CN116084995A - 钢拱架支护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢拱架支护系统。钢拱架支护系统包括运输机构、抓取机构、拼装机构、撑紧机构和封口机构；运输机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架移动至抓取机构；抓取机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架逐一移动至拼装机构；拼装机构用于将多个钢拱架拼接成环状结构；撑紧机构相对主梁的延伸方向移动，以与环状结构的内壁抵接，撑紧机构相对主梁沿径向移动，以将环状结构的外壁与围岩抵接；封口机构相对主梁的延伸方向移动，以焊接环状结构。本发明提供的钢拱架支护系统，工作效率较高。

Description

钢拱架支护系统

技术领域

本发明涉及隧道掘进机技术领域，尤其涉及一种钢拱架支护系统。

背景技术

TBM(Tunnel Boring Machine，隧道掘进机)是一种专门用于开挖硬岩隧道的大型设备，具有开挖、出渣和支护等功能，在硬岩开挖领域被广泛应用。

目前，TBM钢拱架拼装一般通过人工操作的方式进行，通过人工将多个钢拱架连接拼装，形成一个环形整体，再撑紧至岩壁上实现支护。

然而，这种人工操作的方式，工作效率较低。

发明内容

本发明提供一种钢拱架支护系统，工作效率较高。

本发明提供一种钢拱架支护系统，用于隧道掘进机，包括运输机构、抓取机构、拼装机构、撑紧机构和封口机构；

运输机构用于与隧道掘进机的主梁连接，运输机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架移动至抓取机构；

抓取机构用于与主梁连接，抓取机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架逐一移动至拼装机构；

拼装机构用于与隧道掘进机的护盾连接，拼装机构用于将多个钢拱架拼接成环状结构；

撑紧机构用于与主梁连接，撑紧机构相对主梁的延伸方向移动，以与环状结构的内壁抵接，撑紧机构相对主梁沿径向移动，以将环状结构的外壁与围岩抵接；

封口机构与用于主梁连接，封口机构相对主梁的延伸方向移动，以焊接环状结构。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，运输机构包括第一移动小车组件、第一举升组件和送料组件，第一移动小车组件用于与主梁滚动连接，第一移动小车组件相对主梁沿主梁的延伸方向移动；

第一举升组件背离主梁的一端用于放置多个钢拱架，第一举升组件与第一移动小车组件连接，第一举升组件相对第一移动小车组件移动，以靠近主梁，将多个钢拱架移动至送料组件上，或者，以远离主梁，将多个钢拱架从送料组件移动至第一举升组件上；

送料组件与第一移动小车组件连接，送料组件相对第一移动小车组件移动，以靠近或者远离抓取机构。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，第一举升组件包括举升框架和至少一个第一驱动件，举升框架与第一移动小车组件滑动连接，第一驱动件的驱动轴与举升框架连接，第一驱动件驱动举升框架移动，以靠近或者远离主梁。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，送料组件包括送料框架和至少一个第二驱动件，送料框架与第一移动小车组件滑动连接，送料框架位于举升框架围成的区域内，第二驱动件的驱动轴与送料框架连接，第二驱动件驱动送料框架移动，以靠近或者远离抓取机构。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，抓取机构包括第二举升组件和第二移动小车组件，第二移动小车组件与主梁滚动连接，第二移动小车组件相对主梁沿主梁的延伸方向移动；

第二举升组件包括第三驱动件和第一支撑件，第三驱动件的壳体与第二移动小车组件连接，第三驱动件的驱动轴与第一支撑件连接，第三驱动件驱动第一支撑件相对第二移动小车组件移动，以靠近或者远离主梁。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，还包括清渣机构，清渣机构用于与隧道掘进机的主梁连接，清渣机构位于主梁背离运输机构的一侧，清渣机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以清除渣土。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，清渣机构包括移动组件和抓取组件，移动组件与主梁连接，移动组件相对主梁沿主梁的延伸方向移动；

