專利名稱：一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng) 及其控制方法。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道 襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能?，F(xiàn)有技術(shù)中在盾構(gòu)機(jī)的盾殼中間添加了鉸接，鉸接的位置一般 設(shè)置于盾體的前盾、中盾和尾盾之間，其中，設(shè)置于前盾和中盾之間的為前置鉸接，設(shè)置于 中盾和尾盾之間的為后置鉸接。在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過程中，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸，將盾構(gòu) 機(jī)向前推進(jìn)，被切削下來的碴土充滿泥土倉，此時(shí)開動(dòng)螺旋輸送機(jī)將切削下來的渣土排送 到皮帶輸送機(jī)上，后由皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸至渣土車的土箱中，再通過豎井運(yùn)至地面。當(dāng)盾構(gòu)機(jī) 在推進(jìn)的過程中遇到需要轉(zhuǎn)彎的情況時(shí)，技術(shù)人員在操作室中可通過運(yùn)用鉸接控制系統(tǒng)， 使盾構(gòu)機(jī)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抬頭、低頭或直行，從而使掘進(jìn)中的盾構(gòu)機(jī)軸線盡量擬合隧道設(shè) 計(jì)軸線。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，盾構(gòu)機(jī)上的鉸接一般采用被動(dòng)鉸接，并且沒有鉸接極限角度 和鉸接極限行程的保護(hù)功能，因此，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的過程中不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地檢測到 盾構(gòu)機(jī)鉸接的狀態(tài)，從而不能實(shí)現(xiàn)對鉸接行程精確、實(shí)時(shí)的控制和保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)中 不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地檢測到盾構(gòu)機(jī)鉸接的狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)對鉸接行程精確、實(shí)時(shí)的控制 和保護(hù)的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案—種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動(dòng)所述鉸接系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)，由多個(gè)鉸接油缸 組成的鉸接千斤頂，安裝于所述鉸接油缸上的行程傳感器，用于控制所述鉸接千斤頂?shù)默F(xiàn) 場PLC，以及為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的鉸接泵；所述行程傳感器實(shí)時(shí)采集所述鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)，并由所述現(xiàn)場PLC接收后發(fā) 送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC進(jìn)行處理，所述主控PLC將處理得到的鉸接行程值和鉸接角度 值與預(yù)設(shè)極限值進(jìn)行比較，并依據(jù)比較結(jié)果生成相應(yīng)的指令，由所述現(xiàn)場PLC接收所述指 令，并依據(jù)所述指令控制所述鉸接千斤頂動(dòng)作，以控制所述鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作或停止 動(dòng)作。優(yōu)選的，所述鉸接千斤頂由20個(gè)鉸接油缸組成，20個(gè)所述鉸接油缸分為8個(gè)區(qū)，分 別為上、下、左、右、左上、左下、右上和右下區(qū)，所述行程傳感器設(shè)置于左上、左下、右上和 右下區(qū)的鉸接油缸上。一種用于上述系統(tǒng)的控制方法，包括
現(xiàn)場PLC將行程傳感器實(shí)時(shí)采集的行程數(shù)據(jù)發(fā)送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC ；所述主控PLC對所述行程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取鉸接行程值與鉸接角度值，并在所 述盾構(gòu)機(jī)的觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行伸動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值的上 限值進(jìn)行比較；當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行縮動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限 值的下限值進(jìn)行比較；當(dāng)所述鉸接行程值與鉸接角度值分別達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的上限值或下限值時(shí)，由主 控PLC生成相應(yīng)的指令并發(fā)送給現(xiàn)場PLC ；現(xiàn)場PLC依據(jù)接收到的指令，控制鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行伸或縮動(dòng)作，或控制鉸接油 缸停止動(dòng)作。