CN113309546A - 管片拼装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管片拼装设备，包括平移滑道、平移滑块、托梁、平移驱动机构、移动回转机构和取件机构；平移滑道的延伸方向垂直于移动回转机构的轴向；平移驱动机构设于平移滑块上，平移滑块固定于托梁，平移驱动机构能够驱动平移滑块和托梁沿着平移滑道所限定的路径移动；移动回转机构的固定端连接于托梁，移动回转机构的输出端连接取件机构，移动回转机构能够驱动取件机构回转运动以及移动。在应用于施工时，在取件机构抓取管片后，通过平移滑块带动移动回转机构及取件机构在平移滑道上的移动、移动回转机构带动取件机构的回转运动以及移动，即可大范围、大幅度调整管片位置，可更加方便高效地完成隧道中类矩形管片的拼装。

Description

管片拼装设备

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，特别涉及一种管片拼装设备。

背景技术

根据对隧道的不同使用要求，隧道截面呈现多样化发展的趋势，出现了类矩形隧道等异形断面隧道，相应地，管片截面随着隧道截面变化也出现了适应性改变，例如，类矩形管片。在隧道中拼装类矩形管片时，现有的一种方式为采用两台圆形管片拼装机配合完成拼装动作，这种方式控制复杂，容易产生干涉。

因此，如何更加方便高效地进行类矩形管片的拼装，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种管片拼装设备，能够更加方便高效地进行类矩形管片的拼装。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管片拼装设备，包括平移滑道、平移滑块、托梁、平移驱动机构、移动回转机构和取件机构；

所述平移滑道的延伸方向垂直于所述移动回转机构的轴向；

所述平移驱动机构设于所述平移滑块上，所述平移滑块固定于所述托梁，所述平移驱动机构能够驱动所述平移滑块和所述托梁沿着所述平移滑道所限定的路径移动；

所述移动回转机构的固定端连接于所述托梁，所述移动回转机构的输出端连接所述取件机构，所述移动回转机构能够驱动所述取件机构回转运动以及移动。

优选地，所述平移驱动机构的输出端设有齿轮，所述平移滑道上设有与所述齿轮啮合配合的齿条。

优选地，所述取件机构通过径向驱动机构连接于所述移动回转机构，所述径向驱动机构能够带动所述取件机构垂直于所述移动回转机构的轴向移动。

优选地，所述径向驱动机构包括两个径向伸缩驱动机构，所述径向伸缩驱动机构的两端分别通过第一枢接轴枢接于所述移动回转机构的输出端和所述取件机构，且所述第一枢接轴平行于所述移动回转机构的轴向。

优选地，所述取件机构包括连接于所述移动回转机构的支架、连接于所述支架的第二枢接轴和枢接于所述第二枢接轴的取件结构，且所述取件结构连接有横摇驱动机构，以驱动所述取件结构绕所述第二枢接轴转动。

优选地，所述横摇驱动机构为横摇伸缩驱动机构，所述横摇伸缩驱动机构的两端分别铰接于所述支架和所述取件结构。

优选地，所述支架包括轭架、俯仰微调驱动机构和转动法兰，所述第二枢接轴设于所述转动法兰上，所述转动法兰通过转动轴枢接所述轭架，所述转动轴垂直于所述移动回转机构的轴向和所述第二枢接轴，所述俯仰微调驱动机构能够驱动所述转动法兰绕所述转动轴摆动。

优选地，所述俯仰微调驱动机构为俯仰微调伸缩驱动机构，所述俯仰微调伸缩驱动机构的两端分别连接于所述轭架和所述转动法兰。

优选地，所述取件结构包括抓持板和设于所述抓持板上的抓持机构，所述抓持板连接于所述第二枢接轴。

优选地，所述抓持板上与设置所述支架的一侧相对的侧面上设置两个支撑块组，所述抓持机构设于两个所述支撑块组的中间，且两个所述支撑块组相对于所述抓持机构对称设置；所述支撑块组中的各支撑块与所述抓持机构的距离逐渐增大。

本发明提供的管片拼装设备，包括平移滑道、平移滑块、托梁、平移驱动机构、移动回转机构和取件机构；平移滑道的延伸方向垂直于移动回转机构的轴向；平移驱动机构设于平移滑块上，平移滑块固定于托梁，平移驱动机构能够驱动平移滑块和托梁沿着平移滑道所限定的路径移动；移动回转机构的固定端连接于托梁，移动回转机构的输出端连接取件机构，移动回转机构能够驱动取件机构回转运动以及移动。

在应用于施工时，平移滑道对平移滑块的导向方向可以对应于隧道截面中尺寸最大的方向进行放置，在取件机构抓取管片后，通过平移滑块带动移动回转机构及取件机构在平移滑道上的移动、移动回转机构带动取件机构的回转运动以及移动，即能够大范围、大幅度调整管片位置，从而更加方便高效地完成隧道中类矩形管片的拼装，具体可以实现类矩形管片大分块、大重量的类矩形管片的拼装。