抓取组件包括至少两个第四驱动件和两个抓取件，两个抓取件的一端铰接，第四驱动件的一端与移动组件铰接，至少两个第四驱动件中的一者的另一端与一抓取件的另一端铰接，另一者与另一抓取件的另一端铰接，第四驱动件用于驱动抓取件转动，以相互靠近或者远离。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，移动组件包括行走支架、齿条、齿轮和第五驱动件，齿条用于与主梁连接，齿条的延伸方向与主梁的延伸方向一致，齿轮与齿条相互啮合，第五驱动件的驱动轴和行走支架均与齿轮连接，抓取组件与行走支架连接。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，还包括升降机构，升降机构用于与隧道掘进机的连接桥连接，升降机构相对连接桥移动，以将多个钢拱架从连接桥的底部移动到连接桥的顶部。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的钢拱架支护系统，拼装机构包括旋转组件、对接组件和多个卡爪组件，旋转组件用于与护盾连接，卡爪组件和对接组件均与旋转组件连接，多个卡爪组件沿旋转组件的周向间隔设置，旋转组件用于带动卡爪组件转动，对接组件用于连接相邻的两个钢拱架；

卡爪组件包括第二支撑件、第六驱动件和按压件，第二支撑件与旋转组件连接，第二支撑件用于支撑钢拱架，第六驱动件的一端与第二支撑件连接，另一端与按压件连接，第六驱动件驱动按压件靠近或者远离第二支撑件，以夹紧或者松开钢拱架。

本发明提供的钢拱架支护系统，通过设置运输机构、抓取机构、拼装机构、撑紧机构和封口机构。运输机构用于与隧道掘进机的主梁连接，运输机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架移动至抓取机构。抓取机构用于与主梁连接，抓取机构相对主梁沿主梁的延伸方向移动，以将多个钢拱架逐一移动至拼装机构。拼装机构用于与隧道掘进机的护盾连接，拼装机构用于将多个钢拱架拼接成环状结构。撑紧机构用于与主梁连接，撑紧机构相对主梁的延伸方向移动，以与环状结构的内壁抵接，撑紧机构相对主梁沿径向移动，以将环状结构的外壁与围岩抵接。封口机构与用于主梁连接，封口机构相对主梁的延伸方向移动，以焊接环状结构。这样，可以实现钢拱架运输拼装全程自动化作业，提高工作效率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的钢拱架支护系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的环状结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的环状结构中钢拱架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中清渣机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中运输机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中运输机构的另一角度的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓取机构的主视图；

图8为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓取机构的左视图；

图9为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中拼装机构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中卡爪组件的剖视图；

图11为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中旋转环的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接组件的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接组件的另一角度的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接卡爪的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中撑紧机构的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中封口调节组件的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓手的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓手另一角度的结构示意图。

附图标记说明：

100-运输机构；110-第一移动小车组件；120-第一举升组件；121-举升框架；1211-第一支撑部；122-第一驱动件；130-送料组件；131-送料框架；1311-第二支撑部；132-第二驱动件；200-抓取机构；210-第二举升组件；211-第三驱动件；212-第一支撑件；220-第二移动小车组件；300-拼装机构；310-旋转组件；311-旋转环；312-固定环；320-对接组件；321-横梁；322-滑动导轨；323-对接卡爪；3231-第一夹臂；3232-第二夹臂；3233-第一夹紧驱动源；3234-第一夹紧件；3235-第二夹紧件；3236-第二夹紧驱动源；324-对接驱动源；325-导轨驱动源；330-卡爪组件；331-第二支撑件；332-第六驱动件；333-按压件；334-压轮；400-撑紧机构；410-主框架；411-爬梯；420-撑紧臂；500-封口机构；510-焊接机械手；520-封口调节组件；521-滑块；522-旋转器；523-连接座；524-伸缩杆；525-抓手；5251-导杆；5252-连杆；5253-支撑座；5254-夹持油缸；5255-卡爪；5256-连接梁；526-第一油缸；527-第二油缸；528-第三油缸；600-升降机构；700-清渣机构；710-移动组件；711-行走支架；712-齿条；713-第五驱动件；720-抓取组件；721-第四驱动件；722-抓取件；800-刀盘；900-护盾；1000-主梁；1100-连接桥；1200-钢拱架；1210-连接环；1220-挡板；1230-连接舌。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在TBM施工过程中，当遇到围岩条件较差时，需利用支护系统对暴露出的围岩进行及时的支护。传统的支护方式均采用人工辅助支护，即将钢拱架一节一节地拼装成环形，然后将成环的钢拱架撑在围岩上，从而起到支护作用。整个过程需要人员对各节钢拱架进行拼装并连接，人工现场作业时间长。不仅工作效率低，而且支护不及时易引起人员安全事故。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种钢拱架支护系统，通过设置运输机构、抓取机构、拼装机构、撑紧机构和封口机构，实现钢拱架运输拼装全程自动化作业，而且钢拱架支护系统可以直接集成在TBM整机中，实现钢拱架拼装运输拼装全程自动化作业。

