CN111927493A - 一种超大断面异形管片拼装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大断面异形管片拼装机，包括内周侧设有上层轨面和下层轨面的异形轨道，沿所述上层轨面和所述下层轨面分别设有用以实现上层和下层的管片的拼装的第一拼装机构和第二拼装机构。上述超大断面异形管片拼装机的第一拼装机构和第二拼装机构同时沿异形轨道行走，分别完成上层和下层的管片的拼装，避免了干涉，提升了管片的拼装效率。

Description

一种超大断面异形管片拼装机

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种超大断面异形管片拼装机。

背景技术

随着我国城市立体交通、人防工程等基础设施建设的不断推进，隧道断面形状呈现多样化需求，如地下停车场、地铁、公路和铁路等建设领域将有大量非圆形断面即异形隧道断面空间开发需求。

异形隧道与圆形隧道相比，异形隧道的有效使用面积可以提高百分之二十五以上，不仅大大缩减了土地使用量和地下掘进面积，而且还减少了工程总体造价。异形隧道的施工难度相对较大，管片划分与管片的拼装都比较复杂，而异形断面管片拼装机是异形盾构的关键组成部分。目前，关于异形断面拼装，一般采用两台圆形拼装机或者双半圆管片拼装机拼装的方法，但工作范围受限，对于断面比较复杂的情况不能有效进行，并且容易产生干涉，不适合宽度较小的异形断面，有一定的局限性；而双半圆管片拼装机结构复杂，不能有效提升工作效率。

因此，如何能够提供一种既满足智能化完成异形断面管片拼装动作、又可实现高效、灵活以及不易干涉的性能要求的超大断面异形管片拼装机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大断面异形管片拼装机，第一拼装机构和第二拼装机构同时沿异形轨道行走，分别完成上层和下层的管片的拼装，避免了干涉，提升了管片的拼装效率。

为实现上述目的，本发明提供一种超大断面异形管片拼装机，包括内周侧设有上层轨面和下层轨面的异形轨道，沿所述上层轨面和所述下层轨面分别设有用以实现上层和下层的管片的拼装的第一拼装机构和第二拼装机构。

优选地，所述第一拼装机构和所述第二拼装机构的数量均至少为两个。

优选地，两个所述第一拼装机构之间、两个所述第二拼装机构之间均设有用以防止碰撞的激光传感器。

优选地，所述第一拼装机构和所述第二拼装机构靠近所述异形轨道一侧设有用以防止碰撞的限位器。

优选地，所述上层轨面和所述下层轨面为齿条，所述第一拼装机构和所述第二拼装机构包括通过与所述齿条啮合以实现沿轨运动的行走驱动装置。

优选地，所述第一拼装机构和所述第二拼装机构还包括提升装置和举重钳，所述提升装置通过销轴分别与所述行走驱动装置和所述举重钳相连。

优选地，所述第一拼装机构的所述举重钳具体为第一举重钳，所述第一举重钳的第一移动架包括第一移动架主体以及用以实现所述第一移动架主体周向旋转的回转装置。

优选地，所述回转装置包括设于所述第一移动架的回转支承和液压马达，所述液压马达通过齿轮与所述回转支承外齿啮合。

相对于上述背景技术，本发明所提供的超大断面异形管片拼装机包括异形轨道和拼装机构，异形轨道的内周侧设有位于上层的上层轨面以及位于下层的下层轨面，拼装机构包括沿上层轨面设置的第一拼装机构和沿下层轨面设置的第二拼装机构；该超大断面异形管片拼装机通过拼装机构以实现管片的拼装，通过异形轨道以实现拼装机构的行走，通过异形轨道的上层轨面以实现第一拼装机构对上层的管片的拼装，通过异形轨道的下层轨面以实现第二拼装机构对下层的管片的拼装，上层的管片和下层的管片组合构成完整的异形管片；该超大断面异形管片拼装机结构简单紧凑，质量轻，便于拼装机构在异形轨道上行走，同时满足管片拼装的需求，第一拼装机构和第二拼装机构同时拼装，避免了干涉，提升了管片的拼装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超大断面异形管片拼装机的结构示意图；

