六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机的制作方法

专利名称：六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机。
背景技术：
管片拼装机是隧道施工用的盾构掘进机种的重要关键部件之一。在掘进完一环的距离后，管片拼装机负责将预制的管片安装到刚开挖好的隧道面上，形成衬砌，用来支护刚开挖好的隧道表面。管片拼装的质量会直接影响到地下水的渗透和地表沉降。管片拼装的速度对于整个盾构掘进的速度也影响很大，提高管片拼装效率能够有效地加快隧道施工进度，从而可以降低建设成本。但现有的盾构管片拼装机只能实现单一管片的拼装，结构也相对复杂。 发明内容为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，该管片拼装机不仅结构简单，而且可实现两管片交错拼装，大大提升拼装效率。本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，包括两悬臂梁，该两悬臂梁沿盾构轴线方向且左右平行地固定在盾构机中盾的H梁上，所述管片拼装机还包括两个调节油缸、四个升降油缸、六个平移油缸、六个液压马达、六个小齿轮、六个回转轴承、六个安装座和用来抓取管片的六个管片钳头装置，所述六个平移油缸的轴线平行于所述悬臂梁轴线设置，且每个油缸的底座固连于其中一个悬臂梁上，每个底座的活塞杆与一安装底座固连；所述每个悬臂梁上间隔设有三个回转轴承，该回转轴承能够分别沿其所在的悬臂梁轴线平移和旋转；所述每个回转轴承的外圈侧面分别与一小齿轮啮合连接，该每一小齿轮分别固设于一液压马达上，该每一液压马达分别固设于与一安装座上；在位于所述每个悬臂梁上的三个回转轴承的外圈表面上依次连接升降油缸、调节油缸和升降油缸，该升降油缸和调节油缸的底座分别固设于回转轴承外侧面上，该升降油缸和调节油缸的活塞杆分别连接一管片钳头装置。作为本实用新型的进一步改进，在所述两悬臂梁的一端分别固设一竖梁，该竖梁分别与所述悬臂梁和中间横梁垂直。作为本实用新型的进一步改进，还设有一中间横梁，该中间横梁分别与所述两悬臂梁的一端固连。作为本实用新型的进一步改进，所述六个平移油缸平行间隔设于所述两悬臂梁之间，且每个平移油缸的底座分别固设于所述中间横梁上，所述每个悬臂梁上的三个回转轴承分别对应连接与其邻近的三个平移油缸。作为本实用新型的进一步改进，所述管片钳头装置为球形管片钳头装置。本实用新型的有益效果是该管片拼装机两侧分别设有一套独立的拼装系统，每一系统都可实现六自由度的管片拼装，能交替拼装管片，大幅度提高管片拼装的效率。
图I为本实用新型结构示意图；图2为图I的俯视图。结合附图，作以下说明I——悬臂梁2——调节油缸3——升降油缸4——平移油缸5——液压马达6——小齿轮7——回转轴承8——安装座9——管片钳头装置10——竖梁11-横梁100-管片
具体实施方式
结合附图，对本实用新型作详细说明，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。如图1、2所示，一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，包括两悬臂梁I、两个调节油缸2、四个升降油缸3、六个平移油缸4、六个液压马达5、六个小齿轮6、六个回转轴承7、六个安装座8、用来抓取管片的六个管片钳头装置9、竖梁10和中间横梁11。两悬臂梁一端上分别设一竖梁10，安装使用时，该竖梁固设于盾构机上，且两悬臂梁沿盾构轴线方向设置。两悬臂梁之间还固设一中间横梁11，六个平移油缸的轴线平行于悬臂梁轴线设置，且每个油缸的底座均固连于中间横梁上，每个底座的活塞杆与一安装底座固连。在每个悬臂梁上间隔设有三个回转轴承，该回转轴承能够分别沿其所在的悬臂梁轴线平移和旋转；每个回转轴承的外圈侧面分别与一小齿轮啮合连接，该每一小齿轮分别固设于一液压马达上，该每一液压马达分别固设于与一安装座上；在位于每个悬臂梁上的三个回转轴承的外圈表面上依次连接升降油缸、调节油缸和升降油缸，该升降油缸和调节油缸的底座分别固设于回转轴承外侧面上，该升降油缸和调节油缸的活塞杆分别连接一管片钳头装置。该六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机左右分为两套独立的系统，结构和原理相同，现以一套为例。同时，将隧道的轴线方向设为X轴，隧道径向水平方向设为Y轴，隧道径向铅垂方向设为Z轴。