图1为本发明实施例提供的钢拱架支护系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的环状结构的结构示意图，图3为本发明实施例提供的环状结构中钢拱架的结构示意图。

参见图1至3所示，本发明提供的钢拱架支护系统，用于隧道掘进机，包括运输机构100、抓取机构200、拼装机构300、撑紧机构400和封口机构500。

运输机构100用于与隧道掘进机的主梁1000连接，运输机构100相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动，以将多个钢拱架1200移动至抓取机构200。需要说明的是，参见图1所示，主梁1000的延伸方向为图1中的Y轴所在的方向。

参见图2所示，一个环状结构可以由5个钢拱架1200组成，因此，运输机构100上可以装载5个钢拱架1200，将5个钢拱架1200朝向隧道掘进机的刀盘800方向移动，从而靠近抓取机构200。需要说明的是，一个环状结构可以由4个、6、8个等钢拱架1200组成，本实施例在此不做赘述，为了便于说明，下文以环状结构由5个钢拱架1200组成进行介绍。

抓取机构200用于与主梁1000连接，抓取机构200相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动，以将多个钢拱架1200逐一移动至拼装机构300。

拼装机构300用于与隧道掘进机的护盾900连接，拼装机构300用于将多个钢拱架1200拼接成环状结构。

其中，抓取机构200每次抓取一个钢拱架1200，将钢拱架1200放置在拼装机构300上，拼装机构300转动72°后，抓取机构200再抓取另一钢拱架1200放置在拼装机构300上，拼装机构300将两个钢拱架1200连接成一体，然后转动72°，抓取机构200再抓取另一钢拱架1200放置在拼装机构300上，依次类推。

参见图3所示，钢拱架1200的一端设置有连接环1210，另一端设置有挡板1220和连接舌1230，其中，连接舌1230位于挡板1220的内部，连接舌1230与钢拱架1200弹性连接，连接舌1230可以在外力作用下朝向钢拱架1200的内部移动，也可以在弹性作用下向外移动。

相邻的两个钢拱架1200连接时，连接环1210插设在挡板1220的内槽中，连接舌1230插设在挡板1220的内槽中，从而使相邻的两个钢拱架1200连接紧固。

撑紧机构400用于与主梁1000连接，撑紧机构400相对主梁1000的延伸方向移动，以与环状结构的内壁抵接，撑紧机构400相对主梁1000沿径向移动，以将环状结构的外壁与围岩抵接。

需要说明的是，参见图2所示，其中一个钢拱架1200的长度可以调节，钢拱架1200包括第一连接段、第二连接段和第三连接段，第二连接段的一端插设在第一连接段中，第二连接段的另一端插设在第三连接段中，通过同时拉动钢拱架1200的两端可以改变钢拱架1200的长度。

封口机构500与用于主梁1000连接，封口机构500相对主梁1000的延伸方向移动，以焊接环状结构。

具体的，将长度可以调节钢拱架1200焊接固定，从而形成牢固可靠的环状结构。

本实施例提供的钢拱架支护系统，通过设置运输机构100、抓取机构200、拼装机构300、撑紧机构400和封口机构500。运输机构100用于与隧道掘进机的主梁1000连接，运输机构100相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动，以将多个钢拱架1200移动至抓取机构200。抓取机构200用于与主梁1000连接，抓取机构200相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动，以将多个钢拱架1200逐一移动至拼装机构300。拼装机构300用于与隧道掘进机的护盾900连接，拼装机构300用于将多个钢拱架1200拼接成环状结构。撑紧机构400用于与主梁1000连接，撑紧机构400相对主梁1000的延伸方向移动，以与环状结构的内壁抵接，撑紧机构400相对主梁1000沿径向移动，以将环状结构的外壁与围岩抵接。封口机构500与用于主梁1000连接，封口机构500相对主梁1000的延伸方向移动，以焊接环状结构。这样，可以实现钢拱架1200运输拼装全程自动化作业，提高工作效率。