图2为图1中第一拼装机构的左视图；

图3为图1中第一拼装机构的主视图；

图4为图1中第二拼装机构的左视图；

图5为图1中第二拼装机构的主视图；

图6为图2中第一举重钳的主视图；

图7为图2中第一举重钳的左视图；

图8为图4中第二举重钳的主视图；

图9为图4中第二举重钳的左视图。

其中：

1-异形轨道、2-第一拼装机构、3-第二拼装机构、4-限位器、5-激光传感器、6-第一行走驱动装置、7-第一提升装置、8-第一举重钳、9-第一销轴、10-第一移动架、11-回转装置、12-第二行走驱动装置、13-第二提升装置、14-第二举重钳、15-第二销轴、16-第二移动架、17-液压马达、18-第一移动架主体、19-回转支承、20-第二移动架主体。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图9，其中，图1为本发明实施例提供的超大断面异形管片拼装机的结构示意图，图2为图1中第一拼装机构的左视图，图3为图1中第一拼装机构的主视图，图4为图1中第二拼装机构的左视图，图5为图1中第二拼装机构的主视图，图6为图2中第一举重钳的主视图，图7为图2中第一举重钳的左视图，图8为图4中第二举重钳的主视图，图9为图4中第二举重钳的左视图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的超大断面异形管片拼装机包括异形轨道1和拼装机构，异形轨道1的形状与异形隧道的超大非圆形断面相仿，异形轨道1的内周侧设有供拼装机构沿轨运动的异形轨面，异形轨面根据上下关系分为上层轨面和下层轨面，与此对应的，拼装机构根据在异形轨面的不同位置分为第一拼装机构2和第二拼装机构3，第一拼装机构2沿上层轨面行走以实现上层的管片的拼装，第二拼装机构3沿下层轨面行走以实现下层的管片的拼装，上下两层的管片组合构成完整的异形管片。

在本实施例中，该超大断面异形管片拼装机具有结构简单紧凑、质量轻的特点，便于拼装机构在异形轨道1上行走，同时满足管片拼装的需求；第一拼装机构2和第二拼装机构3同时拼装，避免了干涉，提升了管片的拼装效率。

需要说明的是，本实施例的核心改进点在于，采用分别适用于上下两层的拼装机构，使得第一拼装机构2和第二拼装机构3同时拼装，以达到高效和避免干涉的效果；至于拼装机构的具体结构，可采用现有拼装机中的常规手段，对于常规手段的设置方式这里不再赘述。

需要注意的是，盾构技术广泛应用于隧道施工，在隧道施工的过程中需要拼装机配合工作，也即在隧道断面开挖的同时进行管片衬砌。目前的隧道施工的隧道断面多为圆形，而本发明所适用于的隧道施工的隧道断面为非圆形的异形，该异形具体表现为多段圆弧和线段所拼接的封闭形状，而异形管片组成的形状即为异形隧道断面的异形形状。

其中，根据不同的异形隧道设置相应的异形轨道1，本实施例中所适用的异形轨道1具体为上下两段圆弧以及两段圆弧通过两段线段连接的封闭形状，上层的第一拼装机构2在异形轨道1的上圆弧行走，下层的第二拼装机构3在异形轨道1的下圆弧行走。

除此以外，超大断面是指隧道施工中开挖断面的隧道断面大小，在国际隧道协会对大断面的判断标准中，超大断面是指净空断面面积大于100m²的隧道断面，在日本对大断面的判断标准中，超大断面是指开挖断面面积大于140m²的隧道断面，本实施例中的超大断面应以符合国际标准为准，当适用于其他国家标准时，应通过结构的简单调整，同样能够满足其他国家标准。

示例性的，拼装机构包括行走驱动装置，行走驱动装置的作用在于与异形轨道1配合以实现带动拼装机构沿轨运动；其中，第一拼装机构2和第二拼装机构3分别包括第一行走驱动装置6和第二行走驱动装置12。

更具体的，行走驱动装置可采用常规的滑动连接与异形轨道1配合，还可采用如齿牙啮合的形式与异形轨道1配合；其中，上层轨面和下层轨面为齿条，第一行走驱动装置6和第二行走驱动装置12通过齿轮与齿条啮合以实现沿轨运动。

除此以外，拼装机构还包括提升装置、举重钳和销轴，提升装置通过销轴分别与行走驱动装置和举重钳相连；其中，举重钳的作用在于夹取管片并进行拼装，举重钳的抓取头部分可实现前后移动、俯仰、摆动动作，提升装置的作用在于带动举重钳上升或下降，行走驱动装置的作用在于带动提升装置和举重钳沿轨运动。

更具体的，第一拼装机构2包括第一行走驱动装置6、第一提升装置7、第一举重钳8和第一销轴9，第一行走驱动装置6与异形轨道1的上层轨面的齿条啮合，第一提升装置7包括伸缩杆和两组连接杆，连接杆的两端分别通过第一销轴9与第一提升装置7和第一举重钳8转动连接，伸缩杆的两端分别与第一行走驱动装置6和一组连接杆转动连接，第一提升装置7通过伸缩杆的伸长与缩短以带动第一举重钳8实现上升与下降。

