轴向移动动作、防护门1的启闭动作之间电气联锁。操作人员通过防护门1来取电动机械爪8上的垫木时，电气联锁能够使管片吊机2、行走机构停止动作，同时触发声光报警系统，保证操作人员的安全。

本发明的工作流程如下：

当管片运输至拖车9的管片快速卸载装置3的位置后，管片吊机2抓取管片4后，向拖车9的前方行走一段距离，管片吊机2度过左侧管片后，操作人员通过手动或者遥控模式启动本发明。先控制行走机构沿着行走轨道6移向管片4的位置，然后控制电动吊机81将电动机械爪8降低至垫木5位置处，电动机械爪8的卡爪抓取第一个垫木，运送至操作人员操作区域的防护门1处。

然后，操作人员打开操作区防护门1。由于防护门1与管片吊机2、行走机构的相互电气联锁关系，管片吊机2和行走机构停止水平轴向运动。操作人员控制电动机械爪8快速松开，取出垫木5。操作人员关上操作区防护门，可以进行下一个垫木的抓取。以此循环，可依次抓取其他垫木，解决了操作人员拿取垫木困难和操作安全的问题。

实施例2，一种垫木抓取装置，所述抓取单元包括与行走机构7相连的伸缩缸，伸缩缸连接有抓取垫木的电动机械爪8。所述伸缩缸连接有平衡梁83，所述电动机械爪8通过设置在平衡梁83的两端与伸缩缸相连。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种垫木抓取装置的控制方法，所述管片吊机2吊取后方的管片1时，行走机构始终位于管片吊机的后方，防止行走机构的轴向运动与管片吊机的轴向运动发生干涉或碰撞意外。行走机构可以利用管片吊机2继续向前运输管片的时间，移动至管片上方，完成垫木的抓取，不影响管片正常转运的效率。所述防护门1打开时，管片吊机2和行走机构停止运动。关闭防护门1时，管片吊机2和行走机构方可正常运行。一旦操作人员打开防护门1，管片吊机2和行走机构将立即停止运动，抓取单元可继续工作，防止对人员的安全造成影响。

进一步地，所述管片吊机2每次向后运动吊取管片1时，行走机构位于行走轨道6的最后端，且不得向前运动；当管片吊机2移动至行走轨道6的前端后，行走机构开始行走，充分保证了管片吊运和垫木取拿之间的互不干涉。

本实施例的结构与实施例1或2相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。