在一些实施例中，钢拱架1200通过运输工具运输到隧道中，而运输机构100和抓取机构200位于主梁1000的顶部，为了将钢拱架1200运输到运输机构100上，钢拱架支护系统还包括升降机构600，升降机构600用于与隧道掘进机的连接桥1100连接，升降机构600相对连接桥1100移动，以将多个钢拱架1200从连接桥1100的底部移动到连接桥1100的顶部。这样，钢拱架1200的运输效率较高。

其中，顶部为图1中X轴所示的正方向，X轴所示的负方向为底部。

需要说明的是，本实施例在此对升降机构600的具体结构不做限定，其可以为相关技术中常见的升降机构600，例如，可以为钢丝吊升结构。

在本实施例中，为了对掉落在底部的渣土进行自动清理，钢拱架支护系统还包括清渣机构700，清渣机构700用于与隧道掘进机的主梁1000连接，清渣机构700位于主梁1000背离运输机构100的一侧，清渣机构700相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动，以清除渣土。

可以理解的是，通过设置清渣机构700，在对暴露出的围岩进行支护之前清除渣土，从而有效避免渣土对钢拱架1200的损坏，从而可以提高支护的可靠性。

下面对清渣机构700的具体结构进行介绍。

图4为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中清渣机构的结构示意图。

参见图4所示，清渣机构700包括移动组件710和抓取组件720，移动组件710与主梁1000连接，移动组件710相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动。

抓取组件720包括至少两个第四驱动件721和两个抓取件722，两个抓取件722的一端铰接，第四驱动件721的一端与移动组件710铰接，至少两个第四驱动件721中的一者的另一端与一抓取件722的另一端铰接，另一者与另一抓取件722的另一端铰接，第四驱动件721用于驱动抓取件722转动，以相互靠近或者远离。

具体的，第四驱动件721的数量可以为四个，四个第四驱动件721的对称设置，其中两个第四驱动件721用于驱动一个抓取件722。其中，第四驱动件721可以为气缸、油缸或者电推杆，本实施例在此不做具体限定。

工作时，第四驱动件721的活塞杆伸出，两个抓取件722转动，相互远离，从而打开抓取件722，抓取渣土，抓取后，第四驱动件721的活塞杆收回，两个抓取件722转动，相互靠近，从而合并抓取件722，便于后续将渣土移出。

在一种可能的实现方式中，移动组件710包括行走支架711、齿条712、齿轮(图中未示出)和第五驱动件713，齿条712用于与主梁1000连接，齿条712的延伸方向与主梁1000的延伸方向一致，齿轮与齿条712相互啮合，第五驱动件713的驱动轴和行走支架711均与齿轮连接，抓取组件720与行走支架711连接。

具体的，第五驱动件713可以为马达。

为了提高清渣机构700移动的稳定性，主梁1000上可以设置有导轨，行走支架711与导轨滑动连接。

下面对运输机构100的具体结构进行介绍。

图5为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中运输机构的结构示意图，图6为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中运输机构的另一角度的结构示意图。

参见图5和图6所示，运输机构100包括第一移动小车组件110、第一举升组件120和送料组件130，第一移动小车组件110用于与主梁1000滚动连接，第一移动小车组件110相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动。

第一举升组件120背离主梁1000的一端用于放置多个钢拱架1200，第一举升组件120与第一移动小车组件110连接，第一举升组件120相对第一移动小车组件110移动，以靠近主梁1000，将多个钢拱架1200移动至送料组件130上，或者，以远离主梁1000，将多个钢拱架1200从送料组件130移动至第一举升组件120上。

