CN111828040A - 一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车及其施工方法，包括行走架及机械臂布料机；行走架包括外弧板、上端梁、门架立柱、门架大梁、行走轮、行走轨道、支撑丝杆及上调节丝杆；机械臂布料机包括活动接头、第一机械臂、第二机械臂、布料管、轴承、第一油缸、第一活动架、第二油缸及第二活动架，该发明结构合理，采用机械臂分层浇筑布料机有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员，节约了浇筑时间，提高了效率，降低了施工成本和安全风险。

Description

一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车及其施工方法

技术领域

本发明涉及机械臂布料衬砌台车技术领域，具体为一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车及其施工方法。

背景技术

传统布料管衬砌台车从以下各个角度来说，具有诸多缺点，从外观上：以门架为主受力件，容易造成跑模，且模板与门架连接，台车内腔空间狭小，容易造成人工操作不便。从结构上：支撑点较多、操作繁锁、收立模耗时。从布料机上：1、流糟布料分流法：容易造成混凝土离稀，及容易出现二衬面麻蜂屋增多，同时造成局部二衬强度不均匀； 2、人工接管分流法：人工接管即费时费料，同时因接管时间增加，容易造成堵管，影响浇筑质量。从操作上：人工手动，需要多名人工拆管、换管、清洗、接管和固定，操作繁锁、耗时。从美观上：管路、流槽布管多，繁杂。总结：原始布料机因换管施工工序复杂、繁锁，劳动强度大，操作人员多，造成浇筑时间长，效率低，相应的施工成本大，同时实体质量达不到保障。因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车及其施工方法，采用机械臂分层浇筑布料机有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员，节约了浇筑时间，提高了效率，降低了施工成本和安全风险，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，包括行走架及机械臂布料机；

所述行走架包括外弧板、上端梁、门架立柱、门架大梁、行走轮、行走轨道、支撑丝杆及上调节丝杆，所述外弧板上端内侧设置有上端梁，所述上端梁下表面两侧对称设置有门架立柱，两个所述门架立柱顶端之间设置有门架大梁，所述门架立柱底端均设置有行走轮，所述行走轮活动设置于行走轨道上，所述外弧板两侧分别通过支撑丝杆与上端梁下表面两侧相连，所述外弧板两侧还通过上调节丝杆与支撑丝杆相连；

所述机械臂布料机包括活动接头、第一机械臂、第二机械臂、布料管、轴承、第一油缸、第一活动架、第二油缸及第二活动架，所述活动接头内部设置有轴承，所述第一机械臂一端通过轴承与活动接头相连，所述第一机械臂远离活动接头一端通过转轴与第二机械臂一端相连，所述第二机械臂另一端通过转轴与布料管相连，所述第一机械臂、第二机械臂及布料管相互连通，所述第一机械臂上设置有第一油缸，所述第一油缸的活塞杆与第一活动架相连，所述第一活动架还分别与第一机械臂和第二机械臂相互近离一端相连，所述第二机械臂上安装有第二油缸，所述第二油缸的活塞杆与第二活动架相连，所述第二活动架还分别与第二机械臂和布料管相互近离一端相连。

优选的，所述上端梁下表面通过若干个工型钢与门架大梁上表面。

优选的，所述行走轮通过台车升降油缸与门架立柱相连。

优选的，所述外弧板包括主弧板及辅弧板，所述主弧板两端各与一个辅弧板相连，所述上端梁与主弧板相连，所述主弧板两端通过互承丝杆相连，所述辅弧板的底端还设置有下调节丝杆。

优选的，所述上端梁包括纵梁、横梁及斜梁，所述纵梁、横梁及斜梁具有若干个，所述纵梁与横梁垂直连接，所述纵梁与横梁之间还设置有斜梁。

优选的，所述第一机械臂一端设置有连接接头，所述连接接头与活动接头内部相连，所述连接接头与第一机械臂内部相连通。

优选的，包括以下步骤：

步骤一：通过混凝土泵车泵输送混凝土到台车顶层机械臂布料机口内；

步骤二：通过三轴机械臂旋转输送机将混凝土输送至对应该布料窗口隧道衬砌浇筑处；

步骤三：通过操作机械臂布料机左右前后布料，可及时调节混凝土两侧平均布料和高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用机械臂分层浇筑布料机有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员，节约了浇筑时间，提高了效率，降低了施工成本和安全风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为机械臂布料机结构示意图。

