隧道病害作业单元快换系统的制作方法

本实用新型涉及隧道病害整治技术领域，具体而言，涉及一种隧道病害作业单元快换系统。

背景技术：

随着全球经济的发展，地下与隧道工程也随发展，我国也是世界上隧道工程最多、最复杂、发展最快的国家，由于修建年代的不同，受限于当时的勘察手段及设计技术标准和施工工艺水平，再加上工程水文地质的差异等，经过数十年的运营，隧道大都存在着诸如裂缝、衬砌空洞等病害，影响了铁路运营安全，如何在有限的“天窗”时间内实现多种病害的综合整治成为今后研究的一种趋势。

目前，国内铁路隧道养护部门大多采取人工维护方式，机械化施工也多呈现出单一性，病害整治现场机械化调整灵活度不高，严重制约病害整治的效率，不能满足快速整治的需求。

一些相关技术中提供了一种能够在有限的时间内完成对隧道断面一定范围内实施加固、维修等操作处理的隧道快速整治维护设备，但机械化施工程度存在局限性，工作装置间的应用相互独立，难以实现工作装置间换接。

还有一些相关技术中提供了一种能够实现多种工作装置换接的结构，但这种快速换接工作大多是在空旷地带进行的，也大多应用在装载机、挖掘机等路面施工设备中，多种工作装置摆放没有规律性，占用空间较大，换接工作是不断调整机械设备的臂架去对准所需的作业单元，在隧道等空间有限的施工环境中换接效率有一定的局限性。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中存在的上述技术问题至少之一。

为此，本实用新型的目的在于，提供一种既能够实现在有限空间内多种作业单元有序存放，又能够借助作业单元运输机构实现作业单元快速换接，对隧道病害进行综合性整治的隧道病害作业单元快换系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种隧道病害作业单元快换系统，包括：作业单元存放架，所述作业单元存放架上放置有用于整治不同隧道病害的多种作业单元；作业单元运输机构，用于根据隧道病害整治类型将所需的所述作业单元从所述作业单元存放架上取出并运送到指定位置；和作业臂架快换接头，用于抓取运送到指定位置的所述作业单元，实现所述作业单元和所述作业臂架快换接头快速连接。

本实用新型上述技术方案提供的隧道病害作业单元快换系统，在隧道病害整治过程中，将多种作业单元(或称为多种机械设备)规律地存放在作业单元存放架上，根据病害整治类型判别所需的作业单元，通过作业单元运输机构将所需的作业单元取出并运送到某一固定位置(或称为某一指定位置)，作业臂架调整作业臂架快换接头位置到指定的点抓取相应的作业单元，实现快速换接，从而利用多种作业单元对隧道病害进行综合性整治；上述方案有效结合小型物流运输设备及快换接头快换理念，实现作业单元的自动夹紧自动运输，进而实现在有限空间内多种隧道病害整治作业单元间规律地快速换接，提高换接效率。

另外，本实用新型上述技术方案中提供的隧道病害作业单元快换系统还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，所述作业单元运输机构包括：多个第一输送链，安装于所述作业单元存放架上，每个所述第一输送链上安装有运输托盘，至少部分所述作业单元分别放置于不同的所述运输托盘上；第二输送链，所述第二输送链上安装有第三输送链，所述第二输送链能够将所述第三输送链输送到与每个所述第一输送链对应的位置，所述第三输送链和与之位置对应的所述第一输送链配合将位于所述第一输送链上的所述运输托盘输送到所述第三输送链上，所述第二输送链将所述第三输送链及位于所述第三输送链上的所述运输托盘运送到指定位置；和多个动力装置，用于分别为所述第一输送链、所述第二输送链及所述第三输送链提供动力。

利用第一输送链和第三输送链配合，实现将所需的作业单元从作业单元存放架上取出并输送到第二输送链上，利用第二输送链将所需的作业单元运送到指定位置，以便于作业臂架快换接头到达指定位置抓取所需的作业单元，实现快速换接；还可以利用作业臂架快换接头和作业单元运输机构将使用完的作业单元重新放回到作业单元存放架上，有效的维护多种作业单元，避免作业过程中闲置的作业单元损坏。

在上述技术方案中，优选地，多个所述第一输送链并排安装于所述作业单元存放架上，所述第二输送链位于多个所述第一输送链的一侧，且所述第二输送链垂直于多个所述第一输送链设置，所述第三输送链平行于多个所述第一输送链设置。

上述设计第一输送链和第三输送链也可以称为横向输送链，第二输送链也可以称为纵向输送链，利用横向输送链和纵向输送链配合，实现多种作业单元从作业单元存放架上取出并运送到指定位置，从而实现作业臂架快换接头到指定位置抓取作业单元，而无需不断调整作业臂架快换接头的位置去对准位于不同位置的作业单元，在隧道等空间有限的施工环境中可以有效提高换接效率。

