CN113700508A - 一种盾构施工管片安装机及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构施工管片安装机及其操作方法，包括第一伺服电机，第一伺服电机通过第一伺服电机支撑板安装在Y形钢架夹角处，Y形钢架右侧架体上通过设有纵向对称的纵向导轨槽和贯穿顶部的横向导轨槽来安装平移机构，平移机构外侧圆周面上安装有旋转机构，旋转机构前后两侧面上对称安装有伸缩机构，伸缩机构所包含的进油口连接外部液压油控制系统，伸缩机构底部固定链接有角度调节机构，角度调节机构能够将管片沿隧道弯曲线角度调节范围为‑10～10度，角度调节机构底部固定连接有夹持部件，通过本发明实现了结构简单、节省空间，同时通过角度调节机构精确对管片进行定位，确保了管片安装的准确、高精度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种盾构施工管片安装机及其操作方法。
背景技术
在盾构施工过程中,随着盾构机的开挖，推进和出碴,开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的功能就是将管片准确地放到恰当的位置，并能安全快速地把管片组装成所定形式。
现有的管片拼装机包括管片夹持部件、提升机构、平移机构、回转机构，且平移机构和回转机构一般分别为水平上两组不重叠圆盘安装固定在平行钢架上，由于隧道内空间狭小，此种方式结构复杂和占用较多空间，使得作业空间更加狭小，不便于人员进行管片锚固等作业；通过弯曲隧道时，通过平移机构控制管片夹持部件调整管片贴合度和管片转角精度较低，不能有效的精准安装管片，导致管片安装偏差，影响隧道曲率半径。
基于上述问题，本发明提出一种盾构施工管片安装机及其操作方法。
发明内容
针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供一种盾构施工管片安装机及其操作方法，解决了背景技术中所提出现有的管片安装机结构复杂、空间占用较大和管片安装精度不高的问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种盾构机管片自动安装机，包括第一伺服电机，所述第一伺服电机通过第一伺服电机支撑板安装在Y形钢架夹角处，所述Y形钢架右侧架体上通过设有纵向对称的纵向导轨槽和贯穿顶部的横向导轨槽来安装平移机构，所述平移机构外侧圆周面上安装有旋转机构，所述旋转机构前后两侧面上对称安装有伸缩机构，所述伸缩机构所包含的进油口连接外部液压油控制系统，所述伸缩机构底部固定链接有角度调节机构，所述角度调节机构能够将管片沿隧道弯曲线角度调节范围为-10～10度，所述角度调节机构底部固定连接有夹持部件。
进一步的，所述平移机构包含所述第一伺服电机、螺纹推进杆、横向移动盘和移动推进块。
更进一步的，所述第一伺服电机输出端固定连接所述螺纹推进杆的左侧端，且所述螺纹推进杆贯穿安装在所述Y形钢架右侧架体上设有的所述横向导轨槽内，所述移动推进块安装在所述横向导轨槽内，且所述螺纹推进杆贯穿安装在所述移动推进块上设有的螺纹孔上，所述移动推进块的顶部固定连接在所述横向移动盘的中心设有的贯穿安装卡槽的顶面，同时所述横向移动盘通过中部设有贯穿安装卡槽安装在所述Y形钢架右侧架体上。
更进一步的，所述横向移动盘外侧圆周面上均匀设有直齿牙，且左右两端对称安装有限位封板，位于所述限位封板间外侧安装有所述旋转机构。
更进一步的，所述旋转机构包含旋转盘、直齿轮和对称安装的2台第二伺服电机。
更进一步的，所述旋转盘中部横向贯穿设有贯穿孔，位于所述贯穿孔外侧的所述旋转盘内开有环形齿牙槽，且位于所述环形齿牙槽外侧的所述旋转盘安装在所述设有直齿牙左右两端与左右侧限位封板间的所述横向移动盘上，位于所述环形齿牙槽前后两端连通设在所述旋转盘内部的柱形槽，所述柱形槽内安装有直齿轮，所述直齿轮右侧中部连接在贯穿所述旋转盘侧壁的第二伺服电机的输出端上。
更进一步的，所述旋转盘顶部安装有配重，所述旋转盘前后两侧面上对称安装有所述伸缩机构，所述伸缩机构包含液压杆、液压杆固定块和液压伸缩杆。