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为本发明所提供管片拼装设备的侧视图；

图2为本发明所提供管片拼装设备的主视图；

图3为本发明所提供管片拼装设备中取件机构在抓持板旋转到第一角度时的结构图；

图4为本发明所提供管片拼装设备中取件机构在抓持板旋转到第二角度时的结构图；

图5为本发明所提供管片拼装设备中取件机构在抓取第一弧度的管片时的结构图；

图6为本发明所提供管片拼装设备中取件机构在抓取第二弧度的管片时的结构图；

图7为本发明所提供管片拼装设备中取件机构的局部剖视图；

图8为本发明所提供管片拼装设备中取件机构的剖视图；

图9为本发明所提供管片拼装设备中取件机构的俯视图；

图10为本发明所提供管片拼装设备在拼装底部管片时的结构图，径向驱动机构隐藏；

图11为本发明所提供管片拼装设备在拼装侧向管片时的结构图，径向驱动机构隐藏；

图12为本发明所提供管片拼装设备在抓取顶部管片时的结构图，径向驱动机构隐藏；

图13为本发明所提供管片拼装设备在抓取顶部管片后的翻转示意图，径向驱动机构隐藏；

图14为本发明所提供管片拼装设备在拼装顶部管片时的结构图，径向驱动机构隐藏。

附图标记：

盾体1，齿条11；

平移滑块2；

平移驱动机构3，齿轮31；

托梁4；

移动回转机构5，径向驱动机构51；

取件机构6，轭架61，伸缩内筒62，抓持板63，支撑块631，转动法兰64，抓持伸缩驱动机构65，抓持螺栓66，俯仰微调伸缩驱动机构67，横摇伸缩驱动机构68，转动轴69；

左圆环管片7；

右圆环管片8；

底部管片9；

顶部管片10；

移动回转机构的轴向X。

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。

本发明的核心是提供一种管片拼装设备，能够更加方便高效地进行类矩形管片的拼装。

本发明所提供管片拼装设备的具体实施例一中，请参考图1至图14，包括平移滑道、平移滑块2、托梁4、平移驱动机构3、移动回转机构5和取件机构6。

平移滑道一体成型于盾体1上，以在盾体的带动下能够沿着移动回转机构5的轴向X前后移动。在施工时，移动回转机构5的轴向X通常为掘进方向。平移滑道的延伸方向垂直于移动回转机构5的轴向X，平移滑道的延伸方向对应隧道截面尺寸最大的方向设置，具体如图2所示的类矩形隧道，其截面尺寸最大的方向为水平方向，相应地，平移滑道的延伸方向垂直于移动回转机构5的轴向X且为水平方向（本实施例中定义其为横向）。

平移驱动机构3设置在平移滑块2上，平移滑块2固定于托梁4，平移驱动机构3能够驱动平移滑块2和托梁4沿着平移滑道所限定的路径移动。如图2所示，平移驱动机构3驱动平移滑块2和托梁4整体进行同步的水平横向移动，平移滑块2和托梁4相互之间没有相对运动，使得在取件机构6拾取管片后，能够随着托梁4横向大范围移动，适应于隧道的形状。

移动回转机构5的固定端连接于托梁4，移动回转机构5的输出端连接取件机构6。可选地，移动回转机构5包含移动架、回转架、回转支承及回转驱动机构等部件，移动架滑动套接于托梁4外侧，回转架转动套接在移动架外侧。移动回转机构5的输出端的回转中心平行于移动回转机构5的轴向X，优选地，移动回转机构5的回转角度为±200°。移动回转机构5能够驱动取件机构6回转运动以及轴向移动。

本实施例中，在应用于施工时，平移滑道对平移滑块2的导向方向可以对应于隧道截面中尺寸最大的方向进行放置，在取件机构6抓取管片后，通过平移滑块2带动移动回转机构5及取件机构6在平移滑道上的移动、移动回转机构5带动取件机构6的回转运动以及移动，即能够大范围、大幅度调整管片位置，从而更加方便高效地完成隧道中类矩形管片的拼装，具体可以实现类矩形管片大分块、大重量的类矩形管片的拼装。

进一步地，平移滑块2的输出端设有齿轮31，平移滑道上设有与齿轮31啮合配合的齿条11，齿轮31连接于平移驱动机构3的输出端。如图1所示，平移驱动机构3包括固定于平移滑块2上的减速机，齿轮31一体设置在减速机的输出端，平移驱动机构3驱动齿轮31转动，在齿轮31和齿条11的传动配合下，平移滑块2在平移滑道中线性移动。采用齿轮31和齿条11传动配合以驱动平移滑块2和托梁4同步平移，能够提高运动的平稳性。当然，在其他实施例中，平移驱动机构3也可以通过油缸、卷扬机或者马达等设备实现。