在上述技术方案中，优选地，在每个所述作业单元的存放处安装有传感器，所述传感器用于感应所述作业单元的存放位置。

利用传感器感应作业单元的存放位置，从而便于第三输送链到达与所需的作业单元位置对应的位置，从而利用第一输送链、第二输送链及第三输送链的配合，将该作业单元运送到指定位置，也即确保作业单元运输机构能够根据隧道病害整治类型运送所需的作业单元。

在上述任一技术方案中，优选地，每种所述作业单元均包括连接架，所述连接架上设置有至少两个连接轴，所述作业臂架快换接头包括固定架，所述固定架上设置有至少两个挂钩，所述固定架上还设置有锁紧油缸，所述锁紧油缸驱动所述挂钩快速连接到所述连接轴。

上述设计能够通过锁紧油缸实现挂钩和连接轴快速连接，从而实现作业单元的自动夹紧，节省劳动量，提高换接效率。

在上述技术方案中，优选地，所述连接架上设置有两个所述连接轴，所述固定架上设置有两个所述挂钩，两个所述挂钩具有相背设置的开口，且其中一个所述挂钩为活动挂钩，另一个所述挂钩为固定挂钩，两个所述挂钩之间设置有所述锁紧油缸，所述锁紧油缸驱动所述活动挂钩移动使两个所述挂钩快速连接到两个所述连接轴。

锁紧油缸能够驱动活动挂钩相对于固定挂钩移动，从而调整活动挂钩和固定挂钩之间的相对距离，进而使得活动挂钩与其中一个连接轴卡紧，固定挂钩与其中另一个连接轴卡紧，实现作业臂架快换接头快速连接到作业单元，也即利用锁紧油缸实现作业单元的自动夹紧，结构简单，连接可靠，制造成本低。

在上述技术方案中，优选地，所述固定架的一侧安装有锁紧螺母，所述锁紧螺母用于在两个所述挂钩快速连接到两个所述连接轴后锁紧所述活动挂钩。

利用锁紧螺母锁紧活动挂钩，防止作业单元在作业过程中大幅度抖动。

在上述技术方案中，优选地，所述固定架上还设置有用于与作业臂架连接的至少一个销孔，所述作业臂架能够调整所述作业臂架快换接头到指定位置以抓取相应的所述作业单元。

在上述任一技术方案中，优选地，多种所述作业单元包括凿毛单元、喷射单元、破碎单元、凿岩单元中的至少一种。

在上述技术方案中，优选地，所述作业单元存放架上并排放置有凿毛单元、喷射单元、破碎单元，所述作业单元运输机构能够将所述凿毛单元、所述喷射单元、所述破碎单元中的任一种从所述作业单元存放架上取出并运送到指定位置；所述作业单元存放架的上部放置有凿岩单元，所述作业臂架快换接头直接在所述作业单元存放架上抓取所述凿岩单元，实现所述凿岩单元和所述作业臂架快换接头快速连接。

上述设计可以根据各种作业单元的尺寸参数合理设计各种作业单元在作业单元存放架上的放置位置，例如对于尺寸相对较小的凿毛单元、喷射单元和破碎单元可以采用并排放置方式，并利用作业单元运输机构运送到指定位置，在指定位置与作业臂架快换接头快速连接；而对比尺寸相对较大的凿岩单元，为实现凿岩单元在作业单元存放架上的合理布置，可以将凿岩单元设于作业单元存放架的上部，并利用作业臂架快换接头直接在作业单元存放架上抓取凿岩单元，实现凿岩单元和作业臂架快换接头快速连接；从而实现在作业单元存放架的有限空间条件下合理布局多种作业单元。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的隧道病害作业单元快换系统的结构示意图；

图2是图1中作业单元存放架的结构示意图；

图3是图1中作业臂架快换接头的结构示意图；

图4是图1中作业单元运输机构的结构示意图。

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1机车车架，2作业单元存放架，3作业单元运输机构，4作业臂架快换接头，5作业臂架；

201凿毛单元，202喷射单元，203破碎单元，204凿岩单元，205连接架，206第一连接轴，207第二连接轴；

301运输托盘，302第一输送链，303第二输送链，304第三输送链，305动力装置，306传感器；

401固定架，402第一销孔，403第二销孔，404第一挂钩，405第二挂钩，406锁紧油缸，407锁紧螺母。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图4描述根据本实用新型一些实施例所述的隧道病害作业单元快换系统。

如图1至图4所示，根据本实用新型的一些实施例提供的一种隧道病害作业单元快换系统，包括：作业单元存放架2、作业单元运输机构3和作业臂架快换接头4，作业单元存放架2、作业单元运输机构3可以放置在机车车架1上，作业臂架快换接头4可以连接到作业臂架5上。

