一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法，包括滑轨机架、移动机构、回转机构、回转梁、伸缩臂、抓取机构、撑紧油缸和焊接机械手，滑轨机架设置在TBM主梁下方，移动机构设置在滑轨机架上，回转机构设置在移动机构下方，回转梁设置于回转机构下方，伸缩臂分别设置在回转梁两侧，抓取机构设置在伸缩臂的下方，撑紧油缸分别铰接于回转梁撑紧接头和外臂撑紧接头，焊接机械手设置于回转梁下方，免去了钢拱架开口环的人工二次撑紧、钢板切割、钢板焊接等较为繁琐的封口工序，实现了钢拱架的自动封口安装作业，大大提高了钢拱架的拼装效率，减轻了施工人员的劳动强度，提高了施工的安全性。施工的安全性。施工的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法


[0001]本专利技术涉及隧道钢拱架封口安装
，具体涉及一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，同时也提供一种TBM钢拱架自动封口安装作业方法。

技术介绍

[0002]TBM(Tunnel Boring Machine)是一种用于开挖硬岩隧道的大型设备，具有开挖、出渣和支护等功能。TBM的施工势必会引起围岩变形、破坏甚至坍塌，在遇到围岩质量差、岩体破碎严重的情况时，必须由钢拱架提供及时有效的支护来控制围岩的变形，防止围岩的破坏。
[0003]目前，钢拱架安装主要通过人工配合钢拱架安装器的方式进行的，将多个钢拱架连接拼装，形成一个开口环形整体，撑紧至岩壁上；然后，进行钢拱架的封口作业，由工人手动将钢拱架环底部两侧拖动对齐，利用千斤顶进行钢拱架的二次撑紧，确保钢拱架贴紧岩壁，再将钢板焊接于钢拱架环的底部缺口处，实现最终成环。施工人员的操作空间狭小，强振动、多粉尘、阴暗潮湿，工作环境十分恶劣，施工人员时常需站在泥浆中完成作业；钢拱架十分沉重，难以抓紧和拖动，封口工序更是需要多人共同完成钢拱架的位姿调整和二次撑紧作业，严重影响了施工效率，易导致支护不及时或质量不稳定最终造成塌方事故。
[0004]钢拱架封口主要依靠人工作业，自动化程度低，施工人员工作量大，施工的质量、效率和安全性无法得到保障，不适应TBM高效、安全的施工要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所提供的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，包括固定在TBM主梁上的滑轨机架，可移动固定在滑轨机架上的移动机构，固定在移动机构上带回转梁的回转机构，设置在回转梁上的两个伸缩臂、两个抓取机构、两个撑紧油缸和焊接机械手，
[0008]两个所述伸缩臂分别铰接固定于所述回转梁的两端，所述伸缩臂的端部设置有抓取机构，所述回转梁上设置有两个回转梁撑紧接头，所述伸缩臂上设置有外臂撑紧接头，两个所述撑紧油缸分别铰接于对应回转梁撑紧接头和外臂撑紧接头，所述焊接机械手一端固定于所述回转梁上。优选两个所述撑紧油缸呈交叉结构，所述撑紧油缸伸展时推动两个所述伸缩臂外扩。
[0009]作为可选的方案，所述滑轨机架的底部设置有内滑轨，所述移动机构包括移动框架、框架移动接头、移动油缸和机架移动接头，所述移动框架两侧设置有与所述滑轨机架的内滑轨相配合的滑块，所述移动油缸的两端分别铰接于固定于移动框架上的所述框架移动接头和固定于所述滑轨机架上的所述机架移动接头。
[0010]进一步，为了方便实现回转调整，所述回转机构包括回转轴和回转驱动装置，所述
回转轴设置在移动框架下方，所述回转驱动装置分别连接所述回转轴和所述回转梁。
[0011]进一步，所述伸缩臂包括外臂、伸缩油缸和内臂，所述外臂铰接设置在所述回转梁的两端，所述内臂滑动固定于所述外臂中，所述外臂上设置有外臂伸缩接头，所述内臂与带连接座伸缩接头的连接座固定连接，所述伸缩油缸分别铰接于外臂伸缩接头和连接座伸缩接头。
[0012]进一步，所述抓取机构包括连接座、微调油缸、连接梁和机械夹手，所述连接座设置于所述内臂的下方，所述连接梁与所述连接座通过铰接的方式连接，所述连接座上设置有连接座微调接头，所述连接梁上设置有连接梁微调接头，所述微调油缸两端分别铰接于连接座微调接头和连接梁微调接头，所述连接梁的两端分别设置有所述机械夹手；
[0013]所述机械夹手包括导杆、连杆、支撑座、夹持油缸和卡爪，所述支撑座设置于连接梁的两端，所述导杆可移动的设置于支撑座上，所述卡爪包括作动端和夹持端，作动端和夹持端之间设置有铰接于支撑座上的支点，所述连杆的两端分别铰接于所述导杆和所述卡爪的作动端，所述导杆上设置有导杆夹持接头，所述支撑座上设置有支撑座夹持接头，所述夹持油缸分别铰接于导杆夹持接头和支撑座夹持接头，所述夹持油缸的伸缩可以带动所述导杆和所述支撑座的相对移动从而带动所述卡爪绕支点转动角度。
[0014]进一步，所述焊接机械手包括一级臂、二级臂、三级臂、四级臂和焊枪，所述一级臂设置于回转梁下方，所述二级臂铰接于一级臂端部，所述三级臂铰接于二级臂端部，所述四级臂铰接于三级臂端部，所述焊枪铰接于四级臂端部。
[0015]进一步，还包括钢拱架封口件，所述钢拱架封口件包括短封口件、U型钢和长封口件，所述短封口件和所述长封口件均为工字钢，端面设置有开了两个通孔的钢板，分别与钢拱架开口环缺口处两侧的钢拱架进行固定连接，所述U型钢设置于所述短封口件和所述长封口件的内侧。
[0016]一种上述TBM钢拱架自动封口安装作业装置的作业方法，包括以下步骤：
[0017]步骤A，由TBM上的撑紧设备将钢拱架撑紧至岩壁上，呈钢拱架开口环的形式，将短封口件和长封口件的端面与钢拱架开口环固定连接，利用焊接机械手将U型钢与短封口件焊接固定；
