用于矩形盾构的回转拼装机.pdf

本发明的用于矩形盾构的回转拼装机，包括整合而成的轴向平移机构、回转机构、提升机构、横向平移机构以及微调机构，可实现八个自由度的调节，轴向平移机构包括沿盾构轴线方向设置的两个轴向导轨和设于两个轴向导轨上可沿轴向导轨移动的固定盘体；回转机构包括设于固定盘体上可沿盾构轴线方向绕固定盘体旋转的回转盘体；提升机构包括对称设置于回转盘体上的两个导向座和设于导向座内可沿导向座的轴线方向移动的提升柱；横向平移机构包括沿垂直于导向座的轴线方向固设于两个提升柱上的机架、设于机架内的两个横向导轨和设于两个横向导轨上可沿横向导轨移动的吊装架；微调机构包括可伸缩设置于吊装架的球铰油缸和多个调偏油缸，球铰油缸上设于吊具。

1.  一种用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，包括整合而成的轴 向平移机构、回转机构、提升机构、横向平移机构以及微调机构，其中：
所述轴向平移机构包括与盾构主机连接且沿盾构轴线方向设置的两 个轴向导轨和设于两个所述轴向导轨上且可沿所述轴向导轨移动的固定 盘体；
所述回转机构包括设于所述固定盘体上且可沿盾构轴线方向绕所述 固定盘体旋转的回转盘体；
所述提升机构包括对称设置于所述回转盘体上的两个导向座和分别 设于两个所述导向座内且可沿所述导向座的轴线方向移动的两个提升柱；
所述横向平移机构，包括沿垂直于导向座的轴线方向固设于两个所述 提升柱上的机架、设于所述机架内的两个横向导轨和设于两个所述横向导 轨上且可沿所述横向导轨移动的吊装架；
所述微调机构包括可伸缩地设置于所述吊装架底部的球铰油缸和多 个调偏油缸，所述球铰油缸上设于用于固定管片的吊具，所述调偏油缸上 设有垫块。

2.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述固定盘体通过连接于所述固定盘体与所述轴向导轨之间的轴向平移油 缸沿所述轴向导轨移动。

3.  如权利要求2所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述轴向导轨上设有第一导向槽，所述固定盘体上设有与所述第一导向槽相 配合的第一滚轮组。

4.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述回转机构还包括用于驱动所述回转盘体的回转电机，所述回转盘体的内 环面设有第一齿条，所述回转电机的机轴上设有与所述第一齿条相配合的 第二齿条。

5.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述提升柱通过设置于所述机架上的提升油缸沿所述导向座的轴线方向移 动。

6.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述吊装架通过连接于所述吊装架与所述机架之间的横向平移油缸沿所述 横向导轨移动。

7.  如权利要求6所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述横向导轨上设有第二导向槽，所述吊装架上设有与所述第二导向槽相配 合的第二滚轮组。

8.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述吊具上开设有用于穿设销轴的连接孔。

9.  如权利要求1所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述吊装架底部设有调偏座，所述球铰油缸设于所述调偏座的中心，多个所 述调偏油缸均匀设置于以所述球铰油缸为圆心的同一圆周上。

