【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程机械领域，具体涉及一种盾构管片混凝土自动抹光设备。
技术介绍
1、混凝土盾构管片是指以水泥混凝土为主要材料的圆弧状管片，是隧道支撑体系重要组成部分，是隧道最外层的屏障，承担抵抗土层压力、地下水压力以及特殊载荷的作用，是地下隧道能够顺利建成的安全保障。混凝土盾构管片几何形状为弧状，一般是将一整个圆形管道分成几块，将盾构管片分别生产后，再将其分段拼装，行程一个完整的闭环。盾构管片生产材料通常采用专用高强度抗渗混凝土。盾构管片生产模具在密封浇筑混凝土后，需要的加工步骤有：修型、抹光、冷却固化、喷涂保养剂等方可成型为弧状盾构管片。生产步骤中，修型工序主要工作目的是收集浇筑时产生的余料、补充浇筑水泥时的缺料，以此保证混凝土盾构管片整体的密度，清理模具边缘残留的水泥预料，保证管片整体形状；清除弧状表面因浇筑产生的气泡、杂志等，以保证管片弧状表面与模具表面平齐，无较大的凹凸度。抹光工序主要工作目的是通过抹光工作头将盾构管片弧状表面抹光收浆，尽可能减小弧状表面的凹凸度，使弧状表面误差达到工程标准：各个方向平整度误差小于等于5毫米。通过抹光工序实现弧状表面光滑平整、无棱角、掉角、麻面、气泡等，弧状表面整体无修型工具残留痕迹，形成一片完整光滑的弧状表面。
2、申请号201920746814.8公开了一种用于地铁管片圆弧面抹平装置。通过在龙门架上安装三维运动机构，三位运动机构上安装抹平机头，抹平机头具有抹平板，抹平板为与地铁管片圆弧面相同的圆弧形板，三维运动机构驱动抹平板与地铁管片圆弧面同轴设置后，驱动抹平板沿地铁管片圆
3、申请号202021966740.8公开了一种管片混凝土自动抹光机。该设备包括长方形框梁，下方安装有四个立柱，上方安装有x轴直线导轨滑台，x轴滑台上方安装有y轴直线导轨滑台，y轴滑台上方安装有活动面板，活动面板上方安装有z轴竖梁，z轴竖梁底部连接这抹光工作台。该设备能完成抹光工作，但是设备设计不够简洁，工作头整体较大，在运动过程中产生的惯性力较大，安全系数较低。
4、申请号202021905849.6公开了一种盾构管片混凝土自动抹面装置。该装置通过驱动抹面梁进行横向的往复运动，以及相对于管片混凝土外弧面的纵向运动，自动对盾构管片混凝土的外弧面进行完整的刮平抹面，比完全依靠人工进行抹面的效率更高，外弧面加工更平整，但是该装置只能完成盾构管片加工工序中的修型目的，无法实现抹光目的。
5、目前，模具浇筑混凝土后的抹光工序，大部分由人工手持抹光机在密闭车间内完成。这种加工方式不仅无法实现自动化生产，完成产业链升级，而且人工抹光工作耗费时间更多，效率更低，恶劣的工作环境对工人身体健康有严重威胁，同时人工操作可能存在管片抹光不充分，成品中出现麻面，不仅影响管片表面质量，甚至会降低管片的抗渗性能，造成隧道内滴水漏水的情况，导致管片使用年限降低，造成安全隐患。因此本专利技术中设计了一种盾构管片混凝土自动抹光设备，用于盾构管片的抹光工作。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种盾构管片混凝土自动抹光设备，该设备能够使抹光工作不再需要人工操作，使抹光工作耗时大幅度缩减，极大提高盾构管片生产效率。
2、本专利技术为实现上述目的，采用技术解决方案为：
3、一种盾构管片混凝土自动抹光设备，包括整体桁架和浮动式旋转抹光工作头。整体桁架上端安装有纵向行走机构，纵向行走机构上安装有横向行走机构，横向行走机构上安装有竖向行走机构，竖向行走机构的下端固定安装有浮动式旋转抹光工作头。
4、所述整体桁架包括方形运动平台和方形运动平台下端安装的六个支撑柱，支撑柱下端通过方形平台地脚固定板与地面连接；纵向行走机构包括第一纵向运动齿条和第二纵向运动齿条。
5、第一纵向运动齿条和第二纵向运动齿条分别连接在整体桁架方形运动平台较长的两边，第一纵向运动齿条和第二纵向运动齿条上端运行着的是第一电机固定平台和第二电机固定平台，第一、第二电机固定平台上端安装着第一、第二纵向运动驱动电机连接底座，第一、第二纵向运动驱动电机连接底座上端安装着第一、第二纵向运动驱动电机。
6、所述横向行走机构由横向运动滑动轨道和横向运动齿条组成主体部分，横向运动齿条安装在横向运动滑动轨道上端，始终保持平行关系。
7、横向运动齿条上端运行着的是横向运动电机固定平台；横向运动电机固定平台上端安装着横向运动驱动电机连接底座，横向运动驱动电机连接底座上端安装着横向运动驱动电机。
8、所述竖向行走机构由竖向运动轴和竖向运动驱动电机组成主体部分，竖向运动驱动电机通过竖向运动驱动电机连接底座安装在竖向运动平台前板上。
9、竖向运动轴通过轴上两个相邻面安装着的竖向运动滑动导轨和竖向运动平台底板连接，竖向运动轴可以在竖向运动平台内进行竖向运动，并始终和地面保持垂直关系。