进一步地，取件机构6通过径向驱动机构51连接于移动回转机构5，径向驱动机构51能够带动取件机构6垂直于移动回转机构5的轴向X移动。可选地，移动回转机构5驱动取件机构6移动的方向为沿着轴向X平移，而通过径向驱动机构51实现取件机构6的径向移动。通过径向驱动机构51的设置，可以进一步提高对管片位置控制的灵活性。在取件机构6抓取管片后，可以在径向驱动机构51的带动下，朝向隧道壁的方向运送管片，如图10所示，在安装底部管片9时，通过径向驱动机构51的带动，能够将取件机构6由A位置运送到A’位置。

进一步地，径向驱动机构51包括两个径向伸缩驱动机构，径向伸缩驱动机构具体可以为油缸或者直线电机。径向伸缩驱动机构的两端分别通过第一枢接轴枢接于移动回转机构5的输出端和取件机构6，且第一枢接轴平行于移动回转机构5的轴向X。通过两个径向伸缩驱动机构的伸缩运动，不仅可以实现取件机构6在径向上的运动，当两个径向伸缩驱动机构的伸缩长度不一致时，取件机构6会发生摆动，实现偏转微调。当然，在其他实施例中，也可以通过仅设置一个径向伸缩驱动机构作为径向驱动机构51，以实现径向的管片运送。

进一步地，取件机构6包括连接于移动回转机构5的支架、连接于支架的第二枢接轴和枢接于第二枢接轴的取件结构。同时，取件结构连接有横摇驱动机构，以驱动取件结构绕第二枢接轴转动，可选地，转动的角度范围为-2~92°，也可以为其他角度值。

更具体地，如图9所示，横摇驱动机构为横摇伸缩驱动机构68，例如，油缸或者直线电机。横摇伸缩驱动机构68的两端分别铰接于支架和取件结构。通过横摇伸缩驱动机构68的输出端的伸缩运动，可以实现取件机构6相对于支架的转动，具体可以由图3所示状态运动到图4所示状态。

本实施例中，通过横摇驱动机构的设置，可以在取件机构6连接管片后，调节管片在支架上的安装角度，可节省其他辅助旋转设备的使用。

当然，在其他实施例中，横摇伸缩驱动机构68也可以进行其他设置，例如，横摇伸缩驱动机构68为旋转电机，旋转电机的壳体固定在支架上，输出端连接取件结构，以直接驱动取件结构转动。

进一步地，请参考图7、图8和图9，支架包括轭架61、俯仰微调驱动机构和转动法兰64。第二枢接轴枢接于转动法兰64上，转动法兰64通过转动轴69枢接轭架61，转动轴69垂直于移动回转机构5的轴向X和第二枢接轴，俯仰微调驱动机构能够驱动转动法兰64绕转动轴69摆动。

其中，具体地，径向伸缩驱动机构连接于支架和移动回转机构5之间。另外，轭架61上可以设置两个连臂，以分别连接两个径向伸缩驱动机构。可选地，其中一个连臂为一体式结构，另一个连臂包括外筒和滑动连接于外筒中的伸缩内筒62，通过在外筒中和伸缩内筒62设置伸缩驱动机构，也可以实现对取件机构6的偏转微调控制。

其中，具体地，俯仰微调驱动机构为俯仰微调伸缩驱动机构67，例如，油缸。俯仰微调伸缩驱动机构67的两端分别连接于轭架61和转动法兰64。如图1和图8所示，通过俯仰微调伸缩驱动机构67的伸缩运动，可以带动述转动法兰64及其上取件结构俯仰运动，操作方便。当然，在其他实施例中，俯仰微调驱动机构也可以设置为直接驱动转动法兰64转动的旋转电机。

本实施例中，通过俯仰微调驱动机构的设置，可以实现对取件结构上管片的俯仰微调，有利于提高拼装精度。

进一步地，取件结构包括抓持板63和设于抓持板63上的抓持机构，抓持板63连接于第二枢接轴。也就是说，本实施例中，采用抓持的方式连接管片，操作方便。当然，在其他实施例中，取件结构也可以为可调节式吸盘等结构。

具体地，横摇伸缩驱动机构68的一端连接抓持板63，另一端连接转动法兰64，当转动法兰64在俯仰微调伸缩驱动机构67的带动下俯仰运动时，转动法兰64上的第二枢接轴、第二枢接轴所连接的抓持板63和抓持伸缩驱动机构65同步俯仰运动。

