[发明专利]隧道模型试验中临时支撑的拆除装置及方法

权利要求书

1.隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，包括多自由度机械臂、固定执行端、切割执行端、机械臂PLC控制系统、电动推杆PLC控制器、供电系统，

所述的固定执行端、切割执行端均安装在所述的多自由度机械臂的末端；

所述的固定执行端包括第一径向电动推杆、第一轴向电动推杆和固定盘和针锥，所述的第一径向电动推杆沿着螺旋套筒的径向方向设置在径向电动推杆的上，所述的第一轴向电动推杆与径向电动推杆相连，第一径向电动推杆驱动第一轴向电动推杆，所述的固定盘安装在所述的轴向电动推杆端部；所述的固定盘上设置有若干针锥；

所述的切割执行端包括第二径向电动推杆、第二轴向电动推杆、滚刀，所述的第二径向电动推杆沿着螺旋套筒的径向方向设置，所述的第二轴向电动推杆与第二径向电动推杆相连，第二径向电动推杆驱动第二轴向电动推杆，所述的第二轴向电动推杆的端部通过连接轴连接一个滚刀；

所述的机械臂PLC控制系统控制旋转底盘的旋转及机械臂的运行，所述的电动推杆PLC控制器控制径向电动推杆和轴向电动推杆的伸缩，所述的供电系统为多自由度机械臂、电动推杆的运行提供动力。

2.如权利要求1所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，所述的多自由度机械臂由旋转底盘、第一臂体、第二臂体、第一旋转轴关节、第二旋转轴关节、螺旋套筒连接组成;第一臂体的一端通过第一旋转轴关节与旋转底盘相连，第一臂体的另一端通过第二旋转关节与第二臂体一端相连，第二臂体的另一端与螺旋套筒相连。

3.如权利要求1所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，第一径向电动推杆的轴线与第二径向电动推杆的轴线相互垂直。

4.如权利要求1所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，所述的滚刀通过球头关节轴承连接在轴向电动推杆的首节以满足不同方向的切割需要。

5.如权利要求1所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，所述的针锥呈梅花状分布，依据隧道模型中临时支撑的厚度和材料性质选择不同长度及粗细程度的针锥。

6.如权利要求1所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置，其特征在于，所述的螺旋套筒上安装有照明装置和红外摄像装置来实时监测临时支撑的拆除情况。

7.一种基于如权利要求1-6任一所述的隧道模型试验中临时支撑的拆除装置的方法，其特征在于：

步骤1：根据目标隧道模型洞室的角度利用机械臂PLC控制系统控制旋转底盘的旋转及机械臂的运行，调整机械臂至合适的工作高度及角度；

步骤2：使用电动推杆PLC控制器控制固定执行端的第一径向电动推杆伸长至方便固定执行端进入隧道模型洞室内部的合适长度，控制固定执行端的第一轴向电动推杆伸长，将固定盘送达待拆除临时支撑的位置，控制第一径向电动推杆收缩，使得固定盘上的针锥插入临时支撑中；

步骤3：使用电动推杆PLC控制器控制切割执行端的第二径向电动推杆、第二轴向电动推杆的伸缩，将刀盘送达待拆除临时支撑的位置后，控制第二轴向电动推杆的伸缩，同时通过红外摄像装置实时观察临时支撑的切割完成度，完成对待拆除临时支撑的切割；

步骤4：使用电动推杆PLC控制器控制第一、第二径向电动推杆、第一、第二轴向电动推杆的伸缩，将滚刀及固定盘收回，在隧道模型外完成对固定盘上临时支撑的清除；

步骤5：旋转螺旋套筒和旋转底盘，调整机械臂的工作位置后重复步骤1到步骤4，完成所有临时支撑的拆除施工。