送料组件130与第一移动小车组件110连接，送料组件130相对第一移动小车组件110移动，以靠近或者远离抓取机构200。

示例性的，为了提高工作效率，第一移动小车组件110上间隔放置有5个钢拱架1200，钢拱架1200呈圆弧型。因此，当第一举升组件120和送料组件130沿图1中X轴方向的高度不同时，可以实现钢拱架1200在第一举升组件120和送料组件130之间的传送。这样，可以调整钢拱架1200的位置，从而便于抓取机构200将最靠近抓取机构200的一个钢拱架1200取走。

具体的，第一举升组件120相对第一移动小车组件110移动，带动5个钢拱架1200同时靠近主梁1000，直至5个钢拱架1200与送料组件130抵接，第一举升组件120继续靠近主梁1000，直至与5个钢拱架1200脱离抵接，从而实现将5个钢拱架1200移动至送料组件130上。送料组件130相对第一移动小车组件110移动，送料组件130伸出从而靠近抓取机构200，抓取机构200将靠近抓取机构200的第一个钢拱架1200取走。第一举升组件120相对第一移动小车组件110移动，远离主梁1000，直至与4个钢拱架1200抵接，带动4个钢拱架1200同时远离主梁1000，使4个钢拱架1200与送料组件130脱离抵接，从而实现将4个钢拱架1200移动至第一举升组件120上。送料组件130远离抓取机构200，恢复原位。然后，第一举升组件120相对第一移动小车组件110移动，带动4个钢拱架1200同时靠近主梁1000，依次类推这样，可以实现钢拱架1200的补位，使送料组件130朝向抓取机构200移动的距离一致，且移动距离较小，可以有效避免送料组件130与抓取机构200发生干涉。

在一些实施例中，第一举升组件120包括举升框架121和至少一个第一驱动件122，举升框架121与第一移动小车组件110滑动连接，第一驱动件122的驱动轴与举升框架121连接，第一驱动件122驱动举升框架121移动，以靠近或者远离主梁1000。

具体的，为了提高驱动能力，第一驱动件122的数量可以为两个。其中，第一驱动件122可以为气缸、油缸或者电推杆。

其中，举升框架121上设置有多个第一支撑部1211，多个第一支撑部1211沿图1中Y轴方向间隔设置，且第一支撑部1211与钢拱架1200一一对应。

在本实施例中，送料组件130包括送料框架131和至少一个第二驱动件132，送料框架131与第一移动小车组件110滑动连接，送料框架131位于举升框架121围成的区域内，第二驱动件132的驱动轴与送料框架131连接，第二驱动件132驱动送料框架131移动，以靠近或者远离抓取机构200。

具体的，为了提高驱动能力，第二驱动件132的数量可以为两个。其中，第二驱动件132可以为气缸、油缸或者电推杆。

其中，送料框架131上设置有多个第二支撑部1311，多个第二支撑部1311沿图1中Y轴方向间隔设置，且第二支撑部1311与钢拱架1200一一对应。两个相邻的第二支撑部1311之间的间距与两个相邻的第一支撑部1211之间的间距相等。

在一些实施例中，主梁1000上设置导轨，导轨与主梁1000的延伸方向一致，第一移动小车组件110与导轨滚动连接。

下面对抓取机构200的具体结构进行介绍。

图7为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓取机构的主视图，图8为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓取机构的左视图。

参见图7和图8所示，抓取机构200包括第二举升组件210和第二移动小车组件220，第二移动小车组件220与主梁1000滚动连接，第二移动小车组件220相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动。

其中，第二举升组件210包括第三驱动件211和第一支撑件212，第三驱动件211的壳体与第二移动小车组件220连接，第三驱动件211的驱动轴与第一支撑件212连接，第三驱动件211驱动第一支撑件212相对第二移动小车组件220移动，以靠近或者远离主梁1000。

使用时，第二移动小车组件220移动，从而使第一支撑件212移动至钢拱架1200的底部，第三驱动件211驱动第一支撑件212移动，从而远离主梁1000，直至第一支撑件212与钢拱架1200抵接，第一支撑件212继续远离主梁1000移动，从而使钢拱架1200从送料框架131脱离。这样，抓取机构200结构较简单，不易与运输机构100以及拼装机构300发生干涉。

在一些实施例中，主梁1000上设置导轨，导轨与主梁1000的延伸方向一致，第二移动小车组件220与导轨滚动连接。而且，第二移动小车组件220和第一移动小车组件110可以设置在同一导轨上。

