管路环向自走导引装置及管路环向自走导引方法与流程

本发明涉及盾构机的管片拼装机技术领域，具体涉及一种管路环向自走导引装置及管路环向自走导引方法。

背景技术：

盾构机是一种构建隧道的大型工程机械，管片拼装机是盾构机的重要组成部分，在盾构机的刀盘向前推进挖掘出一段距离后，管片拼装机将预制好的管片拼接成隧道衬砌，用于保护挖好的隧道表面，防止隧道发生局部塌陷、漏水等问题。

图1为现有的一种管片拼装机的结构示意图，转盘103可转动的安装在盾构机内部的支撑梁上，转盘103设有内齿，并设置与该内齿相匹配的主动齿轮104，主动齿轮104可通过电机或液压马达驱动；转盘103上安装有抓举支架105，抓举支架105通过套筒滑杆机构安装在两个支撑臂106上，抓举支架105下部安装有管片抓取头100，转盘103可在盾构机内部的支撑梁上沿轴向移动，且转盘103在主动齿轮104带动下可周向回转，而抓举支架105在第一液压缸101和第二液压缸102的带动下可沿径向移动，因此，管片抓取头100具有六个自由度，其抓取的管片可方便的安装在隧道内对应位置。

图1中的管片抓取头100内部还设有一些液压油缸，以满足管片抓取头100执行摆动、上下移动等动作。包括第一液压缸101和第二液压缸102在内的各个液压油缸都需要能够跟随转盘103转动，而各液压油缸连接的液压油管需要一并转动，由于液压油管数量较多，容易造成液压油管之间相互缠绕，或者液压油管缠绕在管片拼装机的一些部件上。

基于上述原因，有必要提供一种能够对旋转工作中的管片拼装机上的各液压油管进行整理、定位并且不影响管片拼装机正常工作的装置。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种管路环向自走导引装置及管路环向自走导引方法，解决现有技术中盾构机的管片拼装机的液压管路容易发生缠绕的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面是：

设计一种管路环向自走导引装置，包括同轴设置的内环形槽和外环形槽，所述外环形槽的槽口沿径向向内，所述内环形槽的槽口沿径向向外，所述外环形槽的槽口与所述内环形槽的槽口相向设置；

所述内环形槽上设有第一管路固定部件，所述外环形槽上设有第二管路固定部件，所述第一管路固定部件上设有连通到所述内环形槽内部的管路入孔，所述第二管路固定部件上设有连通到所述外环形槽内的管路出孔；

所述内环形槽和外环形槽之间对应设有可沿周向自由转动的环形支架，在所述环形支架上设有管路支撑滚轮组，所述管路支撑滚轮组包括若干个沿周向间隔设置的、自身可自由转动的管路支撑滚轮，所述管路支撑滚轮的中轴线平行于所述内环形槽和外环形槽的中轴线，所述管路支撑滚轮的圆周面与所述内环形槽和外环形槽的槽内底面之间均预留有用于铺设管路的间隙。

优选的，在所述环形支架上还设有大滚轮组，所述大滚轮组包括若干个沿周向间隔设置的、可自由转动的大滚轮，所述大滚轮的中轴线平行于所述内环形槽和外环形槽的中轴线，所述大滚轮的圆周面与所述内环形槽和外环形槽的槽内底面均贴合。

优选的，所述环形支架包括两个同轴设置的支撑环片，两个所述支撑环片沿轴向间隔设置，所述管路支撑滚轮的转轴两端分别对应安装在两个所述支撑环片上。

优选的，所述内环形槽和外环形槽的槽宽相同，所述内环形槽的侧面和外环形槽对应的侧面之间预留有用于安装所述支撑环片的径向间隙，所述支撑环片的径向宽度小于所述径向间隙的径向宽度。

优选的，所述管路支撑滚轮的直径大于所述径向间隙的径向宽度，所述管路支撑滚轮的轴向宽度略小于所述内环形槽和外环形槽的槽宽，所述管路支撑滚轮局部位于所述内环形槽内，且局部位于所述外环形槽内。