图3为外弧板和上端梁的结构示意图。

图中：外弧板1、上端梁2、门架立柱3、门架大梁4、行走轮5、行走轨道6、支撑丝杆7、上调节丝杆8、活动接头9、第一机械臂10、第二机械臂11、布料管12、轴承13、第一油缸14、第一活动架15、第二油缸16、第二活动架17、工型钢18、台车升降油缸19、互承丝杆20、下调节丝杆21、连接接头22、主弧板101、辅弧板102、纵梁201、横梁202、斜梁203。

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做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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，包括行走架及机械臂布料机；行走架包括外弧板1、上端梁2、门架立柱3、门架大梁4、行走轮5、行走轨道6、支撑丝杆7及上调节丝杆8，外弧板1上端内侧设置有上端梁2，上端梁2下表面两侧对称设置有门架立柱3，两个门架立柱3顶端之间设置有门架大梁4，上端梁2下表面通过若干个工型钢18与门架大梁4上表面，门架立柱3底端均设置有行走轮5，所述行走轮5活动设置于行走轨道6上，行走轮5通过台车升降油缸19与门架立柱3相连，外弧板1两侧分别通过支撑丝杆7与上端梁2下表面两侧相连，外弧板1两侧还通过上调节丝杆8与支撑丝杆7相连；机械臂布料机包括活动接头9、第一机械臂10、第二机械臂11、布料管12、轴承13、第一油缸14、第一活动架15、第二油缸16及第二活动架17，活动接头9内部设置有轴承13，第一机械臂10一端通过轴承13与活动接头9相连，第一机械臂10一端设置有连接接头22，连接接头22与活动接头9内部相连，连接接头22与第一机械臂10内部相连通，第一机械臂10远离活动接头9一端通过转轴与第二机械臂11一端相连，第二机械臂11另一端通过转轴与布料管12相连，第一机械臂10、第二机械臂11及布料管12相互连通，第一机械臂10上设置有第一油缸14，第一油缸14的活塞杆与第一活动架15相连，第一活动架15还分别与第一机械臂10和第二机械臂11相互近离一端相连，第二机械臂11上安装有第二油缸16，第二油缸16的活塞杆与第二活动架17相连，第二活动架17还分别与第二机械臂11和布料管12相互近离一端相连。

如图3所示，外弧板1包括主弧板101及辅弧板102，主弧板101两端各与一个辅弧板102相连，上端梁2与主弧板101相连，主弧板101两端通过互承丝杆20相连，辅弧板102的底端还设置有下调节丝杆21。

上端梁2包括纵梁201、横梁202及斜梁203，纵梁201、横梁202及斜梁203具有若干个，纵梁201与横梁202垂直连接，纵梁201与横梁202之间还设置有斜梁203。

施工步骤：1、通过混凝土泵车泵输送混凝土到台车顶层布料机口内；2、通过三轴机械臂旋转输送机将混凝土输送至对应该布料窗口隧道衬砌浇筑处；3、通过操作机械臂布料机左右前后布料，可及时调节混凝土两侧平均布料和高度。

工作原理：智能衬砌台车采用单灌注技术，该灌注系统采用机械手臂分层逐窗自然流下浇筑，避免了以往施工中人工频繁移动滑槽，不能实现逐窗入模浇筑的弊端。采用机械手臂施工，浇筑管口直接伸入到窗口内，移动灵活方便。并采用伸缩输送管+橡胶密封结构, 实现拱顶浇筑的轻松对接，同时合理的窗口布置实现水平压入带压浇筑，运用工法”实现带压浇筑。上浇筑系统与下浇筑系统的快速切换。具有防泄露、防堵管、快速清洗的功能，一套管路两套机构的应用，能够实现轻松切换。通过“高压泵+ 清洗球”进行管路清洗，清洗速度快，效果好。衬砌台车灌注系统是自然流下浇筑系统，采用 “任意点自由度 ”+机器人手臂设计。机械手臂通过设置在台车中部的滑移轨道系统进行水平回转和纵向滑移，从而实现机械手臂的精准定位，将机械手臂出料口精确稳定地伸入到各个浇筑窗口，实现衬砌混凝土 分层逐窗浇筑。混凝土浇筑时由1名作业人员观察电脑显示器混凝土液位及台车状况，及时调整混凝土 浇筑速度。同时衬砌台车留岀足够的行车限界，凿岩台车、混凝土罐车及出渣车辆可顺利通过，车泵送栓,下灌注浇筑系统。衬砌台车定位由测量组指挥操作手横移或升降油缸，使台车模板中线精确对准隧道中线，并根据测量员测量衬砌台车顶模两侧模板钱接位置的平面位置及标高校核尺寸继续操作油缸，使整个顶模调整到符合尺寸位置，关闭油缸截止阀；智能化衬砌台车通 过优化设计台车主体及模板结构，边模油缸按原先设置好行程，一次性使边模调整至要求位置后关闭油缸截止阀防止移动，不需要测量和反复调整。

