CN111594225B - 一种管片连接螺栓的自动供给系统及供给方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管片连接螺栓的自动供给系统及供给方法，解决了现有技术中管片连接螺栓运输机械化程度低的问题。本发明包括螺栓夹持机构和连接在盾构主梁结构上的圆环支座，所述圆环支座上转动设有回转环，回转环通过传动机构与设置在盾构主梁结构上的驱动装置相连接，所述螺栓夹持机构设置在回转环的外圆周上。本发明通过自动供给系统可将管片连接螺栓自动运送至指定的位置，极大地减轻了工人的劳动强度，提高管片拼装效率，增强施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，特别是指一种管片连接螺栓的自动供给系统及供给方法。
背景技术
在地下工程领域，盾构法施工的应用越来越广泛,近年来，盾构隧道正朝着大直径大埋深的方向迈进。在盾构施工中，管片拼接是其中最重要的工序之一，其拼接质量和效率至关重要。在15米级的大直径盾构施工中，所使用的的管片连接螺栓（轴向连接螺栓和周向连接螺栓）的直径约为40mm，每个螺栓的质量约为10Kg，每一环管片上所需要的螺栓数量约有80个。目前，管片连接螺栓的安装过程多是通过人工完成，施工人员需将近百个螺栓预先搬运至螺栓安装位置附近，待管片拼接后，再装入螺栓，机械化程度低。由于螺栓的数量较多且质量较大，所以工人在搬运螺栓时的劳动强度较大，工作效率低，而且在搬运过程螺栓时可能会出现高空掉落的情况，所以存在一定的安全隐患。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种管片连接螺栓的自动供给系统及供给方法，解决了现有技术中管片连接螺栓运输机械化程度低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种管片连接螺栓的自动供给系统，包括螺栓夹持机构和连接在盾构主梁结构上的圆环支座，所述圆环支座上转动设有回转环，回转环通过传动机构与设置在盾构主梁结构上的驱动装置相连接，所述螺栓夹持机构设置在回转环的外圆周上。
所述螺栓夹持机构包括安装座，安装座均布在回转环的外圆周面上，所述安装座上活动设有用于夹持管片连接螺栓的夹爪组件。
所述夹爪组件包括夹爪滑块和固定夹爪，固定夹爪固定在安装座的一侧，安装座的另一侧设有滑移槽，夹爪滑块位于滑移槽内且与滑移槽相配合，滑移槽的侧壁上活动设有滑动轴，滑动轴的一端与夹爪滑块相连接、另一端设有拉拔块；所述滑动轴上套设有弹簧，弹簧位于夹爪滑块与滑移槽的侧壁之间。
所述夹爪滑块为角形块，角形块与固定夹爪相对的一面设有弧形卡槽，所述固定夹爪包括一体成型的弧形卡紧部和平直导出部，弧形卡紧部与弧形卡槽相对应，平直导出部伸出安装座。
所述圆环支座的一侧固定设有圆环面板，回转环通过转动支撑机构设置在圆环支座与圆环面板之间。
所述转动支撑机构包括连接在圆环支座与圆环面板上的支撑轴，支撑轴上对称设有两个法兰轴承，回转环限位在两个法兰轴承之间。
所述传动机构包括内齿式大齿圈和小齿轮，内齿式大齿圈固定在回转环的内环面上，小齿轮与驱动装置的输出端相连接，小齿轮与内齿式大齿圈相啮合。
所述驱动装置采用驱动电机，驱动电机固定在圆环支座的一侧。
一种盾构机，包括上述的管片连接螺栓的自动供给系统，所述管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座固定在管片拼装机的移动架上，且位于回转架与移动架之间，圆环支座的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线重合。
一种盾构机用管片连接螺栓的自动供给系统的供给方法，步骤如下：
S1：将管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座固定在管片拼装机的移动架上，且位于回转架与移动架之间，保证圆环支座的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线共线；
S2：将管片连接螺栓装入均布在回转环上的螺栓夹持机构上，螺栓夹持机构对管片连接螺栓进行一对一夹持，螺栓夹持机构夹持的管片连接螺栓的数量至少满足一整环管片连接所需的管片连接螺栓的数量；