优选的，在所述内环形槽的内壁面上设置第一切口，在所述外环形槽的外壁面上设置第二切口，且所述第二切口位于所述第一切口的对侧，所述第一管路固定部件安装在所述第一切口，所述第二管路固定部件安装在所述第二切口。

优选的，所述第一管路固定部件和所述第二管路固定部件均包括上压板和下压板，所述上压板和下压板之间通过螺栓连接，且所述上压板和下压板的间距可通过拧动所述螺栓调节；所述第一管路固定部件的下压板固定在所述第一切口的底部，且所述第一切口在所述内环形槽的内壁面上沿径向向外具有一定深度，以用于由所述第一管路固定部件的下压板和上压板之间向所述第一切口的侧面穿入管路；所述第二管路固定部件的下压板固定在所述第二切口的底部，且所述第二切口在所述外环形槽的外壁面上沿径向向内具有一定深度，以用于在所述第二切口的侧面穿出管路至所述第二管路固定部件的下压板和上压板之间。

优选的，所述内环形槽和/或所述外环形槽上设有用于阻止所述大滚轮通过而不阻止所述管路支撑滚轮通过的止挡部件，所述止挡部件位于所述第一管路固定部件旁、且位于穿入管路相反的一侧。

优选的，所述内环形槽和外环形槽均由多个弧形槽对接成。

本发明的第二方面是：

提供一种管路环向自走导引方法，所述方法采用前述任一项所述的管路环向自走导引装置，所述方法包括：

多根管路由所述管路入孔穿入所述内环形槽，各所述管路沿所述管路支撑滚轮与所述内环形槽的槽底面之间的间隙前进经过若干个所述管路支撑滚轮后折返，各所述管路折返后再沿所述管路支撑滚轮与所述外环形槽的槽内底面之间的间隙前进到所述管路出孔穿出；

各所述管路在所述管路支撑滚轮与所述内环形槽的槽底面之间的间隙内，以及在所述管路支撑滚轮与所述外环形槽的槽内底面之间的间隙内并排排列；

各所述管路在所述管路入孔和管路出孔外均预留适当长度；

各所述管路在所述第一管路固定部件处和第二管路固定部件处固定；

所述内环形槽固定，所述外环形槽和环形支架可自由转动。

本发明的有益技术效果在于：

1.本发明提供的管路环向自走导引装置可用于对需要一端固定而另一端沿周向活动的多根管路进行引导，防止管路之间发生缠绕。比如，本发明提供的管路环向自走导引装置用于引导管片拼装机的液压油缸的液压油管时，尽管管片拼装机的液压油缸沿周向转动，在管路环向自走导引装置的引导下，液压油管总能够与液压油缸连接，且各液压油管之间排列整齐，不会发生缠绕现象。

2.使用本发明提供的管路环向自走导引装置，管路的活动端转动角度范围为±190度，对于盾构机的管片拼装机来说，能够满足管片拼装机的转动角度范围。

附图说明

图1为现有的一种管片拼装机的结构示意图；

图2本发明实施例1管路环向自走导引装置的主视图；

图3为本发明实施例1管路环向自走导引装置的左视图；

图4为图3中的a部放大图；

图5为本发明实施例1管路环向自走导引装置中管路支撑滚轮组和大滚轮组的分布示意图；

图6为图2中的b部放大图；

图7为本发明实施例1管路环向自走导引装置中第一管路固定部件的结构示意图；

图8为图2中的c部放大图；

图9为本发明实施例1管路环向自走导引装置中止挡部件的结构示意图；

图10为图2中a-a向剖视图；

图11为本发明实施例1管路环向自走导引装置中管路支撑滚轮的剖视图；

图12为本发明实施例2管路环向自走导引方法中液压油管的盘绕示意图；

图13为本发明实施例2管路环向自走导引方法中液压油管的排列示意图；

图14为本发明实施例2管路环向自走导引方法中外环形槽转动一定角度后，液压油管的盘绕示意图。

图中，各标号示意为：内环形槽10、内固定座11、内安装板111、轴向螺栓112、内环形槽槽内底面12、第一切口13、止挡部件14、顶板141、向下弯折部1411、侧板142、固定板143、螺栓144、外环形槽20、外固定座21、外安装板211、径向螺栓212、外环形槽槽内底面22、第二切口23、连接缝24、第一管路固定部件30、上压板31、下压板32、螺栓33、管路入孔34、第二管路固定部件40、环形支架50、支撑环片51、管路支撑滚轮60、圆柱滚体61、转轴62、内六角螺钉63、大滚轮70、液压油管80。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