優(yōu)選的，在現(xiàn)場PLC將行程傳感器實(shí)時(shí)采集的行程數(shù)據(jù)發(fā)送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控 PLC之前，包括預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值與下限值，以及預(yù)設(shè)鉸接角度極限值的上限值與下 限值；確定鉸接方向；確定鉸接油缸的鉸接動(dòng)作，所述鉸接動(dòng)作為鉸接油缸伸動(dòng)作或縮動(dòng)作。優(yōu)選的，在進(jìn)行控制鉸接油缸伸或縮動(dòng)作時(shí)，還包括依據(jù)預(yù)設(shè)壓力值增加所述鉸接油缸的壓力，以達(dá)到所述盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的壓力值。優(yōu)選的，所述鉸接方向有8個(gè)方向，一次只確定1個(gè)方向的鉸接。優(yōu)選的，在所述鉸接油缸進(jìn)行鉸接動(dòng)作之前，還包括通過預(yù)設(shè)解除所述鉸接油缸與所述盾構(gòu)機(jī)中的刀盤的聯(lián)鎖。優(yōu)選的，一個(gè)方向上所述鉸接油缸中的任意一個(gè)鉸接油缸的鉸接行程或鉸接角度 到達(dá)預(yù)設(shè)極限值時(shí)，所述方向上的所有所述鉸接油缸停止動(dòng)作。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種盾構(gòu)機(jī)鉸接 系統(tǒng)及其控制方法，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在隧道線路中的曲線段施工時(shí)，行程傳感器檢測行程數(shù)據(jù)，并 將該行程數(shù)據(jù)經(jīng)由現(xiàn)場PLC發(fā)送至盾構(gòu)機(jī)的主控PLC，再由主控PLC進(jìn)行處理，并依據(jù)處理 獲得的鉸接行程值與鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值的比較結(jié)果生成相應(yīng)的指令，然后現(xiàn)場PLC 接收該指令，控制鉸接油缸繼續(xù)動(dòng)作或停止動(dòng)作。通過本發(fā)明的鉸接系統(tǒng)以及其控制方法 能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的檢測盾構(gòu)機(jī)的鉸接狀態(tài)，從而達(dá)到對盾構(gòu)機(jī)鉸接精確、實(shí)時(shí)的 控制和保護(hù)。此外，本發(fā)明還可以通過預(yù)先設(shè)置解除所述鉸接油缸與所述盾構(gòu)機(jī)中的刀盤的聯(lián) 鎖，以及在鉸接動(dòng)作完成之后，增加鉸接油缸中處于隨動(dòng)狀態(tài)的油缸的壓力，以達(dá)到所述盾 構(gòu)機(jī)掘進(jìn)所需的壓力值，從而不影響盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)工作。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
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圖1為本發(fā)明公開的一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)的框圖；圖2為本發(fā)明公開的20個(gè)鉸接油缸的分布示意圖；圖3為本發(fā)明公開的一個(gè)鉸接系統(tǒng)電氣工作原理示意圖；圖4為本發(fā)明公開的基于一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)的控制方法流程圖；圖5為本發(fā)明中鉸接油缸的動(dòng)作情況示意圖；圖6a為本發(fā)明實(shí)施例中鉸接方向的選擇界面的示意圖；圖6b為本發(fā)明實(shí)施例中鉸接伸縮的選擇界面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明公開的一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)采用主動(dòng)鉸接的方式，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在隧道線路中 的曲線段施工時(shí)，首先，通過觸摸屏預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值與下限值，以及鉸接角度 極限值的上限值與下限值，確定鉸接方向，再確定鉸接油缸的伸或縮；然后，通過安裝在鉸 接油缸上的行程傳感器，采集鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)，并發(fā)送給現(xiàn)場PLC，再由現(xiàn)場PLC將該 行程數(shù)據(jù)發(fā)送至盾構(gòu)機(jī)的主控PLC，由主控PLC對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理得到的鉸 接油缸的鉸接行程值和鉸接角度值發(fā)送至觸摸屏顯示。