专利名称：矩形盾构用管片拼装机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道施工用的工程机械，尤其是涉及一种矩形盾构用管片拼装机。
背景技术：
目前，地下工程中隧道的断面通常为圆形的，虽然圆形断面在结构受力方面具有独特的优势，可以承受较大的土层压力，但是在空间利用率方面却有明显的不足。地下空间是极其宝贵的，为了提高空间利用率，人们已经研究和建造了矩形断面的隧道，为了弥补矩形断面在结构受力方面的不足，吸取圆形断面受力的优点，人们在矩形断面的四角采用了大圆弧角的结构。
矩形隧道的地下掘进方式施工一般可以采用顶管掘进机或盾构掘进机。由于无法得到管片拼装机的配合，顶管掘进机施工一般只适用于隧道衬砌为整体结构的隧道建筑，而整体隧道管节的壁厚比较厚、重量重，运输和吊装都很困难，因此顶管掘进机施工只适用于断面尺寸较小的隧道建筑。为了建筑大尺寸断面的矩形隧道就必须采用拼装式的隧道衬砌，这就需要使用带有管片拼装机的矩形盾构掘进机。
现有的管片拼装机一般用于圆形隧道，其示意图可参见图1和图2。图示管片拼装机由支座1’、回转装置2’、提升导向装置3’、前后平移导向装置4’和钳头装置5’所组成。支座1’固定于盾构内壳体上，回转装置2’支承于支座1’上并可在上面旋转，提升导向装置3’设置于回转装置2’的转盘盘面上并可在上面作上下升降运动，前后平移导向装置4’设置于提升导向装置3’的“U”架上并可在上面作前后平移运动，钳头装置5’固定于前后平移导向装置4’的导向套上。在工作时对钳头装置5’来说，回转装置2’提供绕盾构轴线的回转运动，提升导向装置3’提供上下升降运动，前后平移导向装置4’提供前后平移运动(见图中箭头所示)。通过上述机构的各种运动，钳头装置5’就可以完成成环的隧道的管拼装工作。
由于以往管片拼装机的机构运动只具备回转动作、提升动作、平移动作和钳头动作，抓取管片的钳头装置5’的动作调节范围比较小，因此一般只能适应组合拼装圆形隧道管片。由于矩形隧道断面比圆形断面多延伸出四个矩形角，所以要求管片拼装机钳头的动作范围更大，因此现有的管片拼装机不能适用拼装矩形隧道的管片。
发明内容
为了克服现有管片拼装机动作范围较小的不足，解决缺乏可与矩形盾构掘进机配套完成大断面矩形隧道施工的管片拼装机的问题，本发明提供了一种拼装距离大、工作范围广的矩形盾构用管片拼装机。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下一种矩形盾构用管片拼装机，包括有支座、回转装置、前后平移装置、提升装置和钳头装置，该支座固定于盾构机的内壳体上，回转装置支承于支座上，其特征在于它还包括有前级提升装置和左右平移装置；所述前级提升装置包括有提升座体和提升油缸，该提升油缸一端铰接于提升座体上，另一端铰接于回转装置上，其驱动提升座体在回转装置上作上下运动；所述前后平移装置包括有平移座臂和前后平移油缸，该前后平移油缸一端铰接于平移座臂上，另一端铰接于提升座体上，其驱动平移座臂在提升座体上作前后平移运动；所述提升装置包括有二底座和二升降油缸，该升降油缸一端各自铰接于一底座，另一端分别铰接在平移座臂的左右二侧部，其驱动二底座在平移座臂上作上下运动；所述左右平移装置包括有二连接座、二导向套、一左右平移油缸和一主钳座，该二连接座分别固定在左右二底座上，二导向套相互平行且两端各自固定在左右二连接座上，主钳座同时滑套在二导向套上，左右平移油缸的活塞杆铰接在一侧的连接座上，其缸体固接在主钳座上，该左右平移油缸驱动主钳座沿导向套作左右平移运动；所述钳头装置包括有微调油缸、主钳头、辅助钳头和辅钳座，该主钳头固定于主钳座上，微调油缸的缸体固接在左右平移油缸的缸体上，辅钳座固定在微调油缸的活塞杆上，辅助钳头固定在辅钳座上，该微调油缸驱动辅钳座随同辅助钳头一起对主钳头作相对运动。