由于三个平移油缸固定在中间横梁上，因此三个平移油缸的活塞杆沿悬臂梁方向的伸缩运动，依次通过安装座、液压马达、小齿轮可带动回转轴承在悬臂梁上滑动，而调节油缸和升降油缸也和回转轴承固连，因此，通过三个平移油缸的伸缩运动可带动回转轴承、调节油缸和升降油缸一起沿悬臂梁轴线方向滑动，从而实现位于调节油缸和升降油缸另一端的管片钳头装置上的管片100作沿悬臂梁轴线方向的前后平移运动。三个液压马达同步转动可依次通过三个小齿轮带动三个回转轴承沿悬臂梁方向做旋转运动。其中，六平移油缸分别连接六回转轴承，可以同步或者是单独进行伸缩，同步伸缩的时候，管片作轴向的移动，以左侧为例，若一个平移油缸不动，剩下的两个平移油缸运动，配合升降油缸及调节油缸的运动则管片作绕径向的偏转运动。与现有的盾构管片拼装机相比较，本实用新型所述的六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机的每个手臂都具有可以实现X轴向运动(前后平移)的平移油缸、可实现Z轴向运动(上下升降)的升降油缸及调节油缸、可实现绕X轴回转(YZ平面内的旋转)的回转轴承，通过调节油缸、升降油缸及回转轴承的协调运动可实现Y轴向微调(左右摇摆)，通过平移油缸的行程差配合升降油缸及调节油缸的运动可实现绕Z轴转动(XY平面内偏转) 以及利用升降油缸和调节油缸行程差配合平移油缸的运动可实现绕Y轴转动(XZ平面内俯仰)。更重要的是，通过双臂的交错拼装，能大幅度的降低一环管片的拼装时间。
权利要求1.一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，包括两悬臂梁(I)，该两悬臂梁沿盾构轴线方向且左右平行地固定在盾构机中盾的H梁上，其特征在于所述管片拼装机还包括两个调节油缸(2)、四个升降油缸(3)、六个平移油缸(4)、六个液压马达(5)、六个小齿轮<；6)、六个回转轴承(7)、六个安装座(8)和用来抓取管片(100)的六个管片钳头装置(9)，所述六个平移油缸的轴线平行于所述悬臂梁轴线设置，且每个油缸的底座固连于其中一个悬臂梁上，每个底座的活塞杆与一安装底座固连；所述每个悬臂梁上间隔设有三个回转轴承，该回转轴承能够分别沿其所在的悬臂梁轴线平移和旋转；所述每个回转轴承的外圈侧面分别与一小齿轮啮合连接，该每一小齿轮分别固设于一液压马达上，该每一液压马达分别固设于与一安装座上；在位于所述每个悬臂梁上的三个回转轴承的外圈表面上依次连接升降油缸、调节油缸和升降油缸，该升降油缸和调节油缸的底座分别固设于回转轴承外侧面上，该升降油缸和调节油缸的活塞杆分别连接一管片钳头装置。
2.根据权利要求I所述的六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，其特征在于在所述两悬臂梁的一端分别固设一竖梁(10)，该竖梁分别与所述悬臂梁和中间横梁垂直。
3.根据权利要求I或2所述的六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，其特征在于还设有一中间横梁(11)，该中间横梁分别与所述两悬臂梁的一端固连。
4.根据权利要求3所述的六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，其特征在于所述六个平移油缸平行间隔设于所述两悬臂梁之间，且每个平移油缸的底座分别固设于所述中间横梁上，所述每个悬臂梁上的三个回转轴承分别对应连接与其邻近的三个平移油缸。
5.根据权利要求I或2所述的六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，其特征在于所述管片钳头装置为球形管片钳头装置。
专利摘要本实用新型公开了一种六自由度双臂交错拼装的盾构管片拼装机，包括两悬臂梁，该两悬臂梁沿盾构轴线方向且左右平行地固定在盾构机中盾的H梁上，六个平移油缸的轴线平行于悬臂梁轴线设置，且每个油缸的底座固连于其中一个悬臂梁上，每个底座的活塞杆与一安装底座固连；每个悬臂梁上间隔设有三个回转轴承，每个回转轴承的外圈侧面分别与一小齿轮啮合连接，该每一小齿轮分别固设于一液压马达上，该每一液压马达分别固设于与一安装座上；在位于每个悬臂梁上的三个回转轴承的外圈表面上依次固接升降油缸、调节油缸和升降油缸，该升降油缸和调节油缸又分别连接一管片钳头装置。该管片拼装机不仅结构简单，而且可实现两管片交错拼装，大大提升拼装效率。
文档编号E21D11/40GK202544853SQ20122012475
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者孙志超, 徐昊斌, 苏延奇 申请人:江苏凯宫隧道机械有限公司