实施例1：

请参阅图2至图11。

如图2所示，本发明实施例提供的管路环向自走导引装置包括同轴设置的内环形槽10和外环形槽20，内环形槽10和外环形槽20均为圆环形，外环形槽20的槽口沿径向向内，内环形槽10的槽口沿径向向外，外环形槽20的槽口与内环形槽10的槽口相向设置。

该管路环向自走导引装置安装在管片拼装机上使用时，将外环形槽20固定在管片拼装机的大轴承的外圈上，并将内环形槽10固定在管片拼装机的大轴承的内圈上，管片拼装机的大轴承的内圈是固定的，因此内环形槽10不转动，而外环形槽20可跟随管片拼装机的大轴承的外圈转动。

本实施例中，内环形槽10上沿周向设有多个内固定座11，外环形槽20上沿周向设有多个外固定座21，通过外固定座21将外环形槽20固定在管片拼装机的大轴承的外圈上，通过内固定座11将内环形槽10固定在管片拼装机的大轴承的内圈上。在其他实施例中，也可通过焊接或者在大轴承上设置支架的方式安装内环形槽10和外环形槽20。

进一步的，如图4所示，内固定座11包括内安装板111，在内安装板111上设有轴向螺栓112，内环形槽10通过轴向螺栓112固定在大轴承的内圈侧面。外固定座21包括外安装板211，在外安装板211上设有径向螺栓212，径向螺栓212拧紧在大轴承的外圈的外周面上，从而将外环形槽20固定在大轴承的外圈上。

内环形槽10上设有第一管路固定部件30，外环形槽20上设有第二管路固定部件40，第一管路固定部件30上设有连通到内环形槽10内部的管路入孔，第二管路固定部件40上设有连通到外环形槽20内的管路出孔。

内环形槽10和外环形槽20之间对应设有可沿周向自由转动的环形支架50，在环形支架50上设有管路支撑滚轮组和大滚轮组。本实施例中，管路支撑滚轮组包括11个管路支撑滚轮60，大滚轮组包括5个大滚轮70，管路支撑滚轮60和大滚轮70的中轴线平行于内环形槽10和外环形槽20的中轴线；环形支架50用于对各管路支撑滚轮和大滚轮起到支撑作用，环形支架50沿周向转动的同时，可带动管路支撑滚轮60和大滚轮70沿周向转动，且管路支撑滚轮60和大滚轮70自身均可自由转动。

管路支撑滚轮组和大滚轮组的分布方式如图5所示，各管路支撑滚轮60依次相邻沿周向排列，各大滚轮70依次相邻沿周向排列，相邻管路支撑滚轮60之间间隔22.5度，相邻大滚轮70之间间隔22.5度。其中，上述的11个管路支撑滚轮60中有7个位于第一管路固定部件30的右侧，有4个位于第一管路固定部件30的左侧。

如图5所示，管路支撑滚轮60的圆周面与内环形槽槽内底面12、外环形槽槽内底面22均预留有用于铺设管路的间隙，该间隙沿径向的宽度与液压油管的直径相同，即管路支撑滚轮60的直径加2倍液压油管的直径等于环形槽槽内底面12和外环形槽槽内底面22之间的径向间距。大滚轮70的圆周面与内环形槽槽内底面12、外环形槽槽内底面22均贴合，即大滚轮70的直径等于环形槽槽内底面12和外环形槽槽内底面22之间的径向间距。

