一种管片真空抓取装置及掘进机的制作方法

本实用新型涉及隧道掘进技术领域，更具体地说，涉及一种管片真空抓取装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述管片真空抓取装置的掘进机。

背景技术：

在隧道掘进机施工过程中，拼装机抓取管片通常采用机械抓取式，但随着隧道直径的增大管片的重量越来越重。当给管片提供的摩擦力所需的压力加上管片的自重大于管片预埋件所能承受的拉力时，再采用机械式抓取管片已满足不了要求。因此，大型隧道掘进机管片拼装机抓取管片通常采用真空式抓取。

管片真空抓取装置的吸附力F＝PS，其中P约与大气压力相等，S为管片有效吸附面积。隧道管片确定后，管片有效吸附面积确定。在高海拔负压环境的地区，大气压力低，如大同海拔高度1066.7m，大气压只有88.86KPa，因此在高海拔负压环境的地区掘进机使用真空抓取装置，存在安全系数低，管片脱落的危险。

综上所述，如何提供一种适用于高海拔负压环境的管片真空抓取装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种管片真空抓取装置，该管片真空抓取装置能够适用于高海拔负压环境，避免出现管片脱落等安全风险。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述管片真空抓取装置的掘进机。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种管片真空抓取装置，包括：

用于与管片固定连接的管片固定件；

真空吸盘；

用于在安装过程中调节所述管片与所述真空吸盘的相对位置的可调定位装置，所述可调定位装置固定连接于所述真空吸盘上；

连接于所述真空吸盘上的伸缩动力装置，所述伸缩动力装置的伸出端设有连接销，所述连接销用于在所述可调定位装置定位后与所述管片固定件的定位孔定位插接。

优选的，所述可调定位装置包括调节螺栓、锁紧螺母、螺纹块和压紧块；

所述螺纹块固定在所述真空吸盘上，所述调节螺栓的螺杆与所述螺纹块的螺纹孔连接，所述锁紧螺母套设于所述调节螺栓的螺栓头和所述螺纹块之间的螺杆上，所述压紧块的螺纹孔套接在所述螺杆上远离螺栓头的一端。

优选的，还包括用于检测管片与所述可调定位装置是否压紧的压紧检测装置，所述压紧检测装置设置在真空吸盘上，所述压紧检测装置与所述真空吸盘的控制装置连接。

优选的，所述真空吸盘上均匀地设置有至少六个所述可调定位装置，且设置有与所述可调定位装置位置对应的若干个所述压紧检测装置，当所有所述压紧检测装置检测到压紧时，所述控制装置控制所述伸缩动力装置移动，以便使所述连接销插入所述管片固定件。

优选的，所述伸缩动力装置为液压油缸，所述液压油缸横向可伸缩的设置在真空吸盘的框架内，所述框架上设置有限制所述连接销移动方向的限位通孔，且所述限位通孔与用于连接管片固定件的通孔垂直连通。

优选的，所述管片固定件为用于与所述管片上的螺纹孔连接的管片连接螺栓。

优选的，所述真空吸盘包括管片拼装机用真空吸盘或管片吊机用真空吸盘。

一种掘进机，包括管片真空抓取装置，所述管片真空抓取装置为上述任一项所述的管片真空抓取装置。

使用时首先把管片固定件安装在管片上固定，然后通过调整可调定位装置，确定真空吸盘与管片的间距，此时可以通过控制系统等操作，使伸缩动力装置伸出带动连接销插入管片固定件内，使管片固定件与真空吸盘固定。此时可以通过操纵真空吸盘操作实现后续对管片的操作，由于，插入后伸缩动力装置不会移动，所以操作过程中真空吸盘与管片之间保证不会出现脱落情况。当管片拼装完管片后，伸缩动力装置带动连接销脱离管片固定件，从而释放管片。

本实用新型提供了一种适用于高海拔负压环境的掘进机管片真空抓取装置，具有结构紧凑、操作简单、安全可靠、维护方便的特点；解决现有大型掘进机在高海拔地区管片吊运及拼装时管片脱落的风险。

本实用新型还提供了一种包括上述管片真空抓取装置的掘进机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型所提供的管片真空抓取装置的实施例一的主视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为本实用新型所提供的管片真空抓取装置的实施例二的示意图；