具体地，作业单元存放架2上放置有用于整治不同隧道病害的多种作业单元；作业单元运输机构3用于根据隧道病害整治类型将所需的作业单元从作业单元存放架2上取出并运送到指定位置；作业臂架快换接头4用于抓取运送到指定位置的作业单元，实现作业单元和作业臂架快换接头4快速连接。

本实用新型上述实施例提供的隧道病害作业单元快换系统，在隧道病害整治过程中，将多种作业单元(或称为多种机械设备)规律地存放在作业单元存放架2上，根据病害整治类型判别所需的作业单元，通过作业单元运输机构3将所需的作业单元取出并运送到某一固定位置(或称为某一指定位置)，作业臂架5调整作业臂架快换接头4位置到指定的点抓取相应的作业单元，实现快速换接，从而利用多种作业单元对隧道病害进行综合性整治；上述方案有效结合小型物流运输设备及快换接头快换理念，实现作业单元的自动夹紧自动运输，进而实现在有限空间内多种隧道病害整治作业单元间规律地快速换接，提高换接效率。

在一个实施例中，如图4所示，作业单元运输机构3包括：多个第一输送链302、运输托盘301、第二输送链303、第三输送链304和多个动力装置305，多个第一输送链302安装于作业单元存放架2上，每个第一输送链302上安装有运输托盘301，至少部分作业单元分别放置于不同的运输托盘301上；第二输送链303上安装有第三输送链304，第二输送链303能够将第三输送链304输送到与每个第一输送链302对应的位置，第三输送链304和与之位置对应的第一输送链302配合将位于第一输送链302上的运输托盘301输送到第三输送链304上，第二输送链303将第三输送链304及位于第三输送链304上的运输托盘301运送到指定位置；多个动力装置305用于分别为第一输送链302、第二输送链303及第三输送链304提供动力。

利用第一输送链302和第三输送链304配合，实现将所需的作业单元从作业单元存放架2上取出并输送到第二输送链303上，利用第二输送链303将所需的作业单元运送到指定位置，以便于作业臂架快换接头4到达指定位置抓取所需的作业单元，实现快速换接；还可以利用作业臂架快换接头4和作业单元运输机构3将使用完的作业单元重新放回到作业单元存放架2上，有效的维护多种作业单元，避免作业过程中闲置的作业单元损坏。

具体地，需要进行作业单元换接时，可以利用作业臂架5调整作业臂架快换接头4到指定位置，然后将安装于作业臂架快换接头4上的作业单元重新放回指定位置，然后利用作业单元运输机构3将该作业单元重新运送到作业单元存放架2上；然后可以利用作业单元运输机构3将另一作业单元运送到指定位置，以便于作业臂架快换接头4到达指定位置抓取该作业单元，实现作业单元快速换接。

在一个具体实施例中，如图4所示，多个第一输送链302并排安装于作业单元存放架2上，第二输送链303位于多个第一输送链302的一侧，且第二输送链303垂直于多个第一输送链302设置，第三输送链304平行于多个第一输送链302设置。上述设计第一输送链302和第三输送链304也可以称为横向输送链，第二输送链303也可以称为纵向输送链，利用横向输送链和纵向输送链配合，实现多种作业单元从作业单元存放架2上取出并运送到指定位置，从而实现作业臂架快换接头4到指定位置抓取作业单元，而无需不断调整作业臂架快换接头4的位置去对准位于不同位置的作业单元，在隧道等空间有限的施工环境中可以有效提高换接效率。

在一个实施例中，如图4所示，在每个作业单元的存放处安装有传感器306，传感器306用于感应作业单元的存放位置。利用传感器306感应作业单元的存放位置，从而便于第三输送链304到达与所需的作业单元位置对应的位置，从而利用第一输送链302、第二输送链303及第三输送链304的配合，将该作业单元运送到指定位置，也即确保作业单元运输机构3能够根据隧道病害整治类型运送所需的作业单元。

在一些实施例中，如图2和图3所示，每种作业单元均包括连接架205，连接架205上设置有至少两个连接轴，作业臂架快换接头4包括固定架401，固定架401上设置有至少两个挂钩，固定架401上还设置有锁紧油缸406，锁紧油缸406驱动挂钩快速连接到连接轴。上述设计能够通过锁紧油缸406实现挂钩和连接轴快速连接，从而实现作业单元的自动夹紧，节省劳动量，提高换接效率。