其中，抓取机构上可以设置抓持伸缩驱动机构65，其伸缩方向平行于第二枢接轴，以提高抓取的灵活性。第二枢接轴具体可以一体设置在抓持伸缩驱动机构65上。

其中，具体地，抓持板63上与设置支架的一侧相对的侧面上设置两个支撑块组，抓持机构设于两个支撑块组的中间，且两个支撑块组相对于抓持机构对称设置。在一个支撑块组中，各支撑块631与抓持机构的距离逐渐增大。可选地，各支撑块631为高度不同的块体，或者，支撑块631为可伸缩以调节高度的油缸。

如图5和图6所示，管片上固定抓持螺栓66后，抓持机构抓住抓持螺栓66，支撑块631顶住管片，可以稳定连接管片于取件机构6。另外，由于支撑块631设置多组，对于不同尺寸和弧度的管片，可以通过不同位置的支撑块631进行支撑，适应性较好。

本实施例所提供管片拼装设备，在施工时，如图10所示，在拼装底部管片9时，取件机构6取件后，可以从A位置运动到A’位置，实现底部管片9的拼装；如图11所示，在拼装侧面管片时，取件机构6从B处取件后，可以朝向B’处运动或者B’’处运动，最终完成左圆环管片7和右圆环管片8的拼装；如图12至图14所示，在拼装顶部管片10时，取件机构6取件后可以向上翻转180°，最终完成顶部管片10的拼装。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的管片拼装设备进行了详细介绍。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 (10)

1.一种管片拼装设备，其特征在于，包括平移滑道、平移滑块（2）、托梁（4）、平移驱动机构（3）、移动回转机构（5）和取件机构（6）；

所述平移滑道的延伸方向垂直于所述移动回转机构（5）的轴向；

所述平移驱动机构（3）设于所述平移滑块（2）上，所述平移滑块（2）固定于所述托梁（4），所述平移驱动机构（3）能够驱动所述平移滑块（2）和所述托梁（4）沿着所述平移滑道所限定的路径移动；

所述移动回转机构（5）的固定端连接于所述托梁（4），所述移动回转机构（5）的输出端连接所述取件机构（6），所述移动回转机构（5）能够驱动所述取件机构（6）回转运动以及移动。

2.根据权利要求1所述的管片拼装设备，其特征在于，所述平移驱动机构（3）的输出端设有齿轮（31），所述平移滑道上设有与所述齿轮（31）啮合配合的齿条（11）。

3.根据权利要求1所述的管片拼装设备，其特征在于，所述取件机构（6）通过径向驱动机构（51）连接于所述移动回转机构（5），所述径向驱动机构（51）能够带动所述取件机构（6）垂直于所述移动回转机构（5）的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的管片拼装设备，其特征在于，所述径向驱动机构（51）包括两个径向伸缩驱动机构，所述径向伸缩驱动机构的两端分别通过第一枢接轴枢接于所述移动回转机构（5）的输出端和所述取件机构（6），且所述第一枢接轴平行于所述移动回转机构（5）的轴向。

5.根据权利要求1至4任一项所述的管片拼装设备，其特征在于，所述取件机构（6）包括连接于所述移动回转机构（5）的支架、连接于所述支架的第二枢接轴和枢接于所述第二枢接轴的取件结构，且所述取件结构连接有横摇驱动机构，以驱动所述取件结构绕所述第二枢接轴转动。

6.根据权利要求5所述的管片拼装设备，其特征在于，所述横摇驱动机构为横摇伸缩驱动机构（68），所述横摇伸缩驱动机构（68）的两端分别铰接于所述支架和所述取件结构。

7.根据权利要求5所述的管片拼装设备，其特征在于，所述支架包括轭架（61）、俯仰微调驱动机构和转动法兰（64），所述第二枢接轴设于所述转动法兰（64）上，所述转动法兰（64）通过转动轴（69）枢接所述轭架（61），所述转动轴（69）垂直于所述移动回转机构（5）的轴向和所述第二枢接轴，所述俯仰微调驱动机构能够驱动所述转动法兰（64）绕所述转动轴（69）摆动。

8.根据权利要求7所述的管片拼装设备，其特征在于，所述俯仰微调驱动机构为俯仰微调伸缩驱动机构（67），所述俯仰微调伸缩驱动机构（67）的两端分别连接于所述轭架（61）和所述转动法兰（64）。

9.根据权利要求5所述的管片拼装设备，其特征在于，所述取件结构包括抓持板（63）和设于所述抓持板（63）上的抓持机构，所述抓持板（63）连接于所述第二枢接轴。

10.根据权利要求9所述的管片拼装设备，其特征在于，所述抓持板（63）上与设置所述支架的一侧相对的侧面上设置两个支撑块组，所述抓持机构设于两个所述支撑块组的中间，且两个所述支撑块组相对于所述抓持机构对称设置；所述支撑块组中的各支撑块（631）与所述抓持机构的距离逐渐增大。

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