CN101705828B - 盾构管片拼装机 - Google Patents

Abstract

一种盾构管片拼装机，是为了改善现有管片拼装机的真空吸盘装置仅能吸附表面平整管片所为设计，使其亦可适用于表面不平整的管片拼装施工，主要是于一真空吸盘顶部设置一球铰油缸，于底部设置可拆装的一组剪力销、一组支撑垫及一管片螺栓，当进表面较平整的管片拼装作业时，装上剪力销，藉由吸盘所产生的真空吸力抓取管片进行拼装；当管片表面因为不平整而不能适用于真空吸附方式抓取时，拆卸该剪力销，改以安装管片螺栓及二支撑垫，藉由该管片螺栓连结钢管片，启动球铰油压将管片螺栓及钢管片往上拉，至二支撑垫抵迫顶撑于管片的内弧面，即可以旋转拼装，藉此达到可适用多种类型管片的拼装，提高了盾构法施工中管片拼装的多样性。

Description

盾构管片拼装机

技术领域

本发明涉及盾构法隧道施工的设备，特别涉及一种属于隧道施工机械领域的多类型管片拼装机。

背景技术

随着城市建设的发展，地铁、地下排管工程不断增加，隧道盾构法开挖凭借自身的优势逐渐成为城市地下施工的主要手段。盾构推进过程中管片拼装的速度与质量将会直接关系到施工的速度以及隧道的质量。如：圆环管片环面高差不平整，管片环面与隧道设计轴线不垂直，纵缝质量不符合要求，圆环整环旋转等等，都与管片拼装机有间接地影响，所以管片拼装机技术是影响盾构隧道施工的质量和速度的主要因素之一。

隧道管片拼装就一定要利用管片拼装机，往常不论是拼装钢筋混凝土管片或是钢管片，均是采用管片拼装机上的管片螺栓螺设于管片，拼装之后，施工者再将管片螺栓拆下，因此，施工速度较慢，于是，后来有业者开发一种真空吸盘装置，可快速吸引抓取钢筋混凝土管片，请参看图8、9所示，所述真空吸盘装置40包括一真空吸盘41，一球铰42，三个支撑油缸43，该真空吸盘41通过所述球铰以及所述的三个支撑油缸43与管片拼装机4的机架44连接，通过三个支撑油缸43的调节可以使吸盘41以球铰为中心绕竖直方向、围绕盾构轴线方向，沿盾构轴线方向旋转微调，使真空吸盘41下面的密封条412、415能够完全与钢筋混凝土管片50接触，并使突出于吸盘41底部的二抗剪销416插置于钢筋混凝土管片50内，再将真空吸盘41向下微调至密封条412、415有挤压效果，然后利用真空泵(图中未示)通过真空吸盘41底部的圆孔413将真空吸盘41抽取真空，即可抓取钢筋混凝土管片50摆动拼装。当抓取钢筋混凝土管片50旋转呈一角度时，即可以藉由二支抗剪销416承受垂直分力，以防钢筋混凝土管片50脱落。

由于其不需要以人工安装管片，只要操作真空泵抽、放空气即可，因此，操作速度极快。然而，由于一般钢管片是由数片钢板焊接而成，其表面不平整而无法适用于真空吸盘装置，以至于真空吸盘装置的适用范围受到限制，因此仍有进一步改良的必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有管片拼装机的吸盘装置仅能适用抓取单一类型的管片，导致无法适用于多样化的管片拼装作业。

为了改善上述缺失，本发明所提供的技术手段在于提供一种盾构管片拼装机，包括一安装于管片拼装机的机架下方的真空吸盘、二个安装于真空吸盘底部的抗剪力销，该真空吸盘的底面设有沿着该底面周边的密封垫，该真空吸盘的底面还设有数个位于密封垫范围内的通孔，其中：

所述二抗剪销与真空吸盘底部呈可拆状，

设一球铰油缸装置，其包括一球铰油缸、一球铰导柱，该球铰导柱是设于真空吸盘上并且可以沿着盾构机径向位移，所述球铰油缸包括一可多向转动状安装于机架的球铰、一安装于真空吸盘顶部的缸体以及一可以带动球铰导柱位移的压缸轴；

设一管片螺栓，其包括一头部及一螺杆部，该头部以可拆状安装于球铰导柱底部，并且可沿着盾构的旋转方向偏摆，

设二支撑垫，其分别以可拆状安装于抗剪销座与密封垫之间。

实施上述技术手段以后，由于球铰油缸的压缸轴可以带动球铰导柱位移，并且于球铰导柱底部可以安装一管片螺栓，当要进行表面不平整的管片(如钢管片)拼装作业时，将管片螺栓螺接于钢管片，并且结合于球铰导柱，操作球铰油缸的压缸轴缩入，即可以将钢管片拉起，至二支撑垫抵迫定位，钢管片即可以被管片拼装机带动旋转进行拼装作业；当所欲拼装的管片表面较平整(如钢筋混凝土管片)时，将管片螺栓及支撑垫拆掉，将二抗剪销安装于真空吸盘底面预定位置，即可以配合操作真空泵进行真空抓取钢筋混凝土管片的拼装作业。

