一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置及方法与流程

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置及方法。

背景技术：

随着盾构法技术的不断发展，盾构隧道的应用越来越广泛，从最早的公路隧道、铁路隧道发展到地铁隧道、市政隧道、水电隧道等。隧道的多元化应用，对隧道的结构强度、使用年限及防水能力等也有了更高的要求，常规的一次衬砌管片结合嵌缝抹孔及堵漏措施已不能满足对具有特殊用途的隧道的使用需要，同时在一些空间相对狭小的区域开挖隧道，常规的一次衬砌管片也不能满足施工要求。因此需对已建隧道浇筑二次衬砌以满足隧道的特殊使用要求。

二次衬砌技术是将一次衬砌管片凿毛、绑扎钢筋，再通过台车对绑扎好的钢筋浇筑混凝土。由于一次衬砌管片内侧表面光滑，为增强一次衬砌管片与二次衬砌混凝土间的粘结力，提高整体受力和防水性能，需要在二次衬砌施工前对一次衬砌管片内侧进行凿毛处理。

目前常用的管片凿毛处理是作业人员手持凿毛机对管片进行凿毛处理，这种作业方法不仅施工效率低下，而且凿毛带来的机械振荡使作业环境恶劣，给作业人员带来了较大的安全风险，更重要的是人工凿毛作业不能很好的控制凿毛力，机械振荡力通过声波传递，易伤害被凿毛管片从而影响管片的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置及方法，它可以对管片进行自动凿毛作业，且能很好控制凿毛精度，不会影响管片使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置，其用于对拼接成整环布置的管片内壁进行自动凿毛作业，该装置安装在管片环的中心，该装置包括：

基座；

回转部，其转动安装于所述基座上；

回转驱动机构，其用于驱动回转部绕其轴线做旋转运动；

升降部，其沿回转部轴向滑动安装于所述回转部上；

升降驱动机构，其用于驱动升降部沿回转部轴向做升降运动；

伸缩部，其沿升降部径向滑动安装于所述升降部上；

伸缩驱动机构，其用于驱动伸缩部沿升降部径向做伸缩运动；

凿毛机头，其安装于所述伸缩部的外部；

控制器，其用于控制回转驱动机构、升降驱动机构和伸缩驱动机构的运动，从而实现凿毛机头对管片内壁的自动连续凿毛作业。

优选的，管片环的外周通过混凝土或钢结构支撑。

优选的，所述回转驱动机构包括回转电机，所述回转电机固定安装在基座上，其输出轴与回转部固定连接。

优选的，所述升降驱动机构包括升降电机和丝杠，所述升降电机固定安装在回转部上，其输出轴与丝杠的一端固定连接，所述丝杠的另一端与升降部螺纹连接。

优选的，所述升降电机固定安装在回转部的顶部。

优选的，所述伸缩驱动机构包括油缸，所述油缸固定安装在升降部上，其活塞杆与伸缩部固定连接。

优选的，所述伸缩驱动机构包括油缸，所述油缸固定安装在升降部上，其活塞杆作为伸缩部。

相应的，本发明还提供一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛方法，其采用上述装置实现，包括以下步骤：

s1、在出厂前将管片拼接成整环布置，将该装置安装在管片环的中心，使回转部旋转一周时凿毛机构走过的圆与管片环的圆同心；

s2、测量凿毛机头与管片内壁之间的距离，并确定凿毛深度和凿毛间距，根据周向凿毛间距在控制器内预先输入回转部每次旋转的角度，根据轴向凿毛间距在控制器内预先输入升降部每次升降的高度，根据凿毛机头与管片内壁之间的距离和凿毛深度确定伸缩部每次伸缩的长度；

s3、控制器根据预先设定的参数控制回转驱动机构、升降驱动机构和伸缩驱动机构单独运动，使凿毛机头对管片内壁进行自动连续凿毛作业。

本发明产生的有益效果是：本发明通过设置可进行轴向旋转、轴向移动和径向移动的回转部、升降部和伸缩部，并使其各自的驱动机构均受控制器控制，通过在控制器内预设参数，配合环状布置的管片，即可实现凿毛机头对管片的自动连续作业，不仅施工效率高，作业环境好，安全风险低，更重要的是可智能控制凿毛力，凿毛间距、深度符合设计要求，从而使管片凿毛深度均匀美观，施工效果好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的施工示意图。

图中：1-用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置、2-管片、11-基座、12-回转部、13-升降部、14-伸缩部、15-凿毛机头、16-升降电机、17-丝杠、18-油缸、19-活塞杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛装置，其用于对拼接成整环布置的管片2内壁进行自动凿毛作业，该装置安装在管片环的中心，如图1所示，该装置包括：

基座11；

回转部12，其转动安装于基座11上；

回转驱动机构，其用于驱动回转部绕其轴线做旋转运动；

升降部13，其沿回转部12轴向滑动安装于回转部12上；

升降驱动机构，其用于驱动升降部沿回转部轴向做升降运动；

伸缩部14，其沿升降部13径向滑动安装于升降部13上；

伸缩驱动机构，其用于驱动伸缩部沿升降部径向做伸缩运动；

凿毛机头15，其安装于伸缩部14的外部；

控制器(图中未示意，可为plc控制器)，其用于控制回转驱动机构、升降驱动机构和伸缩驱动机构的运动，从而实现凿毛机头对管片内壁的自动连续凿毛作业。

在本发明的优选实施例中，管片环的外周通过混凝土或钢结构支撑，使其牢固。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，回转驱动机构包括回转电机(图中未示意)，回转电机固定安装在基座上，其输出轴与回转部固定连接，回转电机受控制器控制回转部的旋转运动。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，升降驱动机构包括升降电机16和丝杠17，升降电机16固定安装在回转部上，具体安装在回转部的顶部，升降电机的输出轴与丝杠17的一端固定连接，丝杠17的另一端与升降部13螺纹连接，升降电机受控制器控制驱动丝杠转动，进而带动升降部的轴向升降运动。

在本发明的优选实施例中，如图1所示，伸缩驱动机构包括油缸18，油缸18固定安装在升降部上，其活塞杆19与伸缩部固定连接，本实施例中，活塞杆作为伸缩部使用，凿毛机头通过法兰固定安装在活塞杆上，油缸受控制器控制驱动活塞杆运动，进而实现伸缩部的径向伸缩运动。

相应的，本发明还提供一种用于隧道管片凿毛的全自动凿毛方法，其采用上述装置实现，如图2所示，包括以下步骤：

s1、在出厂前将管片拼接成整环布置，将该装置安装在管片环的中心，且固定于地基上，回转部旋转一周时凿毛机构走过的圆与管片环的圆同心；

s2、测量凿毛机头与管片内壁之间的距离，并确定凿毛深度和凿毛间距，根据周向凿毛间距在控制器内预先输入回转部每次旋转的角度，根据轴向凿毛间距在控制器内预先输入升降部每次升降的高度，根据凿毛机头与管片内壁之间的距离和凿毛深度确定伸缩部每次伸缩的长度；

s3、控制器根据预先设定的参数控制回转驱动机构、升降驱动机构和伸缩驱动机构单独运动，使凿毛机头对管片内壁进行自动连续凿毛作业。

出厂前需将管片拼接成整环检查拼缝错边量，本发明可利用该时机对管片进行凿毛作业，无需在现场将管片安装后再进行作业，这样可以保证作业环境好，安全风险低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。