10、竖向运动驱动电机通过竖向运动驱动电机连接底座安装在竖向运动平台前板上，并通过竖向运动驱动电机传动齿轮与竖向运动轴上安装的竖向运动齿条连接，以此实现竖向运动轴的上下移动。
11、所述竖向运动轴为方形长管状；竖向运动轴上端安装着竖向运动上方限位器，竖向运动上方限位器的宽度值大于竖向运动平台侧板的宽度值，以此达到限位的目的。
12、所述竖向运动上方限位器的下端安装着橡胶块，竖向运动轴的侧壁安装着竖向运动滑动导轨和竖向运动下方限位器，竖向运动下方限位器位于竖向运动滑动导轨的下端。
13、所述浮动式旋转抹光工作头由浮动机构和旋转机构两部分组成。浮动式旋转抹光工作头通过工作头连接固定板安装在竖向运动轴的正下方，工作头连接固定板两端的平台中心有通孔，两侧的导轨下端和旋转轴承座固定连接，弹簧套设在导轨上，导轨直径要小于弹簧直径，导轨顶端凸出部分直径大于工作头连接固定板两端中心平台中心孔径，以此达到限位目的。通过弹簧的反作用力使抹光工作头实现浮动目的。
14、浮动式旋转抹光工作头的抹光电机安装在抹光电机套筒内，抹光电机套筒上端安装着抹光电机套筒上盖，以此固定抹光电机。抹光电机套筒两侧安装着旋转轴，旋转轴由旋转电机输入动力，通过蜗轮蜗杆减速器改变输入动力的方向，旋转电机和蜗轮蜗杆减速器连接，蜗轮蜗杆减速器安装在蜗轮蜗杆减速器固定板上，蜗轮蜗杆减速器固定板和左侧工作头旋转轴承座连接，以此达到固定旋转电机和蜗轮蜗杆减速器的目的。旋转机构由以上部分组成，能够实现抹光工作头的旋转角度调节和旋转后定位的目的。
15、所述抹光机包括抹盘和抹光电机，抹盘呈圆盘状，抹盘四周设置有弧形翻边，弧形翻边向上倾斜，抹光电机可调节转速，与抹盘可更换式连接。
16、本专利技术的有益效果是：
17、上述盾构管片混凝土自动抹光设备中，设置有抹光机构、纵向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种盾构管片混凝土自动抹光设备，包括整体桁架(1)和浮动式旋转抹光工作头(5)；所述整体桁架(1)包括方形运动平台(11)和支撑柱(12)，支撑柱(12)下端通过地脚固定板(13)与地面连接；整体桁架(1)与纵向行走机构(2)固定连接，纵向行走机构(2)与横向行走机构(3)活动连接，横向行走机构(3)与竖向行走机构(4)活动连接，竖向行走机构(4)与浮动式旋转抹光工作头(5)固定连接；其特征在于：所述浮动式旋转抹光工作头(5)包括旋转机构(8)、浮动机构(7)、抹光机(9)、工作头连接固定板(51)、旋转轴承座(54)；工作头连接固定板(51)与竖向运动轴(42)固定连接，旋转轴承座(54)通过浮动机构(7)与工作头连接固定板(51)连接；抹光机(7)通过旋转轴(58)与旋转机构(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述旋转机构(8)包括旋转轴(58)、蜗轮蜗杆减速器(57)、旋转电机(55)；旋转轴(58)与蜗轮蜗杆减速器(57)输出端连接，旋转电机(55)与蜗轮蜗杆减速器(57)输入端连接，蜗轮蜗杆减速器(57)与蜗
3.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述浮动装置(7)包括导轨(52)和弹簧(53)；弹簧(53)套设在导轨(52)上；导轨(52)直径要小于弹簧(53)直径；导轨(52)顶端凸出部分直径大于工作头连接固定板(51)两端平台中心孔直径；导轨(52)底端和旋转轴承座(58)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述整体桁架(1)包括方形运动平台(11)和连接在方形运动平台下端的六个方形运动平台支撑柱(12)，方形运动平台支撑柱(12)的下端通过方形平台地脚固定板(13)与地面连接。
5.纵向行走机构(2)包括第一纵向运动齿条(21)，第一纵向运动滑动轨道(25)，第二纵向运动齿条(210)，第二纵向运动滑动轨道(26)；第一纵向运动齿条(21)和第一纵向运动滑动轨道(25)连接在方形运动平台(11)右侧长边，第二纵向运动滑动轨道(26)和第二纵向运动齿条(210)连接在方形运动平台(11)的左侧长边；第一纵向运动齿条(21)和第二纵向运动齿条(210)上分别连接着第一电机固定平台(22)和第二电机固定平台(29)，第一电机固定平台(22)包括第一纵向运动驱动电机连接底座(24)和第一纵向运动驱动电机(23)；第二电机固定平台(29)包括第二纵向运动驱动电机连接底座(27)和第二纵向运动驱动电机(28)。
