倾角检测装置、推进梁及倾角检测方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体是一种倾角检测装置、推进梁及倾角检测方法。

背景技术：

1、目前，使用新奥法施工开凿隧道通常采用凿岩台车开凿炮孔，然后填装炸药爆破开凿，施工时主要由操作手在隧道内通过控制机械臂使推进梁对礃子面形成一定角度进行钻孔。在钻孔时由于隧道高度一般较高，操作手站在下面往往无法准确判断推进梁的水平倾角，而推进梁水平倾角的变化会对炮孔质量产生较大的影响，进而影响爆破后隧道面的成型，导致超欠挖情况等。故如何将推进梁的水平倾斜状态准确反映给操作手是控制隧道面成型和控制超欠挖的一个关键因素。

2、目前，市面上的凿岩类产品确定推进梁水平倾角的方式有如下几种：

3、1、通过设置载人臂，将操作手举到与推进梁差不多的高度，来方便操作手观察推进梁的水平倾角，但这种方式增加了操作手工作的危险性，难以保证施工安全；

4、2、操作手根据自身工作经验确定推进梁的水平倾角并进行钻孔操作，但这种方式对操作手的技能依赖过高，无法保证施工的准确性；

5、3、利用传感器测得进梁的水平倾角，但这种方式需要采用陀螺仪、三轴倾角传感器或者在推进梁的各个转动关节安装角度检测传感器，成本过高。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种倾角检测装置、推进梁及倾角检测方法，采用一个角度测量单元即可在倾角活动件发生任意俯仰、摇摆和/或滚转动作后准确测得倾角活动件的水平夹角。

2、为实现上述目的，本发明提供一种倾角检测装置，包括；

3、基座，设在倾角活动件上，以跟随所述倾角活动件俯仰、摇摆和/或滚转；

4、第一轴，设在所述基座上，具有绕自身轴向转动的自由度，且垂直于所述倾角活动件的滚转平面；

5、第二轴，设在所述第一轴上，具有绕自身轴向转动的自由度，且垂直于所述倾角活动件的俯仰平面；

6、配重，设在所述第二轴上，以通过重力作用使得所述第二轴在所述倾角活动件俯仰时转动；

7、角度测量单元，与所述第二轴相连，以测得所述第二轴的转动角度，即得到所述倾角活动件的水平夹角。

8、在其中一个实施例，所述角度测量单元为角度传感器；

9、所述角度传感器的定子端与所述第一轴固定配合，所述角度测量单元的转子端与所述第二轴固定配合。

10、在其中一个实施例，所述第二轴通过第一轴承转动连接在所述第一轴上；或

11、所述第二轴通过所述角度传感器的转子端转动连接在所述第一轴上。

12、在其中一个实施例，倾角检测装置还包括导电滑环；

13、所述导电滑环的转子端与所述第一轴固定配合且与所述角度测量单元电连接，所述导电滑环的定子端固定在所述基座或所述倾角活动件上。

14、在其中一个实施例，所述第一轴为空心轴，以便于所述导电滑环与所述角度测量单元的连接走线。

15、在其中一个实施例，倾角检测装置还包括第二轴承；

16、所述第二轴承的外圈与所述基座固定配合，所述第二轴承的内圈与所述第一轴固定配合。

17、在其中一个实施例，所述基座上设有连接结构，以用于与所述倾角活动件可拆卸相连。

18、在其中一个实施例，所述配重与所述第二轴可拆卸相连。

19、为实现上述目的，本发明还提供一种用于凿岩台车的推进梁，所述推进梁侧部设有上述的倾角检测装置；

20、所述倾角检测装置中的所述第一轴垂直于所述推进梁的滚转平面，所述倾角检测装置中的所述第二轴垂直于所述推进梁的俯仰平面。

21、为实现上述目的，本发明还提供一种上述推进梁的倾角检测方法，包括如下步骤：

22、在所述推进梁处于水平状态时，测得所述角度测量单元当前的第一角度值；

23、当所述推进梁进行任意俯仰、摇摆和/或滚转动作后，测得所述角度测量单元当前的第二角度值，所述第一角度值与所述第二角度值的角度差即为所述推进梁的水平夹角。

24、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

25、1.本发明中的倾角检测装置采用一个角度测量单元即可在倾角活动件发生任意俯仰、摇摆和/或滚转动作后准确测得倾角活动件的水平夹角，相对于全方面检测角度的陀螺仪及倾角活动件各关节安装角度检测传感器的方案而言，价格更低廉；

26、2.本发明中的倾角检测装置在优选方案中增设了导电滑环，减少了数据传输线对倾角检测装置的转动功能上的影响，使得倾角检测装置的角度测量更灵敏可靠；

27、3.本发明中的倾角检测装置在优选方案中将配重与第二轴可拆卸相连，进而可以通过调节配重的重量来调节倾角检测装置对角度变化检测的灵敏性；

28、4.本发明中的推进梁在角度测量单元的作用下，能够在机械臂操作推进梁进行俯仰、摇摆和/或滚转动作后，快速地将推进梁的水平夹角恢复原值，进而减少操作手的操作频率，提高操作的准确性，从而提高工作效率。

技术特征：

1.一种倾角检测装置，其特征在于，包括；

2.根据权利要求1所述的倾角检测装置，其特征在于，所述角度测量单元为角度传感器；

3.根据权利要求2所述的倾角检测装置，其特征在于，所述第二轴通过第一轴承转动连接在所述第一轴上；或

4.根据权利要求1或2或3所述的倾角检测装置，其特征在于，还包括导电滑环；

5.根据权利要求4所述的倾角检测装置，其特征在于，所述第一轴为空心轴，以便于所述导电滑环与所述角度测量单元的连接走线。

6.根据权利要求1或2或3所述的倾角检测装置，其特征在于，还包括第二轴承；

7.根据权利要求1或2或3所述的倾角检测装置，其特征在于，所述基座上设有连接结构，以用于与所述倾角活动件可拆卸相连。

8.根据权利要求1或2或3所述的倾角检测装置，其特征在于，所述配重与所述第二轴可拆卸相连。

9.一种用于凿岩台车的推进梁，其特征在于，所述推进梁侧部设有权利要求1至8任一项所述的倾角检测装置；

10.一种权利要求9所述推进梁的倾角检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种倾角检测装置、推进梁及倾角检测方法，该倾角检测装置包括；基座，设在倾角活动件上，以跟随倾角活动件俯仰、摇摆和/或滚转；第一轴，设在基座上，具有绕自身轴向转动的自由度，且垂直于倾角活动件的滚转平面；第二轴，设在第一轴上，具有绕自身轴向转动的自由度，且垂直于倾角活动件的俯仰平面；配重，设在第二轴上，以通过重力作用使得第二轴在倾角活动件俯仰时转动；角度测量单元，与第二轴相连，以测得第二轴的转动角度，即得到倾角活动件的水平夹角。本发明应用于隧道施工技术领域，采用一个角度测量单元即可在倾角活动件发生任意俯仰、摇摆和/或滚转动作后准确测得倾角活动件的水平夹角。

技术研发人员：龚俊,宋祖源,张卫国,吴新开
受保护的技术使用者：湖南五新隧道智能装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22