图4为可调定位装置的示意图。

图1-4中：

可调定位装置1、管片拼装机用真空吸盘2、管片连接螺栓3、管片4、连接销5、液压油缸6、管片吊机用真空吸盘7、压紧检测装置8；

调节螺栓101、锁紧螺母102、螺纹块103、压紧块104。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种管片真空抓取装置，该管片真空抓取装置能够适用于高海拔负压环境，避免出现管片脱落等安全风险。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述管片真空抓取装置的掘进机。

请参考图1至图4，图1为本实用新型所提供的管片真空抓取装置的实施例一的主视图；图2为图1的A-A向剖视图；图3为本实用新型所提供的管片真空抓取装置的实施例二的示意图；图4为可调定位装置的示意图。

本申请提供了一种管片真空抓取装置，主要用于在高海拔地区或低压地区对管片进行抓取拼装作业过程，管片真空抓取装置包括：真空吸盘、管片固定件、可调定位装置1、伸缩动力装置和连接销5。其中，管片固定件用于与管片4固定连接，可以选用粘接、栓接或者焊接等多种情况。

可调定位装置1用于在安装过程中，通过自身结构调节或确定管片4与真空吸盘的相对位置，可调定位装置1固定连接于真空吸盘上。可调定位装置1可以为长度可调且可固定的零件，可调定位装置1的一端固定在真空吸盘上，另一端抵接管片4，通过调整其长度实现确保管片4与真空吸盘间距。

伸缩动力装置连接于真空吸盘上，伸缩动力装置的伸出端设有连接销5，连接销5用于在可调定位装置1定位后与所述管片固定件的定位孔定位插接。需要说明的是，上述定位孔垂直于真空吸盘靠近和远离管片4的方向。

需要说明的是，真空吸盘上还设置有用于控制真空吸盘进行靠近和远离管片4的移动控制装置或控制系统。

如管片拼装机真空抓取装置的具体实施过程，首先把管片固定件安装在管片4上固定，然后通过调整可调定位装置1，确定真空吸盘与管片4的间距，此时可以通过控制系统等操作，使伸缩动力装置伸出带动连接销5插入管片固定件内，使管片固定件与真空吸盘固定。此时可以通过操纵真空吸盘操作实现后续对管片4的操作，由于，插入后伸缩动力装置不会移动，所以操作过程中真空吸盘与管片4之间保证不会出现脱落情况。当管片4拼装完管片后，伸缩动力装置带动连接销5脱离管片固定件，从而释放管片。

本实用新型提供了一种适用于高海拔负压环境的掘进机管片真空抓取装置，具有结构紧凑、操作简单、安全可靠、维护方便的特点；解决现有大型掘进机在高海拔地区管片吊运及拼装时管片脱落的风险。

在上述实施例的基础之上，可调定位装置1包括调节螺栓101、锁紧螺母102、螺纹块103和压紧块104。螺纹块103固定在真空吸盘上，调节螺栓101的螺杆与螺纹块103的螺纹孔连接，锁紧螺母102套设于调节螺栓101的螺栓头和螺纹块103之间的螺杆上，压紧块104的螺纹孔套接在螺杆上远离螺栓头的一端。

请参考图4，图4为可调定位装置1的示意图，其中，调节螺栓101也可以为螺杆结构，即两端均为可活动的螺母，螺纹块103设置在螺杆的中部，且螺纹块103固定在真空吸盘上，且套接在螺杆外侧，二者螺纹连接，压紧块104设于螺杆的底部端，用于与管片4抵接，也就是说，当需要螺杆与真空吸盘的间距时，需要旋拧螺杆和锁紧螺母102以便实现调节。

可选的，上述结构仅仅是定位调节的一种方式，当然还可以采用其他方式进行定位调节。

在上述实施例的基础之上，还包括用于检测管片与可调定位装置1是否压紧的压紧检测装置8，压紧检测装置8设置在真空吸盘上，压紧检测装置8与真空吸盘的控制装置连接。

压紧检测装置8可以为压力传感器、光敏传感器等，用于检测可调定位装置是否已与管片4完成定位调整，若干应到二者相对位置不再变化，则认为已定位完成，此时，压紧检测装置8可向控制装置发动定位完成信号，以便后续步骤的操作。相比起人工测定是否在靠近和远离方向上定位完成，本申请采用压紧检测装置8，能够对定位更加精确，且能够节省人工和时间。

