用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机制造技术

本发明专利技术公开了一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机包括平移系统、回转系统、可伸缩机械臂系统、机械手系统、管片夹取装置以及运动控制系统，其中，平移系统固定在盾构机体上，并沿矩形盾构管片的轴线方向设置，回转系统连接于平移系统，并在平移系统上移动，可伸缩机械臂系统连接于回转系统并作伸缩运动，且该可伸缩机械臂系统能够沿矩形盾构管片的轴线做回转运动和绕回转系统做摆动运动，机械手系统连接于可伸缩机械臂系统，且绕可伸缩机械臂系统进行转动和摆动，从而管片夹取装置连接于机械手系统的端部，并对管片进行夹取，所述运动控制系统连接于可伸缩机械臂系统，并控制可伸缩机械臂系统的运动轨迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道工程领域，具体涉及一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机。
技术介绍
随着科技的进步和发展，城市地下空间开始进行的大规模开发，由于盾构法施工技术具有对地上、地下构筑物和周边环境影响小，保证交通通行、减少道路中断和管线搬迁等优点，于是盾构法施工技术被越来越多地应用于城市道路、地下共同沟、地铁隧道等的施工，纵观国内外盾构技术的发展，其越来越趋向于多元化。在隧道断面方面，除了向圆形隧道发展以外，也向矩形断面隧道发展。而在矩形断面隧道的发展中，由于矩形盾构的形状特殊，在对矩形隧道的管片进行拼装时，若采用传统圆形盾构的管片拼装机，则其适应性较差，从而影响管片拼装的质量。并且对于存在中立柱的矩形隧道管片，现有管片拼装机的运动受到空间限制，此外管片拼装机在管片拼装时对管片姿态的调整复杂，因而降低管片拼装的速度和施工速率。申请人在2015年6月29日申请了一个名称为“一种用于矩形盾构的单机械臂管片拼装机”的专利技术专利申请，公开号为CN105178982A，该专利申请说明书中公开了一种用于矩形盾构的单机械臂管片拼装机，其包括平移系统、回转系统、机械臂系统、机械手系统以及管片夹取装置，由于其中的机械臂系统不可伸缩，从而盾构管片需作平移运动时，则要通过回转盘的回转运动配合机械臂系统间接实现管片的平移运动，平移距离则由回转盘的转动角度控制，然而当矩形隧道断面较大，即回转盘半径较大时，很难精确控制盾构管片的移动距离，由此降低盾构管片的拼装质量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，实现管片拼装位置移动的精确控制，提高管片拼装的质量。为实现上述技术效果，本专利技术公开了一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其包括：平移系统，所述平移系统沿矩形盾构管片的轴线方向设置；回转系统，所述回转系统连接于平移系统，并在平移系统上沿矩形盾构管片的轴线方向移动；可伸缩机械臂系统，所述可伸缩机械臂系统连接于回转系统并作伸缩运动，且该可伸缩机械臂系统沿矩形盾构管片的轴线做回转运动和绕回转系统做摆动运动；运动控制系统，所述运动控制系统连接于可伸缩机械臂系统，并控制可伸缩机械臂系统的运动轨迹；机械手系统，所述机械手系统连接于可伸缩机械臂系统，且绕可伸缩机械臂系统进行转动和摆动；管片夹取装置，所述管片夹取装置连接于机械手系统的端部。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的改进在于，所述平移系统包括：导轨，所述导轨沿矩形盾构管片轴线方向设置；行走装置，所述行走装置装设于导轨上；平移油缸，所述行走装置通过该平移油缸的伸缩在导轨上移动。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述回转系统包括：固定盘，所述固定盘连接于行走装置；回转盘，所述回转盘连接于固定盘，并且该回转盘通过一回转马达在固定盘上绕矩形盾构管片的轴线作回转运动。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述可伸缩机械臂系统包括：大臂，所述大臂一端铰接于回转盘，另一端连接于机械手系统；大臂油缸，所述大臂油缸的筒体装设于回转盘上，所述大臂油缸的杆件铰接于大臂，且该大臂油缸驱动大臂绕大臂与回转盘的铰接点转动；小臂油缸，所述小臂油缸一端铰接于大臂，另一端连接于机械手系统。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述大臂包括：固定端，所述固定端铰接于回转盘；伸缩端，所述伸缩端铰接于固定端；固定底板，所述固定底板装设于固定端的底部；伸缩油缸，所述伸缩油缸的缸体装设于固定底板上，所述伸缩油缸的杆件连接于伸缩端，且该伸缩油缸驱动伸缩端作伸缩运动。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述机械手系统包括：连接座，所述连接座铰接于大臂的伸缩端，而小臂油缸的杆件则铰接于该连接座，且小臂油缸驱动该连接座绕大臂的伸缩端转动；连接筒，所述连接筒为筒体结构，该连接筒上部设有转动轴，下部设有耳座，连接筒即通过转动轴连接于所述连接座；仰俯油缸，所述仰俯油缸一端连接于连接筒的耳座，另一端连接于连接座，并且该仰俯油缸驱动连接筒在连接座上摆动；转动板，所述转动板上部设有轴体，该轴体穿设连接在连接筒内；转动油缸，所述转动板通过该转动油缸连接于连接筒的耳座，且该转动油缸驱动转动板绕连接筒转动。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述管片夹取装置包括：内置油缸，所述内置油缸设置于转动板的轴体内部；吊装筒，所述吊装筒嵌套在内置油缸的下部，所述内置油缸的杆件连接于该吊装筒并带动该吊装筒沿内置油缸移动，所述吊装筒内设有卡槽，所述吊装筒壁上设有与该卡槽对应的卡槽口；吊装螺栓，所述吊装螺栓的一端通过卡槽口放置于卡槽中，另一端通过螺纹与盾构管片连接。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的进一步改进在于，所述运动控制系统包括多轴控制器、比例阀、行程传感器和编码器，其中，多轴控制器分别与比例阀、行程传感器及编码器相连接，比例阀分别装设于回转马达、大臂油缸、小臂油缸和伸缩油缸上并对应控制上述马达和油缸的速率，行程传感器分别装设于大臂油缸、小臂油缸和伸缩油缸上，编码器装设于回转盘上，所述编码器和所述行程传感器将上述马达和油缸的运动信息反馈给多轴控制器，多轴控制器根据接收到的运动信息形成调整控制信号，并将该调整的控制信号输出给对应的比例阀，通过该比例阀控制对应的上述马达和油缸的运动速率。