一种盾构管片模具侧模自动开合设备的制作方法

本发明属于盾构设备技术领域，具体涉及一种盾构管片模具侧模自动开合设备。

背景技术：

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。它是一种通过专用的盾构管片模具生产的混凝土预制构件，其精度都靠专用模具保证，因此，模具在盾构管片生产过程中扮演着非常重要的作用。

如公告号为cn109227899a的专利，该专利公开了一种新型隧道衬砌管片模具，该模具由底模、对称设置在底模两侧的端模以及对称设置在底模顶部的侧模组成。该模具定位准确、结构稳定、精度较高，不存在清理死角，能够适用于附着式振捣，提高产品质量，但是模具的启闭需要通过人工，自动化程度不高。

再如公告号为cn203391093u的专利，该专利公开了一种自动开合式管片模具，该模具包括位于模具的中间下部的底模，模具前后侧的侧模板；模板左右侧的端模板；模具顶部的盖板，以及侧模板与端模板上的连接紧固装置。该发明采用液压油缸开合，将盾构管片生产工艺流程简化，最大程度的减少了操作工人的使用量，且可避免人为误操作。

自动开合式管片模具比新型隧道衬砌管片模具的效率和开合精度更高，且人为影响小，更适合自动化生产线。但是，目前盾构管片的生产线多数采用新型隧道衬砌管片模具，管片模具侧模的开合均依靠人工；若要实现侧模的自动开合，对模具本身改造难度大且成本高，且目前并未找到自动开合新型隧道衬砌管片模具侧模的设备，因此研发一种盾构管片模具自动开合设备来实现新型隧道衬砌管片模具侧模的自动开合显得十分重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术盾构管片的生产线采用新型隧道衬砌管片模具，盾构管片生产线采用的新型隧道衬砌管片模具很难实现开合自动化，管片模具侧模的开合均依靠人工,工作量大，操作困难，效率低的问题，提供一种盾构管片模具侧模自动开合设备。

本发明采用的技术方案如下：

一种盾构管片模具侧模自动开合设备，包括机架，所述盾构管片模具侧模中包括位于中央的侧模启闭螺栓及两个分别位于所述侧模启闭螺栓上下的侧模紧固螺栓，所述盾构管片模具侧模自动开合设备还包括安装在机架上的竖直位移机构、水平进给机构、侧动微调机构以及螺栓松紧装置，所述竖直位移机构安装在水平进给机构的前端，所述侧动微调机构与竖直位移机构连接，所述螺栓松紧装置安装在侧动微调机构的外侧，所述盾构管片模具侧模自动开合设备通过所述竖直位移机构、所述水平进给机构及所述侧动微调机构之间的联动调节，使得所述螺栓松紧装置自动拧出或拧紧所述侧模启闭螺栓。

作为优选，所述竖直位移机构包括电机一、联轴器一、高精度同步轮组一、侧模开合导轨滑块组一、连接板，所述高精度同步轮组一通过联轴器一与电机一的输出端连接，所述侧模开合导轨滑块组一固定于机架上，所述连接板的一端固定于侧模开合导轨滑块组一上，所述连接板的另一端与高精度同步轮连接。

作为优选，所述水平进给机构包括电机二、联轴器二、齿轮、齿条、以及侧模开合导轨滑块组二，所述齿轮通过联轴器二与电机二的输出端连接，所述齿条固定在机架上，所述侧模开合导轨滑块组二的一端固定于机架上，所述侧模开合导轨滑块组二的另一端与侧模开合导轨滑块组一固定的机架连接，所述齿轮和齿条啮合。

作为优选，所述侧动微调机构包括电机三、联轴器三、高精度同步轮组三、微调导轨滑块组、以及固定板，所述高精度同步轮组三通过联轴器三与电机三的输出端连接，所述微调导轨滑块组固定安装在连接板上，所述微调导轨滑块组的四个滑块固定于固定板上，所述固定板与高精度同步轮组三中的高精度同步带连接。