下面对拼装机构300的具体结构进行介绍。

图9为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中拼装机构的结构示意图，图10为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中卡爪组件的剖视图，图11为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中旋转环的结构示意图，图12为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接组件的结构示意图，图13为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接组件的另一角度的结构示意图，图14为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中对接卡爪的结构示意图。

参见图9至13所示，拼装机构300包括旋转组件310、对接组件320和多个卡爪组件330，旋转组件310用于与护盾900连接，卡爪组件330和对接组件320均与旋转组件310连接，多个卡爪组件330沿旋转组件310的周向间隔设置，旋转组件310用于带动卡爪组件330转动，对接组件320用于连接相邻的两个钢拱架1200。

参见图10所示，卡爪组件330包括第二支撑件331、第六驱动件332和按压件333，第二支撑件331与旋转组件310中旋转环311连接，第二支撑件331用于支撑钢拱架1200，第六驱动件332的一端与第二支撑件331连接，另一端与按压件333连接，第六驱动件332驱动按压件333靠近或者远离第二支撑件331，以夹紧或者松开钢拱架1200。

在一些实施例中，为了减小对支撑钢拱架1200的碰撞，按压件333上设置有压轮334，压轮334用于与钢拱架1200抵接。

参见图9和图11所示，旋转组件310包括旋转环311和固定环312，其中，固定环312位于旋转环311围成的区域内，固定环312与护盾900连接，旋转环311与固定环312滚动连接，旋转环311可以相对固定环312转动。

其中，旋转环311的内壁设置有传动齿，可以设置电机和传动齿轮驱动旋转环311转动。传动齿轮与电机的驱动轴连接，且传动齿轮与旋转环311连接。

参见图12至14所示，对接组件320包括横梁321和两个滑动导轨322、两个对接卡爪323、两个对接驱动源324和导轨驱动源325。横梁321连接于固定环312上。滑动导轨322的一端转动连接于横梁321，且滑动导轨322的另一端与导轨驱动源325的输出端铰接，导轨驱动源325用于驱动滑动导轨322相对于横梁321转动。当导轨驱动源325驱动滑动导轨322转动时，对接卡爪323在滑动导轨322的带动下空间位置会发生变化。

对接卡爪323用于抓取钢拱架1200，对接卡爪323滑动连接于滑动导轨322上。对接驱动源324的壳体与输出轴中的一者与对接卡爪323连接，另一者与滑动导轨322连接，对接驱动源324驱动对接卡爪323相对滑动导轨322沿滑动导轨322的延伸方向移动。

对接卡爪323包括滑动连接于滑动导轨322的第一夹臂3231、与第一夹臂3231铰接的第二夹臂3232、连接于第一夹臂3231的第一夹紧驱动源3233、滑动连接于第一夹臂3231的第一夹紧件3234，且第一夹紧件3234滑动连接于第二夹臂3232，滑动连接于第二夹臂3232的第二夹紧件3235和连接于第二夹臂3232的第二夹紧驱动源3236。第一夹紧驱动源3233带动第一夹紧件3234沿第一夹臂3231的延伸方向移动，且通过第一夹紧件3234带动第二夹臂3232相对第一夹臂3231转动。第二夹紧驱动源3236带动第二夹紧件3235沿第二夹臂3232的延伸方向移动。通过对第一夹紧件3234和第二夹紧件3235的相对位置的调整以实现对钢拱架1200的夹紧与松开，完成钢拱架1200的对接。

下面对撑紧机构400的具体结构进行介绍。

图15为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中撑紧机构的结构示意图。

参见图15所示，撑紧机构400包括主框架410和多个撑紧臂420，主框架410套设在主梁1000上，主框架410与主梁1000滑动连接，主框架410可以相对主梁1000沿主梁1000的延伸方向移动。多个撑紧臂420沿主框架410的轴向间隔均匀分布。撑紧臂420的一端与主框架410连接，另一端用于与环状结构的内壁抵接，这样，撑紧臂420伸长，环状结构的直径增大，直至环状结构的外壁与围岩抵接。