本发明所述的矩形盾构用管片拼装机，其前级提升装置的提升座体为一倒U形结构件，其二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导柱，在回转装置上固设有二平行的导套，该导柱插套入导套中以对提升座体的运动起导向作用；所述前后平移装置的平移座臂亦为一倒U形结构件，其二侧臂上各设有二轴线垂直于臂长的导杆，提升座体的二侧壁上各设有二轴线垂直于臂长的导孔，该导杆插套入导孔中以对平移座臂的运动起导向作用；所述提升装置的二底座上各设有一直立的导向杆，平移座臂的二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导向孔，该导向杆插套入导向孔中以对二底座的运动起导向作用；所述钳头装置的辅钳座上固设有二平行的导向柱，该导向柱插套入导向套的内孔中以对辅钳座的运动起导向作用；所述回转装置包括有支承座、轴承、转盘和驱动装置，该支承座固定在支座上，轴承的外圈固定在支承座的内孔中，其内圈与转盘相固接，驱动装置固定在盾构机的内壳体上并驱动转盘旋转；本发明所述的矩形盾构用管片拼装机可二台相互并列地安装在同一盾构机中。
与现有技术相比较，以往的管片拼装机的运动只有回转动作、提升动作、平移动作和钳头动作，工作范围较小，而本发明所述的矩形盾构用管片拼装机增加了前级提升装置，使设备的提升动作由一级增加为两级，扩大了提升动作的适用范围，同时还增加了左右平移装置，实现了水平平移动作，开创了新的调节空间，此外，还将单钳头增加为双钳头并且实现了两级调节，因此极大地拓展了钳头的到达空间，延伸了管片拼装的距离，扩大了所述矩形盾构用管片拼装机的工作范围，实现了对现有管片拼装机不能到达的矩形隧道四角的管片拼装。本发明所述的矩形盾构用管片拼装机拼装距离大、工作范围广，可以适应矩形隧道的管片拼装，尤其当二台并列使用在一台盾构机时，更是能完成大尺寸断面的矩形隧道的管片拼装作业。本发明填补了现有管片拼装机工作领域的空白，为大型矩形盾构掘进机的构成创造了条件，也为建筑大尺寸断面的拼装组合式矩形隧道提供了必须的施工机械设备。
图1是现有管片拼装机的示意图。
图2是图1的结构侧视图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明的后视图。
图5是本发明的回转装置示意图。
图6是图5的侧视图。
图7是本发明的前级提升装置示意图。
图8是图7的侧视图。
图9是本发明的前后平移装置示意图。
图10是图9的侧视图。
图11是本发明的提升装置和左右平移装置示意图。
图12是图11的A-A剖视图。
图13是本发明在矩形盾构机中的安装示意图。
图14是本发明并列用于矩形盾构机时的后视示意图。
具体实施例方式现结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
首先，请参阅图3和图4本发明的结构示意图，图示矩形盾构用管片拼装机包括有支座1、回转装置2、前级提升装置3、前后平移装置4、提升装置5、左右平移装置6和钳头装置7。
所述支座1固定于盾构机的内壳体上，回转装置2支承于支座1上。再请参阅图5和图6，图示回转装置2包括有支承座201、轴承202、转盘203和驱动装置204；该支承座201固定在支座1上，轴承202在本实施例中采用大轴承支承，也可以采用其他支承方式如挡轮托轮支承等，其外圈固定在支承座201的内孔中，其内圈与转盘203相固接；驱动装置204固定在盾构机的内壳体上，其包括液压马达和减速器，该减速器的大齿轮通过螺栓固定于轴承202的转动内圈上，液压马达通过减速器驱动轴承202的内圈旋转，并进而带动转盘203旋转；该驱动装置204中的原动力也可以采用电机，减速器也可以采用其他的传动方式如链轮链条等。
如图7和图8所示，所述前级提升装置3包括有提升座体301和提升油缸302。该提升座体301为一倒U形结构件，提升油缸302一端铰接于提升座体301上，另一端铰接于回转装置2上(见图4)，其驱动提升座体301在回转装置2上作上下运动。所述提升座体301的二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导柱303，在回转装置2的转盘203上对称平行地固设(如焊接)有二导套205(见图5)，该导柱303插套入导套205中，一方面对提升座体301的上下运动起导向作用，另一方面对提升座体301和回转装置2起连接作用。
所述前后平移装置4的结构可参阅图9和图10，该前后平移装置4包括有平移座臂401和前后平移油缸402。所述平移座臂401亦为一倒U形结构件，前后平移油缸402一端铰接于平移座臂401上，另一端铰接于提升座体301上(见图3)，其驱动平移座臂401在提升座体301上作前后平移运动。所述平移座臂401的二侧臂上各设有二轴线垂直于臂长的导杆403，提升座体301的二侧壁上各设有二轴线垂直于臂长的导孔304(见图8)，该导杆403插套入导孔304中以对平移座臂401的前后平移运动起导向作用，同时平移座臂401也借此连接在提升座体301上。
