[发明专利]用于自动化安装隧道衬砌环的隧道衬砌部段的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的装置，包括：操纵器，其包括用于接纳、保持和放置隧道衬砌部段的工具和用于使工具运动的促动器；工具位置传感器，其用于检测工具在隧道区段的空间中的实际位置和实际方位；隧道衬砌部段传感器，其设置在操纵器和/或工具上，用于检测已经设置的或要放置的隧道衬砌部段的区段的实际位置和/或实际方位；控制装置，其访问隧道衬砌部段的安装数据和工具位置传感器与隧道衬砌部段传感器的测量数据并控制促动器和工具，其中，设置至少两个隧道衬砌部段传感器，并且隧道衬砌部段传感器是飞行时间照相机。本发明还涉及一种用于自动化安装隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的自动化的安装的装置和方法，以用于衬砌由隧道钻孔机掘进的隧道区段，所述装置可与隧道钻孔机耦联，并且涉及用于隧道衬砌环的至少一个隧道衬砌部段的自动化的安装的方法。

背景技术

在利用隧道钻孔机掘进隧道时作为隧道的衬砌主要使用由钢筋混凝土段制成的环(丘宾筒)。所述环例如在隧道钻孔机的护板下或借助安装器直接放置到隧道壁上。为此安装器例如设置操纵器，所述操纵器相对于安装器的基础轴向、径向和切向可移动。

这样的操纵器例如由机械手已知。其在此例如构成机械手的可运动的部分并且能够实现与环境或环境中的物体的物理的相互作用。在此通过操纵器例如通过特别的工具实施工作或任务。所述工具此外通过促动器定位在空间中。此外在此实施测量，所述测量能够实现定位或加工和/或收集用于评估的数据。在此，操纵器具有例如支承的组成部分，所述组成部通过促动器可运动地相互连接。

为了放置所述至少一个隧道衬砌部段在这里在操纵器上设置接纳工具。在这里所述接纳工具可以例如是抓持工具和/或抽吸工具。所述工具或操纵器本身通过促动器运动。抓持工具在此例如抓紧在隧道衬砌部段上紧固的销。抽吸工具再次例如直接抽吸隧道衬砌部段。

隧道衬砌部段通过输送单元(部段馈送器)以定义的次序输送至接纳地点。在接纳地点上，隧道衬砌部段由操纵器的工具接纳、抬起并且运动至相应的放置地点。为此设置执行器，所述执行器能够实现工具对应的旋转运动、线性运动和/或翻转运动。

操纵器或其工具的运动至今由安装器驾驶员控制。在此通过对应的控制元件对安装器或操纵器的各个执行器优选远程控制地操控。在这里涉及危险的活动，因为安装器驾驶员必须处于安装器的区域中，以便可以将隧道衬砌部段可视地放置。此外安装器/操纵器的运动基于其许多自由度和不同的执行器和在放置隧道衬砌部段时需要的精确性在运动速度方面受限地进行，以便可以对应地对接纳、运动和放置的过程在其复杂性方面可靠地实施，必要时通过其他人现场辅助。

所述安装器是一种专用起重机，其工具例如液压地通过轴沿径向的、切向的和轴向方向关于隧道钻孔机的机器轴线例如可移动。所述径向的轴本身可以与结构型式相关地例如作为伸缩单元或通过平行铰接实施。为了接纳隧道衬砌部段，在操纵器上安装也称为安装器头部的工具。所述安装器头部具有接纳机构，以便可以使相应的隧道衬砌部段抬起并且运动。为了精细定向，安装器头部的位置能够围绕例如液压驱动的旋转轴以滚动、摇动和偏转的形式运动。一般地，执行器使工具关于隧道钻孔机的机器轴线运动。在此，所述工具例如轴向沿机器轴线、径向从机器轴线出发并且围绕机器轴线旋转(滚动)地运动。其他的转动运动可以例如也围绕轴径向于隧道钻孔机的机器轴线进行(偏转和摇动)。

隧道衬砌环包括多个隧道衬砌部段。部段的数量分别按照环构造可变。各个部段在环中的切向的位置分别按照隧道结构的构造预定。分别按照结构型式，所述环可以包括直的部段，其中纵向接缝垂直于环接缝，或包括例如梯形的、半梯形的、直的隧道衬砌部段和/或其他的形状的组合。通过所述部段的最小不同的轴向的长度计量单位，通过彼此转动的放置实现隧道曲线。