一种隧道工程特种物料运输装置及方法与流程

本发明涉及建筑工程，具体涉及一种隧道工程特种物料运输装置，同时还涉及一种隧道工程特种物料运输方法。

背景技术：

1、施工现场工况复杂，如许多隧道、盘山公路的修建过程中，有时候需要用到炸药、或者隧道出现塌方的时候，需要修复支撑材料或有时候需要用到放射物质进行探伤，而此时存在一定的危险性，人工和常规的普通车辆不便于操作，与此同时对于隧道通道狭窄工况位置，更加难以进入，特种物料运输如易燃易爆物质、有毒有害物质、具放射性物质，通常通过特种车辆进行运输，特种车辆体积较大，且形态各异，当只需要少量特种物料时，或需要多种不同的特种物料时，动用特种车辆则会造成资源浪费，而当运输通道较为曲折狭窄时，特种车辆又难以经过。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种一次性携带较少量、多种特种物料且体积较小、运输较为平稳的隧道工程特种物料运输装置，可通过四个副运输箱与中部的主运输箱连接，实现多种特种物料分类存储、共同运输，同时还可根据实际需要增添组合的运输箱数目，进一步提升物料运输量，大幅节省运输成本，提高效率，增大单机运输物料种类的范围。

2、本发明的另一个目的在于提供了一种隧道工程特种物料运输方法，可直接应用在现有特种物料运输过程中，通过特制的拼接井字转运双轨道、升降转运轨道、存储提升轨道，实现特种物料在不同存储箱之间穿行、存入、取出，有效提高特种物料转运效率。

3、为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种隧道工程特种物料运输装置，包括主运输箱部分，所述主运输箱部分外周设置有至少一个副运输箱部分，所述主运输箱部分与副运输箱部分上设置有转运轨道部分，所述转运轨道部分上设置有移动转运部分；所述主运输箱部分与副运输箱部分中部均设置有丝杆滑台部分。

4、可选地，所述主运输箱部分包括合金框架，所述合金框架四面均为日字形架体，并安装于一块矩形底板上；所述矩形底板下设置有若干万向轮；所述合金框架中部具有的横杆将主运输箱部分分为上下两部分，上部分呈开放空间，下部分的四面设置有存储外壳；四个中部横杆围成的矩形区域上端设置有存储顶板；所述存储顶板后端设置有矩形开口，所述矩形开口的后端设置有升降转运单元；所述存储外壳的外侧两端设置有两个连杆电动推杆，所述连杆电动推杆上设置有t型连杆，所述t型连杆具有的竖杆下方设置有弹簧支撑；所述合金框架的顶部设置有顶部挡板。

5、进一步地，所述升降转运单元包括安装于所述存储顶板的矩形开口后端的竖向支柱，所述竖向支柱上端与顶部挡板相连，其内侧设置有升降转运轨道，所述升降转运轨道上安装有升降电动小车，所述升降电动小车上安装有升降平台竖板，所述升降平台竖板的下端设置有升降平台横板，所述升降平台横板的中部上端设置有三个矩形运输槽；所述升降平台横板的中部下端与矩形运输槽对应位置设置有三个第一电动推杆。

6、进一步地，所述t型连杆的底部设置有弹簧支撑。

7、可选地，所述副运输箱部分与主运输箱部分不同之处包括：其具有的存储外壳外侧对应t型连杆的位置设置为t型连杆插座，位于两根所述t型连杆插座之间在存储外壳上竖向设置有拼接轨道支杆插座，且所述拼接轨道支杆插座与井字转运双轨道位置对应；所述t型连杆插座从上向下设置有开槽，同时上半部分从右向左设置有插座矩形开口，所述t型连杆插座与存储外壳连接之间设置有内侧开槽，所述t型连杆插座底部设置有第二电动推杆。

8、可选地，所述转运轨道部分包括安装于所述主运输箱部分以及副运输箱部分上具有的存储顶板上端的井字转运双轨道，位于所述主运输箱部分上的井字转运双轨道的四面轨道末端设置有拼接轨道，所述拼接轨道靠近主运输箱部分一侧安装于扩展升降外壳部分上；所述拼接轨道靠近副运输箱部分末端下部设置有拼接轨道支杆，其末端两侧还设置有拼接轨道固定板；所述副运输箱部分上具有的井字转运双轨道对应拼接轨道一端的两侧设置有两个第三电动推杆，所述第三电动推杆安装于存储顶板的上端，所述第三电动推杆的输出端安设置有l型挡板。