更进一步的，所述液压杆通过上下对称设有的所述液压杆固定块安装在所述所述旋转盘前后面上，所述液压杆底部设有所述液压伸缩杆，所述液压杆顶部设有进油口，所述进油口连接外部液压油控制系统，前后两条所述液压伸缩杆底部固定连接有角度调节机构。
更进一步的，所述角度调节机构包含精调箱体、第三伺服电机、固定转轴和固定块，所述精调箱体顶部前后两端固定连接在所述液压伸缩杆的底部，所述精调箱体内设有凹槽，所述凹槽前端位于所述精调箱体内安装有所述第三伺服电机，所述第三伺服电机的输出端固定连接所述固定转轴的一端，所述固定转轴的另一端安装在所述精调箱体一侧壁上，所述固定转轴中部对称固定连接有2块所述固定块，2块所述固定块底部固定连接有夹持部件，2块所述固定块底端通过位于所述精调箱体底部对称设有的矩形贯穿孔内，且所述矩形贯穿孔纵向宽度与所述固定块相同，横向宽度大于所述固定块宽度并使得所述固定块沿所述固定转轴旋转角度区间位于-10～10度
一种盾构施工管片安装机操作方法，包括以下步骤：
S1、启动第一伺服电机(5)，并通过控制第一伺服电机(5)带动螺纹推进杆(6)转动，从而实现推动横向移动盘(7)至管片上方；
S2、通过控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆(23)下移，从而实现将夹持部件(30)夹住需要安装的管片；
S3、通过控制外部液压油控制系统出油，压缩液压伸缩杆(23)上移，通过夹持部件(30)将管片夹起来，重复S1反向操作，使得管片处于需要安装的纵向区间内；
S4、如是侧向或顶部安装，需要控制2台第二伺服电机(17)同时旋转并通过伸缩机构带动底部的夹持部件(30)转动，最终实现控制管片做圆周运动；
S5、确定好安装部位后控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆(23)伸出，从而实现将管片粗放至于定位区间；
S6、通过控制第三伺服电机(27)转动，从而控制2块固定块(29)转动，通过转动调节管片与前面已安装管片间的贴合度或安装角，重复S5最终实现管片高精度定位安装。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中通过将现有的平行钢架更换为Y形钢架，并在Y形钢架右侧端架体上纵向设有对称的纵向导轨槽和贯穿顶部设有的横向导轨槽来安装横向移动盘，横向导轨槽内安装有螺纹推进杆和安装在螺纹推进杆上的移动推进块，移动推进块顶部突出横向导轨槽连接在横向移动盘上，从而实现通过控制螺纹推进杆转动即控制横向移动盘移动的效果，同时通过在横向移动盘的外侧圆周上设有直齿牙，并在直齿牙外侧安装旋转盘，旋转盘中部内侧前后对称安装有直齿轮，直齿轮与横向移动盘圆周上的直齿牙啮合安装，通过控制2台第二伺服电机实现控制旋转盘转动，又通过在旋转盘两侧安装液压杆，液压杆底部的液压伸缩杆的底端固定安装在精调箱体上，通过外部液压油控制系统控制液压伸缩杆缩进和伸出，从而最终实现控制夹持部件水平和径向移动，通过以上结构，实现结构简化，操作简单，节省了空间的占用，提供了较大的人工作业面，同时确保系统的稳定性。
(2)本发明中通过在伸缩机构所包含的液压伸缩杆底部安装有精调箱体，精调箱体内安装有第三伺服电机，第三伺服电机的输出端固定连接在固定转轴上，固定转轴在精调箱体中部前后两侧对称连接有固定块，且固定块底端通过精调箱体底部的矩形贯穿孔连接在夹持部件的顶面，矩形贯穿孔纵向宽度与固定块相同，横向宽度大于固定块宽度并使得固定块沿固定转轴旋转角度区间位于-10～10度，通过以上结构实现控制管片沿隧道弯曲线方向的前后转动，实现精确对管片进行定位，确保了管片按装的准确、高精度和稳定性，从而进一步提高了隧道施工质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的立体图一；
图2为本发明实施例提供的立体图二；
图3为本发明实施例提供的Y形钢架与平移机构立体图；
图4为本发明实施例提供的Y形钢架与平移机构立体图局部剖立体图；
图5为本发明实施例提供的旋转机构、伸缩机构和角度调节机构立体图；
图6为本发明实施例提供的角度调节机构局部立体图。
