一种管片拼装机管片姿态调整方法和装置与流程

本申请涉及一种管片姿态调整装置，特别是一种应用于隧道掘进盾构机的使用管片拼装机拼装管片时对管片的姿态调整的方法和装置。

背景技术：

盾构机在盾构施工过程中通过管片拼装机拼接管片时，需要具备6个自由度才能实现管片的精确定位和准确安装。管片姿态，指的是盾构掘进中，管片相对于隧道中心线，以及盾构机的位置的偏差量，管片拼装，指的是盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

现有技术中，管片拼装机采用提升机构来实现升降与横摇两个自由度，管片左右横摇姿态通过提升油缸来调整，其控制的伸缩量不够精准，耗时较高不便于快速精准定位，影响管片拼装效率；整体结构使用的元器件较多，成本较高；控制系统较复杂，人工操作要求较高；管片拼装机元器件较多会导致连接管路、线路较多，安装起来比较复杂，后期维修保养排查故障不方便，美观性也不好。

技术实现要素：

本申请是针对管片拼装机拼装管片时管片姿态的调整问题提供的一种拼装机用管片调整装置，实现对管片姿态的六个自由度的调整，提高管片拼装的效率和质量。

一种管片拼装机管片姿态调整装置，包括锁紧机构、顶升微调机构、连接臂、水平旋转微调机构、连接板、升降机构、平移机构和回转机构；所述锁紧机构通过锁紧油缸对管片和连接板的锁紧和拆卸；所述顶升微调机构通过顶升油缸与连接板的固定安装在连接臂上，所述四个顶升油缸成对设于连接板的两侧；所述连接臂为刚性结构；所述水平旋转微调机构通过水平旋转油缸以铰接的形式固定于连接板和连接臂之间；所述升降机构通过升降油缸以铰接的形式与连接臂连结；所述平移机构固定在行走梁上；所述回转机构固定在平移架上。

进一步地，所述锁紧油缸通过球铰接形式安装于连接板内，并通过扣头螺栓对管片和连接板锁紧和拆卸。

进一步地，所述升降油缸通过导向块固定于回转机构。

进一步地，所述平移机构设有平移油缸，平移油缸通过L型固定块固定在行走梁上。

进一步地，所述回转机构设有两个回转马达，回转马达通过螺栓固定在平移架上。

本发明还提供一种管片拼装机管片姿态调整方法，包括如下步骤：

(1)、通过连接板与管片上的扣头螺栓连接，开始提举管片到需要高度后通过锁紧机构进行管片锁紧；

(2)、通过回转机构将管片进行环向旋转，旋转至需要安装的径向位置，然后通过升降机构将管片对准安装位置伸出至管片安装位置进行粗定位；

(3)、粗定位完成后需要进行精定位，控制水平旋转微调机构来调整管片水平旋转位置至安装所需位置；

(4)、控制四个顶伸油缸来进行左右横摇微调和俯仰微调，将管片的安装姿态调整为安装固定螺栓安装孔的对准位置。

进一步地，步骤1中，当锁紧机构中的锁紧油缸在管片提升高度到位时锁紧油缸加压将管片固定贴合在连接板上。

进一步地，步骤3中，当需要调整管片左右横摇姿态时，连接臂上固定的顶升油缸分别同时两伸两缩，实现管片的左右横摇姿态的调整。

进一步地，步骤4中，当需要调整管片前后俯仰姿态时，连接臂上固定的顶升油缸分别同时两伸两缩，实现管片的前后俯仰姿态的调整。

进一步地，步骤2中，当需要调整管片水平旋转姿态时，连接板与连接臂之间的水平旋转油缸伸缩，实现管片水平姿态的调整。

管片姿态调整装置实现了拼装管片时所需要的六个自由度的调整，结构简单、控制的伸缩量精准，耗时较低，便于快速精准定位，提高了管片拼装效率；整体结构使用的元器件少，成本低；控制系统简单，人工操作方便；容易安装，后期维修保养排查故障方便，美观性好。

附图说明

图1是本申请管片左右横摇调整时的结构示意图。

图2是本申请管片前后俯仰调整时的结构示意图。

图3是本申请管片水平旋转调整时的结构示意图。

图4为本发明中管片拼装机管片姿态调整装置的结构示意图；

图5是本申请管片左右横摇调整时示意图。

图6是本申请管片前后俯仰调整时示意图。

图7是本申请管片水平旋转调整时示意图。

附图标记说明：1、锁紧机构；2、顶升油缸；3、管片；4、连接臂；5、顶升油缸垫板；6、水平旋转微调机构；7、连接板；

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书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。本说明书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方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种管片拼装机管片姿态调整装置，是隧道施工中用的盾构掘进机上管片拼装机的重要关键部件之一，该管片姿态调整装置是结合整个管片拼装机的机、电、液系统来实现管片拼接过程中的6个自由度姿态调整，参见图1-4，所述管片姿态调整装置包括锁紧机构1、锁紧油缸、顶升微调机构2、顶升油缸、顶升油缸垫板5、连接臂4、水平旋转微调机构6、水平旋转油缸、连接板7、升降机构、升降油缸、平移机构、平移油缸、回转机构及回转马达；锁紧油缸1通过球铰接形式安装于连接板7里面并与扣头螺栓相连接，顶升油缸通过与连接块固定在连接臂4上，顶升油缸垫板5固定在连接板7上，升降油缸通过导向块固定于回转机构并以铰接形式与连接臂4连接，水平旋转微调机构6通过油缸铰接形式固定于连接板7和连接臂4之间，平移油缸通过L型固定块固定在行走梁上，两个回转马达通过螺栓固定在平移架上。通过升降油缸、顶升油缸、水平旋转油缸、平移油缸的伸缩以及回转马达的驱动，实现管片姿态的调整。该管片姿态调整装置实现了管片拼装机在管片拼装时所需的六个自由度的调整，结构简单，操作方便，系统集成统一，经济性较强，提高了管片拼装的质量，大大节约了生产制造成本。

本发明还提供一种管片拼装机管片姿态调整方法，包括如下步骤：

(1)、通过连接板7与管片3上的扣头螺栓连接，开始提举管片3到需要高度后通过锁紧机构1进行管片锁紧；

(2)、通过回转机构将管片3进行环向旋转，旋转至需要安装的径向位置，然后通过升降机构将管片对准安装位置伸出至管片3安装位置进行粗定位；

(3)、粗定位完成后需要进行精定位，控制水平旋转微调机构6来调整管片3水平旋转位置至安装所需位置；

(4)、控制四个顶伸油缸2来进行左右横摇微调和俯仰微调，将管片3的安装姿态调整为安装固定螺栓安装孔的对准位置。

参见图1，锁紧机构中的锁紧油缸在管片提升高度到位时锁紧油缸加压将管片固定贴合在连接板上。

参见图1和图5，在需要调整调整管片左右横摇姿态时，连接臂上固定的顶升油缸分别同时两伸两缩，实现管片的左右横摇姿态的调整。

参见图2和图6，在需要调整管片前后俯仰姿态时，连接臂上固定的顶升油缸分别同时两伸两缩，实现管片的前后俯仰姿态的调整。

参见图3和图7，在需要调整管片水平旋转姿态时，连接板与连接臂之间的水平旋转油缸伸缩，实现管片水平姿态的调整。

管片姿态调整装置实现了拼装管片时所需要的六个自由度的调整，结构简单、控制的伸缩量精准，耗时较低，便于快速精准定位，提高了管片拼装效率；整体结构使用的元器件少，成本低；控制系统简单，人工操作方便；容易安装，后期维修保养排查故障方便，美观性好。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。