9、可选地，所述移动转运部分包括合金转运框架，所述合金转运框架的中部设置有三个矩形开口，其大小位置与矩形运输槽相匹配，三个所述矩形开口每两个之间的框架下方设置有电动小车，可在转运轨道部分上移动；所述矩形开口的内部左侧设置有三角形开槽，其右侧相应位置设置有插板矩形开口，底部插板可插入所述插板矩形开口内并在其中滑动；所述底部插板的一端呈坡形，倾斜度与所述三角形开槽相匹配，所述底部插板的左端设置有齿条轨道，所述合金转运框架靠近该齿条轨道的位置安装有插板步进电机，所述插板步进电机的输出轴连接有齿轮，所述齿轮与齿条轨道啮合。

10、可选地，所述丝杆滑台部分包括安装在合金框架上的丝杆滑台安装座，所述丝杆滑台安装座两端均设置有一个第一步进电机，两个所述第一步进电机的输出端连接有横向的第一丝杆，所述第一丝杆上设置有第一滑台，所述第一滑台上设置有第二步进电机，所述第二步进电机的输出端连接有竖向的第二丝杆，所述第二丝杆上设置有第二滑台；所述第二滑台上设置有第三步进电机，所述第三步进电机的输出端连接有纵向的第三丝杆，所述第三丝杆上设置有第三滑台，所述第三滑台的左右两侧上端设置有第四电动推杆，所述第四电动推杆的输出端连接有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接有电动夹爪。

11、可选地，所述副运输箱部分内部设置有的升降存储部分，所述升降存储部分包括三层存储轨道安装板，所述存储轨道安装板上设置有田字型存储轨道，所述田字型存储轨道中部的十字型交汇处设置有开口，所述存储轨道安装板相同位置也设置有对应开口；位于最下层的所述存储轨道安装板中部的下端设置有第五电动推杆，所述第五电动推杆的输出端安装有十字型轨道安装平台，所述十字型轨道安装平台的大小与田字形存储轨道中部的开口大小匹配，所述十字型轨道安装平台上设置有十字型运输轨道，所述田字型存储轨道上滑动安装有特种存储箱。

12、可选地，还包括扩展升降外壳部分，所述扩展升降外壳部分包括安装于所述主运输箱部分与副运输箱部分表面的升降壳体，还包括安装于顶部挡板上的顶部插板单元；所述升降壳体的底部设置有向外延伸的外壳底板，所述外壳底板的四角上设置有第六电动推杆；安装于所述主运输箱部分表面的升降壳体的四面均设置有两条竖向的第一矩形开槽，其位置与连杆电动推杆相对应，所述第一矩形开槽的底部设置为竖向的第二矩形开口；所述升降壳体四面靠近顶部处设置有第一矩形开口，所述第一矩形开口的大小与拓展固定插板匹配。

13、进一步地，所述升降壳体的上表面在两块相邻拓展固定插板留出的空隙处设置有竖向的外壳升降轨道，所述外壳升降轨道上设置有齿条轨道，顶部挡板上安装有第四步进电机安装座，所述第四步进电机安装座上设置有第四步进电机，所述第四步进电机通过其上的齿轮与外壳升降轨道上的齿条轨道啮合，进而控制升降壳体上下移动。

14、进一步地，所述顶部插板单元包括安装于顶部挡板中部上的第七电动推杆，所述第七电动推杆上连接有插板动力板，所述插板动力板通过插板连杆与四面的拓展固定插板铰接连接，所述拓展固定插板的底部通过滑轮安装于插板轨道上。

15、可选地，所述主运输箱部分内部安装有防爆箱。

16、相应的，本发明还要求保护一种隧道工程特种物料运输方法，包括：

17、装置组合装配：当开始连接副运输箱部分与主运输箱部分时，通过第四步进电机控制其上的齿轮在外壳升降轨道上的齿条轨道上转动，进而带动升降壳体下降，当下降到合适高度后，通过控制第六电动推杆向下推出推板，当推板接触到地面后整个主运输箱部分的支撑由万向轮切换为推板，继续伸出推板，即可实现运输箱部分的上升，升起主运输箱部分后控制副运输箱部分移动直至t型连杆插座位于t型连杆的正下方，降下主运输箱部分，t型连杆插入t型连杆插座中，同时拼接轨道支杆下降插入拼接轨道支杆插座中，即可完成拼接；