与此类似的，第二拼装机构3包括第二行走驱动装置12、第二提升装置13、第二举重钳14和第二销轴15，第二拼装机构3的相关说明与第一拼装机构2相似，这里不再一一赘述。

在此基础上，第一举重钳8包括第一移动架10，第一移动架10的作用在于安装固定第一举重钳8，第一移动架10作为第一举重钳8的安装基准直接与第一提升装置7通过第一销轴9相连；与此类似的，第二举重钳14包括第二移动架16，第二移动架16的作用在于安装固定第二举重钳14，第二移动架16作为第二举重钳14的安装基准直接与第二提升装置13通过第二销轴15相连。

在本实施例中，第一移动架10和第二移动架16均包括作为主体结构的移动架主体，区别在于第一移动架10的移动架主体可实现周向旋转；具体而言，第一移动架10包括第一移动架主体18和回转装置11，第二移动架16包括第二移动架主体20，也就是说，上层的第一举重钳8区别于下层的第二举重钳14，上层相对于下层而言增加了一回转装置11，可使管片沿断面周向360度旋转，便于上层管片的拼装，同时提高拼装效率。

在本实施例中，第一移动架主体18分为两个部分，回转装置11装设于第一移动架主体18的两个部分之间；其中，两个部分分别与第一提升装置7和第一举重钳8相连，回转装置11的作用在于使两个部分能够相对转动，从而实现第一举重钳8连同所夹装的管片沿断面周向旋转。而第二移动架16只有第二移动架主体20，不包括回转装置11，因此第二移动架主体20仅作为一个整体，分别与第二提升装置13和第二举重钳14相连，由第二提升装置13带动第二举重钳14，第二举重钳14进行管片拼装。

示例性的，回转装置11包括设于第一移动架10的回转支承19和液压马达17，液压马达17通过齿轮与回转支承19外齿啮合，液压马达17通过齿轮与回转支承19的外齿啮合，从而驱动第一举重钳8夹取管片沿周向旋转，实现上层管片的拼装。

在一种具体的实施方式中，两种拼装机构的数量包括但不局限于一个，更进一步的，第一拼装机构2和第二拼装机构3的数量均至少为两个。

示例性的，第一拼装机构2和第二拼装机构3的数量均为两个，两个第一拼装机构2的结构相同，两个第二拼装机构3的结构相同；在管片拼装的过程中，该超大断面异形管片拼装机的上下两层同时拼装，每层的两个拼装机构同时工作，避免了干涉，同时大大的提升了管片拼装效率。

为了更好的技术效果，两个第一拼装机构2之间、两个第二拼装机构3之间均设有用以防止碰撞的激光传感器5，激光传感器5可安装于任一第二拼装机构3旁侧，以实现对另一第二拼装机构3的检测，从而防止相互干涉。

除此以外，第一拼装机构2和第二拼装机构3靠近异形轨道1一侧设有用以防止碰撞的限位器4，限位器4可安装于第一拼装机构2和第二拼装机构3内侧，从而防止与异形轨道1发生碰撞。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的超大断面异形管片拼装机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超大断面异形管片拼装机，其特征在于，包括内周侧设有上层轨面和下层轨面的异形轨道（1），沿所述上层轨面和所述下层轨面分别设有用以实现上层和下层的管片的拼装的第一拼装机构（2）和第二拼装机构（3）。

2.根据权利要求1所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述第一拼装机构（2）和所述第二拼装机构（3）的数量均至少为两个。

3.根据权利要求2所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，两个所述第一拼装机构（2）之间、两个所述第二拼装机构（3）之间均设有用以防止碰撞的激光传感器（5）。

4.根据权利要求1所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述第一拼装机构（2）和所述第二拼装机构（3）靠近所述异形轨道（1）一侧设有用以防止碰撞的限位器（4）。

5.根据权利要求1至4任一项所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述上层轨面和所述下层轨面为齿条，所述第一拼装机构（2）和所述第二拼装机构（3）包括通过与所述齿条啮合以实现沿轨运动的行走驱动装置。

6.根据权利要求5所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述第一拼装机构（2）和所述第二拼装机构（3）还包括提升装置和举重钳，所述提升装置通过销轴分别与所述行走驱动装置和所述举重钳相连。

7.根据权利要求6所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述第一拼装机构（2）的所述举重钳具体为第一举重钳（8），所述第一举重钳（8）的第一移动架（10）包括第一移动架主体（18）以及用以实现所述第一移动架主体（18）周向旋转的回转装置（11）。

8.根据权利要求7所述的超大断面异形管片拼装机，其特征在于，所述回转装置（11）包括设于所述第一移动架（10）的回转支承（19）和液压马达（17），所述液压马达（17）通过齿轮与所述回转支承（19）外齿啮合。

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