[0018]步骤B，移动油缸驱动移动框架靠近钢拱架封口件，然后回转驱动装置驱动回转梁，使得回转梁两侧的伸缩臂对准钢拱架封口件；
[0019]步骤C，夹持油缸驱动机械夹手上的卡爪张开，伸缩油缸驱动内臂伸出，使得机械夹手靠近钢拱架封口件，然后微调油缸驱动连接梁，调整抓取机构的角度，使其贴合钢拱架封口件的抓取位置；
[0020]步骤D，夹持油缸驱动机械夹手上的卡爪收紧，将钢拱架封口件紧紧抓住，然后撑紧油缸驱动伸缩臂向两侧张开，使得钢拱架封口件贴紧岩壁；
[0021]步骤E，焊接机械手将U型钢和长封口件之间的缝隙焊接固定，实现封口成环。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法，免去了钢拱架开口环的人工二次撑紧、钢板切割、钢板焊接等较为繁琐的封口工序，实现了钢拱架的自动封口安装作业，大大提高了钢拱架的拼装效率，减轻了施工人员的劳动强度，提高了施工的安全性；通过设置移动机构、回转机构和伸缩臂，实现了对钢拱架自动封口安装过程中的前后、上下和左右方向运动的控制，同时利用微调油缸可以调整抓取机
构的角度，结构简单，操作方便，封口安装效果好；通过设置钢拱架封口件，使得钢拱架的封口连接更为便捷和快速。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的主体结构的主视图；
[0024]图2是本专利技术的主体结构的侧视图；
[0025]图3是本专利技术中的移动机构部分的结构示意图；
[0026]图4是本专利技术中的回转连接机构部分的结构示意图；
[0027]图5是本专利技术中的伸缩臂部分的结构示意图；
[0028]图6是本专利技术中的抓取机构部分的结构示意图；
[0029]图7是本专利技术中的机械夹手部分的结构示意图；
[0030]图8是本专利技术中的焊接机械手部分的结构示意图；
[0031]图9是本专利技术中的钢拱架封口件部分的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，其特征在于，包括固定在TBM主梁上的滑轨机架(1)，可移动固定在滑轨机架(1)上的移动机构(2)，固定在移动机构(2)上带回转梁(4)的回转机构(3)，设置在回转梁(4)上的两个伸缩臂(5)、两个抓取机构(6)、两个撑紧油缸(7)和焊接机械手(8)；两个所述伸缩臂(5)分别铰接固定于所述回转梁(4)的两端，所述伸缩臂(5)的端部设置有抓取机构(6)，所述回转梁(4)上设置有两个回转梁撑紧接头(71)，所述伸缩臂(5)上设置有外臂撑紧接头(72)，两个所述撑紧油缸(7)分别铰接于对应回转梁撑紧接头(71)和外臂撑紧接头(72)，所述焊接机械手(8)一端固定于所述回转梁(4)上。2.根据权利要求1所述的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，其特征在于，所述滑轨机架(1)的底部设置有内滑轨，所述移动机构(2)包括移动框架(21)、框架移动接头(22)、移动油缸(23)和机架移动接头(24)，所述移动框架(21)两侧设置有与所述滑轨机架(1)的内滑轨相配合的滑块，所述移动油缸(23)的两端分别铰接于固定于移动框架(21)上的所述框架移动接头(22)和固定于所述滑轨机架(1)上的所述机架移动接头(24)。3.根据权利要求1所述的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，其特征在于，所述回转机构(3)包括回转轴(31)和回转驱动装置(32)，所述回转轴(31)设置在移动框架(21)下方，所述回转驱动装置(32)分别连接所述回转轴(31)和所述回转梁(4)。4.根据权利要求1所述的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，其特征在于，所述伸缩臂(5)包括外臂(51)、伸缩油缸(52)和内臂(53)，所述外臂(51)铰接设置在所述回转梁(4)的两端，所述内臂(53)滑动固定于所述外臂(51)中，所述外臂(51)上设置有外臂伸缩接头(521)，所述内臂(53)与带连接座伸缩接头(522)的连接座(61)固定连接，所述伸缩油缸(52)分别铰接于外臂伸缩接头(521)和连接座伸缩接头(522)。5.根据权利要求1所述的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，其特征在于，所述抓取机构(6)包括连接座(61)、微调油缸(62)、连接梁(63)和机械夹手(64)，所述连接座(61)设置于所述内臂(53)的下方，所述连接梁(63)与所述连接座(61)通过铰接的方式连接，所述连接座(61)上设置有连接座微调接头(621)，所述连接梁(63)上设置有连接梁微调接头(622)，所述微调油缸(62)两端分别铰接于连接座微调接头(621)和连接梁微调接头(622)，所述连接梁(63)的两端分别设置有所述机械夹手(64)；所述机械夹手(64)包括导杆(641)、连杆(642)、支撑座(643)、夹持油缸(644)和卡爪(645)，所述支撑座(643)设置于连接梁(63)的两端，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何源福，龙斌，邓朝辉，徐震，谭青，雷茂林，曾桂英，姚捷，夏毅敏，林赉贶，
申请(专利权)人：中南大学中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：