S3：盾构机上的管片拼装机通过吸盘夹持管片，并将管片拼装到指定位置；
S4：圆环支座上的回转环在驱动装置的作用下带动螺栓夹持机构相对移动架转动，将螺栓夹持机构夹持的管片连接螺栓运输至与管片相对应的指定位置；
S5：人工拨动螺栓夹持机构，将管片连接螺栓从螺栓夹持机构上取下，对相应的管片进行螺栓连接；
S6：重复步骤S3~S5直至完成一整环管片的拼装连接。
本发明通过自动供给系统可将管片连接螺栓自动运送至指定的位置，极大地减轻了工人的劳动强度，提高管片拼装效率，增强施工安全性。本发明自动供给系统的螺栓夹持机构均布在回转环的外周面上，用于夹持管片连接螺栓，并随回转环同步转动，将管片连接螺栓运送到指定位置，且便于工作人员对管片连接螺栓的快速拿取，与现有盾构融合性好，改变了传统管片连接螺栓的运输方式，是盾构施工的一大创新，具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明在盾构内安装后的立体图。
图2为本发明在盾构内安装后的主视图。
图3为本发明在盾构内安装后的左视图。
图4为本发明自动供给系统的立体图。
图5为本发明自动供给系统的主视图。
图6为图5的Ⅰ处局部放大图。
图7为本发明传动机构结构示意图。
图8为本发明拆去螺栓夹持机构和圆环面板的主视图。
图9为图8的Ⅱ处局部放大图。
图10为图9的B-B剖视图。
图11为图8的C-C剖视图。
图12为本发明螺栓夹持机构的主视图。
图13为图12的D-D剖视图。
图14为本发明螺栓夹持机构爆炸示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、4、8所示，实施例1，一种管片连接螺栓的自动供给系统，包括螺栓夹持机构12和连接在盾构主梁结构上的圆环支座1，盾构主梁结构可以是设置在主梁13上的管片拼装机，也可以为其他能对圆环支座进行支撑的固定结构。所述圆环支座1上转动设有回转环20，回转环也为圆环形，配合在圆环支座上且能相对圆环支座转动。回转环20通过传动机构与设置在盾构主梁结构上的驱动装置3相连接，在驱动装置的作用下，通过传动机构带动回转环转动，所述传动机构可采用齿轮副或其他动力传动机构，用于动力的传送。所述螺栓夹持机构12设置在回转环20的外圆周上。螺栓夹持机构均布在回转环的外周面上，用于夹持管片连接螺栓，并随回转环同步转动，将管片连接螺栓运送到指定位置，无需人工搬运，提高工作效率。
进一步，如图5、6所示，所述一个螺栓夹持机构12包括一个安装座12-1，安装座12-1均布在回转环20的外圆周面上，通过螺栓与回转环固定连接，所述安装座12-1上活动设有用于夹持管片连接螺栓19的夹爪组件。通过夹爪组件的开合，实现对管片连接螺栓的夹持与否，夹持稳定，保证螺栓夹持机构对管片连接螺栓的平稳运送。
优选地，如图12、13、14、所示，所述夹爪组件包括夹爪滑块12-2和固定夹爪12-7，夹爪滑块12-2能相对固定夹爪运动，实现夹爪组件的张合。固定夹爪12-7固定在安装座12-1的一侧或与安装座一体成型设置，安装座12-1的另一侧设有滑移槽12-8，夹爪滑块12-2位于滑移槽12-8内且与滑移槽12-8相配合，即夹爪滑块能在滑移槽内相对固定夹爪滑动，实现对管片连接螺栓的夹紧与否。滑移槽12-8的侧壁上活动设有滑动轴12-5，即滑动轴12-5穿过设置在滑移槽侧壁上的通孔，能在通孔内左右滑动。滑动轴12-5的一端采用螺纹连接的方式与夹爪滑块12-2相连接、另一端设有拉拔块12-4，拉拔块上设有连接孔，滑动轴穿过连接孔并通过螺母12-6与拉拔块固定连接，为保证拉拔块的稳定，可采用两根平行设置的滑动轴与夹爪滑块12-2连接。所述滑动轴12-5上套设有弹簧12-3，弹簧12-3位于夹爪滑块12-2与滑移槽12-8的侧壁之间。夹持管片连接螺栓时，如图13，人工将管片连接螺栓挤入到夹爪滑块和固定夹爪之间，夹爪滑块在弹簧的作用下将管片连接螺栓压合在夹爪滑块与固定夹爪之间，实现对管片连接螺栓的稳固夹紧和快速装夹；取下管片连接螺栓时，人工拉动拉拔块，滑动轴随之运动，弹簧压缩，夹爪滑块松开管片连接螺栓，实现管片连接螺栓的快速拿取。