使用时，撑紧机构400朝向拼装机构300移动，使撑紧臂420与环状结构的内壁抵接，撑紧机构400带动环状结构远离拼装机构300移动至支护位置，撑紧臂420伸长从而将环状结构的外壁与围岩抵接。

在一些实施例中，主梁1000上设置导轨，导轨与主梁1000的延伸方向一致，主框架410与导轨连接。

在本实施例中，为了便于人员检修，或者主框架410出现卡死情况方便调整，主框架410上设置有爬梯411，其中，爬梯411与主框架410连接。

下面对封口机构500的具体结构进行介绍。

图16为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中封口调节组件的结构示意图，图17为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓手的结构示意图，图18为本发明实施例提供的钢拱架支护系统中抓手另一角度的结构示意图。

参见图1、图16至18所示，封口机构500包括焊接机械手510和封口调节组件520。焊接机械手510位于封口调节组件520沿主梁1000延伸方向的一侧，焊接机械手510和封口调节组件520均与主梁1000滑动连接，且焊接机械手510和封口调节组件520可以设置在主梁1000的同一导轨上。

参见图2所示，其中一个钢拱架1200的长度可以调节，钢拱架1200包括第一连接段、第二连接段和第三连接段，第二连接段的一端插设在第一连接段中，第二连接段的另一端插设在第三连接段中，通过同时拉动钢拱架1200的两端可以改变钢拱架1200的长度，焊接机械手510用于焊接固定第一连接段和第二连接段，第二连接段和第三连接段。封口调节组件520用于调整焊接机械手510完成第一次焊接(例如，第一连接段和第二连接段)后，对钢拱架1200进行调整，然后完成第二次焊接(例如，第三连接段和第二连接段)。

封口调节组件520包括滑块521、旋转器522、连接座523、两个伸缩杆524、两个抓手525、两个第一油缸526、两个第二油缸527和两个第三油缸528。

其中，滑块521与主梁1000滑动连接，旋转器522与滑块521连接，连接座523与旋转器522背离滑块521的一端连接，伸缩杆524的一端与连接座523铰接，另一端与抓手525铰接。第一油缸526的一端与伸缩杆524的固定端铰接，另一端与伸缩杆524的活动端铰接。第二油缸527的一端与连接座523铰接，另一端与伸缩杆524的固定端铰接。第三油缸528的一端与伸缩杆524的活动端铰接，另一端与抓手525铰接。

抓手525包括导杆5251、连杆5252、支撑座5253、夹持油缸5254和卡爪5255，支撑座5253设置于连接梁5256的两侧，导杆5251可移动的设置于支撑座5253上，通过导杆5251上的限位杆结构与支撑座5253上的限位孔结构的配合，保证导杆5251的直线移动，卡爪5255铰接于支撑座5253上，连杆5252分别铰接于导杆5251和卡爪5255，形成偏置曲边滑块的结构，夹持油缸5254分别铰接于导杆夹持接头646和支撑座夹持接头647，驱动夹持油缸5254可实现卡爪5255的张开和收拢。

需要说明的是，当拼装的钢拱架1200出现不在同一平面内的情况，可以通过旋转器522的旋转，对钢拱架1200进行调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钢拱架支护系统，用于隧道掘进机，其特征在于，钢拱架支护系统包括运输机构、抓取机构、拼装机构、撑紧机构和封口机构；

所述运输机构用于与所述隧道掘进机的主梁连接，所述运输机构相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动，以将多个所述钢拱架移动至所述抓取机构；

所述抓取机构用于与所述主梁连接，所述抓取机构相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动，以将多个所述钢拱架逐一移动至拼装机构；

所述拼装机构用于与所述隧道掘进机的护盾连接，所述拼装机构用于将多个所述钢拱架拼接成环状结构；

所述撑紧机构用于与所述主梁连接，所述撑紧机构相对所述主梁的延伸方向移动，以与所述环状结构的内壁抵接，所述撑紧机构相对所述主梁沿径向移动，以将所述环状结构的外壁与围岩抵接；

所述封口机构与用于所述主梁连接，所述封口机构相对所述主梁的延伸方向移动，以焊接所述环状结构。

2.根据权利要求1所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述运输机构包括第一移动小车组件、第一举升组件和送料组件，所述第一移动小车组件用于与所述主梁滚动连接，所述第一移动小车组件相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动；