图中：1、Y形钢架；2、纵向导轨槽；3、横向导轨槽；4、第一伺服电机支撑板；5、第一伺服电机；6、螺纹推进杆；7、横向移动盘；8、直齿牙；9、限位封板；10、移动推进块；1001、螺纹孔；11、贯穿安装卡槽；12、旋转盘；13、贯穿孔；14、环形齿牙槽；15、柱形槽；16、直齿轮；17、第二伺服电机；18、第二伺服电机安装盒；19、配重块；20、液压杆；21、进油口；22、液压杆固定块；23、液压伸缩杆；24、精调箱体；25、凹槽；26、矩形贯穿孔；27、第三伺服电机；28、固定转轴；29、固定块；30、夹持部件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
如图1-6所示，一种盾构机管片自动安装机，包括第一伺服电机5，第一伺服电机5通过第一伺服电机支撑板4安装在Y形钢架1夹角处，Y形钢架1右侧架体上通过设有纵向对称的纵向导轨槽2和贯穿顶部的横向导轨槽3来安装平移机构，纵向导轨槽2和横向导轨槽3均未贯穿Y形钢架右侧端，达到限位的目的，平移机构外侧圆周面上安装有旋转机构，通过将平移机构和旋转机构同界面安装，实现空间的高利用率，为人工作业面提供了空间，旋转机构前后两侧面上对称安装有伸缩机构，伸缩机构所包含的进油口21连接外部液压油控制系统，伸缩机构底部固定链接有角度调节机构，角度调节机构能够将管片沿隧道弯曲线角度调节范围为-10～10度，角度调节机构底部固定连接有夹持部件30。
如图1、3和4所示，平移机构包含第一伺服电机5、螺纹推进杆6、横向移动盘6和移动推进块10，第一伺服电机5安装在Y形钢架夹角处，且所连接螺纹推进杆6贯穿Y形钢架夹夹角处，并安装在横向导轨槽3内，右侧端安装在Y形钢架右侧壁上。
如图3、4所示，第一伺服电机5输出端固定连接螺纹推进杆6的左侧端，且螺纹推进杆6贯穿安装在Y形钢架1右侧架体上设有的横向导轨槽3内，移动推进块10安装在横向导轨槽3内，且螺纹推进杆6贯穿安装在移动推进块10上设有的螺纹孔1001上，移动推进块10的顶部固定连接在横向移动盘6的中心设有的贯穿安装卡槽11的顶面，同时横向移动盘6通过中部设有贯穿安装卡槽11安装在Y形钢架1右侧架体上，通过第一伺服电机5控制螺纹推进杆6转动，实现推动移动推进块10左右移动，且横向导轨槽3呈C型槽，推进块10不会动横向导轨槽3顶部滑出，确保系统稳定性。
如图3、4所示，横向移动盘6外侧圆周面上均匀设有直齿牙8，且左右两端对称安装有限位封板9，位于限位封板9间外侧安装有旋转机构，直齿牙8左右两端与左右侧限位封板9间存在一定距离，限位封板9通过螺栓固定在横向移动盘7上。
如图5所示，旋转机构包含旋转盘12、直齿轮16和对称安装的2台第二伺服电机17，旋转盘12可以根据适用场景选择设计不同尺寸，当为小型隧道时，可以同时设置钢架型旋转盘以减轻重量，增加结构稳定性。
如图1、5所示，旋转盘12中部横向贯穿设有贯穿孔13，位于贯穿孔13外侧的旋转盘12内开有环形齿牙槽14，且位于环形齿牙槽14外侧的旋转盘12安装在设有直齿牙8左右两端与左右侧限位封板9间的横向移动盘6上，此种安装方法确保了旋转盘牢牢的安装在横向移动盘7上，位于环形齿牙槽14前后两端连通设在旋转盘12内部的柱形槽15，柱形槽15内安装有直齿轮16，直齿轮16右侧中部连接在贯穿旋转盘12侧壁的第二伺服电机17的输出端上，第二伺服电机17安装在位于旋转盘12一侧面上的第二伺服电机安装盒18内。
如图5所示，旋转盘12顶部安装有配重19，旋转盘12前后两侧面上对称安装有伸缩机构，伸缩机构包含液压杆20、液压杆固定块22和液压伸缩杆23，通过配重19平衡旋转盘12上下重量，防止出现侧向安装时伺服电机卡死情况。
如图1、2和5所示，液压杆20通过上下对称设有的液压杆固定块22安装在旋转盘12前后面上，液压杆20底部设有液压伸缩杆23，液压杆20顶部设有进油口21，进油口21连接外部液压油控制系统，前后两条液压伸缩杆23底部固定连接有角度调节机构。