在本实施例中，液压油管可由第一管路固定部件30上的管路入孔穿入到内环形槽10中，然后液压油管沿第一管路固定部件30右侧的7个管路支撑滚轮60与内环形槽槽内底面12之间的间隙前进，当液压油管经过最后一个管路支撑滚轮60后折返，再沿第一管路固定部件30右侧的7个管路支撑滚轮60与外环形槽槽内底面22之间的间隙前进，最后从第二管路固定部件40上的管路出孔穿出，各液压油管在管路入孔和管路出孔外均预留适当长度，各液压油管在第一管路固定部件30和第二管路固定部件40处均固定。

由于外环形槽20跟随管片拼装机的大轴承的外圈转动，因此第二管路固定部件40可保持与管片拼装机上的各液压油缸的位置关系不变，从第二管路固定部件40穿出的液压油管与各液压油缸的位置关系不变，始终可为管片拼装机上的液压油缸供油，且各液压油管在内环形槽10和外环形槽20内保持有序排列，防止液压油管之间发生缠绕。

因此，尽管管片拼装机抓起管片后需要沿周向转动，管片拼装机上的各液压油缸需要对应在空间上改变位置，但从第二管路固定部件40穿出的液压油管总是可用于为管片拼装机上的各液压油缸供油。

具体的，外环形槽20转动时，外环形槽槽内底面22可驱动大滚轮70滚动，而外环形槽槽内底面22也可驱动与其接触的液压油管移动，与液压油管接触的管路支撑滚轮60随之滚动，滚动的大滚轮70和滚动的管路支撑滚轮60可带动环形支架50沿周向自转，环形支架50上的管路支撑滚轮60可进一步驱动液压管路在内环形槽10和外环形槽20之间移动。液压管路在内环形槽10和外环形槽20内缠绕的液压油管的长度不变，第二管路固定部件40在周向上改变位置时，内环形槽10和外环形槽20内的液压管路总是可以跟随变化到对应的姿态。

如图6所示，在内环形槽10的内壁面上设置第一切口13，第一管路固定部件30安装在第一切口13，在外环形槽20的外壁面上设置第二切口23，且第二切口23位于第一切口13的对侧，第二管路固定部件40安装在第二切口23。

在本实施例中，第一管路固定部件30和第二管路固定部件40结构相同，二者具体的结构以第一管路固定部件30为例进行说明：如图7所示，第一管路固定部件30包括上压板31和下压板32，上压板31和下压板32之间通过螺栓33连接，且上压板31和下压板32的间距可通过拧动螺栓33进行调节，上压板31和下压板32之间的空间为前述的管路入孔34。当需要将液压油管从管路入孔34穿进内环形槽10时，可通过拧动螺栓33，调大上压板31和下压板32的间距，当需要将液压油管在第一管路固定部件30处进行固定时，可通过拧紧螺栓33，调小上压板31和下压板32的间距，使液压管路压紧在上压板31和下压板32之间。

如图6所示，第一管路固定部件30的下压板32固定在第一切口13的底部，且第一切口13在内环形槽10的内壁面上沿径向向外具有一定深度，第一切口13的底面及左右两侧面均与内环形槽10的内部连通，液压油管从第一管路固定部件30的左侧穿入第一管路固定部件30的下压板32和上压板31之间的管路入孔34，然后进一步由第一切口13的右侧面穿入内环形槽10的内部。

在本实施例中，内环形槽10和外环形槽20均由三个弧形槽对接成。以外环形槽20为例，如图8所示，连接缝24两侧分别为用于组成外环形槽20的两个弧形槽，组成外环形槽20的各弧形槽既可以单独固定在管片拼装机的大轴承的外圈上组成整体的环形槽，也可以组装后再固定在管片拼装机的大轴承的外圈上。

进一步的，如图6所示，内环形槽10和外环形槽20在第一管路固定部件30的左侧均设有止挡部件14，止挡部件14拼接在内环形槽10上的其中一个弧形槽的端部，第一切口13设置在止挡部件14上。具体的，如图9所示，止挡部件14包括顶板141、两块侧板142，顶板141和两块侧板142组成与内环形槽10相应的槽形，顶板141的后端为向下弯折部1411，两个止挡部件14上的向下弯折部1411的间距刚好可阻止大滚轮70通过，并允许管路支撑滚轮60通过，防止大滚轮70挤压止挡部件14右侧的液压管路。

