[實用新型]一種敞開式TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置

有效

• 申請號: 201920454967.5
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN210115911U
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 龔國芳;陳玉羲;沈曉俊;劉婧珂;周星海;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J5/04
• 分類號: B25J5/04;B25J15/02;B25J18/02;B25J19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本實用新型公開了一種敞開式TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，包括：主梁、行走環、行走油缸、旋轉環、驅動輪、鋼拱架夾具和鋼拱架拼裝機械手，行走環通過滑動導軌與主梁相連，行走油缸兩端分別鉸接于主梁和行走環，可驅動行走環沿水平方向平移，旋轉環通過法蘭盤固定于主梁上，由兩個對稱布置的驅動輪驅動，鋼拱架夾具周向布置焊接于旋轉環側面，鋼拱架拼裝機械手包括伸縮臂、姿態調整機構和鋼拱架夾具，通過法蘭盤固接于行走環側面。該裝置可對鋼拱架位姿進行調整，實現鋼拱架的高效率自動拼裝。

技術領域

本實用新型涉及鋼拱架拼裝作業裝置，尤其是涉及一種敞開式TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置。

背景技術

敞開式TBM(Tunnel Boring Machine)，又稱為敞開式隧道掘進機，是一種針對硬巖地層掘進的大型隧道施工機械，其利用旋轉刀盤上的滾刀擠壓剪切破巖，并通過鏟斗齒和皮帶機將石渣運往洞外，掘進、支護和出渣并行作業，具有掘進速度快、利于環保等優點，可實現傳統鉆爆法難以實現的復雜地質條件下的隧道施工。

鋼拱架拼裝和支護作業是隧道施工中的關鍵步驟，TBM完成一環的掘進后需要通過鋼拱架進行及時有效的支護，對確保開挖隧道的安全和質量起到很好的保障作用。鋼拱架拼裝的主要任務是將單榀的鋼拱架放置到特定的位置，并通過螺栓和其余的鋼拱架進行有效的連接。

目前，鋼拱架拼裝主要依靠人工作業，存在自動化程度低、人工工作量大、時間長、質量不穩定等問題，不適應TBM高效、安全施工要求，制約TBM施工效率、安全和質量的提高。

發明內容

本實用新型的目的在于提出一種敞開式TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，行走油缸兩端分別鉸接于主梁和行走環，驅動行走環沿水平方向平移，旋轉環由兩個對稱布置的驅動輪驅動，伸縮臂可沿垂直于隧道軸線方向實現鋼拱架拼裝機械手的伸出和縮回，從而控制鋼拱架拼裝機械手的空間位置；姿態調整機構包括由輕型液壓缸驅動的并聯機構和偏航角調節液壓缸，控制鋼拱架拼裝機械手的空間姿態。

本實用新型采用的技術方案是：

一種敞開式TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于：包括主梁、水平滑動導軌、行走油缸、行走環、旋轉環支架、旋轉環、驅動輪、支撐導向輪、鋼拱架夾具、伸縮臂、姿態調整裝置、鋼拱架拼裝機械手末端；其中，行走環通過滑塊與主梁側面的水平滑動導軌配合，行走油缸分別鉸接于主梁鉸接接頭和行走環鉸接接頭，旋轉環支架通過旋轉環法蘭盤固定在主梁上，驅動輪和支撐導向輪的底座均布焊接于旋轉環支架頂端，旋轉環上的齒與驅動輪上的齒相嚙合，并通過支撐導向輪固連在旋轉環支架上，鋼拱架夾具周向布置焊接于旋轉環側面，鋼拱架拼裝機械手通過焊接在伸縮臂上的伸縮臂法蘭盤緊固在行走環的側面。

所述旋轉環由兩個左右對稱布置的驅動輪和四個周向布置的支撐導向輪驅動和連接，側面安裝有均勻布置的鋼拱架夾具，用來夾持并固定鋼拱架的位姿。

所述鋼拱架拼裝機械手通過伸縮臂法蘭盤固定在行走環的側面，包括伸縮臂、姿態調整裝置和鋼拱架拼裝機械手末端三部分。

所述伸縮臂包括套筒、伸出桿、套筒鉸接接頭、行程傳感器、伸縮液壓油缸、卡箍、延長桿、伸出桿鉸接頭，伸縮液壓油缸可驅動伸出桿沿套筒伸出和縮回。

所述姿態調整裝置包括底座鉸接接頭、輕型液壓缸、球鉸、偏航角調節液壓缸、浮動平臺、主軸承，輕型液壓缸和偏航角調節液壓缸可實現浮動平臺空間內三個轉動自由度的調節。

本實用新型具有的有益效果是：行走環、旋轉環和伸縮臂分別控制鋼拱架拼裝機械手的前后、左右和上下運動，安裝在伸縮臂上的鋼拱架拼裝機械手則可以對鋼拱架的偏航角、俯仰角、翻滾角進行微調，采用鋼拱架位姿獨立控制方式，節省了鋼拱架拼裝定位的運動時間，替代人工操作完成大量鋼拱架的拼裝工作，有效提高了鋼拱架拼裝效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的主體結構的等軸測視圖。