當(dāng)鉸接油缸為伸的動(dòng)作時(shí)，將鉸接行程值與預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值進(jìn)行比 較，以及將鉸接角度值與預(yù)設(shè)鉸接角度極限值的上限值進(jìn)行比較；當(dāng)鉸接油缸為縮的動(dòng)作 時(shí)，將鉸接行程值與預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的下限值進(jìn)行比較，以及將鉸接角度值與預(yù)設(shè)鉸 接角度極限值的下限值進(jìn)行比較；由主控PLC依據(jù)比較的結(jié)果向現(xiàn)場PLC發(fā)送相應(yīng)的指令， 由現(xiàn)場PLC依據(jù)獲取到相應(yīng)指令控制鉸接千斤頂動(dòng)作，使鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行伸或縮的動(dòng) 作，或使鉸接油缸停止動(dòng)作。請參閱附圖1，為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)框圖，具體包括電動(dòng) 馬達(dá)101，鉸接泵102，鉸接千斤頂103、行程傳感器(圖中未標(biāo)示)和現(xiàn)場PLC104。其中， 鉸接千斤頂103由多個(gè)鉸接油缸105組成，行程傳感器設(shè)置于鉸接油缸105上。電動(dòng)馬達(dá)101，用于驅(qū)動(dòng)所述鉸接系統(tǒng)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再使用機(jī)械能產(chǎn)生 動(dòng)能。在鉸接系統(tǒng)中，主要用于帶動(dòng)鉸接泵102的啟動(dòng)和停止。在本發(fā)明中采用的是一個(gè) 功率為llkW，電極為4P的電動(dòng)馬達(dá)101。鉸接泵102，用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成壓力能，為現(xiàn)場PLC104的執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)提 供動(dòng)力。本發(fā)明中鉸接泵102采用的是一個(gè)流量為15L/min，工作壓力為35MPa的液壓泵。鉸接千斤頂103由多個(gè)鉸接油缸105組成，用于依據(jù)現(xiàn)場PLC104控制鉸接油缸 105進(jìn)行鉸接動(dòng)作，即伸或縮動(dòng)作。行程傳感器，用于實(shí)時(shí)采集鉸接油缸105的行程數(shù)據(jù)，并將該行程數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn) 場 PLC?，F(xiàn)場PLC104，用于接收行程傳感器檢測到的行程數(shù)據(jù)，再將該行程數(shù)據(jù)發(fā)送至主 控PLC，并接收所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC發(fā)送的指令，依據(jù)接收到的指令控制鉸接千斤頂103動(dòng)作，從而控制鉸接油缸105的伸或縮動(dòng)作，以及控制鉸接油缸停止動(dòng)作。需要說明的是，如圖2所示，在本發(fā)明中鉸接千斤頂103由20個(gè)鉸接油缸105組 成。20個(gè)鉸接鉸接油缸105分為8個(gè)區(qū)設(shè)置于鉸接千斤頂103上，這8個(gè)區(qū)分別為上、下、 左、右、左上、左下、右上和右下區(qū)，并且在左上、左下、右上和右下區(qū)的鉸接油缸105上設(shè)置 有行程傳感器，以便實(shí)時(shí)對這四個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸105的行程進(jìn)行采集。在盾構(gòu)機(jī)在曲 線道路上進(jìn)行施工的時(shí)候，首先通過觸摸屏預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值與下限值，以及 鉸接角度極限值的上限值與下限值，再確定鉸接方向，以及確定鉸接油缸動(dòng)作，即從這8個(gè) 區(qū)域內(nèi)確定一個(gè)區(qū)域內(nèi)的鉸接油缸動(dòng)作，然后依據(jù)設(shè)置的行程傳感器進(jìn)行行程數(shù)據(jù)的采 集。如圖2中對應(yīng)于這四個(gè)設(shè)置有行程傳感器的區(qū)域的標(biāo)示分別為左上區(qū)=A，左下區(qū)= B，右上區(qū)=C，右下區(qū)=D0請參閱附圖3，為本發(fā)明公開的鉸接系統(tǒng)中電氣工作原理圖。在行程傳感器106實(shí) 時(shí)采集鉸接油缸105的行程數(shù)據(jù)，將采集到行程數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場PLC，在由現(xiàn)場PLC將采集 到的行程數(shù)據(jù)發(fā)送給盾構(gòu)機(jī)的主控PLC107進(jìn)行處理，主控PLC107針對采集到的行程數(shù)據(jù) 通過行程角度轉(zhuǎn)換公式計(jì)算，獲取到鉸接行程值和鉸接角度值，由主控PLC107將該鉸接行 程值和鉸接角度值發(fā)送至盾構(gòu)機(jī)的觸摸屏108，并在該觸摸屏108上顯示該鉸接行程值和 鉸接角度值，由于采用實(shí)時(shí)采集與處理，所以通過觸摸屏108，技術(shù)人員可以實(shí)時(shí)觀察到鉸 接的變化情況。