本發(fā)明涉及豎井掘進機相關(guān)系統(tǒng)，尤其是一種豎井掘進機用管片拼裝機系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

豎井掘進機開挖井壁砌襯用的一個管片重量在2噸以上，需要使用管片拼裝機系統(tǒng)對管片進行高效、安全的拼裝。需要滿足井壁擴展要求，還要考慮到豎井空間受限的問題，為滿足設(shè)備維護要求，需要在平臺上開設(shè)物資運送的通道(罐道)，由于平臺上多了2個罐道，豎井管片拼裝機系統(tǒng)需要讓開通道位置，造成設(shè)計更加復(fù)雜困難，現(xiàn)有掘進機只在水平隧道施工中實現(xiàn)了長距離管片拼裝，而不能實現(xiàn)豎井的機械化高效管片拼裝。因此，怎樣能在有2個罐道的平臺上方便快速的拼裝管片，成為長期以來難以解決的技術(shù)難題。

鑒于上述原因，現(xiàn)有的隧道管片拼裝機的結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種豎井掘進機用管片拼裝機系統(tǒng)，本發(fā)明為豎井掘進機用的，結(jié)構(gòu)緊湊、能適應(yīng)井壁擴展的豎井管片拼裝機系統(tǒng)。為了保證管片的定位拼裝，需要很高的定位精度；同時管片重量、尺寸大，為滿足井壁可擴展要求，具備很高的強度和剛度。在掘進設(shè)備領(lǐng)域，管片拼裝機是掘進設(shè)備的核心部件之一，管片拼裝機采用機電液一體化技術(shù)，實現(xiàn)了管片拼裝的自動化，極大的提高了掘進施工的安全性，提高了工作效率，降低工人勞動強度。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種豎井掘進機用管片拼裝機系統(tǒng)，是由：管片、真空吸盤、微調(diào)機構(gòu)、橫梁、伸縮臂機構(gòu)、導(dǎo)向鍵、回轉(zhuǎn)支承、液壓馬達、罐道、升降機構(gòu)液壓缸、應(yīng)急管片停放系統(tǒng)、導(dǎo)軌、平臺、立柱構(gòu)成；平臺為圓形，平臺的中心設(shè)置立柱，立柱兩側(cè)的平臺上對稱設(shè)置一對罐道，立柱上方外周設(shè)置回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承與平臺之間均勻分布至少四個升降機構(gòu)液壓缸，升降機構(gòu)液壓缸上端與回轉(zhuǎn)支承鉸接，下端與平臺鉸接，回轉(zhuǎn)支承與立柱之間均勻分布至少四個導(dǎo)向鍵，回轉(zhuǎn)支承的前后方設(shè)置一對伸縮臂機構(gòu)，其中一個伸縮臂機構(gòu)的一側(cè)設(shè)置液壓馬達，所述一對伸縮臂機構(gòu)內(nèi)的伸縮桿前端之間設(shè)置橫梁，所述橫梁的初始位置位于一個罐道的上方，橫梁下方中部設(shè)置微調(diào)機構(gòu)，真空吸盤設(shè)置于微調(diào)機構(gòu)的前端，真空吸盤配置真空泵，管片被吸在真空吸盤上，平臺上一側(cè)設(shè)置一對導(dǎo)軌，一對導(dǎo)軌上滑動設(shè)置應(yīng)急管片停放系統(tǒng)，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)上方放置管片，所述一對導(dǎo)軌垂直于一對罐道的中心連線。

所述液壓馬達為直接從市場上購買的帶有行星減速器和小齒輪的液壓馬達。

回轉(zhuǎn)支承與液壓馬達構(gòu)成回轉(zhuǎn)機構(gòu)，導(dǎo)向鍵與升降機構(gòu)液壓缸構(gòu)成升降機構(gòu)；

液壓馬達向回轉(zhuǎn)支承提供動力，使回轉(zhuǎn)支承攜帶伸縮臂機構(gòu)沿立柱外周旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)支承圍繞立柱的轉(zhuǎn)動范圍為±200°，旋轉(zhuǎn)所述真空吸盤對準管片的放置位置時停止旋轉(zhuǎn)，伸縮臂機構(gòu)通過調(diào)節(jié)升降機構(gòu)液壓缸的高度以對準管片的高度，伸縮臂機構(gòu)內(nèi)設(shè)置液壓油缸精確控制伸縮桿，一對伸縮臂機構(gòu)內(nèi)的伸縮桿同步伸長帶動橫梁向前移動，使真空吸盤與管片接觸，打開真空泵，使真空吸盤將管片牢固吸附，微調(diào)機構(gòu)的端頭旋轉(zhuǎn)帶動真空吸盤前端的管片旋轉(zhuǎn)90°，使管片由豎直方向翻轉(zhuǎn)為水平方向位于罐道的正上方，然后通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)和微調(diào)機構(gòu)按設(shè)定的程序運行將管片安裝到井壁的指定位置上，拼裝完一個管片后，豎井管片拼裝機系統(tǒng)復(fù)位，等待拼裝下一個管片，按以上步驟循環(huán)往復(fù)；