优选地，如图12~14所示，为保证夹爪滑块的顺利滑动，方便将管片连接螺栓挤入到夹爪滑块和固定夹爪之间，所述夹爪滑块12-2为角形块，角形块与固定夹爪12-7相对的一面设有弧形卡槽12-9，所述固定夹爪12-7包括一体成型的弧形卡紧部71和平直导出部72，弧形卡紧部71与弧形卡槽12-9相对应，便于对管片连接螺栓的夹持和固定，平直导出部72伸出安装座12-1，用于管片连接螺栓的顺利挤入或滑出夹爪组件，起到定位作用。夹持管片连接螺栓时，人工将管片连接螺栓经平直导出部72，挤入到弧形卡紧部71和弧形卡槽12-9之间，实现管片连接螺栓的快速装入。取下管片连接螺栓时，人工拉动拉拔块，夹爪滑块松开管片连接螺栓，将管片连接螺栓经平直导出部取出，实现管片连接螺栓的快速拿取。
如图9、11所示，实施例2，一种管片连接螺栓的自动供给系统，所述圆环支座1的一侧固定设有圆环面板2，圆环面板2通过螺钉11固定在圆环支座的端面上，用于限位和支撑回转环。回转环20通过转动支撑机构设置在圆环支座1与圆环面板2之间，通过转动支撑机构实现回转环相对圆环支座的平稳转动。
优选地，如图10所示，所述转动支撑机构包括连接在圆环支座1与圆环面板2上的支撑轴10，支撑轴10沿轴向连接在圆环支座1与圆环面板2上，即支撑轴的一端与圆环支座固定连接、另一端与圆环面板固定连接，支撑轴10上对称设有两个法兰轴承8，法兰轴承与圆环支座之间及与圆环面板之间设有垫圈9。回转环20限位在两个法兰轴承8之间，即回转环位于两个法兰轴承之间，在两个法兰轴承之间转动，对回转环起到定位和支撑作用。
进一步，如图7所示，所述传动机构包括内齿式大齿圈5和小齿轮4，内齿式大齿圈5固定在回转环20的内环面上，或直接在回转环的内环面上一体成型设置内齿，小齿轮4与驱动装置3的输出端相连接，即小齿轮通过键6与驱动装置的输出轴连接并通过挡圈7卡紧，小齿轮4与内齿式大齿圈5相啮合。驱动装置通过小齿轮和内齿式大齿圈带动回转环转动。进一步，所述驱动装置3采用驱动电机，驱动电机固定在圆环支座1的一侧，在驱动电机驱动作用下，回转环同内齿式大齿圈进行同步转动，将管片连接螺栓运送至指定的位置。
其他结构与实施例1相同。
实施例3：一种盾构机，包括实施例2所述的管片连接螺栓的自动供给系统，所述管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座1固定在管片拼装机的移动架14上，且位于回转架16与移动架14之间，且位于拼装机的工作平台15的一侧，便于位于工作平台上的人员对管片连接螺栓的快速拿取。圆环支座1的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线重合，保证自动供给系统能将管片连接螺栓顺利、高效运至指定位置，管片拼装机位于主梁13上，其他结构与现有盾构相同或相似，如图1~3所示。
实施例4：一种如实施例2或3所述的盾构机用管片连接螺栓的自动供给系统的供给方法，步骤如下：
S1：将管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座1固定在管片拼装机的移动架14上，且位于回转架16与移动架14之间，保证圆环支座1的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线共线，方便管片连接时，对螺栓夹持机构夹持的管片连接螺栓的快速拿取；
S2：人工将管片连接螺栓19装入均布在回转环20上的螺栓夹持机构12上，螺栓夹持机构12对管片连接螺栓19进行一对一夹持，即一个螺栓夹持机构夹持一个管片连接螺栓，管片连接螺栓沿径向设置在螺栓夹持机构内；螺栓夹持机构12夹持的管片连接螺栓19的数量至少满足一整环管片连接所需的管片连接螺栓19的数量；
S3：盾构机上的管片拼装机通过吸盘17夹持管片18，并将管片18拼装到指定位置；
S4：圆环支座1上的回转环20在驱动装置3的作用下带动螺栓夹持机构12相对移动架14转动，将螺栓夹持机构12夹持的管片连接螺栓19运输至与管片18相对应的指定位置；
S5：人工拨动螺栓夹持机构12，将管片连接螺栓19从螺栓夹持机构12上取下，对相应的管片进行螺栓连接；