作为优选，所述螺栓松紧装置包括连接叉、风炮本体、风炮夹板、风炮连接架、副弹簧、氮气弹簧、圆形导轨组、主弹簧、以及轴支座连接件，所述连接叉连接在风炮本体上，所述风炮本体通过左右两边的风炮夹板夹持，所述风炮夹板上安装有轴承，所述轴承可在风炮连接架的轴承槽内竖直上下滑动，所述轴承通过副弹簧压紧，所述风炮夹板和风炮连接架在后端铰支连接氮气弹簧，所述风炮连接架上安装有圆形导轨组中的直线轴承，所述直线轴承与安装于轴支座连接件上的圆形导轨组中的圆形导轨连接，所述主弹簧套设在圆形导轨组的后端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、由于侧模启闭螺栓在侧模开合过程是会向下和向外运动的（即水平和竖直方向均有位移），因此需要一个机构自动适应其运动的变化。本方案提出了一种只使用阻尼（弹簧）来实现侧模启闭螺栓运动过程中与对接风炮运动自适应的装置。其主要阻尼由旋转自适应阻尼、竖直自适应阻尼和进给自适应阻尼组成。三个阻尼分别对应了三个自由度，这三个自由度的运动便可拟合出侧模启闭螺栓在侧模开合时侧模启闭螺栓头的运动轨迹，由于每个自由度增加了阻尼，因此在拧好侧模启闭螺栓后，该装置可自动复原，以使其能自动继续下一个模具的侧模启闭螺栓的启闭；也是由于阻尼的存在，还可使该设备在运动到位后将控制电机锁死不动，保障了风炮拧中位螺栓时的可靠性。风炮与机构之间垫有柔性的橡胶垫块，可很好地吸收风炮运转时较大的振动，还可起到保护螺栓松紧装置的作用。

2、本方案设备可自动适应盾构管片模具侧模启闭螺栓启闭过程中的轨迹，以实现盾构管片模具侧模启闭螺栓自动开合，从而弥补了该种盾构管片模具启闭自动化相比自动开合管片模具的不足，为目前已建成的盾构管片生产线的自动化改造中模具自动开合这一关键问题提出了一个解决方案，减小了人为因素的影响，降低了盾构管片生产线生产盾构管片的废品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的整体结构正视图；

图2是本发明的整体结构俯视图；

图中标记：1-竖直位移机构，101-电机一，102-联轴器一，103-高精度同步轮组一，104-侧模开合导轨滑块组一，105-连接板，2-水平进给机构，201-电机二，202-联轴器二，203-齿轮，204-齿条，205-侧模开合导轨滑块组二，3-侧动微调机构，301-电机三，302-联轴器三，303-高精度同步轮组三，304-微调导轨滑块组，305-固定板，4-螺栓松紧装置，401-连接叉，402-风炮本体，403-风炮夹板，404-风炮连接架，405-副弹簧，406-氮气弹簧，407-圆形导轨组，408-主弹簧，409-轴支座连接件。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：说明书中的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种盾构管片模具侧模自动开合设备，包括机架，所述盾构管片模具侧模中包括位于中央的侧模启闭螺栓及两个分别位于所述侧模启闭螺栓上下的侧模紧固螺栓，所述盾构管片模具侧模自动开合设备还包括安装在机架上的竖直位移机构、水平进给机构、侧动微调机构以及螺栓松紧装置，所述竖直位移机构安装在水平进给机构的前端，所述侧动微调机构与竖直位移机构连接，所述螺栓松紧装置安装在侧动微调机构的外侧，所述盾构管片模具侧模自动开合设备通过所述竖直位移机构、所述水平进给机构及所述侧动微调机构之间的联动调节，使得所述螺栓松紧装置自动拧出或拧紧所述侧模启闭螺栓。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种盾构管片模具侧模自动开合设备，包括机架，所述盾构管片模具侧模中包括位于中央的侧模启闭螺栓及两个分别位于所述侧模启闭螺栓上下的侧模紧固螺栓，所述盾构管片模具侧模自动开合设备还包括安装在机架上的竖直位移机构1、水平进给机构2、侧动微调机构3以及螺栓松紧装置4，所述竖直位移机构1安装在水平进给机构2的前端，所述侧动微调机构3与竖直位移机构1连接，所述螺栓松紧装置4安装在侧动微调机构3的外侧，所述盾构管片模具侧模自动开合设备通过所述竖直位移机构1、所述水平进给机构2及所述侧动微调机构3之间的联动调节，使得所述螺栓松紧装置4自动拧出或拧紧所述侧模启闭螺栓。

