[发明专利]一种用于微型盾构机的拼装管片机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微型盾构机的拼装管片机器人，在盾构掘进完成后， 负责将预制好的管片安装到刚开挖隧道表面，形成衬砌。

背景技术

目前，在大直径盾构内，一般使用悬臂式或单臂式管片拼装机，管片拼装 机在其臂上进行水平移动及旋转动作，螺旋输送机穿过管片拼装机中央，空间 结构布局合理，无干涉。而对于微型盾构而言，较大直径的螺旋输送机在斜穿 管片拼装机中央时，结构就会受到空间和布局的限制，甚至当其旋转或移动时 与螺旋输送机发生干涉，无法满足微型盾构内狭小空间布局的要求。因此研制 一种用于微型盾构机的拼装管片机器人是急需解决的新课题。

发明内容

本发明的目的是针对微型盾构机内空间布局要求的特殊性，提供一种用于 微型盾构机的拼装管片机器人，可实现管片绕隧道轴线旋转、隧道断面方向的 径向提升、沿隧道轴线平移、以及实现管片姿态调整的三个方向摆动、倾翻和 回转六自由度动作。

本发明的目的是这样实现的：一种用于微型盾构机的拼装管片机器人，由导 向轮、支重轮、旋转环、提升导杆、提升油缸、管片提升销、驱动装置、平移 油缸、水平导轨、抓取头、微调油缸、摆动油缸组成，导向轮和支重轮分别焊 接在盾体内壁，也作为拼装管片机器人沿X轴旋转的支撑的轨道；驱动装置固 定在盾体支架上，驱动装置中的小齿轮与旋转环中的大齿轮啮合；提升油缸的 缸体部分与提升导杆连接，提升油缸的活塞杆端通过机构与水平导轨连接，提 升导杆固定端固定在旋转环上；抓取头通过管片提升销与管片连接，并由4组 微调油缸支撑在管片的四点将其固定；平移油缸的活塞杆与抓取头连接，抓取 头安装在水平导轨上，摆动油缸一端固定在水平导轨上，一端连接到微调油缸 上；其工作原理是，将隧道的轴线方向设为X轴，隧道径向水平方向为Y轴， 隧道径向垂直方向为Z轴；导向轮和支重轮分别焊接在盾体内壁，也作为拼装 管片机器人沿X轴旋转的支撑的轨道；驱动装置中的2组液压马达连接减速机 驱动小齿轮带动大齿轮及与大齿轮连接的旋转环在轮组上绕X轴顺/逆时针旋 转，从而带动与旋转环相连的整个机器人装置旋转，旋转角度可达±200°；4 组微调油缸两两同时动作分别实现管片绕Y轴方向、绕X轴方向摆动，2组摆动 油缸可实现管片绕Z轴方向摆动，摆动角度±2°，从而实现管片的姿态调整； 通过2组提升油缸同步带动管片沿2组提升导杆实现Z轴方向运动，平移机构 则利用固定在机架上的平移油缸推动抓取头沿水平导轨实现X轴方向运动；该 装置采用液压驱动，恒压变量泵驱动液压马达实现机器人绕X轴的旋转动作， 通过比例换向阀实现无级调速，利用液压制动器实现制动控制；机器人沿Z轴 的提升动作和沿X轴的平移动作都靠比例换向阀控制提升油缸和平移油缸实现 无级调速；微调油缸和摆动油缸通过三位四通阀和平衡阀实现管片的摆动、倾 翻、俯仰等姿态调整。

本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是，将隧道的轴线方向 设为X轴，隧道径向水平方向为Y轴，隧道径向垂直方向为Z轴；导向轮和支 重轮分别焊接在盾体内壁，也作为拼装管片机器人沿X轴旋转的支撑的轨道； 驱动装置中的2组液压马达连接减速机驱动小齿轮带动大齿轮及与大齿轮连接 的旋转环在轮组上绕X轴顺/逆时针旋转，从而带动与旋转环相连的整个机器人 装置旋转，旋转角度可达±200°；4组微调油缸两两同时动作分别实现管片绕 Y轴方向、绕X轴方向摆动，2组摆动油缸可实现管片绕Z轴方向摆动，摆动角 度±2°，从而实现管片的姿态调整；通过2组提升油缸同步带动管片沿2组提 升导杆实现Z轴方向运动，平移机构则利用固定在机架上的平移油缸推动抓取 头沿水平导轨实现X轴方向运动；该装置采用液压驱动，恒压变量泵驱动液压 马达实现机器人绕X轴的旋转动作，通过比例换向阀实现无级调速，利用液压 制动器实现制动控制；机器人沿Z轴的提升动作和沿X轴的平移动作都靠比例 换向阀控制提升油缸和平移油缸实现无级调速；微调油缸和摆动油缸通过三位 四通阀和平衡阀实现管片的摆动、倾翻、俯仰等姿态调整。

一种用于微型盾构机的拼装管片机器人与现有技术相比，具有构思新颖科 学、结构精巧紧凑，节约能源、不但结构上保证了空间布局的特殊要求、给螺 旋输送机等相关部件提供了足够的安装空间、而且满足了管片拼装的各种动作 和各向定位的精准要求等优点，将广泛地应用于盾构机行业中。

附图说明

下面结合附图及实例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。