因此，本发明可以适用于表平面整的管片(如钢筋混凝土管片)、以及表面不平整的管片(如钢管片)的拼装作业，以符合隧道衬砌的拼装作业需要。

较佳的，本发明的进一步技术手段是于所述压缸轴与球铰导柱之间以一沿所述球铰导柱径向穿置的穿轴连结，另设一下球铰座，该下球铰座是结合于真空吸盘上，所述球铰导柱设于下球铰座内。

较佳的，本发明进一步设一透盖，其以可拆状安装于所述下球铰座底面，该透盖中心可供所述的球铰导柱通过。

又设一闷盖，其以可拆状安装于下球铰座底面，并且封闭于球铰导柱底面。

实施上述技术手段以后，本发明采用真空抓取管片时，可以配合利用闷盖封闭于下球铰座底面，达到密闭防尘的效果；采用管片螺栓螺接抓取管片时，搭配透盖封闭于下球铰座底面，并且可供球铰导柱通过透盖中心，藉此达到防尘效果。

较佳的，本发明进一步设一钳手，其以可拆状安装于球铰导柱底部，钳手包括二个朝盾构径向延伸的枢耳，所述管片螺栓的头部以可拆状枢设于二枢耳之间。

较佳的，于所述球铰导柱外周壁与下球铰座之间至少设有一环铜套，以减少球铰导柱周壁磨损的机率。

较佳的，所述真空吸盘底部设有二个分别供抗剪销安装固定的抗剪销座，于两抗剪销座与密封垫之间分别设有一供所述支撑垫安装的支撑座，藉此可以将抗剪销、支撑垫安装于预订位置。

又进一步于所述的球铰导柱外周壁与下球铰座之间，邻近透盖该端设有一防尘圈，以提升其防尘效果。

附图说明

图1为本发明实施于六自由度管片拼装机的仰视立体图；

图2为本发明使用抗剪销时的前视剖面示意图；

图3为图2的局部放大剖面示意图；

图4为图2的局部仰视立体示意图；

图5为本发明使用管片螺栓时的前视剖面示意图；

图6为本发明使用管片螺栓时的局部仰视立体示意图；

图7为图5的平面组合剖面示意图；

图8为现有拼装机的吸盘装置前视组合剖面示意图；

图9为现有拼装机的吸盘置仰视立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明盾构管片拼装机的较佳实施例进行详细描述。

参考图1为本发明实施于六自由度管片拼装机的立体图，其亦可安装于三自由度或者其它形式的管片拼装机。本发明真空吸盘装置10是安装于一可沿着盾构的轴线位移的机架44上。请配合图2～4所示，是本发明适用于抓取钢筋混凝土管片50的实施型态，而图5～7则是本发明适用于抓取钢管片60施工的实施型态。首先，请参看图2～4所示，本发明真空吸盘装置10包括一真空吸盘11、一球铰油缸装置20、三个支撑油缸29、两只安装于真空吸盘11底部的可拆式抗剪销30、以及一沿着真空吸盘11底部周边设置的密封垫31，该真空吸盘11底部，在密封垫31围成的范围内设有多数个通孔，以与真空泵配合形成真空吸引，关于真空吸盘11的密封垫31及吸附结构与现有技术相同，容不赘述。而真空吸盘11是藉由所述的球铰油缸装置20与三个支撑油缸29安装于所述机架44。其中

所述球铰油缸装置20包括一固定于机架44底部的上球铰座21、一固定于真空吸盘11上的下球铰座22、一设于上球铰座21及下球铰座22上的球铰油缸23、一可于下球铰座22内部位移的球铰导柱24，该球铰导柱24的位移方向是沿着盾构的径向位移。其中，所述球铰油缸23包括一可转动状设于上球铰座21内的球铰230、一穿置固定于下球铰座22顶部的缸体231、一穿置于球铰导柱24内部的压缸轴232，该压缸轴232并且藉由穿轴233径向穿置而与球铰导柱24连结，因此，当压缸轴232推出或者缩入时，可以带动球铰导柱24沿着盾构的径向位移，此外，为了减少球铰导柱24磨损的机会，于球铰导柱24外周缘与下球铰座22内周壁之间至少设有一环铜套25，另于球铰座22底部设有一可拆的闷盖26，该闷盖26与下球铰座22底部设有数个相应的穿孔、螺孔，以供螺栓260穿置结合，并且封闭于球铰导柱24底面，达到密闭的效果，使真空吸盘下方空间可以形成真空状态。

所述的二只抗剪销30是设于真空吸盘11底部的下球铰座22两侧，并且分别以可拆状结合于二抗剪销座27上，当实施钢筋混凝土管片50的抓取时，抗剪销30系穿置于钢筋混凝土管片50，密封垫31与钢筋混凝土管片50表面密贴，再通过真空泵抽取空气，以在真空吸盘11底部与钢筋混凝土管片50之间形成真空效果，藉以抓取钢筋混凝土管片50旋转拼装，而抗剪销30则提供辅助的支撑效果。