如图6所示，角度调节机构包含精调箱体24、第三伺服电机27、固定转轴28和固定块29，精调箱体24顶部前后两端固定连接在液压伸缩杆23的底部，精调箱体24内设有凹槽25，凹槽25前端位于精调箱体24内安装有第三伺服电机27，第三伺服电机27的输出端固定连接固定转轴28的一端，固定转轴28的另一端安装在精调箱体24一侧壁上，固定转轴28中部对称固定连接有2块固定块29，2块固定块29底部固定连接有夹持部件30，2块固定块29底端通过位于精调箱体24底部对称设有的矩形贯穿孔26内，且矩形贯穿孔26纵向宽度与固定块相同，横向宽度大于固定块29宽度并使得固定块29沿固定转轴28旋转角度区间位于-10～10度，精调箱体24两侧设有安装盒盖，通过螺栓进行安装，固定转轴28的轴面上安装固定块29，安装方式为焊接，固定块29底部固定连接夹持部件30，通过第三伺服电机27带动固定转轴28转动，从而驱动固定块29转动，最终实现控制夹持部件30左右转动，转动角度范围-10～10度。
如图1-6所示，盾构机管片安装机操作方法，包括以下步骤：
S1、启动第一伺服电机5，并通过控制第一伺服电机5带动螺纹推进杆6转动，从而实现推动横向移动盘7至管片上方；
S2、通过控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆23下移，从而实现将夹持部件30夹住需要安装的管片；
S3、通过控制外部液压油控制系统出油，压缩液压伸缩杆23上移，通过夹持部件30将管片夹起来，重复S1反向操作，使得管片处于需要安装的纵向区间内；
S4、如是侧向或顶部安装，需要控制2台第二伺服电机17同时旋转并通过伸缩机构带动底部的夹持部件30转动，最终实现控制管片做圆周运动；
S5、确定好安装部位后控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆23伸出，从而实现将管片粗放至于定位区间；
S6、通过控制第三伺服电机27转动，从而控制2块固定块29转动，通过转动调节管片与前面已安装管片间的贴合度或安装角，重复S5最终实现管片高精度定位安装。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种盾构施工管片安装机，包括第一伺服电机(5)，其特征在于：所述第一伺服电机(5)通过第一伺服电机支撑板(4)安装在Y形钢架(1)夹角处，所述Y形钢架(1)右侧架体上通过设有纵向对称的纵向导轨槽(2)和贯穿顶部的横向导轨槽(3)来安装平移机构，所述平移机构外侧圆周面上安装有旋转机构，所述旋转机构前后两侧面上对称安装有伸缩机构，所述伸缩机构所包含的进油口(21)连接外部液压油控制系统，所述伸缩机构底部固定链接有角度调节机构，所述角度调节机构能够将管片沿隧道弯曲线角度调节范围为-10～10度，所述角度调节机构底部固定连接有夹持部件(30)。
2.根据权利要求1所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述平移机构包含所述第一伺服电机(5)、螺纹推进杆(6)、横向移动盘(6)和移动推进块(10)。
3.根据权利要求2所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述第一伺服电机(5)输出端固定连接所述螺纹推进杆(6)的左侧端，且所述螺纹推进杆(6)贯穿安装在所述Y形钢架(1)右侧架体上设有的所述横向导轨槽(3)内，所述移动推进块(10)安装在所述横向导轨槽(3)内，且所述螺纹推进杆(6)贯穿安装在所述移动推进块(10)上设有的螺纹孔(1001)上，所述移动推进块(10)的顶部固定连接在所述横向移动盘(6)的中心设有的贯穿安装卡槽(11)的顶面，同时所述横向移动盘(6)通过中部设有贯穿安装卡槽(11)安装在所述Y形钢架(1)右侧架体上。
4.根据权利要求3所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述横向移动盘(6)外侧圆周面上均匀设有直齿牙(8)，且左右两端对称安装有限位封板(9)，位于所述限位封板(9)间外侧安装有所述旋转机构。
5.根据权利要求4所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述旋转机构包含旋转盘(12)、直齿轮(16)和对称安装的2台第二伺服电机(17)。