S6：重复步骤S3~S5直至完成一整环管片的拼装连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种管片连接螺栓的自动供给系统，其特征在于：包括螺栓夹持机构（12）和连接在盾构主梁结构上的圆环支座（1），所述圆环支座（1）上转动设有回转环（20），回转环（20）通过传动机构与设置在盾构主梁结构上的驱动装置（3）相连接，所述螺栓夹持机构（12）设置在回转环（20）的外圆周上；
所述螺栓夹持机构（12）包括安装座（12-1），安装座（12-1）均布在回转环（20）的外圆周面上，所述安装座（12-1）上活动设有用于夹持管片连接螺栓（19）的夹爪组件；
所述夹爪组件包括夹爪滑块（12-2）和固定夹爪（12-7），所述固定夹爪（12-7）固定在安装座（12-1）的一侧，安装座（12-1）的另一侧设有滑移槽（12-8），夹爪滑块（12-2）位于滑移槽（12-8）内且与滑移槽（12-8）相配合，滑移槽（12-8）的侧壁上活动设有滑动轴（12-5），滑动轴（12-5）的一端与夹爪滑块（12-2）相连接、另一端设有拉拔块（12-4）；所述滑动轴（12-5）上套设有弹簧（12-3），弹簧（12-3）位于夹爪滑块（12-2）与滑移槽（12-8）的侧壁之间；
所述夹爪滑块（12-2）为角形块，角形块与固定夹爪（12-7）相对的一面设有弧形卡槽（12-9），所述固定夹爪（12-7）包括一体成型的弧形卡紧部（71）和平直导出部（72），弧形卡紧部（71）与弧形卡槽（12-9）相对应，平直导出部（72）伸出安装座（12-1）。
2.根据权利要求1所述的管片连接螺栓的自动供给系统，其特征在于：所述圆环支座（1）的一侧固定设有圆环面板（2），回转环（20）通过转动支撑机构设置在圆环支座（1）与圆环面板（2）之间。
3.根据权利要求2所述的管片连接螺栓的自动供给系统，其特征在于：所述转动支撑机构包括连接在圆环支座（1）与圆环面板（2）上的支撑轴（10），支撑轴（10）上对称设有两个法兰轴承（8），回转环（20）限位在两个法兰轴承（8）之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的管片连接螺栓的自动供给系统，其特征在于：所述传动机构包括内齿式大齿圈（5）和小齿轮（4），内齿式大齿圈（5）固定在回转环（20）的内环面上，小齿轮（4）与驱动装置（3）的输出端相连接，小齿轮（4）与内齿式大齿圈（5）相啮合。
5.根据权利要求4所述的管片连接螺栓的自动供给系统，其特征在于：所述驱动装置（3）采用驱动电机，驱动电机固定在圆环支座（1）的一侧。
6.一种盾构机，其特征在于：包括如权利要求1或2或3或5所述的管片连接螺栓的自动供给系统，所述管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座（1）固定在管片拼装机的移动架（14）上，且位于回转架（16）与移动架（14）之间，圆环支座（1）的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线重合。
7.一种如权利要求6所述的盾构机用管片连接螺栓的自动供给系统的供给方法，其特征在于：步骤如下：
S1：将管片连接螺栓的自动供给系统的圆环支座（1）固定在管片拼装机的移动架（14）上，且位于回转架（16）与移动架（14）之间，保证圆环支座（1）的中心轴线与盾构机盾体的中心轴线共线；
S2：将管片连接螺栓（19）装入均布在回转环（20）上的螺栓夹持机构（12）上，螺栓夹持机构（12）对管片连接螺栓（19）进行一对一夹持，螺栓夹持机构（12）夹持的管片连接螺栓（19）的数量至少满足一整环管片连接所需的管片连接螺栓（19）的数量；
S3：盾构机上的管片拼装机通过吸盘（17）夹持管片（18），并将管片（18）拼装到指定位置；
S4：圆环支座（1）上的回转环（20）在驱动装置（3）的作用下带动螺栓夹持机构（12）相对移动架（14）转动，将螺栓夹持机构（12）夹持的管片连接螺栓（19）运输至与管片（18）相对应的指定位置；
S5：人工拨动螺栓夹持机构（12），将管片连接螺栓（19）从螺栓夹持机构（12）上取下，对相应的管片进行螺栓连接；
S6：重复步骤S3~S5直至完成一整环管片的拼装连接。
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