一个具体实施例中，如图2和图3所示，连接架205上设置有两个连接轴(即第一连接轴206和第二连接轴207)，固定架401上设置有两个挂钩(即第一挂钩404和第二挂钩405，也可以称为上颚卡孔和下颚卡孔)，两个挂钩具有相背设置的开口，且其中一个挂钩为活动挂钩，另一个挂钩为固定挂钩，两个挂钩之间设置有锁紧油缸406，锁紧油缸406驱动活动挂钩动作使两个挂钩快速连接到两个连接轴。锁紧油缸406能够驱动活动挂钩相对于固定挂钩移动，从而调整活动挂钩和固定挂钩之间的相对距离，进而使得活动挂钩与其中一个连接轴卡紧，固定挂钩与其中另一个连接轴卡紧，实现作业臂架快换接头4快速连接到作业单元，也即利用锁紧油缸406实现作业单元的自动夹紧，结构简单，连接可靠，制造成本低。

在一个实施例中，固定架401的一侧安装有锁紧螺母407，锁紧螺母407用于在两个挂钩快速连接到两个连接轴后锁紧活动挂钩，防止作业单元在作业过程中大幅度抖动。

在一个实施例中，如图3所示，固定架401上还设置有用于与作业臂架5连接的至少一个销孔(如第一销孔402和第二销孔403)，作业臂架5能够调整作业臂架快换接头4到指定位置以抓取相应的作业单元。

在一些实施例中，如图2所示，多种作业单元包括凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203、凿岩单元204中的至少一种。当然，作业单元还可以为除上述四种作业单元以外的其它作业单元。

在一个具体实施例中，如图2和图4所示，作业单元存放架2上并排放置有凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203，作业单元运输机构3能够将凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203中的任一种从作业单元存放架2上取出并运送到指定位置；作业单元存放架2的上部放置有凿岩单元204，作业臂架快换接头4直接在作业单元存放架2上抓取凿岩单元204，实现凿岩单元204和作业臂架快换接头4快速连接。上述设计可以根据各种作业单元的尺寸参数合理设计各种作业单元在作业单元存放架2上的放置位置，例如对于尺寸相对较小的凿毛单元201、喷射单元202和破碎单元203可以采用并排放置方式，并利用作业单元运输机构3运送到指定位置，在指定位置与作业臂架快换接头4快速连接；而对比尺寸相对较大的凿岩单元204，为实现凿岩单元204在作业单元存放架2上的合理布置，可以将凿岩单元204设于作业单元存放架2的上部，并利用作业臂架快换接头4直接在作业单元存放架2上抓取凿岩单元204，实现凿岩单元204和作业臂架快换接头4快速连接；从而实现在作业单元存放架2的有限空间条件下合理布局多种作业单元。

在一个具体实施例中，如图1所示，隧道病害作业单元快换系统包括作业单元存放架2、作业单元运输机构3、作业臂架快换接头4，作业单元存放架2、作业单元运输机构3放置在机车车架1上，作业臂架快换接头4连接到作业臂架5上。

如图2所示，作业单元存放架2包含凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203、凿岩单元204，凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203、凿岩单元204都包括用于快速换接的连接架205，连接架205上设置有第一连接轴206、第二连接轴207，分别与作业臂架快换接头4的上颚卡孔、下颚卡孔连接。

如图3所示，作业臂架快换接头4包含固定架401，固定架401上设置有用于与作业臂架5连接的第一销孔402和第二销孔403，还包括与多种隧道病害整治作业单元连接的上颚卡孔(或称为第一挂钩404)和下颚卡孔(或称为第二挂钩405)，上颚卡孔为固定孔，下颚卡孔为活动孔，上颚卡孔与下颚卡孔之间设置有锁紧油缸406，通过锁紧油缸406抓取相应的工作单元连接架205上的第一连接轴206、第二连接轴207，同时在固定架401一侧安装有锁紧螺母407，用于防止工作单元作业过程中大幅度抖动。

如图4所示，作业单元运输机构3包含运输托盘301、第一输送链302、第二输送链303、第三输送链304、动力装置305、传感器306，第一输送链302和第三输送链304也可以称为横向输送链，第二输送链303也可以称为纵向输送链，凿毛单元201、喷射单元202、破碎单元203通过固定支架连接在运输托盘301上，运输托盘301通过横向输送链启动将相应的作业单元输送到纵向输送链上，纵向输送链启动将相应的作业单元运输到固定点，作业臂架快换接头4通过作业臂架5调整到达固定点抓取相应的作业单元。

上述实施例提供的隧道病害作业单元快换系统的优点在于：结合快换接头结构及小型物流运输设备的优点并对设备进行改进应用到隧道病害整治作业单元的快速切换动作中，可以实现多种作业单元有限空间内快速切换，且在机车有限空间条件下合理布局作业单元，有效的维护多种作业单元，避免作业过程中闲置单元损坏；作业臂架快换接头4结构加入锁紧油缸406及锁紧螺母407，通过液压驱动实现作业单元的自动夹紧，节省劳动量，提高换接效率。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。