考虑到在真空吸盘与管片4在靠近、远离的方向上定位的过程，是空间移动过程，因此，需要将晃动的因素考虑在其中，也就是说，可以通过设置多个可调定位装置1以及多个与其对应的压紧检测装置8实现对空间平面内的准确定位。在上述实施例的基础之上，真空吸盘上均匀地设置有至少六个可调定位装置1，且设置有与可调定位装置1位置对应的若干个压紧检测装置8，当所有压紧检测装置8检测到压紧时，控制装置控制伸缩动力装置移动，以便使连接销5插入管片固定件。

在一个具体的实施例中，伸缩动力装置为液压油缸6，液压油缸6横向可伸缩的设置在真空吸盘的框架内，框架上设置有限制连接销5移动方向的限位通孔，且限位通孔与用于连接管片固定件的通孔垂直连通。

请参考图1和图3，两个实施例中军在真空吸盘的前端设置框架，框架中设置液压油缸6，使液压油缸具有横向移动的空间，另外，还设置便于连接销5横向移动限位通孔，以便连接销5的移动准确，不会产生较大误差。

可选的，管片固定件为用于与管片上的螺纹孔连接的管片连接螺栓。采用螺栓连接管片4的方式，结构稳定且拆装方便，另外，能够适用于多种结构的真空吸盘和管片4，使设计的适用范围更广。相对应的，需要在管片4上预先设置螺纹孔或螺纹套，以便连接方便。

需要说明的是，本申请提供的两个实施例，分别对应图1和图3，二者分别为管片拼装机和管片吊机的管片真空抓取装置。也就是说，本申请提供的真空吸盘包括管片拼装机用真空吸盘2或管片吊机用真空吸盘7。二者具有相类似的结构和使用方式，分别用于不同的场景中。

可选的，上述液压油缸6可以采用电动推杆或气缸代替。管片4上预埋螺栓套，可以采用2或2个以上管片连接螺栓3。另外，可调定位装置1也可以采用固定定位装置代替，能够进一步提升连接稳定性。

本实用新型在管片上预埋螺纹套，管片抓取装置上增加可调定位装置1，保证管片连接螺栓3插入管片拼装机用真空吸盘2或管片吊机真空吸盘7的位置，采用连接销5把管片连接螺栓3与真空吸盘栓接，能够为吸盘安全性提供可靠的保证，采用液压油缸6实现自动插入和拔出连接销，结构简单易操作，节省动力设置的空间。

可调定位装置1可以通过焊接的方式固定在管片拼装机用真空吸盘2或管片吊机用真空吸盘7上，通过调节螺栓101调节管片4与相应真空吸盘的位置；管片连接螺栓3拧紧在管片4上；连接销5固定在液压油缸6上；液压油缸6通过螺钉固定在管片拼装机用真空吸盘2或管片吊机真空吸盘7上；管片压紧检测装置8安装在管片拼装机用真空吸盘2或管片吊机真空吸盘7上。通过调节螺钉101可以调节压紧块104与管片4间位置，调好位置后用锁紧螺母102锁紧，确保位置不变。

以管片拼装机真空抓取装置的具体实施过程为例进行介绍，首先把管片连接螺栓3拧入管片4内并拧紧，然后调整可调定位装置1后并锁紧位置，保证操作过程中可调定位装置1不再与真空吸盘有相对位移。再操作拼装机遥控器，按下管片拼装机真空吸盘吸附键，以便吸附管片4，当3个或以上的压紧检测装置8同时检测到管片压紧信号后，控制装置控制液压油缸6伸出带动连接销5插入管片连接螺栓3内，当液压油缸6伸出到位后，才继续控制拼装机运动。当拼装完管片4后，按下液压油缸6缩回，液压油缸6带动连接销5脱离管片连接螺栓3，然后按下释放键释放管片4。相类似地，管片吊机真空抓取装置的操作过程同上一致。

除了上述各个实施例所提供的管片真空抓取装置的主要结构，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的管片真空抓取装置的掘进机，该掘进机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

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。

以上对本实用新型所提供的管片真空抓取装置及掘进机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型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，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。