[發明專利]鋼拱架拼接裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 202010928072.8
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112045397B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 張翼風;魏曉龍;林福龍;李光;王雙旺;路亞緹;王一新;郭俊可;周樹亮;王寧;楊航;徐淼
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: B23P19/04
• 分類號: B23P19/04;B25J9/16
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 喬玉萍

本發明提出了一種鋼拱架拼接裝置及其工作方法，包括大回轉機構，大回轉機構上活動設置有機械臂，機械臂上設置有動力機構，所述大回轉機構上均勻設置有若干個從站控制盒，從站控制盒均與主站控制箱相連接，從站控制盒兩側且在大回轉機構上對稱設置有兩組機械臂，相鄰從站控制盒之間設置有三維掃描儀，三維掃描儀與從站控制盒相連接；所述動力機構上設置有位移監測組件和壓力監測組件，位移監測組件和壓力監測組件均與從站控制盒相連接。本發明通過各機械臂相互配合實現了鋼拱架有序自動抓取拼接，自動微調對接動作，減少了拼接誤觸判斷。

技術領域

本發明涉及隧道施工的技術領域，尤其涉及一種鋼拱架拼接裝置及其工作方法。

背景技術

TBM施工過程中需要采用鋼拱架對已掘進后方及時進行支護，目前采用的支護方式為人工支護，支護過程中將一段段鋼拱架拼接成環形，最后將拼裝完成的鋼拱架撐起在TBM施工后的隧道內，拼接過程采用人工對接各段鋼拱架并需要人工擰螺栓將其擰緊。需要工人長時間現場作業，隧道一旦發生塌方，很容易發生人員傷亡事故，安全隱患大，人工支護效率低。實現鋼拱架拼裝由人工拼裝向自動化拼裝，對實現TBM更安全、更高效有著重要的意義。

發明內容

針對目前人工支護鋼拱架過程中，效率低、安全隱患大的技術問題，本發明提出一種鋼拱架拼接裝置及其工作方法。

為了解決上述問題，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種鋼拱架拼接裝置，包括大回轉機構，大回轉機構上活動設置有機械臂，機械臂上設置有動力機構，所述大回轉機構上均勻設置有若干個從站控制盒，從站控制盒均與主站控制箱相連接，從站控制盒兩側且在大回轉機構上對稱設置有兩組機械臂，相鄰控制盒之間設置有三維掃描儀，三維掃描儀與從站控制盒相連接；所述動力機構上設置有位移監測組件和壓力監測組件，位移監測組件和壓力監測組件均與從站控制盒相連接。

優選地，所述動力機構包括推進油缸和夾爪油缸，推進油缸的一端與大回轉機構相連接，推進油缸的另一端與機械臂相連接，夾爪油缸安裝在機械臂上且夾爪油缸與機械臂上活動設置的夾爪相連接；所述推進油缸和夾爪油缸內均設置有位移監測組件，夾爪油缸一側設置有壓力監測組件。

優選地，所述位移監測組件包括伸縮位移傳感器，伸縮位移傳感器分別內置在推進油缸和夾爪油缸內部；所述壓力監測組件包括第一壓力傳感器，第一壓力傳感器安裝在夾爪油缸一側；所述推進油缸和夾爪油缸的進油管路上均設置有比例調節閥和第二壓力傳感器，伸縮位移傳感器、比例調節閥、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均與從站控制盒相連接。

優選地，所述大回轉機構上設置有拖鏈，主站控制箱和從站控制盒之間的連接線纜布置在拖鏈上。

一種鋼拱架拼接裝置的工作方法，包括以下步驟：

S1、作業準備：首先將大回轉機構上各從站控制盒依次命名為從站控制盒1、從站控制盒2、從站控制盒3、……、從站控制盒n，各機械臂依次命名為機械臂1、機械臂2、機械臂3、……、機械臂m，各三維掃描儀依次命名為三維掃描儀1、三維掃描儀2、三維掃描儀3、……、三維掃描儀p，機械臂1和機械臂2對稱設置在從站控制盒1兩側；

S2、根據步驟S1，每兩組機械臂完成一個鋼拱架抓取提升動作，每組三維掃描儀掃描兩組鋼拱架上設定點位置坐標；將鋼拱架依次命名為鋼拱架1、鋼拱架2、……、鋼拱架n，機械臂1和機械臂2夾取鋼拱架1，依次類推；三維掃描儀1用于鋼拱架1和鋼拱架2上設定點位置坐標，依次類推；

S3、夾取鋼拱架：主站控制箱控制機械臂1和機械臂2動作首先夾取放置在待夾取位置上的鋼拱架；

S4、路徑規劃：根據工況需要，規劃機械臂1和機械臂2的運動路勁，在仿真軟件MATLAB中依據規劃好的機械臂1和機械臂2的運動路徑，調用Robotics System Toolbox函數庫求逆解，計算出機械臂1和機械臂2中各油缸從起始點到終點運行的距離L；