18、转运轨道拼接：当连接主运输箱部分与副运输箱部分之间的转运轨道部分时，将拼接轨道末端下部的拼接轨道支杆插入拼接轨道支杆插座中，当需要轨道拼接时，通过第四步进电机控制降下扩展升降外壳，使得拼接轨道降至对接位置，即拼接轨道固定板的高度低于l型挡板，此时通过第三电动推杆推出l型挡板使其盖于拼接轨道固定板上，推动第三电动推杆使拼接轨道固定板与l型挡板完全贴合，通过拼接轨道固定板上下两端压力使得整个主运输箱部分与副运输箱部分以及其上的拼接轨道稳定连接，此时其上的轨道形成一条完整的通路；

19、运输箱间转运：当用于存储特种物料时，此时移动转运部分位于副运输箱部分最外侧的井字形转运双轨道上，通过插板步进电机控制底部插板插入三角形开槽中，可将物料稳定装入合金转运框架的三个矩形开口内，当该移动转运部分在转运轨道部分上移动至升降转运单元的上方时，第一电动推杆推动矩形运输槽的底板至底部插板的下方时，通过插板步进电机打开底部插板，物料通过插板的前端坡形滑到矩形运输槽的底板上，降下第一电动推杆，物料至此转运至升降转运单元中；

20、存储箱内外转运：当移动转运部分通过转运轨道部分移动到升降转运单元的上方时，通过升降电动小车将升降平台横板抬升到存储顶板的位置，将移动转运部分的三个存储槽对准三个矩形运输槽，通过第一电动推杆推起矩形运输槽的底板至底部插板的下方，打开底部插板，物料落在底板上，再降下底板至矩形运输槽的底部，再通过升降电动小车降下整个升降转运单元至存储箱的内部，由丝杆滑台部分对矩形运输槽内部的物料进行转运；

21、主存储箱内部转运：当需要转运由升降转运单元送下的物料时，在进行主运输箱部分转运时，先通过一组丝杆滑台夹爪组夹取旋转打开防爆箱的箱门并移至丝杆滑台部分的最右端，此时降下升降转运单元，通过第一步进电机驱动第一滑台移动到矩形运输槽的上方，通过第三步进电机调整其上第三滑台的纵向位置，使其位于矩形运输槽的正上方，此时控制第二步进电机调整第二滑台使其降至适宜高度，通过第四电动推杆推出旋转电机，再通过旋转电机旋转控制角度，最后通过电动夹爪夹取物料，以相反方式移动丝杆滑台夹爪组使其离开矩形运输槽并将物料运至防爆箱内，全部运输完成后通过移动丝杆滑台夹爪组关闭防爆箱；

22、副存储箱内部转运：副运输箱部分内部存储时，可移动一个空的特种存储箱于十字型运输轨道上，通过第五电动推杆升起该十字型轨道安装平台，使其进入丝杆滑台部分的转运范围，再由丝杆滑台夹爪组将物料转运至特种存储箱内，存储完毕后通过第五电动推杆降下十字型轨道安装平台至与一层存储轨道安装板平齐，特种存储箱通过接好的田字形存储轨道进入副存储箱部分内部，然后另一个空的特种存储箱移至十字型运输轨道上，重复上述操作进行再次存储或者取出；

23、装置封闭运输：当要进行箱体运输时，通过第四步进电机，带动其上齿轮在外壳升降轨道上转动，进而抬升升降壳体至最高处，此时升降壳体将运输箱上部分开放部分全部遮挡住，同时第一矩形开口与拓展固定插板的高度对应，通过第七电动推杆推出插板动力板，在插板连杆的作用下，拓展固定插板在插板轨道上向外滑出，进而插入第一矩形开口中，既可以对升降壳体实现固定，同时也可对升降壳体的上方与运输箱拼接部分进行一定程度的遮挡，防止隧道内塌陷掉落物对箱体内部造成影响。