竖直位移机构1中，电机一101连接联轴器一102，再与高精度同步轮组一103连接，为竖直位移机构1的动力传动，侧模开合导轨滑块组一104固定于机架上，连接板105固定于侧模开合导轨滑块组一104上，连接板105与高精度同步轮组一103间通过一零件连接，实现装置的高精度竖直移动。

水平进给机构2中，电机二201连接联轴器二202，再与齿轮203连接，齿条204固定于机架，为水平进给机构2的动力传动，侧模开合导轨滑块组二205固定于机架上，再与侧模开合导轨滑块组一104固定的机架连接，水平进给机构2举托起前端整个竖直位移机构1、侧动微调机构3和螺栓松紧装置4，通过齿轮203和齿条204啮合实现水平进给运动。

侧动微调机构3和竖直位移机构1相似，也是通过电机三301连接联轴器三302，再与高精度同步轮组三303连接，为侧动微调机构3提供动力。微调导轨滑块组304固定安装在连接板105上，四个滑块固定于固定板305上，固定板305再与高精度同步轮组三303中的高精度同步带连接，实现侧动微调。当盾构管片模具的定位有误差时，便可以通过自动调节侧动微调机构3，以更好、更准确的实现连接叉401与螺栓的连接。

螺栓松紧装置4中，连接叉401连接在风炮本体402上，风炮本体402通过左右两边的风炮夹板403夹持，风炮夹板403上安装有轴承，轴承可在风炮连接架404的轴承槽内竖直上下滑动，再通过副弹簧405将轴承压住，以使竖直方向的自由度形成活动约束；风炮夹板403和风炮连接架404在后端铰支连接氮气弹簧406，以约束轴承的自由转动，形成旋转的活动约束；风炮连接架404上安装有圆形导轨组407中的直线轴承，与安装于轴支座连接件409上的圆形导轨组407中的圆形导轨连接，使风炮本体402能水平自由移动，在圆形导轨组407的后端，套有主弹簧408，形成风炮402水平自由移动的活动约束。

本实施例的工作原理如下：本实施例设备工作时，拧出侧模启闭螺栓过程：先通过竖直位移机构1和水平进给机构2联动，到达定位好的盾构管片模具侧模启闭螺栓附近，再通过竖直位移机构1、水平进给机构2和侧动微调机构3联动调节，使连接叉401与侧模启闭螺栓连接，之后再锁死竖直位移机构1、水平进给机构2和侧动微调机构3，启动风炮402，此时螺栓松紧装置4中的三个弹簧根据侧模启闭螺栓的运动自动调节，便可自动拧出侧模启闭螺栓至侧模开启适合角度。拧进侧模启闭螺栓过程：开始也需先通过竖直位移机构1和水平进给机构2联动，到达定位好的盾构管片模具侧模启闭螺栓附近，再通过竖直位移机构1、水平进给机构2和侧动微调机构3联动调节，使连接叉401与侧模启闭螺栓连接，不同的是还需通过水平进给机构2进给，使主弹簧408压缩大于侧模开启适合角度时侧模启闭螺栓拧出长度的位移，再锁死竖直位移机构1、水平进给机构2和侧动微调机构3，启动风炮402，螺栓松紧装置4中的三个弹簧根据侧模启闭螺栓的运动自动调节，使侧模启闭螺栓拧紧。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。