六自由度盾構管片拼裝機的製作方法
2023-04-30 05:48:41
專利名稱：六自由度盾構管片拼裝機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種工程機械技術領域的管片拼裝機，具體是一種六自由度盾構
管片拼裝機。
背景技術：
管片拼裝機是隧道施工用的盾構掘進機的重要部件之一，盾構掘進機向前掘進後 必須用預製好的鋼筋混凝管片拼裝成隧道襯砌，從而保護開挖好的隧道表面。管片拼裝的 質量直接影響地下水土的滲透和地表的沉降，而負責完成管片拼裝的盾構管片拼裝機的功 能對管片拼裝質量及隧道施工進度有著重要影響。 經過對現有相關技術文獻檢索發現，中國專利申請號為200610025189. 5，名稱 為具有六個自由度的盾構管片拼裝機。該技術自述為一種具有六個自由度的盾構管片 拼裝機，包括有旋轉盤體、驅動裝置、二懸臂梁、二平移油缸、二導向外套、二導向內套、二提 升油缸、提升橫梁、管片鉗頭裝置、管片配重、轉動平臺、中心球關節軸承、管片傾斜油缸、管 片轉動油缸、固定盤體和滾輪裝置。由於該裝置僅靠管片傾斜油缸和管片轉動油缸實現管 片的擺動，靠提升油缸實現管片的上下升降和左右微小移動，因此管片傾斜油缸、管片轉動 油缸和提升油缸的負載較大，機構的整體負載能力較低；此外，該裝置本質上是由一個兩自 由度串聯機構、一個兩自由度平面移動並聯機構和一個兩自由度轉動並聯機構串聯而成， 存在累計誤差較多，機構整體剛度低等問題，不利於管片拼裝機的控制以及長期、高負載的 工作。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的上述缺點，提供一種六自由度盾構管片 拼裝機，目標是提高管片拼裝機的負載能力，同時降低機構間的累積誤差，提高機構整體剛度。 本發明是通過以下技術方案實現的 本發明包括兩個懸臂梁、兩個平移油缸、導軌、滑塊、固定盤體、旋轉盤體、液壓馬 達、內齒輪、外齒輪、管片配重、動平臺、第一分支機構、三個第二分支機構和管片鉗頭裝置， 其中兩個懸臂梁沿垂直於固定盤體的方向平行布置，懸臂梁的上、下表面沿平行於懸臂梁 方向設有導軌，滑塊的一端設置於導軌上，另一端與固定盤體固定連接，兩個平移油缸分別 設置於兩個懸臂梁的上方，平移油缸的一端與懸臂梁固定連接，另一端與滑塊固定連接，旋 轉盤體嵌套於固定盤體內，外齒輪嵌套於旋轉盤體內，液壓馬達的輸出軸與內齒輪固定連 接，內齒輪和外齒輪嚙合，管片配重固定在旋轉盤體上，第一分支機構的一端與管片配重相 連，另一端與動平臺相連，三個第二分支機構各自的一端分別與管片配重相連，各自的另一 端分別與動平臺相連，管片鉗頭裝置固定於動平臺上。 所述的第一分支機構包括第一連杆和球鉸，其中第一連杆的一端與管片配重 相連並組成移動副，第一連杆的另一端與球鉸相連，且該球鉸與動平臺活動連接。
所述的第二分支機構包括第二連杆和第三連杆，其中第二連杆的一端與第三 連杆相連並組成移動副，第二連杆的另一端與球鉸或萬向鉸相連，且該球鉸或萬向鉸與管 片配重活動連接。 所述的第三連杆一端與第二連杆相連並組成移動副，另一端與球鉸相連，且該球 鉸與動平臺活動連接。 工作時，將懸臂梁沿著平行於盾構機軸線的方向固定於盾構機的內殼體上，在平 移油缸的驅動下，滑塊沿著導軌移動，帶動固定盤體沿著盾構機軸線方向的平移；液壓馬達 驅動內齒輪的旋轉，通過內齒輪與外齒輪的嚙合，旋轉盤體圍繞盾構機的軸線轉動；管片配 重、第一分支機構、第二分支機構和動平臺組成了四自由度並聯機構，該四自由度並聯機構 在四個移動副的聯合作用下帶動管片鉗頭裝置上下移動以及繞第一連杆與動平臺之間球 副的三個不同方向的旋轉，從而實現了對盾構管片的六自由度操作。 與現有技術相比，本發明的優點在於採用四自由度並聯機構，對同樣的盾構管片 而言，減少了對第一分支機構和第二分支機構中移動副的輸入力，從而提高了機構的負載 能力，另外，採用四自由度並聯機構能夠降低機構的累積誤差，提高機構整體剛度，延長工 作壽命。
圖1是本發明的整體結構示意圖； 其中(a)是本發明的左斜視圖，(b)是本發明的右斜視圖。