所述第一举升组件背离所述主梁的一端用于放置多个所述钢拱架，所述第一举升组件与所述第一移动小车组件连接，所述第一举升组件相对所述第一移动小车组件移动，以靠近所述主梁，将多个所述钢拱架移动至所述送料组件上，或者，以远离所述主梁，将多个所述钢拱架从所述送料组件移动至所述第一举升组件上；

所述送料组件与所述第一移动小车组件连接，所述送料组件相对所述第一移动小车组件移动，以靠近或者远离所述抓取机构。

3.根据权利要求2所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述第一举升组件包括举升框架和至少一个第一驱动件，所述举升框架与所述第一移动小车组件滑动连接，所述第一驱动件的驱动轴与所述举升框架连接，所述第一驱动件驱动所述举升框架移动，以靠近或者远离所述主梁。

4.根据权利要求3所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述送料组件包括送料框架和至少一个第二驱动件，所述送料框架与所述第一移动小车组件滑动连接，所述送料框架位于所述举升框架围成的区域内，所述第二驱动件的驱动轴与所述送料框架连接，所述第二驱动件驱动所述送料框架移动，以靠近或者远离所述抓取机构。

5.根据权利要求1至4任一项所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述抓取机构包括第二举升组件和第二移动小车组件，所述第二移动小车组件与所述主梁滚动连接，所述第二移动小车组件相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动；

所述第二举升组件包括第三驱动件和第一支撑件，所述第三驱动件的壳体与所述第二移动小车组件连接，所述第三驱动件的驱动轴与所述第一支撑件连接，所述第三驱动件驱动所述第一支撑件相对所述第二移动小车组件移动，以靠近或者远离所述主梁。

6.根据权利要求1至4任一项所述的钢拱架支护系统，其特征在于，还包括清渣机构，所述清渣机构用于与所述隧道掘进机的主梁连接，所述清渣机构位于所述主梁背离所述运输机构的一侧，所述清渣机构相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动，以清除渣土。

7.根据权利要求6所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述清渣机构包括移动组件和抓取组件，所述移动组件与所述主梁连接，所述移动组件相对所述主梁沿所述主梁的延伸方向移动；

所述抓取组件包括至少两个第四驱动件和两个抓取件，两个所述抓取件的一端铰接，所述第四驱动件的一端与所述移动组件铰接，至少两个所述第四驱动件中的一者的另一端与一所述抓取件的另一端铰接，另一者与另一所述抓取件的另一端铰接，所述第四驱动件用于驱动所述抓取件转动，以相互靠近或者远离。

8.根据权利要求7所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述移动组件包括行走支架、齿条、齿轮和第五驱动件，所述齿条用于与所述主梁连接，所述齿条的延伸方向与所述主梁的延伸方向一致，所述齿轮与所述齿条相互啮合，所述第五驱动件的驱动轴和行走支架均与所述齿轮连接，所述抓取组件与所述行走支架连接。

9.根据权利要求1至4任一项所述的钢拱架支护系统，其特征在于，还包括升降机构，所述升降机构用于与所述隧道掘进机的连接桥连接，所述升降机构相对所述连接桥移动，以将多个钢拱架从所述连接桥的底部移动到所述连接桥的顶部。

10.根据权利要求1至4任一项所述的钢拱架支护系统，其特征在于，所述拼装机构包括旋转组件、对接组件和多个卡爪组件，所述旋转组件用于与所述护盾连接，所述卡爪组件和所述对接组件均与所述旋转组件连接，多个卡爪组件沿所述旋转组件的周向间隔设置，所述旋转组件用于带动所述卡爪组件转动，所述对接组件用于连接相邻的两个所述钢拱架；

所述卡爪组件包括第二支撑件、第六驱动件和按压件，所述第二支撑件与所述旋转组件连接，所述第二支撑件用于支撑所述钢拱架，所述第六驱动件的一端与所述第二支撑件连接，另一端与所述按压件连接，所述第六驱动件驱动所述按压件靠近或者远离所述第二支撑件，以夹紧或者松开所述钢拱架。

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