所述微調(diào)機構(gòu)能夠控制真空吸盤及管片實現(xiàn)以下操作：仰視、俯視、向各方向擺動、旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)精確定位；當發(fā)生停電時，使用平臺一側(cè)配備的備用電源使伸縮臂機構(gòu)攜帶管片在回轉(zhuǎn)支承上旋轉(zhuǎn)，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)沿導(dǎo)軌滑行至所需位置，伸縮臂機構(gòu)攜帶管片移動至應(yīng)急管片停放系統(tǒng)處停止旋轉(zhuǎn)，再通過升降機構(gòu)將管片放置在應(yīng)急管片停放系統(tǒng)上，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)通常位于平臺內(nèi)側(cè)，緊靠立柱，能夠避免與其他設(shè)備發(fā)生干涉。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為豎井掘進機用的結(jié)構(gòu)緊湊、能適應(yīng)井壁擴展的豎井管片拼裝機系統(tǒng)。為了保證管片的定位拼裝，需要很高的定位精度；同時管片重量、尺寸大，為滿足井壁可擴展要求，具備很高的強度和剛度。在掘進設(shè)備領(lǐng)域，管片拼裝機是掘進設(shè)備的核心部件之一，管片拼裝機采用機電液一體化技術(shù)，實現(xiàn)了管片拼裝的自動化，極大的提高了掘進施工的安全性，提高了工作效率，降低工人勞動強度。

管片拼裝機系統(tǒng)是一套復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)，配置回轉(zhuǎn)、升降、前進和關(guān)節(jié)球軸承微調(diào)機構(gòu)，頭部配置真空吸盤系統(tǒng)。

為了便于管片的裝卡、定位，采用真空吸盤系統(tǒng)對管片進行吸取，并配置微調(diào)機構(gòu)；由于該豎井管片拼裝機系統(tǒng)安裝于平臺上，其回轉(zhuǎn)機構(gòu)必須避開平臺上的罐道，因此回轉(zhuǎn)機構(gòu)外徑不得超過罐道位置；回轉(zhuǎn)機構(gòu)的動力使用低速大扭矩液壓馬達，液壓馬達集成行星減速器、小齒輪；液壓馬達配置平衡閥和內(nèi)置機械制動系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)主體采用回轉(zhuǎn)支承，配合小齒輪進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍±200°，小齒輪安裝在液壓馬達的行星減速器上；為實現(xiàn)可擴展要求，配置伸縮臂機構(gòu)，伸縮臂采用液壓缸精確控制，通過位移傳感器精確監(jiān)測位置；為了提高剛度與強度，采用兩套水平布置的伸縮臂機構(gòu)，兩個伸縮臂機構(gòu)之間通過橫梁聯(lián)接，橫梁下部聯(lián)接管片拼裝機系統(tǒng)的微調(diào)機構(gòu)；微調(diào)機構(gòu)采用球關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)，通過液壓缸實現(xiàn)微調(diào)機構(gòu)的擺動、俯仰、橫搖動作。通過至少4套液壓缸驅(qū)動升降機構(gòu)，同時在立柱與升降機構(gòu)之間配置至少4套導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)由4套平鍵組成。為防止停電，配置備用電源，并設(shè)置應(yīng)急管片停放系統(tǒng)；當突然停電時，使用備用電源將管片放在應(yīng)急管片停放系統(tǒng)上，確保安全；應(yīng)急管片停放系統(tǒng)可以在導(dǎo)軌上移動，平時放在平臺內(nèi)側(cè)，緊靠立柱，這樣可以避免與其他設(shè)備發(fā)生干涉。控制系統(tǒng)所有液壓元件配置平衡閥、比例閥。

該管片拼裝機系統(tǒng)使用便捷、安全、高效，定位精度高；采用伸縮臂機構(gòu)，實現(xiàn)了可擴展性，提高了通用性，可為企業(yè)節(jié)約成本，有很高的經(jīng)濟效益；采用兩套伸縮臂機構(gòu)，提高了系統(tǒng)強度與剛度；配置了應(yīng)急管片停放系統(tǒng)，提高了安全性；采用遙控器操作，減少了人工，減輕工人勞動強度，提高了安全性；各個設(shè)備采用模塊化裝配在一起，便于維護。

豎井管片拼裝機系統(tǒng)開始工作，兩套伸縮臂機構(gòu)將真空吸盤推至懸掛的管片處，真空泵打開，將管片吸牢固；微調(diào)機構(gòu)開始工作，將管片旋轉(zhuǎn)90°；伸縮臂機構(gòu)繼續(xù)工作，將管片運送到位，進行徑向定位；液壓馬達帶動行星減速器、小齒輪與回轉(zhuǎn)支承嚙合，驅(qū)動管片拼裝機回轉(zhuǎn)至設(shè)定好的角度，進行管片的周向定位；升降機構(gòu)通過至少4個液壓缸驅(qū)動豎井管片拼裝機沿軸向運動；在立柱處配置有至少4個導(dǎo)向鍵，提高剛性和導(dǎo)向的準確性；升降機構(gòu)對管片進行軸向定位。