6.根据权利要求5所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述旋转盘(12)中部横向贯穿设有贯穿孔(13)，位于所述贯穿孔(13)外侧的所述旋转盘(12)内开有环形齿牙槽(14)，且位于所述环形齿牙槽(14)外侧的所述旋转盘(12)安装在所述设有直齿牙(8)左右两端与左右侧限位封板(9)间的所述横向移动盘(6)上，位于所述环形齿牙槽(14)前后两端连通设在所述旋转盘(12)内部的柱形槽(15)，所述柱形槽(15)内安装有直齿轮(16)，所述直齿轮(16)右侧中部连接在贯穿所述旋转盘(12)侧壁的第二伺服电机(17)的输出端上，所述第二伺服电机(17)安装在位于所述旋转盘(12)一侧面上的第二伺服电机安装盒(18)内。
7.根据权利要求6所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述旋转盘(12)顶部安装有配重(19)，所述旋转盘(12)前后两侧面上对称安装有所述伸缩机构，所述伸缩机构包含液压杆(20)、液压杆固定块(22)和液压伸缩杆(23)。
8.根据权利要求7所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述液压杆(20)通过上下对称设有的所述液压杆固定块(22)安装在所述所述旋转盘(12)前后面上，所述液压杆(20)底部设有所述液压伸缩杆(23)，所述液压杆(20)顶部设有进油口(21)，所述进油口(21)连接外部液压油控制系统，前后两条所述液压伸缩杆(23)底部固定连接有角度调节机构。
9.根据权利要求8所述的一种盾构施工管片安装机，其特征在于，所述角度调节机构包含精调箱体(24)、第三伺服电机(27)、固定转轴(28)和固定块(29)，所述精调箱体(24)顶部前后两端固定连接在所述液压伸缩杆(23)的底部，所述精调箱体(24)内设有凹槽(25)，所述凹槽(25)前端位于所述精调箱体(24)内安装有所述第三伺服电机(27)，所述第三伺服电机(27)的输出端固定连接所述固定转轴(28)的一端，所述固定转轴(28)的另一端安装在所述精调箱体(24)一侧壁上，所述固定转轴(28)中部对称固定连接有2块所述固定块(29)，2块所述固定块(29)底部固定连接有夹持部件(30)，2块所述固定块(29)底端通过位于所述精调箱体(24)底部对称设有的矩形贯穿孔(26)内，且所述矩形贯穿孔(26)纵向宽度与所述固定块相同，横向宽度大于所述固定块(29)宽度并使得所述固定块(29)沿所述固定转轴(28)旋转角度区间位于-10～10度。
10.一种盾构施工管片安装机操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动第一伺服电机(5)，并通过控制第一伺服电机(5)带动螺纹推进杆(6)转动，从而实现推动横向移动盘(7)至管片上方；
S2、通过控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆(23)下移，从而实现将夹持部件(30)夹住需要安装的管片；
S3、通过控制外部液压油控制系统出油，压缩液压伸缩杆(23)上移，通过夹持部件(30)将管片夹起来，重复S1反向操作，使得管片处于需要安装的纵向区间内；
S4、如是侧向或顶部安装，需要控制2台第二伺服电机(17)同时旋转并通过伸缩机构带动底部的夹持部件(30)转动，最终实现控制管片做圆周运动；
S5、确定好安装部位后控制外部液压油控制系统给油，压缩液压伸缩杆(23)伸出，从而实现将管片粗放至于定位区间；
S6、通过控制第三伺服电机(27)转动，从而控制2块固定块(29)转动，通过转动调节管片与前面已安装管片间的贴合度或安装角，重复S5最终实现管片高精度定位安装。
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2021
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Patent Citations (7)
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