现请参阅图11和图12。所述提升装置5包括有分设于左右二边的二底座501和二升降油缸502，该升降油缸502一端各自铰接于一底座501，另一端分别铰接在平移座臂401的左右二侧部(见图4)，其驱动二底座501在平移座臂401上作上下运动。二底座501上各设有一直立的导向杆503，平移座臂401的二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导向孔404(见图10)，该导向杆503插套入导向孔404中，从而对二底座501的上下运动起导向作用，并且也将前后平移装置4与提升装置5连接起来。
所述左右平移装置6包括有二连接座601、二导向套602、一左右平移油缸603和一主钳座604。该二连接座601分别固定在左右二底座501上(见图11)，二导向套602相互平行且两端通过螺栓各自固定在左右二连接座601上(见图12)，即二连接座601由二导向套602固定连接起来，主钳座604上开有二通孔同时滑套在二导向套602上。在左侧连接座601的外端部开有一通孔，左右平移油缸603的活塞杆穿过该孔铰接在左连接座601上，其缸体固接在主钳座604上，该左右平移油缸603驱动主钳座604沿导向套602作左右平移运动。
所述钳头装置7包括有微调油缸701、主钳头702、辅助钳头703和辅钳座704。微调油缸701的缸体与左右平移油缸603的缸体底对底且同轴地固接在一起(见图12)，二油缸也可同轴地制成一体；辅钳座704位于右侧连接座601的外侧，该右连接座601上开有一通孔，微调油缸701的活塞杆穿过该孔固接在辅钳座704上，辅钳座704上前后固设有二平行的导向柱705，该导向柱705插套入导向套602的内孔中并与之滑配，以对辅钳座704的运动起导向作用。主钳头702固定于主钳座604上(见图11)，辅助钳头703固定在辅钳座704上；因而，左右平移油缸603的伸缩使其缸体带动主钳座604及其上的主钳头702和微调油缸701一起作左右平移运动，而微调油缸701的伸缩驱动辅钳座704带随辅助钳头703一起对主钳头702作相对运动。
由上述结构可知，用于抓取管片的主钳头702和辅助钳头703的运动由回转装置2提供回转动作，由前级提升装置3提供一级提升动作，由前后平移装置4提供前后平移动作，由提升装置5提供二级提升动作，由左右平移装置6提供左右平移动作，由钳头装置7提供主钳头702和辅助钳头703之间的相对移动。所述矩形盾构用管片拼装机通过实现上述各构件的动作，就可以完成成环的矩形隧道的管片拼装。
与现有的管片拼装机相比较，本发明所述的矩形盾构用管片拼装机将设备的提升动作由一级增加为两级，又增加了水平平移动作，同时还将单钳头增加为双钳头并且实现了微调节，因此不仅极大地拓展了钳头的到达空间、扩大了工作范围，而且还实现了双钳头协调进行管片的抓取和拼装，提高了设备的适应性。
本发明所述的矩形盾构用管片拼装机安装在矩形盾构掘进机上使用的状态可参见图13。图示的盾构掘进机由盾构壳体01、刀盘02、刀盘驱动装置03、螺旋输送机04、盾构千斤顶系统05、盾尾密封系统06组成，所述矩形盾构用管片拼装机07通过支座固定在盾构机的内壳体上。
为了完成更大断面矩形隧道的管片拼装工作，本发明所述的矩形盾构用管片拼装机还可以二台相互并列地安装在同一盾构机中，共同协调完成拼装作业，其状态可参见图14。
本发明所述的矩形盾构用管片拼装机拼装距离大、工作范围广，可应用于建筑矩形隧道时的管片拼装，尤其是大尺寸断面矩形隧道的施工。本发明为大型矩形盾构掘进机的制造创造了条件，也为建筑大尺寸断面的拼装组合式矩形隧道提供了必须的施工机械设备。
权利要求