因此，技術(shù)人員根據(jù)鉸接的變化情況判斷鉸接的行程趨勢，并依據(jù)鉸接行程值和 鉸接角度值分別與其預(yù)設(shè)極限值的比較結(jié)果，通過觸摸屏108調(diào)整鉸接油缸105的動(dòng)作，并 通過主控PLC107生成相應(yīng)的指令發(fā)送至現(xiàn)場PLC104，使現(xiàn)場PLC104依據(jù)接收到的指令控 制鉸接千斤頂動(dòng)作，即控制鉸接油缸電磁閥得電或失電，達(dá)到控制鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行伸或 縮的動(dòng)作，或控制鉸接油缸停止動(dòng)作的目的。通過本發(fā)明的鉸接系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、 直觀的檢測盾構(gòu)機(jī)的鉸接狀態(tài)，從而達(dá)到對盾構(gòu)機(jī)鉸接行程的精確、實(shí)時(shí)的控制和保護(hù)。需要說明的是，行程傳感器106實(shí)時(shí)采集到的鉸接油缸105的行程數(shù)據(jù)，經(jīng)由現(xiàn)場 PLC104發(fā)送至主控PLC107，并通過計(jì)算獲取鉸接行程值與鉸接角度值，然后分別于鉸接行 程極限值與鉸接角度極限值進(jìn)行比較，當(dāng)獲取的鉸接行程值達(dá)到預(yù)設(shè)的鉸接行程極限值的 上限值或下限值，以及鉸接角度值達(dá)到預(yù)設(shè)的鉸接角度極限值的上限值或下限值時(shí)，主控 PLC107發(fā)送停止指令至現(xiàn)場PLC104，由現(xiàn)場PLC104控制所有鉸接油缸105停止動(dòng)作。因 此，通過本發(fā)明的鉸接系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的檢測盾構(gòu)機(jī)的鉸接狀態(tài)，從而達(dá)到 對盾構(gòu)機(jī)鉸接動(dòng)作精確、實(shí)時(shí)的控制和保護(hù)。此外，在本發(fā)明中由20個(gè)鉸接油缸105組成鉸接千斤頂103，但是本發(fā)明針對組成 鉸接千斤頂103的鉸接油缸105的個(gè)數(shù)，并不僅限于此，鉸接千斤頂103也可以由30個(gè)鉸 接油缸105組成。此外，需要說明的是在本發(fā)明中，由現(xiàn)場的技術(shù)人員通過觸摸屏108對鉸接行程 極限值和鉸接角度極限值進(jìn)行預(yù)設(shè)，由于工作環(huán)境的不同，所預(yù)設(shè)的鉸接行程極限值和鉸 接角度極限值也會(huì)有所不同。上述本發(fā)明公開了一種設(shè)置有行程傳感器的盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上本發(fā)明 還公開了一種基于該盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)的控制方法，請參閱附圖4，為該控制方法的流程圖， 具體步驟為
步驟S401，預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值與下限值，以及預(yù)設(shè)鉸接角度極限值的 上限值與下限值。步驟S402，確定鉸接方向。步驟S403，確定鉸接油缸的鉸接動(dòng)作，即確定鉸接油缸進(jìn)行伸動(dòng)作或縮動(dòng)作。步驟S404，通過鉸接系統(tǒng)中的行程傳感器實(shí)時(shí)采集鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)。步驟S405，鉸接系統(tǒng)中的現(xiàn)場PLC接收采集到的行程數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至盾構(gòu)機(jī) 的主控PLC。步驟S406，由主控PLC對該行程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取鉸接行程值和鉸接角度值，并 將所述鉸接行程值和鉸接角度值在所述盾構(gòu)機(jī)的觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示。步驟S407，當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行伸動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與預(yù)設(shè)的鉸接行程極 限值的上限值進(jìn)行比較，以及將獲取的鉸接角度值與預(yù)設(shè)的鉸接角度極限值的上限值進(jìn)行 比較；當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行縮動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與預(yù)設(shè)的鉸接行程極限值的下限值 進(jìn)行比較，以及將獲取的鉸接角度值與預(yù)設(shè)的鉸接角度極限值的下限值進(jìn)行比較。步驟S408，主控PLC依據(jù)比較的結(jié)果，生成相應(yīng)的指令并發(fā)送給現(xiàn)場PLC。步驟S409，現(xiàn)場PLC依據(jù)接收到的指令，控制鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行伸或縮動(dòng)作，或控 制鉸接油缸停止動(dòng)作。需要說明的是，在執(zhí)行步驟S407至步驟S409時(shí)，分為兩種情況當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行伸動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與預(yù)設(shè)的鉸接行程極限值的上限 值進(jìn)行比較，以及將獲取的鉸接角度值與預(yù)設(shè)的鉸接角度極限值的上限值進(jìn)行比較；如果 鉸接行程值與鉸接角度值達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的上限值，則執(zhí)行步驟S408，由主控PLC生成停 止指令發(fā)送給現(xiàn)場PLC，然后執(zhí)行步驟S409，由現(xiàn)場PLC依據(jù)接收到的停止指令，控制鉸接 油缸停止動(dòng)作。