6.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述横向行走机构(3)包括横向运动滑动轨道(32)和横向运动齿条(33)；横向运动滑动轨道(32)边缘设有横向运动限位器(31)，横向运动滑动轨道(32)和横向运动齿条(33)上端连接着横向运动电机固定平台(35)和连接在横向运动驱动电机连接底座(311)上端的横向运动驱动电机(310)；横向运动电机固定平台(35)上端与竖向运动平台底板(36)、竖向运动平台左侧板(34)、竖向运动平台前板(37)、竖向运动平台右侧板(38)和竖向运动平台后板(39)固定连接；横向行走机构(3)的两端连接在第一电机固定平台(22)和第二电机固定平台(29)上。
7.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述竖向运动机构(4)包括竖向运动轴(42)和竖向运动驱动电机(44)；竖向运动轴(42)通过竖向运动滑动机构(46)与竖向运动平台前板(37)后侧的滑块连接，竖向运动驱动电机(44)通过竖向运动驱动电机连接底座(43)连接在竖向运动平台前板(37)上，并通过传动齿轮与连接在竖向运动轴(42)上的竖向运动齿条(45)连接；竖向运动轴(42)为方形长管状；竖向运动轴(42)上端连接着竖向运动上方限位器(41)，竖向运动上方限位器(41)的宽度值大于竖向运动平台侧板的宽度值，竖向运动上方限位器(41)的下端连接着橡胶块，竖向运动轴(42)的侧壁连接着竖向运动滑动机构(46)和竖向运动下方限位器(47)，竖向运动下方限位器(47)位于竖向运动滑动机构(46)的下端。
8.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于，所述抹光机(7)包括抹光电机套筒(510)、抹光电机(511)、抹光电机套筒上盖(59)、抹盘(512)；抹光电机(511)安装在抹光电机套筒(510)内，抹光电机套筒(510)上端安装着抹光电机套筒上盖(5...
【技术特征摘要】
1.一种盾构管片混凝土自动抹光设备，包括整体桁架(1)和浮动式旋转抹光工作头(5)；所述整体桁架(1)包括方形运动平台(11)和支撑柱(12)，支撑柱(12)下端通过地脚固定板(13)与地面连接；整体桁架(1)与纵向行走机构(2)固定连接，纵向行走机构(2)与横向行走机构(3)活动连接，横向行走机构(3)与竖向行走机构(4)活动连接，竖向行走机构(4)与浮动式旋转抹光工作头(5)固定连接；其特征在于：所述浮动式旋转抹光工作头(5)包括旋转机构(8)、浮动机构(7)、抹光机(9)、工作头连接固定板(51)、旋转轴承座(54)；工作头连接固定板(51)与竖向运动轴(42)固定连接，旋转轴承座(54)通过浮动机构(7)与工作头连接固定板(51)连接；抹光机(7)通过旋转轴(58)与旋转机构(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述旋转机构(8)包括旋转轴(58)、蜗轮蜗杆减速器(57)、旋转电机(55)；旋转轴(58)与蜗轮蜗杆减速器(57)输出端连接，旋转电机(55)与蜗轮蜗杆减速器(57)输入端连接，蜗轮蜗杆减速器(57)与蜗轮蜗杆减速器固定板(56)固定连接，蜗轮蜗杆减速器固定板(56)和左侧旋转轴承座(54)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述浮动装置(7)包括导轨(52)和弹簧(53)；弹簧(53)套设在导轨(52)上；导轨(52)直径要小于弹簧(53)直径；导轨(52)顶端凸出部分直径大于工作头连接固定板(51)两端平台中心孔直径；导轨(52)底端和旋转轴承座(58)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种盾构管片混凝土自动抹光设备，其特征在于：所述整体桁架(1)包括方形运动平台(11)和连接在方形运动平台下端的六个方形运动平台支撑柱(12)，方形运动平台支撑柱(12)的下端通过方形平台地脚固定板(13)与地面连接。
5.纵向行走机构(2)包括第一纵向运动齿条(21)，第一纵向运动滑动轨道(25)，第二纵向运动齿条(210)，第二纵向运动滑动轨道(26)；第一纵向运动齿条(21)和第一纵向运动滑动轨道(25)连接在方形运动平台(11)右侧长边，第二纵向运动滑动轨道(26)和第二纵向运动齿条(210)连接在方形运动平台(11)的左侧长边；第一纵向运动齿条(21)和第二纵...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠加，尹俊楠，张远迁，李中赛，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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