1.一种矩形盾构用管片拼装机，包括有支座(1)、回转装置(2)、前后平移装置(4)、提升装置(5)和钳头装置(7)，该支座(1)固定于盾构机的内壳体上，回转装置(2)支承于支座(1)上，其特征在于它还包括有前级提升装置(3)和左右平移装置(6)；所述前级提升装置(3)包括有提升座体(301)和提升油缸(302)，该提升油缸(302)一端铰接于提升座体(301)上，另一端铰接于回转装置(2)上，其驱动提升座体(301)在回转装置(2)上作上下运动；所述前后平移装置(4)包括有平移座臂(401)和前后平移油缸(402)，该前后平移油缸(402)一端铰接于平移座臂(401)上，另一端铰接于提升座体(301)上，其驱动平移座臂(401)在提升座体(301)上作前后平移运动；所述提升装置(5)包括有二底座(501)和二升降油缸(502)，该升降油缸(502)一端各自铰接于一底座(501)，另一端分别铰接在平移座臂(401)的左右二侧部，其驱动二底座(501)在平移座臂(401)上作上下运动；所述左右平移装置(6)包括有二连接座(601)、二导向套(602)、一左右平移油缸(603)和一主钳座(604)，该二连接座(601)分别固定在左右二底座(501)上，二导向套(602)相互平行且两端各自固定在左右二连接座(601)上，主钳座(604)同时滑套在二导向套(602)上，左右平移油缸(603)的活塞杆铰接在一侧的连接座(601)上，其缸体固接在主钳座(604)上，该左右平移油缸(603)驱动主钳座(604)沿导向套(602)作左右平移运动；所述钳头装置(7)包括有微调油缸(701)、主钳头(702)、辅助钳头(703)和辅钳座(704)，该主钳头(702)固定于主钳座(604)上，微调油缸(701)的缸体固接在左右平移油缸(603)的缸体上，辅钳座(704)固定在微调油缸(701)的活塞杆上，辅助钳头(703)固定在辅钳座(704)上，该微调油缸(701)驱动辅钳座(704)随同辅助钳头(703)一起对主钳头(702)作相对运动。
2.根据权利要求1所述的矩形盾构用管片拼装机，其特征在于所述前级提升装置(3)的提升座体(301)为一倒U形结构件，其二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导柱(303)，在回转装置(2)上固设有二平行的导套(205)，该导柱(303)插套入导套(205)中以对提升座体(301)的运动起导向作用；所述前后平移装置(4)的平移座臂(401)亦为一倒U形结构件，其二侧臂上各设有二轴线垂直于臂长的导杆(403)，提升座体(301)的二侧壁上各设有二轴线垂直于臂长的导孔(304)，该导杆(403)插套入导孔(304)中以对平移座臂(401)的运动起导向作用；所述提升装置(5)的二底座(501)上各设有一直立的导向杆(503)，平移座臂(401)的二侧臂上各设有一轴线沿臂长的导向孔(404)，该导向杆(503)插套入导向孔(404)中以对二底座(501)的运动起导向作用；所述钳头装置(7)的辅钳座(704)上固设有二平行的导向柱(705)，该导向柱(705)插套入导向套(602)的内孔中以对辅钳座(704)的运动起导向作用。
3.根据权利要求1或2所述的矩形盾构用管片拼装机，其特征在于所述回转装置(2)包括有支承座(201)、轴承(202)、转盘(203)和驱动装置(204)，该支承座(201)固定在支座(1)上，轴承(202)的外圈固定在支承座(201)的内孔中，其内圈与转盘(203)相固接，驱动装置(204)固定在盾构机的内壳体上并驱动转盘(203)旋转。
4.根据权利要求1所述的矩形盾构用管片拼装机，其特征在于其数量为二台，它们相互并列地安装在同一盾构机中。
全文摘要
一种矩形盾构用管片拼装机，包括有支座、回转装置、前后平移装置、提升装置和钳头装置，其特征在于它还包括有前级提升装置和左右平移装置。本发明将设备的提升动作由一级增加为两级，又增加了水平平移动作，同时还将单钳头增加为双钳头并且实现了微调节，因此不仅极大地拓展了钳头的到达空间，而且还实现了双钳头协调进行管片的抓取和拼装，提高了设备的适应性。本发明具有拼装距离大、工作范围广的优点，可应用于建筑矩形隧道时的管片拼装，尤其是大尺寸断面矩形隧道的施工，本发明为大型矩形盾构掘进机的制造创造了条件，也为建筑大尺寸断面的拼装组合式矩形隧道提供了必须的施工机械设备。
文档编号E21D11/04GK1821546SQ200610025349
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者戴龙森, 张冠军, 傅德明 申请人:上海隧道工程股份有限公司