若鉸接行程值與鉸接角度值未達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的上限值時(shí)，則鉸接油缸繼 續(xù)做伸動(dòng)作。當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行縮動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與預(yù)設(shè)的鉸接行程極限值的下限 值進(jìn)行比較，以及將獲取的鉸接角度值與預(yù)設(shè)的鉸接角度極限值的下限值進(jìn)行比較；如果 鉸接行程值與鉸接角度值達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的下限值，則執(zhí)行步驟S408，由主控PLC生成停 止指令發(fā)送給現(xiàn)場PLC，然后執(zhí)行步驟S409，由現(xiàn)場PLC依據(jù)接收到的停止指令，控制鉸接 油缸停止動(dòng)作。若鉸接行程值與鉸接角度值未達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的上限值時(shí)，則鉸接油缸繼 續(xù)做縮動(dòng)作。需要說明的是，在步驟S408中，技術(shù)人員根據(jù)鉸接的變化情況判斷鉸接的行程趨 勢，并依據(jù)鉸接行程值和鉸接角度值分別與其預(yù)設(shè)極限值的比較結(jié)果，通過觸摸屏調(diào)整鉸 接油缸的動(dòng)作，并通過主控PLC生成相應(yīng)的指令發(fā)送至現(xiàn)場PLC。在本發(fā)明公開的實(shí)施例中鉸接千斤頂由20個(gè)鉸接油缸組成，20個(gè)鉸接鉸接油缸 105分為8個(gè)區(qū)設(shè)置于鉸接千斤頂103上，這8個(gè)區(qū)分別為上、下、左、右、左上、左下、右上和 右下區(qū)，并且在左上、左下、右上和右下區(qū)的鉸接油缸105上設(shè)置有行程傳感器，以便實(shí)時(shí) 對這四個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸105的行程進(jìn)行采集。如圖2中所示，對應(yīng)于這四個(gè)設(shè)置有行 程傳感器的區(qū)域的標(biāo)示分別為左上區(qū)=A，左下區(qū)=B，右上區(qū)=C，右下區(qū)=D0本發(fā)明公開的盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鉸接油缸的全伸、全縮以及8個(gè)區(qū)域(即 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315° )的0度到最大2度的鉸接。下面依圖例進(jìn)行說明，如圖5所示，在處于全伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組501，鉸接油缸組 502，鉸接油缸組503，鉸接油缸組504，鉸接油缸組505，鉸接油缸組506，鉸接油缸507和鉸 接油缸508全伸狀態(tài)。在處于全縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組全部為縮的狀態(tài)。在處于上鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組501和鉸接油缸組508處于停 止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域中的鉸接油缸處于縮的狀態(tài)。在處于上鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組501和鉸接油缸組508處于停 止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組502和鉸接油缸組507處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的 狀態(tài)。在處于下鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組504和鉸接油缸組505處于停 止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域中的鉸接油缸處于縮的狀態(tài)。 在處于下鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組504和鉸接油缸組505處于停 止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組503和鉸接油缸組506處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的 狀態(tài)。在處于左鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組506和鉸接油缸組507處于停 止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域中的鉸接油缸處于縮的狀態(tài)。在處于左鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組506和鉸接油缸組507處于停 止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組505和鉸接油缸組508處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的 狀態(tài)。