顶板141的前端焊接有固定板143，固定板143上拧有螺栓144，整个止挡部件14通过螺栓144安装在对应弧形槽的底板的端部。

进一步的，如图10所示，环形支架50包括两个同轴设置的支撑环片51，支撑环片51采用5mm厚弹簧钢板冲压而成，内环形槽10的槽宽l2和外环形槽20的槽宽相同，内环形槽10的侧面和外环形槽20对应的侧面之间预留有用于安装支撑环片51的径向间隙，支撑环片51的径向宽度小于径向间隙的径向宽度l1，两个支撑环片沿轴向间隔设置，管路支撑滚轮60的转轴两端分别对应安装在两个支撑环片51上。

管路支撑滚轮60的直径大于径向间隙的径向宽度l1，管路支撑滚轮60的轴向宽度略小于内环形槽10和外环形槽20的槽宽，管路支撑滚轮60局部位于内环形槽10内，且局部位于外环形槽20内，如此，管路支撑滚轮60可更好的压紧位于管路支撑滚轮60和内环形槽10之间间隙内的液压油管，以及压紧位于管路支撑滚轮60和外环形槽20之间间隙内的液压油管。

如图11所示，管路支撑滚轮60包括圆柱滚体61、转轴62，圆柱滚体61内部具有用于插入转轴62的通孔，该通孔的直径略大于转轴62的直径，圆柱滚体61材质为耐磨聚氨酯，转轴62两端面设有螺孔，转轴62的两端分别通过内六角螺钉63拧在支撑环片51上的对应部位。

实施例2

一种管路环向自走导引方法，请参阅图12至图14。

本方法采用实施例1中的管路环向自走导引装置，本方法具体包括：

如图12所示，将多根液压油管80由第一管路固定部件30上的管路入孔穿入内环形槽，各液压油管80进入第一管路固定部件30的右侧，各液压油管80沿第一管路固定部件30右侧的7个管路支撑滚轮60与内环形槽槽内底面12之间的间隙前进；各液压油管80经过第一管路固定部件30右侧的第7个管路支撑滚轮60后折返，各各液压油管80折返后再沿管路支撑滚轮60与外环形槽槽内底面22之间的间隙前进到第二管路固定部件40的上管路出孔穿出，各液压油管80在管路入孔和管路出孔外均预留适当长度，且各液压油管80在第一管路固定部件30处和第二管路固定部件40处固定。

如图13所示，各液压油管80在管路支撑滚轮60与内环形槽10的槽底面之间的间隙内，以及在管路支撑滚轮60与外环形槽20的槽内底面之间的间隙内并排排列。

进一步的，内环形槽10固定不动，外环形槽20和由两个支撑环片51组成的环形支架可自由转动。

该管路环向自走导引方法以用于管片拼装机为例，如图14所示，当外环形槽20跟随管片拼装机的大轴承的外圈逆时针转动时，管路支撑滚轮60推动液压油管80位于内环形槽10内和外环形槽20之间的部分跟随移动，第一管路固定部件30不动，第二管路固定部件40跟随管片拼装机上各液压油缸转动，第二管路固定部件40与各液压油缸的位置关系始终不变，从而液压油管80位于第二管路固定部件40之外的那一段的长度能够始终与需要液压油管80供油的液压油缸连接。

图14中，大滚轮70转动到第一管路固定部件30左侧时不再转动，避免挤压液压油管80。第二管路固定部件40从图12中的位置转动到图14中的位置，转动角度达到190度，第二管路固定部件40顺时针转动角度也能达到190度，能够满足盾构机的管片拼装机的使用需求。

其中，图12和图14仅作为示意作用，主要用于示意液压油管80的盘绕方式，不代表液压油管的粗细，不代表内环形槽和外环形槽的实际结构和尺寸大小。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。