本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，运动控制系统包括三联动控制模式一：回转盘的回转运动，大臂的摆动运动，小臂的摆动运动；以及三联动控制模式二：大臂的摆动运动，小臂的摆动运动，大臂伸缩端的伸缩运动，通过上述三联动控制模式一和三联动控制模式二共同协作，完成盾构管片的位置移动。通过采用运动控制系统以及可伸缩大臂，从而精确控制盾构管片的移动，提高管片拼装的质量。附图说明图1为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机的结构示意图；图2为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中平移系统和回转系统的结构示意图；图3为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中可伸缩机械臂系统的结构示意图；图4为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中大臂的结构示意图；图5为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中机械手系统的结构爆炸图；图6为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中管片夹取装置的结构剖视示意图；图7为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中运动控制系统模式一的示意图；图8为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机中运动控制系统模式二的示意图；图9为本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机拼装管片的示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参阅图1所示，本专利技术用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机包括平移系统10、回转系统20、可伸缩机械臂系统30、机械手系统40、管片夹取装置50以及运动控制系统，其中，平移系统10固定在盾构机体上，并沿矩形盾构管片的轴线方向设置，回转系统20连接于平移系统10，并在平移系统10上沿矩形盾构管片的轴线方向移动，可伸缩机械臂系统30连接于回转系统20并作伸缩运动，且该可伸缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，包括：平移系统，所述平移系统沿矩形盾构管片的轴线方向设置；回转系统，所述回转系统连接于所述平移系统，并且该回转系统在所述平移系统上沿矩形盾构管片的轴线方向移动；可伸缩机械臂系统，所述可伸缩机械臂系统连接于所述回转系统并作伸缩运动，且该可伸缩机械臂系统沿矩形盾构管片的轴线做回转运动和绕回转系统做摆动运动；运动控制系统，所述运动控制系统连接于所述可伸缩机械臂系统，并控制所述可伸缩机械臂系统的运动轨迹；机械手系统，所述机械手系统连接于所述可伸缩机械臂系统，且该机械手系统绕所述可伸缩机械臂系统进行转动和摆动；管片夹取装置，所述管片夹取装置连接于所述机械手系统的端部。

【技术特征摘要】
1.一种用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，包括：平移系统，所述平移系统沿矩形盾构管片的轴线方向设置；回转系统，所述回转系统连接于所述平移系统，并且该回转系统在所述平移系统上沿矩形盾构管片的轴线方向移动；可伸缩机械臂系统，所述可伸缩机械臂系统连接于所述回转系统并作伸缩运动，且该可伸缩机械臂系统沿矩形盾构管片的轴线做回转运动和绕回转系统做摆动运动；运动控制系统，所述运动控制系统连接于所述可伸缩机械臂系统，并控制所述可伸缩机械臂系统的运动轨迹；机械手系统，所述机械手系统连接于所述可伸缩机械臂系统，且该机械手系统绕所述可伸缩机械臂系统进行转动和摆动；管片夹取装置，所述管片夹取装置连接于所述机械手系统的端部。2.根据权利要求1所述的用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，所述平移系统包括：导轨，所述导轨沿矩形盾构管片轴线方向设置；行走装置，所述行走装置装设于所述导轨上；平移油缸，所述行走装置通过该平移油缸的伸缩在所述导轨上移动。3.根据权利要求2所述的用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，所述回转系统包括：固定盘，所述固定盘连接于所述行走装置；回转盘，所述回转盘连接于所述固定盘，并且该回转盘通过一回转马达在所述固定盘上绕矩形盾构管片的轴线作回转运动。4.根据权利要求3所述的用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，所述可伸缩机械臂系统包括：大臂，所述大臂一端铰接于所述回转盘，另一端连接于所述机械手系统；大臂油缸，所述大臂油缸的筒体装设于所述回转盘上，所述大臂油缸的杆件铰接于所述大臂，且该大臂油缸驱动所述大臂绕所述大臂与所述回转盘的铰接点转动；小臂油缸，所述小臂油缸一端铰接于所述大臂，另一端连接于所述机械手系统。5.根据权利要求4所述的用于矩形盾构的可伸缩单机械臂管片拼装机，其特征在于，所述大臂包括：固定端，所述固定端铰接于所述回转盘；伸缩端，所述伸缩端铰接于所述固定端；固定底板，所述固定底板装设于所述固定端的底部；伸缩油缸，所述伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄欠伟，杨正，徐天明，陈哲，张弛，彭世宝，李钦，袁玮皓，孙骏，陆杰，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，上海盾构设计试验研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31