前述为本发明适用于抓取表面较平整的管片(如钢筋混凝土管片50)时，所需要的构件说明。当需要抓取表面较不平整的管片(如钢管片)时，由于其表面无法与真空吸盘11底面的密封垫31密合，而无法利用真空方式抓取管片，因此，将前述的抗剪销30及闷盖26拆卸，如图5～7所示安装所需的支撑垫34、管片螺栓38等构件，请复配合图2所示，于真空吸盘11的二抗剪销座27与密封垫31之间，分别设有一支撑座28，两支撑座28较佳是位于同一圆周上，于二支撑座28上安装所述略具有压缩弹性的支撑垫34，该支撑垫34较佳是透过一硬质的支撑件33结合于支撑座28上，支撑件33朝下该表面呈凹入状，以承置支撑垫34。而拆掉所述闷盖26以后，于球铰导柱24底部安装所述的管片螺栓38，该管片螺栓38可呈盾构旋转方向偏摆，本发明较佳实施例是于球铰导柱24底部固定一钳手37，该钳手37为一圆盘状座体，透过多数个螺栓穿置结合于球铰导柱24底面，而该座体底部设有二片沿着盾构径向延伸的枢耳370，两枢耳370之间枢设该可单向偏摆的管片螺栓38头部380，于头部380底部设有一往下延伸的螺杆部381，进行钢管片60拼装作业时，是先以人工操作，将螺杆部381螺入钢管片60内，再藉由操作压缸轴232连同钳手37往下降，以一枢杆穿置于管片螺栓38的头部380及二枢耳370，即可以将钢管片60结合于球铰导柱24底部，当操作压缸轴232往上缩入时，即将管片螺栓38连同钢管片60往上升，钢管片60表面将会受到二支撑垫34的弹性抵迫，而稳固地结合于真空吸盘11下方。

此外，为了避免灰尘、异物进入球铰导柱24外周壁而影响作动，另于下球铰座22底部进一步安装一可拆的透盖35，该透盖35及钳手37较佳是以螺栓穿置固定，所述透盖35中间设有一供钳手37上半部穿置的透孔，另于球铰导柱24外周壁与下球铰座22之间底部设有一防尘圈36，以进一步提升防尘效果。

综上所述，本发明通过优良的结构设计，可以视管片表面的平整性，选择采用真空吸引抓取方式，或者利用管片螺栓连结方式，因此，本发明可配合多样性隧道衬砌施工需要，并且，其拆换极为方便、快速，可以现场拆装而不妨碍施工进度。

Claims (9)

1.一种盾构管片拼装机，包括一机架、一安装於机架下方的真空吸盘、二个安装于真空吸盘底部的抗剪力销，该真空吸盘的底面设有沿着该底面周边的密封垫，该真空吸盘的底面还设有数个位于密封垫范围内的通孔，其特征在于：

所述二抗剪销与真空吸盘底部呈可拆状，

设一球铰油缸装置，其包括一球铰油缸、一球铰导柱，该球铰导柱是设于真空吸盘上并且可以沿着盾构机径向位移，所述球铰油缸包括一可多向转动状安装于机架的球铰、一安装于真空吸盘顶部的缸体以及一可以带动球铰导柱位移的压缸轴；

设一管片螺栓，其包括一头部及一螺杆部，该头部以可拆状安装于球铰导柱底部，并且可沿着盾构的旋转方向偏摆，

设二支撑垫，其分别以可拆状安装于抗剪销座与密封垫之间。

2.根据权利要求1所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

所述压缸轴与球铰导柱之间以一沿所述球铰导柱径向穿置的穿轴连结；

设一下球铰座，该下球铰座是结合于真空吸盘上，所述球铰导柱设于下球铰座内。

3.根据权利要求2所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

设一透盖，其以可拆状安装于所述下球铰座底面，该透盖中心可供所述的球铰导柱通过。

4.根据权利要求2所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

设一闷盖，其以可拆状安装于下球铰座底面，并且封闭于球铰导柱底面。

5.根据权利要求2所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

设一透盖，其以可拆状安装于所述下球铰座底面，该透盖中心可供所述的球铰导柱通过，

设一闷盖，其以可拆状安装于下球铰座底面，并且封闭于球铰导柱底面。

6.根据权利要求2-5其中任一项所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

设一钳手，其以可拆状安装于球铰导柱底部，钳手包括二个朝盾构径向延伸的枢耳，所述管片螺栓的头部以可拆状枢设于二枢耳之间。

7.根据权利要求6所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

球铰导柱外周壁与下球铰座之间至少设有一环铜套。

8.根据权利要求7所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

于真空吸盘底部设有二个分别供抗剪销安装固定的抗剪销座，于两抗剪销座与密封垫之间分别设有一供所述支撑垫安装的支撑座。

9.根据权利要求3或5所述的盾构管片拼装机，其特征在于：

球铰导柱外周壁与下球铰座之间，邻近透盖该端设有一防尘圈。

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