[發明專利]一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置及作業方法

有效

• 申請號: 202110071321.0
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112983491B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 夏毅敏;何源福;彭正陽;鄧朝輝;麻成標;姚捷;梅勇兵;程寧;徐震;王洋
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國鐵建重工集團股份有限公司;中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D9/11
• 代理公司: 長沙和誠容創知識產權代理事務所(普通合伙) 43251
• 代理人: 雷石清

1.一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，包括主梁、儲放框架、拼裝小車、機殼、拼裝環和拼裝環驅動裝置，

所述主梁設置在所述機殼內部，所述拼裝小車可移動的設置在所述主梁上，所述儲放框架設置在所述主梁上，且位于所述拼裝小車的上方，所述拼裝環的一端位于所述機殼的內部、另一端位于所述機殼的外部，且所述拼裝環可相對所述機殼旋轉，所述拼裝環驅動裝置設置在所述機殼上，所述拼裝環驅動裝置用于驅動所述拼裝環轉動；

所述拼裝小車包括行走小車、托舉裝置和鋼拱架夾具，所述托舉裝置設置在所述行走小車上方，所述鋼拱架夾具設置在所述托舉裝置的上方，

所述行走小車包括行走架、滾輪和限位桿，所述滾輪設置在所述行走架的下方，所述限位桿縱向的設置在所述行走架的側壁上，

所述托舉裝置包括托舉架、滑塊、托舉油缸和位置調整油缸，所述滑塊設置在所述托舉架的側壁上，所述滑塊套裝在所述限位桿上，所述托舉油缸的一端與所述行走架鉸接、另一端與所述托舉架鉸接，

所述鋼拱架夾具包括底板、拼裝夾手和夾持油缸，所述底板設置在所述托舉架上并與其鉸接，所述位置調整油缸的一端與所述托舉架鉸接、另一端與所述底板的下表面鉸接，所述拼裝夾手成對的設置在所述底板上，每對所述拼裝夾手之間設置有數個所述夾持油缸，所述夾持油缸的兩端分別與所述拼裝夾手連接，且數個所述夾持油缸分布在所述拼裝夾手的兩端，所述拼裝夾手上設置有腰型通孔，所述底板上對應的設置有定位銷，所述拼裝夾手通過所述腰型通孔套裝在所述定位銷上。

2.根據權利要求1所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，所述主梁上沿其長度方向的兩側分別設置有滑軌，所述滑軌的一端位于所述儲放框架的下方，所述滾輪可移動的設置在所述滑軌上。

3.根據權利要求2所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，還包括行走油缸，所述行走油缸的一端與所述主梁的上平面鉸接、另一端與所述行走架的下端鉸接。

4.根據權利要求1所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，所述拼裝環位于所述機殼內部部分的外側壁上設置有凸環，所述機殼的內壁上對應的設置有轉動凹槽，所述凸環可轉動的設置在所述轉動凹槽內。

5.根據權利要求4所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，所述拼裝環的內壁上沿其周向方向設置有輪齒，所述拼裝環驅動裝置包括驅動馬達和驅動齒輪，所述驅動馬達設置在所述機殼的內壁上，所述驅動齒輪設置在所述驅動馬達的主軸上，所述驅動齒輪與所述拼裝環內壁上的輪齒嚙合。

6.根據權利要求5所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，所述拼裝環包括圓環、卡爪和伸縮油缸，所述凸環設置在所述圓環位于所述機殼內部部分的外側壁上，所述輪齒設置在所述圓環的內壁上，所述圓環位于所述機殼外部部分的邊沿上間隔均勻的設置有數個弧形板，位于所述弧形板內側的圓環側壁上成對的設置有斜通槽，每對所述斜通槽相鄰的兩端距離所述圓環圓心的距離小于其另外兩端距離所述圓環圓心的距離，

所述卡爪包括前卡爪、連接板和油缸鉸接頭，所述連接板插接在所述斜通槽內，且其兩端分別與所述前卡爪和油缸鉸接頭連接，所述前卡爪與所述弧形板位于所述圓環的同一側，所述伸縮油缸分別設置在成對的兩個所述油缸鉸接頭之間，且其兩端分別與所述油缸鉸接頭連接。

7.根據權利要求1-6任一所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，還包括鋼拱架，所述鋼拱架的一端設置有T型連接塊和鎖止凹槽、另一端設置有T型連接槽和閉合板，所述T型連接塊和T型連接槽以及所述鎖止凹槽和閉合板相互配合以連接相鄰的兩個所述鋼拱架。

8.根據權利要求7所述的一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業裝置，其特征在于，所述T型連接塊和T型連接槽分別設置在所述鋼拱架的端面上，所述鎖止凹槽設置在所述鋼拱架的上平面，所述閉合板呈“L”形、通過銷軸可轉動的設置在鋼拱架的側壁上。

9.一種新型TBM鋼拱架自動拼裝作業方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A，將數段鋼拱架放置于儲放框架上，托舉油缸驅動鋼拱架夾具向下移動，行走油缸驅動拼裝小車移動進入儲放框架的下方，托舉油缸驅動鋼拱架夾具向上移動、夾持油缸驅動拼裝夾手將第一段鋼拱架抓緊并同時向上移動，直至第一段鋼拱架脫離儲放框架；

步驟B，行走油缸驅動拼裝小車將第一段鋼拱架移動至拼裝環的位置，夾持油缸驅動拼裝夾手將第一段鋼拱架松開并將其放置于拼裝環的卡爪上；

步驟C，伸縮油缸驅動位于伸縮油缸兩端的卡爪相互遠離，并配合弧形板將第一段鋼拱架固定，然后拼裝環驅動裝置驅動拼裝環旋轉一定角度；

步驟D，重復步驟A和B后，將第一段鋼拱架與第二段鋼拱架相鄰兩端上的T型連接塊卡入T型連接槽內，并旋轉閉合板卡入鎖止凹槽內以實現第一段鋼拱架與第二段鋼拱架的穩固連接，伸縮油缸驅動位于伸縮油缸兩端的卡爪相互遠離，并配合弧形板將第二段鋼拱架固定，然后拼裝環驅動裝置驅動拼裝環旋轉一定角度；

步驟E，重復上述步驟，依次完成剩余段鋼拱架的抓取和連接，直至首段鋼拱架與末段鋼拱架對接后，完成整個鋼拱架的拼裝作業。