Устройство управления движением проходческого щита Советский патент 1982 года по МПК E21D9/06 E21C35/24 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА

1

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам управления движением проходческого щита, и может быть использовано при сооружении тоннелей щитовым способом.

Известно-устройство управления движением проходческого щита, содержащее источник светового луча, установленный в верхней части тоннеля, фотоприемник, включающий две координатные системы с четырьмя фотодатчиками каждая, установленные в хвостовой части и ножевой части щита, блок управления и исполнительный механизм выравнивания положения щита. Следящая система приемного устройства всегда выводит матрицу с фотодатчиками на луч лазера таким образом, чтобы луч падал на все четыре фотодатчика, в каком бы направлении не происходило смещение щита с заданного курса 1.

Недостатками такого устройства являются малая надежность в работе и его большие габариты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство управления движением проходческого щита, включающее исполнительный механизм выравнивания положения щита, блок управления, источник светового луча, установленный в верхней части тоннеля, и закрепленный на корпусе

5 щита (|)отоприемник, содержащий фокусирующую линзу, а также элементы регистрации линейного и углового смещения щита. Средство для регистрации линейного смещения проходческого щита выполнено в виде

10 фотоприемной матрицы с набором фоточувствительных элементов. Для регистрации углового отклонения щита использована сложная оптическая система, проектирующая луч на вторую фотоприемную матрицу 2. Недостатком этого устройства является

больщое количество фоточувствительных элементов, образуюц1их фотоприемные матрицы требующие сложную аппаратуру усиления и обработки поступающих от них информации. Размещение больщого количества фо20 точувствительных элементов на подвижной конструкции требует использования гибких подвижных жгутов или кабелей, что уменьщает эксплуатационную надежность устройства. Оптическая система, состоящая из неСКОЛЬКИХ линз, сложна и увеличивает габаритный размер фотоприемника вдоль оптической оси. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности работы устройства и уменьшение его габаритов. Цель достигается тем, что каждый элемент регистрации выполнен в виде вращающегося модулятора со светопроницаемыми радиальной и спиралеобразной щелями, при этом одни из модуляторов размещены в фокальной плоскости фокусирующей линзы и имеют скорость вращения больще скорости вращения модулятора, расположенного в плоскости линзы. На фиг. 1 изображено устройство управления движением проходческого Ц1,ита; на фиг. 2 - фотоприемник устройства управления движением проходческого щита; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2. Устройство управления движением проходческого щита содержит источник светового луча 1, установленный в верхней части тоннели, фотоприемник 2, закрепленный на корпусе проходческого щита 3, блок управления 4 и исполнительный механизм 5 выравнивания положения щита 3. Фотоприемник 2 выполнен в виде моноблока и состоит из корпуса 6, в котором размещены фокусирующая линза 7 и установленные на ее оптической оси модуляторы 8 и 9, и фотодатчика 10. Модулятор 8 установлен в плоскости фокусирующей линзы 7 и служит для определения линейного смещения проходческого щита в плане и профиле трассы проходки. Модулятор 9 установлен в фокальной плоскости фокусирующей линзы 7 и служит для определения углового отклонения проходческого щита от проектной оси тоннеля. Оба модулятора кинематически свя-i заны с электродвигателем 11. Цри этом модулятор 8 связан с электродвигателем 11 посредством редуктора 12, который обеспечивает большую скорость вращения модулятору 9. Модуляторы 8 и 9 выполнены в виде диска с радиальной щелью 13 и 14 соответственно и спиралеобразной щелью 15 и 16 соответственно. Датчики угла поворота 17 и 18 служат для определения координат линейного смещения и углового отклонения про ходческого щита 3. В полярных координатах как при линейном смещении проходческого щита, так и при его угловом отклонении полярный угол определяет угол смещения проходческого щита относительно заданного направления, а модуль радиуса-вектора - величину этого смещения. Устройство работает следующим образом. Луч от источника светового луча 1 задает направление движению проходческого щита 3. В случае отклонения оптической оси фокусирующей линзы 7, совпадающей с осью проходческого щита 3, от заданного направления луч, проходя сквозь радиальную щель 13 вращающегося модулятора 8, регистрируется фотодатчиком 10. Сигнал, зарегистрированный фотодатчиком 10, соответствует углу смещения проходческого щита 3, определяемому датчиком угла поворота 17, и поступает в блок управления 4. Цри последующем вращении модулятора 8 луч проходит сквозь спиралеобразную щель 15. Фотодатчик 10 регистрирует момент прохождения луча сквозь спиралеобразную щель 15. Величина угла поворота модулятора 8, определенная датчиком угла поворота 17 между моментами прохождения луча через радиальную 13 и спиралеобразную 15 щели, соответствует величине радиуса-вектора смещения проходческого щита 3 относительно луча, заданного источником светового луча 1. Таким образом, за один оборот вращения модулятора 8 в блок управления 4 поступает информация о линейном смещении проходческого щита 3. Аналогичным образом в блок управления 4 поступает информация об угловом отклонении проходческого щита 3, определяемая при помощи модулятора 9. Для обеспечения прохождения луча сквозь щели обоих модуляторов модулятор 9 вращается примерно в 5-10 раз быстрее модулятора 8 посредством редуктора 12. Сигналы с фотоприемника 2 поступают в блок управления 4, в котором формируются команды управления исполнительным механизмом 5 выравнивания положения проходческого щита 3. Использование данного изобретения позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства за счет исключения большого числа фоточувствительных элементов на подвижной конструкции, требующих сложную аппаратуру усиления и обработки поступающей от них информации, за счет уменьшения габаритов устройства путем выполнения фотоприемника в виде моноблока. Формула изобретения Устройство управления движением проходческого щита, включающее исполнительный механизм выравнивания положения щита, блок управления, источник светового луча, установленный в верхней части тоннеля, и закрепленный на корпусе щита фотоприемник, содержащий фокусирующую линзу, а также элементы регистрации линейного и углового смещений щита, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежнЬсти и уменьшения габаритов устройства, каждый элемент регистрации выполнен в виде вращающегося модулятора со светопроницаемыми радиальной и спиралеобразной щелями, при этом одни из модуляторов размещены в фокальной плоскости фокусирующей линзы и имеют скорость вращения больще скорости вращения модулятора, расположенного в плоскости линзы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Клорикья В. X. и Ходощ В. А. Горнопроходческие щиты и комплексы. М., «Недра, 1977, с. 149. 2. Патент ФРГ № 1658721, кл. Е 01 g 3/00, опублик. 1973.

(Риг.З

ФигЛ