[实用新型]一种新型钢拱架拼装机

说明书

本实用新型公开了一种新型钢拱架拼装机，解决的技术问题是由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用。本实用新型包括机架，机架上设有旋转装置和拼装环，所述的拼装环上设有拼装抓手，旋转装置上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构。本实用新型将钢拱架的人工拼装模式直接升级为机器人拼装，不需要工人长期处在恶劣的施工环境下，降低安全隐患；工作效率高，TBM施工后采用机器人及时进行支护，提高质量，减少塌方事故的发生。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工领域，具体涉及一种新型钢拱架拼装机。

背景技术

TBM施工过程中需要采用钢拱架对其后方进行及时支护，目前主要的支护方式为人工支护，支护过程是将一段一段的钢拱架拼装成环形，并将拼装完成后的钢拱架撑起在TBM施工后的隧道内，拼装过程采用人工对接各段钢拱架并需要人工拧螺栓将其拧紧，这就需要工人长时间现场作业，一旦发生塌方，很容易发生人员伤亡事故，安全隐患大，且人工支护效率低。因此由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用。针对如何安全、高效、高质量的及时解决支护难题，提高TBM施工安全和效率，钢拱架拼装急需实现由人工操作向机器人化操作转型，整体性能达到国际领先水平。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用，提供一种提高TBM施工安全和效率的新型钢拱架拼装机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：一种新型钢拱架拼装机，包括机架，机架上设有旋转装置和拼装环，所述的拼装环上设有拼装抓手，旋转装置上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构。

所述的拼装环包括支撑环I和油缸，支撑环I一侧设有旋转环I，所述的旋转环I内侧设有大齿圈，所述的油缸一端固定在机架上、另一端固定在支撑环I上，所述的支撑环I上设有电机，电机的输出轴上设有小齿轮，小齿轮与大齿圈相啮合。

所述的拼装抓手包括并联平台I，并联平台I下部通过安装板I与旋转环I连接，并联平台I上部设有抓取头，抓取头两侧设有I号油缸和II号油缸，抓取头内侧设有滚轮，I号油缸的底座固定在抓取头上，I号油缸的活塞杆与滚轮连接， I号油缸与II号油缸对称设置。

所述的螺栓拧紧及连接片抓取机构包括并联平台II，并联平台II通过安装板II与旋转装置连接，并联平台II上设有末端执行机构，所述的末端执行机构上设有螺栓拧紧筒。

所述的末端执行机构包括框体，框体两侧设有抓手，抓手与框体铰接连接，框体两侧的抓手之间设有伸缩油缸，螺栓拧紧筒设置在抓手上。

所述的旋转装置包括支撑环II和旋转环II，螺栓拧紧及连接片抓取机构设置在旋转环II上。

所述的机架下方还设有钢拱架运输系统。

一种新型钢拱架拼装机的拼装方法，包括以下步骤：①通过钢拱架运输系统将钢拱架运送到拼装抓手的抓取范围内；②控制拼装抓手抓取第一块钢拱架后并旋转拼装环给第二块钢拱架让位；③抓取第二块钢拱架后采用螺栓拧紧及连接片抓取机构将第一块钢拱架和第三块钢拱架通过螺栓拧紧连接；④依次抓取剩余的钢拱架并采用螺栓拧紧及连接片抓取机构将相邻钢拱架之间通过螺栓拧紧连接；⑤将第一块钢拱架和最后一块钢拱架对接并通过螺栓拧紧连接后完成环形钢拱架的拼装。

步骤②所述的拼装抓手抓取钢拱架时，采用抓取头抓取钢拱架，I号油缸和II号油缸分别带动滚轮张开，并联平台I控制滚轮伸至钢拱架上横板的下方，这时，I号油缸和II号油缸分别带动滚轮压紧钢拱架，将钢拱架卡在拼装抓手的两个滚轮内。

步骤③所述的螺栓拧紧及连接片抓取机构拧紧螺栓时，将螺栓拧紧及连接片抓取机构移动至两个钢拱架的对接处，使螺栓拧紧筒内的螺帽与螺栓对接，并用抓手抓紧钢拱架作为支撑，旋转螺栓拧紧筒拧紧螺帽即可。