在處于右鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組502和鉸接油缸組503處于停 止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域中的鉸接油缸處于縮的狀態(tài)。在處于右鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組502和鉸接油缸組503處于停 止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組501和鉸接油缸組504處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的 狀態(tài)。在處于左上鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組507和鉸接油缸組508處于 停止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的狀態(tài)。在處于左上鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組507和鉸接油缸組508處于 停止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組501和鉸接油缸組506處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸 的狀態(tài)。在處于左下鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組505和鉸接油缸組506處于 停止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的狀態(tài)。在處于左下鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組505和鉸接油缸組506處于 停止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組504和鉸接油缸組507處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸 的狀態(tài)。在處于右上鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組501和鉸接油缸組502處于 停止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的狀態(tài)。 在處于右上鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組501和鉸接油缸組502處于 停止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組503和鉸接油缸組508處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸 的狀態(tài)。
在處于右下鉸接縮的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組503和鉸接油缸組504處于 停止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的狀態(tài)。在處于右上鉸接伸的動(dòng)作時(shí)，8個(gè)區(qū)域中的鉸接油缸組503和鉸接油缸組504處于 停止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組502和鉸接油缸組505處于浮的狀態(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸 的狀態(tài)。由于盾構(gòu)機(jī)的鉸接系統(tǒng)每次只能針對一個(gè)方向上的鉸接油缸進(jìn)行控制，下面舉例 進(jìn)行說明，在進(jìn)行一個(gè)方向上的鉸接油缸的鉸接動(dòng)作控制時(shí)，各區(qū)域中鉸接油缸的動(dòng)作狀 態(tài)。如圖6a所示，為鉸接方向的選擇界面的示意圖，圖中，601為選擇上鉸接方向，602為 選擇右上鉸接方向，603為選擇右鉸接方向，604為選擇右下鉸接方向，605為選擇下鉸接方 向，606為選擇左下鉸接方向，607為選擇左鉸接方向，而608則為選擇左上鉸接方向。如圖 6b所示，為鉸接伸縮的選擇界面示意圖，圖中609為停止選擇操作，610為選擇伸操作，而 611則為選擇縮操作。在選擇鉸接方向之后，由于鉸接油缸與刀盤之間的聯(lián)鎖關(guān)系，在鉸接泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，刀盤必須已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)(可以在進(jìn)行鉸接之前通過預(yù)先設(shè)置解除鉸接油缸與盾構(gòu)機(jī)中的刀 盤的聯(lián)鎖)，然后技術(shù)人員可以通過觸摸屏上的鉸接伸縮選擇界面進(jìn)行鉸接的伸或縮的選 擇，最后由現(xiàn)場PLC控制相應(yīng)鉸接油缸電磁閥得電或失電，以達(dá)到對鉸接油缸伸縮鉸接動(dòng) 作的控制。