从外观上：本发明结构强度高，增加台车内腔空间，改善作业环境，提高了通风截面积，便于工程车行车空间。

从结构上：支撑点少、操作灵活、减少收立模时间。

布料机：采用机械臂输送，1、通过机械臂缩短到各布料窗口接管时间，减少接管用工，提高工效；实现有压输送，便于清洗；2、通过机械臂可随意调整落料点位置和高度有效防止砼下落离稀和砼流挂模板面痕迹；3、分层浇筑换管耗时短，避免频繁接泵管而导致砼洒落，既可防止堵管、又能保持模板台车整洁。

从操作上：1、仅需一名操作人员轻松操作控制元件即可实现泵送接口不同位置的变换，实现机械化施工，操作简单快捷，所需人员少，耗时短，2、台车还配有变频行走电机 ，可达到一键行走到位，精确行走距离，增加支模准确度，节约支模时间。

从美观上：电缆沟内壁整体一次性浇筑，简化工序，省工省料，线性美观。

总结：采用机械臂分层浇筑布料机有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员，节约了浇筑时间，提高了效率，降低了施工成本和安全风险。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：包括行走架及机械臂布料机；

所述行走架包括外弧板（1）、上端梁（2）、门架立柱（3）、门架大梁（4）、行走轮（5）、行走轨道（6）、支撑丝杆（7）及上调节丝杆（8），所述外弧板（1）上端内侧设置有上端梁（2），所述上端梁（2）下表面两侧对称设置有门架立柱（3），两个所述门架立柱（3）顶端之间设置有门架大梁（4），所述门架立柱（3）底端均设置有行走轮（5），所述行走轮（5）活动设置于行走轨道（6）上，所述外弧板（1）两侧分别通过支撑丝杆（7）与上端梁（2）下表面两侧相连，所述外弧板（1）两侧还通过上调节丝杆（8）与支撑丝杆（7）相连；

所述机械臂布料机包括活动接头（9）、第一机械臂（10）、第二机械臂（11）、布料管（12）、轴承（13）、第一油缸（14）、第一活动架（15）、第二油缸（16）及第二活动架（17），所述活动接头（9）内部设置有轴承（13），所述第一机械臂（10）一端通过轴承（13）与活动接头（9）相连，所述第一机械臂（10）远离活动接头（9）一端通过转轴与第二机械臂（11）一端相连，所述第二机械臂（11）另一端通过转轴与布料管（12）相连，所述第一机械臂（10）、第二机械臂（11）及布料管（12）相互连通，所述第一机械臂（10）上设置有第一油缸（14），所述第一油缸（14）的活塞杆与第一活动架（15）相连，所述第一活动架（15）还分别与第一机械臂（10）和第二机械臂（11）相互近离一端相连，所述第二机械臂（11）上安装有第二油缸（16），所述第二油缸（16）的活塞杆与第二活动架（17）相连，所述第二活动架（17）还分别与第二机械臂（11）和布料管（12）相互近离一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：所述上端梁（2）下表面通过若干个工型钢（18）与门架大梁（4）上表面。

3.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：所述行走轮（5）通过台车升降油缸（19）与门架立柱（3）相连。

4.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：所述外弧板（1）包括主弧板（101）及辅弧板（102），所述主弧板（101）两端各与一个辅弧板（102）相连，所述上端梁（2）与主弧板（101）相连，所述主弧板（101）两端通过互承丝杆（20）相连，所述辅弧板（102）的底端还设置有下调节丝杆（21）。

5.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：所述上端梁（2）包括纵梁（201）、横梁（202）及斜梁（203），所述纵梁（201）、横梁（202）及斜梁（203）具有若干个，所述纵梁（201）与横梁（202）垂直连接，所述纵梁（201）与横梁（202）之间还设置有斜梁（203）。

6.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车，其特征在于：所述第一机械臂（10）一端设置有连接接头（22），所述连接接头（22）与活动接头（9）内部相连，所述连接接头（22）与第一机械臂（10）内部相连通。

7.根据权利要求1所述的一种360°旋转数控机械臂布料智能衬砌台车的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：通过混凝土泵车泵输送混凝土到台车顶层机械臂布料机口内；

步骤二：通过三轴机械臂旋转输送机将混凝土输送至对应该布料窗口隧道衬砌浇筑处；

步骤三：通过操作机械臂布料机左右前后布料，可及时调节混凝土两侧平均布料和高度。

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