10.  如权利要求9所述的用于矩形盾构的回转拼装机，其特征在于，所 述调偏油缸的数量为四个。

用于矩形盾构的回转拼装机
技术领域
本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其是指一种用于矩形盾构的回转拼 装机。
背景技术
随着城市地下空间的大规模的开发，盾构法施工技术因其对地上、地 下构筑物、周边环境影响小，保证交通通行、减少道路中断、管线搬迁等 优势，越来越多地被应用于城市道路、地下共同沟、地铁隧道施工，纵观 国内外盾构技术的发展，其趋势将是多元化和多样化的。在隧道断面方面， 除了向超大直径断面隧道发展以外，也向异形断面隧道发展。从隧道的使 用功能来分析，公路隧道、铁路隧道、地铁隧道、人行地道、地下共同沟 的断面形式以矩形或类矩形最为合适，最为经济，因而矩形盾构的研发和 应用意义十分重大。
然而，盾构技术在发展的同时也面临着诸多的挑战，其中，管片拼装 机就是重要的挑战之一。通常的管片拼装机只能实现六个方向的自由度调 节，然而在实际的拼装过程中，管片的实际位置并不会这么规则的沿着这 六个自由度，因此会造成实际拼装管片过程中造成管片定位的不准确，影 响管片拼装的速度以及质量
因此，有必要研制出全新的、适用于矩形盾构的管片拼装机。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明提供了一种用于矩形盾构的回转拼装机，包 括整合而成的轴向平移机构、回转机构、提升机构、横向平移机构以及微 调机构，其中：
所述轴向平移机构包括与盾构主机连接且沿盾构轴线方向设置的两 个轴向导轨和设于两个所述轴向导轨上且可沿所述轴向导轨移动的固定 盘体；
所述回转机构包括设于所述固定盘体上且可沿盾构轴线方向绕所述 固定盘体旋转的回转盘体；
所述提升机构包括对称设置于所述回转盘体上的两个导向座和分别 设于两个所述导向座内且可沿所述导向座的轴线方向移动的两个提升柱；
所述横向平移机构包括沿垂直于导向座的轴线方向固设于两个所述 提升柱上的机架、设于所述机架内的两个横向导轨和设于两个所述横向导 轨上且可沿所述横向导轨移动的吊装架；
所述微调机构包括可伸缩地设置于所述吊装架底部的球铰油缸和多 个调偏油缸，所述球铰油缸上设于用于固定管片的吊具，所述调偏油缸上 设有垫块。
本发明的用于矩形盾构的回转拼装机，通过轴向平移机构实现拼装机 沿盾构轴线方向移动，通过回转机构实现拼装机绕盾构轴线方向旋转，通 过提升机构实现拼装机沿导向座的轴线方向移动，通过横向平移机构实现 拼装机沿垂直于导向座的轴线方向移动，通过微调机构实现管片以球铰油 缸为中心沿导向座的轴线方向移动微调、绕导向座的轴线方向旋转微调、 绕垂直于导向座的轴线方向旋转微调、以及绕盾构轴线方向旋转微调，通 过微调机构的作用可以对管片的空间姿态进行微调，以满足工况要求，实 现可沿八个自由度进行调节的盾构管片拼装机。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述固定盘体 通过连接于所述固定盘体与所述轴向导轨之间的轴向平移油缸沿所述轴 向导轨移动。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述轴向导轨 上设有第一导向槽，所述固定盘体上设有与所述第一导向槽相配合的第一 滚轮组。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述回转机构 还包括用于驱动所述回转盘体的回转电机，所述回转盘体的内环面设有第 一齿条，所述回转电机的机轴上设有与所述第一齿条相配合的第二齿条。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述提升柱通 过设置于所述机架上的提升油缸沿所述导向座的轴线方向移动。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述吊装架通 过连接于所述吊装架与所述机架之间的横向平移油缸沿所述横向导轨移 动。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述横向导轨 上设有第二导向槽，所述吊装架上设有与所述第二导向槽相配合的第二滚 轮组。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述吊具上开 设有用于穿设销轴的连接孔。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述吊装架底 部设有调偏座，所述球铰油缸设于所述调偏座的中心，多个所述调偏油缸 均匀设置于以所述球铰油缸为圆心的同一圆周上。
本发明用于矩形盾构的回转拼装机的进一步改进在于，所述调偏油缸 的数量为四个。
附图说明
图1是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的结构示意图。
图2是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的俯视图。
图3是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的横向平移机构及微调机构 的仰视图。
图4是本发明用于矩形盾构的回转拼装机绕盾构轴线方向旋转的示意 图。
图5是本发明用于矩形盾构的回转拼装机沿导向座的轴线方向移动的 示意图。
图6是本发明用于矩形盾构的回转拼装机沿垂直于导向座的轴线方向 移动的示意图。
图7是本发明用于矩形盾构的回转拼装机提升机构的极限位置示意 图。
图8是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的管片沿导向座的轴线方向 移动微调的示意图。
图9是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的管片绕盾构轴线方向旋转 微调的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的结构示意图，图2是本发 明用于矩形盾构的回转拼装机的俯视图，图3是本发明用于矩形盾构的回 转拼装机的横向平移机构及微调机构的仰视图。配合参看图1～图3所示， 本发明用于矩形盾构的回转拼装机，包括整合而成的轴向平移机构、回转 机构、提升机构、横向平移机构以及微调机构，其中：