在選擇上鉸接縮時(shí)，鉸接主溢流閥(SV-JAUa)得電，1區(qū)域中的鉸接電磁閥 (SV-JACl)失電，2區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC2)得電，3區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC3) 得電，4區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC4)得電，5區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC5)得電，6區(qū) 域中的鉸接電磁閥(SV-JAC6)得電，7區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC7)得電，而8區(qū)域中的 鉸接電磁閥(SV-JAC8)則失電。此時(shí)對應(yīng)圖5中的各區(qū)域中的鉸接油缸的狀態(tài)為鉸接油 缸組501和鉸接油缸組708處于停止?fàn)顟B(tài)，其他區(qū)域的鉸接油缸則處于縮的狀態(tài)。在選擇上鉸接伸時(shí)，鉸接主溢流閥(SV-JAUa)得電，1區(qū)域中的鉸接電磁閥 (SV-JACl)失電，2區(qū)域中的隨動(dòng)電磁閥(SV-JA2)得電，3區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC3) 得電，4區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC4)得電，5區(qū)域中的鉸接電磁閥(SV-JAC5)得電，6區(qū) 域中的鉸接電磁閥(SV-JAC6)得電，7區(qū)域中的隨動(dòng)電磁閥(SV-JA7)得電，而8區(qū)域中的鉸 接電磁閥(SV-JAC8)則失電。此時(shí)對應(yīng)圖5中的各區(qū)域中的鉸接油缸的狀態(tài)為鉸接油缸 組501和鉸接油缸組508處于停止?fàn)顟B(tài)，鉸接油缸組502和鉸接油缸組507處于浮的狀態(tài)， 其他區(qū)域的鉸接油缸則處于伸的狀態(tài)。此時(shí)，在處于伸狀態(tài)的鉸接油缸中的任意一個(gè)鉸接 油缸的鉸接行程或鉸接角度達(dá)到預(yù)設(shè)極限值時(shí)，該方向(區(qū)域)上的所有鉸接油缸停止上 鉸動(dòng)作。在上述舉例說明的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的方法還包括，在完成鉸接動(dòng)作后，技術(shù)人員可 以依據(jù)預(yù)設(shè)壓力值進(jìn)行操作，增加鉸接油缸的壓力，以達(dá)到盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的壓力值。其中主要 是增加處于隨動(dòng)狀態(tài)下的鉸接油缸的壓力。需要說明的是，在本發(fā)明公開的鉸接系統(tǒng)進(jìn)行鉸接動(dòng)作的過程中，在鉸接泵過載 或電力中斷時(shí)，鉸接油缸也停止工作。此外，在一個(gè)鉸接油缸伸長到極限值或收縮到0值時(shí)，所有鉸接油缸的伸出與收 縮也都將停止。
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綜上所述通過本發(fā)明公開的鉸接系統(tǒng)及其控制方法，利用傳感器對鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)進(jìn) 行實(shí)時(shí)的采集，并通過盾構(gòu)機(jī)中的主控PLC對該行程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后獲取鉸接行程值 和鉸接角度值，并在盾構(gòu)機(jī)的觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的檢測盾構(gòu)機(jī) 的鉸接狀態(tài)，最后由現(xiàn)場PLC依據(jù)處理結(jié)果完成對鉸接油缸的鉸接動(dòng)作的控制，從而達(dá)到 對盾構(gòu)機(jī)鉸接精確、實(shí)時(shí)的控制和保護(hù)。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置 而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說 明即可。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí) 行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存 儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或技術(shù) 領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
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權(quán)利要求
一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)，其特征在于，包括用于驅(qū)動(dòng)所述鉸接系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)，由多個(gè)鉸接油缸組成的鉸接千斤頂，安裝于所述鉸接油缸上的行程傳感器，用于控制所述鉸接千斤頂?shù)默F(xiàn)場PLC，以及為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的鉸接泵；所述行程傳感器實(shí)時(shí)采集所述鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)，并由所述現(xiàn)場PLC接收后發(fā)送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC進(jìn)行處理，所述主控PLC將處理得到的鉸接行程值和鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值進(jìn)行比較，并依據(jù)比較結(jié)果生成相應(yīng)的指令，由所述現(xiàn)場PLC接收所述指令，并依據(jù)所述指令控制所述鉸接千斤頂動(dòng)作，以控制所述鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作或停止動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉸接千斤頂由20個(gè)鉸接油缸組成，20 個(gè)所述鉸接油缸分為8個(gè)區(qū)，分別為上、下、左、右、左上、左下、右上和右下區(qū)，所述行程傳 感器設(shè)置于左上、左下、右上和右下區(qū)的鉸接油缸上。