圖2是本發明的側視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下 述的實施例。 如圖l和圖2所示，本實施例包括兩個懸臂梁1、兩個平移油缸2、導軌3、滑塊4、 固定盤體5、旋轉盤體6、液壓馬達7、內齒輪8、外齒輪9、管片配重10、動平臺11、第一分支 機構12、三個第二分支機構13和管片鉗頭裝置14，其中兩個懸臂梁1沿垂直於固定盤體 5的方向平行布置，導軌3沿平行於懸臂梁1方向設置於懸臂梁1的上、下表面，滑塊4的 一端設置於導軌3上，另一端與固定盤體5固定連接，兩個平移油缸2分別設置於兩個懸臂 梁1的上方，平移油缸2的一端與懸臂梁1固定連接，另一端與滑塊4固定連接，旋轉盤體 6嵌套於固定盤體5內部，外齒輪9固定在旋轉盤體6內部，液壓馬達7的輸出軸與內齒輪 8固定連接，內齒輪8和外齒輪9嚙合，管片配重10固定在旋轉盤體6上，第一分支機構12 的一端與管片配重10相連，另一端與動平臺11相連，三個第二分支機構13各自的一端分 別與管片配重10相連，各自的另一端分別與動平臺11相連，管片鉗頭裝置14固定於動平 臺11上。 所述的第一分支機構12包括第一連杆15和球鉸16，其中第一連杆15的一端 與管片配重10相連並組成移動副17，第一連杆15的另一端與球鉸16相連，且該球鉸16與 動平臺11活動連接。
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所述的第二分支機構13包括第二連杆18和第三連杆19，其中第二連杆18的 一端與第三連杆19相連並組成移動副17，第二連杆18的另一端與球鉸16相連，且該球鉸 16與管片配重IO活動連接。 所述的第三連杆19 一端與第二連杆18相連並組成移動副17，另一端與球鉸16相 連，且該球鉸16與動平臺11活動連接。 本實施例各個機構間的累積誤差低，機構整體剛度高，負載能力強。
權利要求
一種六自由度盾構管片拼裝機，包括兩個懸臂梁、兩個平移油缸、導軌、滑塊、固定盤體、旋轉盤體、液壓馬達、內齒輪、外齒輪、管片配重、動平臺、第一分支機構、三個第二分支機構和管片鉗頭裝置，其特徵在於，兩個懸臂梁沿垂直於固定盤體的方向平行布置，懸臂梁的上、下表面沿平行於懸臂梁方向設有導軌，滑塊的一端設置於導軌上，另一端與固定盤體固定連接，兩個平移油缸分別設置於兩個懸臂梁的上方，平移油缸的一端與懸臂梁固定連接，另一端與滑塊固定連接，旋轉盤體嵌套於固定盤體內，外齒輪嵌套於旋轉盤體內，液壓馬達的輸出軸與內齒輪固定連接，內齒輪和外齒輪嚙合，管片配重固定在旋轉盤體上，第一分支機構的一端與管片配重相連，另一端與動平臺相連，三個第二分支機構各自的一端分別與管片配重相連，各自的另一端分別與動平臺相連，管片鉗頭裝置固定於動平臺上。
2. 根據權利要求1所述的六自由度盾構管片拼裝機，其特徵是，所述的第一分支機構 包括第一連杆和球鉸，其中第一連杆的一端與管片配重相連並組成移動副，第一連杆的 另一端與球鉸相連，且該球鉸與動平臺活動連接。
3. 根據權利要求1所述的六自由度盾構管片拼裝機，其特徵是，所述的第二分支機構 包括第二連杆和第三連杆，其中第二連杆的一端與第三連杆相連並組成移動副，第二連 杆的另一端與球鉸或萬向鉸相連，且該球鉸或萬向鉸與管片配重活動連接。
4. 根據權利要求3所述的六自由度盾構管片拼裝機，其特徵是，所述的第三連杆一端 與第二連杆相連並組成移動副，另一端與球鉸相連，且該球鉸與動平臺活動連接。
全文摘要
一種六自由度盾構管片拼裝機，屬於工程機械技術領域。本發明包括二懸臂梁、二平移油缸、導軌、滑塊、固定盤體、旋轉盤體、液壓馬達、內齒輪、外齒輪、管片配重、動平臺、第一分支機構、三個第二分支機構和管片鉗頭裝置，其中二懸臂梁平行布置，且上、下表面均設有導軌，滑塊的兩端分別與導軌和固定盤體相連，二平移油缸分別位於二懸臂梁上方，且兩端分別與懸臂梁和滑塊固連，旋轉盤體嵌套於固定盤體內，外齒輪固定在旋轉盤體內，並與內齒輪嚙合，液壓馬達與內齒輪固連，管片配重固定在旋轉盤體上，第一分支機構和三個第二分支機構各自的兩端分別與管片配重和動平臺相連，管片鉗頭裝置固定於動平臺上。本發明機構整體剛度高，負載能力強。
文檔編號E21D11/04GK101696634SQ20091030943
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月9日 優先權日2009年11月9日
發明者張勇, 楊加倫, 趙現朝, 郭為忠, 陳杰, 高峰 申請人:上海交通大學;