轴向平移机构，包括与盾构主机连接且沿盾构轴线方向设置的两个轴 向导轨110和设于两个所述轴向导轨110上且可沿所述轴向导轨110移动 的固定盘体120；具体地，所述轴向导轨110上设有第一导向槽，所述固 定盘体120上设有与所述轴向导轨110的第一导向槽相配合的第一滚轮 组，所述固定盘体120通过连接于所述固定盘体120与所述轴向导轨110 之间的轴向平移油缸130的驱动沿所述轴向导轨110移动。
回转机构，包括设于所述固定盘体120上且可沿盾构轴线方向绕所述 固定盘体120旋转的回转盘体210。具体地，结合图2所示，所述回转机 构还包括用于驱动所述回转盘体210的回转电机220，所述回转盘体210 的内环面设有第一齿条，所述回转电机220的机轴上设有与所述回转盘体 210的第一齿条相配合的第二齿条，回转盘体210在回转电机220的驱动 可沿盾构轴线方向绕所述固定盘体120旋转。
提升机构，包括对称设置于所述回转盘体210上的两个导向座310和 分别设于两个所述导向座310内且可沿所述导向座310的轴线方向移动的 两个提升柱320；结合图2所示，优选地，所述回转盘体210上同一侧的 导向座310的数量可以为两个。
横向平移机构，包括沿垂直于导向座310的轴线方向固设于两个所述 提升柱320上的机架410、设于所述机架410内的两个横向导轨420和设 于两个所述横向导轨420上且可沿所述横向导轨420移动的吊装架430。 具体地，所述提升柱320通过设置于所述机架410上的提升油缸的驱动沿 所述导向座310的轴线方向移动。所述横向导轨420上设有第二导向槽， 所述吊装架430上设有与所述横向导轨420的第二导向槽相配合的第二滚 轮组。所述吊装架430通过连接于所述吊装架430与所述机架410之间的 横向平移油缸440的驱动下沿所述横向导轨420移动。
微调机构50，包括可伸缩地设置于所述吊装架430底部的球铰油缸 510和多个调偏油缸520，所述球铰油缸510上设于用于固定管片的吊具 530，所述吊具530上开设有用于穿设销轴的连接孔，所述调偏油缸520 上设有垫块，管片拼装时，调偏油缸520上的垫块紧贴管片表面。进一步 地，所述吊装架430的底部设有调偏座540，球铰油缸510和多个调偏油 缸520均设于所述调偏座540上。优选地，所述球铰油缸510设于所述调 偏座540的中心，所述调偏油缸520的数量为四个，且四个所述调偏油缸 520均匀设置于以所述球铰油缸510为圆心的同一圆周上。
以下结合附图，对本发明的用于矩形盾构的回转拼装机的工作原理进 行具体描述。
结合图2所示，当需要将拼装机沿盾构轴线方向移动的时候，通过轴 向平移机构的轴向平移油缸130驱动固定盘体120沿所述轴向导轨110移 动，实现拼装机沿盾构轴线方向移动。
图4是本发明用于矩形盾构的回转拼装机绕盾构轴线方向旋转的示意 图。结合图4所示，当需要将拼装机绕盾构轴线方向旋转的时候，通过回 转机构的回转电机的驱动回转盘体210沿盾构轴线方向绕所述固定盘体旋 转，实现拼装机绕盾构轴线方向旋转。
图5是本发明用于矩形盾构的回转拼装机沿导向座的轴线方向移动的 示意图。结合图5所示，当需要将拼装机沿导向座的轴线方向移动的时候， 通过提升机构的提升油缸驱动提升柱320沿所述导向座310的轴线方向移 动，实现拼装机沿导向座的轴线方向移动。
图6是本发明用于矩形盾构的回转拼装机沿垂直于导向座的轴线方向 移动的示意图。结合图6所示，当需要将拼装机沿垂直于导向座的轴线方 向移动时，通过横向平移机构的横向平移油缸驱动机架410沿所述横向导 轨移动，实现拼装机沿垂直于导向座的轴线方向移动。
图7是本发明用于矩形盾构的回转拼装机提升机构的极限位置示意 图。结合图7所示，隧道管片拼装时，在隧道开挖面的四角位置，提升机 构的提升柱320无法再向前提升，导致管片拼装无法到位。此时，就需要 通过所述微调机构对管片的空间姿态进行微调，以实现管片以球铰油缸为 中心沿导向座的轴线方向移动微调、绕导向座的轴线方向旋转微调、绕垂 直于导向座的轴线方向旋转微调、以及绕盾构轴线方向旋转微调，以满足 工况要求。
以下以管片沿导向座的轴线方向移动微调，以及管片绕盾构轴线方向 旋转微调两个实施例为例，对管片的空间姿态的微调方式进行说明。
图8是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的管片沿导向座的轴线方向 移动微调的示意图。结合图8所示，当需要将拼装机上的管片沿导向座的 轴线方向移动微调时，通过微调机构的调偏油缸的伸缩调节进一步向前提 升，实现管片90沿导向座的轴线方向移动微调。
图9是本发明用于矩形盾构的回转拼装机的管片绕盾构轴线方向旋转 微调的示意图。结合图9所示，当需要将拼装机上的管片绕盾构轴线方向 旋转微调时，通过微调机构的调偏油缸的伸缩调节来调整管片90的位置， 实现管片90绕盾构轴线方向旋转微调。同样的，通过微调机构的调偏油 缸的伸缩调节同样可以实现管片以球铰油缸为中心沿导向座的轴线方向 移动微调、绕导向座的轴线方向旋转微调、以及绕垂直于导向座的轴线方 向旋转微调，以满足工况要求。
本发明的用于矩形盾构的回转拼装机的有益效果是，通过轴向平移机 构实现拼装机沿盾构轴线方向移动，通过回转机构实现拼装机绕盾构轴线 方向旋转，通过提升机构实现拼装机沿导向座的轴线方向移动，通过横向 平移机构实现拼装机沿垂直于导向座的轴线方向移动，通过微调机构实现 管片以球铰油缸为中心沿导向座的轴线方向移动微调、绕导向座的轴线方 向旋转微调、绕垂直于导向座的轴线方向旋转微调、以及绕盾构轴线方向 旋转微调，通过微调机构的作用可以对管片的空间姿态进行微调，以满足 工况要求，实现可沿八个自由度进行调节的盾构管片拼装机。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上 的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明， 任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。