微調(diào)機構(gòu)可以實現(xiàn)管片的小角度俯仰、旋轉(zhuǎn)、擺動動作，便于精確定位；管片安裝到位后，微調(diào)機構(gòu)、伸縮臂機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、升降機構(gòu)回到初始位置，等待下一個管片的拼裝工作；當發(fā)生停電時，啟動備用電源，將管片停放在應(yīng)急管片停放系統(tǒng)上，然后人員撤離，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)可在導(dǎo)軌上移動。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是豎井管片拼裝機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是平臺俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1、2中：管片1、真空吸盤2、微調(diào)機構(gòu)3、橫梁4、伸縮臂機構(gòu)5、導(dǎo)向鍵6、回轉(zhuǎn)支承7、液壓馬達8、罐道9、升降機構(gòu)液壓缸10、應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11、導(dǎo)軌12、平臺13、立柱14。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明：

實施例1

平臺13為圓形，平臺13的中心設(shè)置立柱14，立柱14兩側(cè)的平臺13上對稱設(shè)置一對罐道9，立柱14上方外周設(shè)置回轉(zhuǎn)支承7，回轉(zhuǎn)支承7與平臺13之間均勻分布至少四個升降機構(gòu)液壓缸10，升降機構(gòu)液壓缸10上端與回轉(zhuǎn)支承7鉸接，下端與平臺13鉸接，回轉(zhuǎn)支承7與立柱14之間均勻分布至少四個導(dǎo)向鍵6，回轉(zhuǎn)支承7的前后方設(shè)置一對伸縮臂機構(gòu)5，其中一個伸縮臂機構(gòu)5的一側(cè)設(shè)置液壓馬達8，所述一對伸縮臂機構(gòu)5內(nèi)的伸縮桿前端之間設(shè)置橫梁4，所述橫梁4的初始位置位于一個罐道9的上方，橫梁4下方中部設(shè)置微調(diào)機構(gòu)3，真空吸盤2設(shè)置于微調(diào)機構(gòu)3的前端，真空吸盤2配置真空泵，管片1被吸在真空吸盤2上，平臺13上一側(cè)設(shè)置一對導(dǎo)軌12，一對導(dǎo)軌12上滑動設(shè)置應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11上方放置管片1，所述一對導(dǎo)軌12垂直于一對罐道9的中心連線，所述液壓馬達8為直接從市場上購買的帶有行星減速器和小齒輪的液壓馬達。

實施例2

回轉(zhuǎn)支承7與液壓馬達8構(gòu)成回轉(zhuǎn)機構(gòu)，導(dǎo)向鍵6與升降機構(gòu)液壓缸10構(gòu)成升降機構(gòu)；

液壓馬達8向回轉(zhuǎn)支承7提供動力，使回轉(zhuǎn)支承7攜帶伸縮臂機構(gòu)5沿立柱14外周旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)支承7圍繞立柱14的轉(zhuǎn)動范圍為±200°，旋轉(zhuǎn)所述真空吸盤2對準管片1的放置位置時停止旋轉(zhuǎn)，伸縮臂機構(gòu)5通過調(diào)節(jié)升降機構(gòu)液壓缸10的高度以對準管片1的高度，伸縮臂機構(gòu)5內(nèi)設(shè)置液壓油缸精確控制伸縮桿，一對伸縮臂機構(gòu)5內(nèi)的伸縮桿同步伸長帶動橫梁4向前移動，使真空吸盤2與管片1接觸，打開真空泵，使真空吸盤2將管片1牢固吸附，微調(diào)機構(gòu)3的端頭旋轉(zhuǎn)帶動真空吸盤2前端的管片1旋轉(zhuǎn)90°，使管片1由豎直方向翻轉(zhuǎn)為水平方向位于罐道9的正上方，然后通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)和微調(diào)機構(gòu)3按設(shè)定的程序運行將管片1安裝到井壁的指定位置上，拼裝完一個管片1后，豎井管片拼裝機系統(tǒng)復(fù)位，等待拼裝下一個管片1，按以上步驟循環(huán)往復(fù)；

所述微調(diào)機構(gòu)3能夠控制真空吸盤2及管片1實現(xiàn)以下操作：仰視、俯視、向各方向擺動、旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)精確定位；當發(fā)生停電時，使用平臺13一側(cè)配備的備用電源使伸縮臂機構(gòu)5攜帶管片1在回轉(zhuǎn)支承7上旋轉(zhuǎn)，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11沿導(dǎo)軌12滑行至所需位置，伸縮臂機構(gòu)5攜帶管片1移動至應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11處停止旋轉(zhuǎn)，再通過升降機構(gòu)將管片1放置在應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11上，應(yīng)急管片停放系統(tǒng)11通常位于平臺13內(nèi)側(cè)，緊靠立柱14，能夠避免與其他設(shè)備放生干涉。