專利名稱：六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的管片拼裝機(jī)，具體是一種六自由度盾構(gòu)
管片拼裝機(jī)。
背景技術(shù)：
管片拼裝機(jī)是隧道施工用的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的重要部件之一，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)后 必須用預(yù)制好的鋼筋混凝管片拼裝成隧道襯砌，從而保護(hù)開挖好的隧道表面。管片拼裝的 質(zhì)量直接影響地下水土的滲透和地表的沉降，而負(fù)責(zé)完成管片拼裝的盾構(gòu)管片拼裝機(jī)的功 能對管片拼裝質(zhì)量及隧道施工進(jìn)度有著重要影響。 經(jīng)過對現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00610025189. 5，名稱 為具有六個(gè)自由度的盾構(gòu)管片拼裝機(jī)。該技術(shù)自述為一種具有六個(gè)自由度的盾構(gòu)管片 拼裝機(jī)，包括有旋轉(zhuǎn)盤體、驅(qū)動(dòng)裝置、二懸臂梁、二平移油缸、二導(dǎo)向外套、二導(dǎo)向內(nèi)套、二提 升油缸、提升橫梁、管片鉗頭裝置、管片配重、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺、中心球關(guān)節(jié)軸承、管片傾斜油缸、管 片轉(zhuǎn)動(dòng)油缸、固定盤體和滾輪裝置。由于該裝置僅靠管片傾斜油缸和管片轉(zhuǎn)動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)管 片的擺動(dòng)，靠提升油缸實(shí)現(xiàn)管片的上下升降和左右微小移動(dòng)，因此管片傾斜油缸、管片轉(zhuǎn)動(dòng) 油缸和提升油缸的負(fù)載較大，機(jī)構(gòu)的整體負(fù)載能力較低；此外，該裝置本質(zhì)上是由一個(gè)兩自 由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)、一個(gè)兩自由度平面移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成， 存在累計(jì)誤差較多，機(jī)構(gòu)整體剛度低等問題，不利于管片拼裝機(jī)的控制以及長期、高負(fù)載的 工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，提供一種六自由度盾構(gòu)管片 拼裝機(jī)，目標(biāo)是提高管片拼裝機(jī)的負(fù)載能力，同時(shí)降低機(jī)構(gòu)間的累積誤差，提高機(jī)構(gòu)整體剛度。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明包括兩個(gè)懸臂梁、兩個(gè)平移油缸、導(dǎo)軌、滑塊、固定盤體、旋轉(zhuǎn)盤體、液壓馬 達(dá)、內(nèi)齒輪、外齒輪、管片配重、動(dòng)平臺、第一分支機(jī)構(gòu)、三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)和管片鉗頭裝置， 其中兩個(gè)懸臂梁沿垂直于固定盤體的方向平行布置，懸臂梁的上、下表面沿平行于懸臂梁 方向設(shè)有導(dǎo)軌，滑塊的一端設(shè)置于導(dǎo)軌上，另一端與固定盤體固定連接，兩個(gè)平移油缸分別 設(shè)置于兩個(gè)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(zhuǎn)盤體嵌套于固定盤體內(nèi)，外齒輪嵌套于旋轉(zhuǎn)盤體內(nèi)，液壓馬達(dá)的輸出軸與內(nèi)齒輪固定連 接，內(nèi)齒輪和外齒輪嚙合，管片配重固定在旋轉(zhuǎn)盤體上，第一分支機(jī)構(gòu)的一端與管片配重相 連，另一端與動(dòng)平臺相連，三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)各自的一端分別與管片配重相連，各自的另一 端分別與動(dòng)平臺相連，管片鉗頭裝置固定于動(dòng)平臺上。 所述的第一分支機(jī)構(gòu)包括第一連桿和球鉸，其中第一連桿的一端與管片配重 相連并組成移動(dòng)副，第一連桿的另一端與球鉸相連，且該球鉸與動(dòng)平臺活動(dòng)連接。
所述的第二分支機(jī)構(gòu)包括第二連桿和第三連桿，其中第二連桿的一端與第三 連桿相連并組成移動(dòng)副，第二連桿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(dòng)連接。 所述的第三連桿一端與第二連桿相連并組成移動(dòng)副，另一端與球鉸相連，且該球 鉸與動(dòng)平臺活動(dòng)連接。 工作時(shí)，將懸臂梁沿著平行于盾構(gòu)機(jī)軸線的方向固定于盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)殼體上，在平 移油缸的驅(qū)動(dòng)下，滑塊沿著導(dǎo)軌移動(dòng)，帶動(dòng)固定盤體沿著盾構(gòu)機(jī)軸線方向的平移；液壓馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)，通過內(nèi)齒輪與外齒輪的嚙合，旋轉(zhuǎn)盤體圍繞盾構(gòu)機(jī)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；管片配 重、第一分支機(jī)構(gòu)、第二分支機(jī)構(gòu)和動(dòng)平臺組成了四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 在四個(gè)移動(dòng)副的聯(lián)合作用下帶動(dòng)管片鉗頭裝置上下移動(dòng)以及繞第一連桿與動(dòng)平臺之間球 副的三個(gè)不同方向的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了對盾構(gòu)管片的六自由度操作。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，對同樣的盾構(gòu)管片 而言，減少了對第一分支機(jī)構(gòu)和第二分支機(jī)構(gòu)中移動(dòng)副的輸入力，從而提高了機(jī)構(gòu)的負(fù)載 能力，另外，采用四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)能夠降低機(jī)構(gòu)的累積誤差，提高機(jī)構(gòu)整體剛度，延長工 作壽命。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 其中(a)是本發(fā)明的左斜視圖，(b)是本發(fā)明的右斜視圖。
圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。 如圖l和圖2所示，本實(shí)施例包括兩個(gè)懸臂梁1、兩個(gè)平移油缸2、導(dǎo)軌3、滑塊4、 固定盤體5、旋轉(zhuǎn)盤體6、液壓馬達(dá)7、內(nèi)齒輪8、外齒輪9、管片配重10、動(dòng)平臺11、第一分支 機(jī)構(gòu)12、三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)13和管片鉗頭裝置14，其中兩個(gè)懸臂梁1沿垂直于固定盤體 5的方向平行布置，導(dǎo)軌3沿平行于懸臂梁1方向設(shè)置于懸臂梁1的上、下表面，滑塊4的 一端設(shè)置于導(dǎo)軌3上，另一端與固定盤體5固定連接，兩個(gè)平移油缸2分別設(shè)置于兩個(gè)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(zhuǎn)盤體 6嵌套于固定盤體5內(nèi)部，外齒輪9固定在旋轉(zhuǎn)盤體6內(nèi)部，液壓馬達(dá)7的輸出軸與內(nèi)齒輪 8固定連接，內(nèi)齒輪8和外齒輪9嚙合，管片配重10固定在旋轉(zhuǎn)盤體6上，第一分支機(jī)構(gòu)12 的一端與管片配重10相連，另一端與動(dòng)平臺11相連，三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)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(dòng)平臺11相連，管片鉗頭裝置14固定于動(dòng)平 臺11上。 所述的第一分支機(jī)構(gòu)12包括第一連桿15和球鉸16，其中第一連桿15的一端 與管片配重10相連并組成移動(dòng)副17，第一連桿15的另一端與球鉸16相連，且該球鉸16與 動(dòng)平臺11活動(dòng)連接。
4
所述的第二分支機(jī)構(gòu)13包括第二連桿18和第三連桿19，其中第二連桿18的 一端與第三連桿19相連并組成移動(dòng)副17，第二連桿18的另一端與球鉸16相連，且該球鉸 16與管片配重IO活動(dòng)連接。 所述的第三連桿19 一端與第二連桿18相連并組成移動(dòng)副17，另一端與球鉸16相 連，且該球鉸16與動(dòng)平臺11活動(dòng)連接。 本實(shí)施例各個(gè)機(jī)構(gòu)間的累積誤差低，機(jī)構(gòu)整體剛度高，負(fù)載能力強(qiáng)。
權(quán)利要求
一種六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，包括兩個(gè)懸臂梁、兩個(gè)平移油缸、導(dǎo)軌、滑塊、固定盤體、旋轉(zhuǎn)盤體、液壓馬達(dá)、內(nèi)齒輪、外齒輪、管片配重、動(dòng)平臺、第一分支機(jī)構(gòu)、三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)和管片鉗頭裝置，其特征在于，兩個(gè)懸臂梁沿垂直于固定盤體的方向平行布置，懸臂梁的上、下表面沿平行于懸臂梁方向設(shè)有導(dǎo)軌，滑塊的一端設(shè)置于導(dǎo)軌上，另一端與固定盤體固定連接，兩個(gè)平移油缸分別設(shè)置于兩個(gè)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(zhuǎn)盤體嵌套于固定盤體內(nèi)，外齒輪嵌套于旋轉(zhuǎn)盤體內(nèi)，液壓馬達(dá)的輸出軸與內(nèi)齒輪固定連接，內(nèi)齒輪和外齒輪嚙合，管片配重固定在旋轉(zhuǎn)盤體上，第一分支機(jī)構(gòu)的一端與管片配重相連，另一端與動(dòng)平臺相連，三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)各自的一端分別與管片配重相連，各自的另一端分別與動(dòng)平臺相連，管片鉗頭裝置固定于動(dòng)平臺上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，其特征是，所述的第一分支機(jī)構(gòu) 包括第一連桿和球鉸，其中第一連桿的一端與管片配重相連并組成移動(dòng)副，第一連桿的 另一端與球鉸相連，且該球鉸與動(dòng)平臺活動(dòng)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，其特征是，所述的第二分支機(jī)構(gòu) 包括第二連桿和第三連桿，其中第二連桿的一端與第三連桿相連并組成移動(dòng)副，第二連 桿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(dòng)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，其特征是，所述的第三連桿一端 與第二連桿相連并組成移動(dòng)副，另一端與球鉸相連，且該球鉸與動(dòng)平臺活動(dòng)連接。
全文摘要
一種六自由度盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括二懸臂梁、二平移油缸、導(dǎo)軌、滑塊、固定盤體、旋轉(zhuǎn)盤體、液壓馬達(dá)、內(nèi)齒輪、外齒輪、管片配重、動(dòng)平臺、第一分支機(jī)構(gòu)、三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)和管片鉗頭裝置，其中二懸臂梁平行布置，且上、下表面均設(shè)有導(dǎo)軌，滑塊的兩端分別與導(dǎo)軌和固定盤體相連，二平移油缸分別位于二懸臂梁上方，且兩端分別與懸臂梁和滑塊固連，旋轉(zhuǎn)盤體嵌套于固定盤體內(nèi)，外齒輪固定在旋轉(zhuǎn)盤體內(nèi)，并與內(nèi)齒輪嚙合，液壓馬達(dá)與內(nèi)齒輪固連，管片配重固定在旋轉(zhuǎn)盤體上，第一分支機(jī)構(gòu)和三個(gè)第二分支機(jī)構(gòu)各自的兩端分別與管片配重和動(dòng)平臺相連，管片鉗頭裝置固定于動(dòng)平臺上。本發(fā)明機(jī)構(gòu)整體剛度高，負(fù)載能力強(qiáng)。
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(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者張勇, 楊加倫, 趙現(xiàn)朝, 郭為忠, 陳杰, 高峰 申請人:上海交通大學(xué);