3.一種用于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括現(xiàn)場PLC將行程傳感器實(shí)時(shí)采集的行程數(shù)據(jù)發(fā)送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC ； 所述主控PLC對所述行程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取鉸接行程值與鉸接角度值，并在所述盾 構(gòu)機(jī)的觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行伸動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值的上限值 進(jìn)行比較；當(dāng)鉸接油缸進(jìn)行縮動(dòng)作時(shí)，將獲取的鉸接行程值與鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值的 下限值進(jìn)行比較；當(dāng)所述鉸接行程值與鉸接角度值分別達(dá)到預(yù)設(shè)極限值的上限值或下限值時(shí)，由主控 PLC生成相應(yīng)的指令并發(fā)送給現(xiàn)場PLC ；現(xiàn)場PLC依據(jù)接收到的指令，控制鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行伸或縮動(dòng)作，或控制鉸接油缸停 止動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在現(xiàn)場PLC將行程傳感器實(shí)時(shí)采集的行程 數(shù)據(jù)發(fā)送給所述盾構(gòu)機(jī)的主控PLC之前，包括預(yù)設(shè)鉸接行程極限值的上限值與下限值，以及預(yù)設(shè)鉸接角度極限值的上限值與下限值；確定鉸接方向；確定鉸接油缸的鉸接動(dòng)作，所述鉸接動(dòng)作為鉸接油缸伸動(dòng)作或縮動(dòng)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行控制鉸接油缸伸或縮動(dòng)作時(shí)，還包括依據(jù)預(yù)設(shè)壓力值增加所述鉸接油缸的壓力，以達(dá)到所述盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述鉸接方向有8個(gè)方向，一次只確定1 個(gè)方向的鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述鉸接油缸進(jìn)行鉸接動(dòng)作之前，還包括通過預(yù)設(shè)解除所述鉸接油缸與所述盾構(gòu)機(jī)中的刀盤的聯(lián)鎖。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，一個(gè)方向上所述鉸接油缸中的任意一個(gè) 鉸接油缸的鉸接行程或鉸接角度到達(dá)預(yù)設(shè)極限值時(shí)，所述方向上的所有所述鉸接油缸停止 動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)及其控制方法，在本發(fā)明的系統(tǒng)中主要包括驅(qū)動(dòng)鉸接系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)，多個(gè)鉸接油缸組成的鉸接千斤頂，安裝于鉸接油缸上的行程傳感器，用于控制鉸接千斤頂?shù)默F(xiàn)場PLC，以及為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的鉸接泵；該行程傳感器實(shí)時(shí)采集鉸接油缸的行程數(shù)據(jù)，并由現(xiàn)場PLC接收后發(fā)送給盾構(gòu)機(jī)的主控PLC進(jìn)行處理，該主控PLC依據(jù)處理得到的鉸接行程值和鉸接角度值與預(yù)設(shè)極限值進(jìn)行比較的結(jié)果生成相應(yīng)的指令，由現(xiàn)場PLC接收該指令，并依據(jù)該指令控制鉸接油缸繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作或停止動(dòng)作。通過本發(fā)明公開的鉸接系統(tǒng)及其控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的檢測盾構(gòu)機(jī)的鉸接狀態(tài)，從而達(dá)到對盾構(gòu)機(jī)鉸接精確、實(shí)時(shí)的控制和保護(hù)。
文檔編號(hào)E21D9/093GK101886544SQ201010208629
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
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