24、进一步地，所述拼接可为四面同时拼接，最终形成一个“4+1”的副运输箱部分与主运输箱部分集群，用于通过隧道宽广处；当需要经过隧道狭窄处时，可以同样方式拼接为一条直线的“2+1”副运输箱部分与主运输箱部分集群；如果隧道进一步狭窄，还可拼接为“1+1”的主运输箱部分与副运输箱部分集群。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

26、1、本发明通过升降电动小车控制升降转运单元在存储箱内部进行升降，使存储箱可在密封与打开形态快捷切换，确保物料存储环境的稳定性与可控性，而升降平台横板底部的第一电动推杆可推动矩形运输槽的底板上下移动，当移动到底部插板的下方时，通过底部插板的打开可使物料平稳落至底板上，然后降下底板将物料存储至矩形运输槽内，再由矩形运输槽将物料运至存储箱内部进行转运存储，此种方式运输特种物料较为平稳，且全程均由电动元件完成，减少了人为因素干扰并提高了效率。

27、2、本发明通过t型连杆与插座等组合，实现了主副运输箱之间的快速连接与脱离，还可根据实际需要增加副运输箱数目，只需要在副运输箱之间增添额外的t型连杆组合即可完成连接，形成类似于九宫格的隧道工程特种物料运输装置集群，大幅提高特种物料运输量，同时适配狭窄或宽敞道路运输需要，提高装置适应性；同时因t型连杆的底部设置有弹簧支撑，而t型连杆插座的底部设置有第二电动推杆，当四面的副运输箱的第二电动推杆共同推起t型连杆时，在弹簧支撑作用下，可将主运输箱抬起并提供缓冲，有效适应颠簸路段，提高装置稳定性。

28、3、本发明的外部转运由井字转运双轨道与拼接轨道组成的轨道组完成，该轨道组可通过第二电动推杆、第三电动推杆、l型挡板、拼接轨道固定板的配合完成固定与脱离，在需要使用时，可迅速接起轨道，使得电动小车可以带着移动转运部分在各运输箱之间移动，当不需要使用时可迅速分离，不会干扰到整体运输以及主运输箱的减震，转运效率高，空间占用小且适应性较强。

29、4、本发明通过设计的丝杆滑台夹爪组实现了夹取装置的三维移动，同时配合升降转运单元及时降下，使得特种物料能够迅速的从特种物料存储箱上部的移动转运部分移动至存储箱内，再通过丝杆滑台部分移动至防爆箱或特种存储箱内，移动全程由电动元件完成，提高了转运效率与物料稳定性。

30、5、本发明通过可堆叠的存储箱内部存储轨道层，使体积较小、数量种类较多的特种物料得以存储，同时因设置有外侧田字型存储轨道，配合中部可升降接合的十字型运输轨道，使得特种存储箱能快速的在存入与取出之间切换，大幅提高工作效率与空间利用率。

31、6、本发明通过特制的合金转运框架，其上三个矩形开口恰好与特制的矩形运输槽匹配，在第一电动推杆与插板步进电机的作用下，当通过插板步进电机打开底部插板的时候，物料可以顺畅的从底部插板滑到矩形运输槽的底板上，第一电动推杆则负责上下转运物料，同样的，因为底部插板一侧的坡形设计和三角形开槽配合，通过插板步进电机关闭底部插板，物料也可以顺畅的从底板被铲起至底部插板中进行取出，该方式便捷高效，且部件之间相互合作，存入取出流程均可使用，构件利用率高，工作效率也得到了提高。

32、7、相较于现有技术，本发明设置的安装于主副箱体上的升降壳体，其对主副箱体拥有不同的适配，其可通过齿轮齿条机构在运输箱表面上下移动，移动至顶部时，可通过其上方的顶部插板单元进行固定，对运输箱上部分开放空间实现封闭运输，移动至底部时，可通过底下第六电动推杆推出与地面接触，进而抬升运输箱的整体高度，同时通过该电动推杆撑起主运输箱后各副运输箱通过移动可与其自动拼接，并形成类似于“4+1”、“2+1”、“1+1”的主副运输箱集群组合，大幅提高该装置在隧道内的适应能力，无论是宽阔处还是狭窄处，高处还是低处，均可进行运输，大幅提高装置应用范围。