[发明专利]一种智能化钢拱架拼装机器人

说明书

本发明公开了一种智能化钢拱架拼装机器人，包括运输系统、拼装系统、安装系统和清渣系统，清渣系统安装在硬岩掘进机（简称TBM）主梁的下端面；所述运输系统包括运输小车和运输轨道，运输轨道固定在TBM主梁的上端面，运输小车在运输轨道上往返运动将拼装环片运输到拼装系统的拼装环道内，拼装环道安装在支撑环上的支撑座上，且拼装环道在支撑座上转动，支撑环安装在TBM主梁的侧端；安装系统的机械臂与拼装环道上的拼装环片相配合，将拼装环片组装在一起；且机械臂通过底座滚动安装在安装轨道上，安装轨道固定在TBM主梁的侧端并与拼装环道平行。本发明智能化安装，解放人力，提升安装质量及稳定性，技术成熟度高，单个或多个机械臂协同高效作业。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种智能化钢拱架拼装机器人。

背景技术

大直径硬岩掘进机(TBM)是集掘进、出渣、支护等功能为一体的隧道掘进大型复杂成套设备，是国家铁路、公路、水利、城市建设和国防建设等隧道施工设备。

在TBM掘进施工中，需要进行初期支护，提高围岩的稳定性，防止塌落。初期支护一般采用钢拱，配合钢筋网、锚杆、钢筋排，喷射混凝土进行加强支护。钢拱架安装系统是全断面岩石掘进机的重要组成部分，其主要作用是对掘进机开挖形成的裸露围岩进行及时有效的支护，确保作业人员及设备安全，配合二次衬砌最终获得良好的隧道成形质量。

传统的钢拱架安装系统依靠人力完成钢拱架的运输和连接成环，支护效率低，作业环境恶劣，是人工辅助的机械化作业系统。

敞开式TBM上的钢拱架是由型钢制作的多段钢拱片拼装而成；钢拱架安装过程包括将拱架及时运送到拼装位置，再拼装成环并安装到相应位置，实现安装。运输系统一般布置在主梁上方，拼装系统一般布置在主梁前部顶护盾下面，以便在顶护盾的保护下及时支立钢拱架。需要完成拱架材料的运送、旋转拼装、顶部和侧向撑紧、底部开口张紧封闭等动作。目前，以上每个动作的实现均需要有人工参与进去：

1，小车的运输需人工辅助运送；

2，拱架运送到拼装环，需要人工固定；

3，安装位置安装拱架前，需人工先将拼装位置的渣石清理干净；

4，初步成环后，运送到安装位置，需人工辅助撑紧在洞壁，并在人工辅助下完成底部封口动作。

不良地质条件下，需要大量的拱架拼装，拼接速度往往不能满足隧道掘进机的掘进速度要求，人工操作的机械作业引起的支护不及时，支护效率低或质量不稳定，严重影响TBM的掘进效率，掘进质量，掘进安全。因此，合理的钢拱架安装系统设计是提高TBM初期支护效率的重要因素。

发明内容

本发明针对上述现有技术中描述的钢拱架拼装人工支护效率低的技术问题，从而提供一种提供一种智能化钢拱架拼装机器人。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种智能化钢拱架拼装机器人，包括运输系统、拼装系统、安装系统和清渣系统，清渣系统安装在TBM主梁的下端面；所述运输系统包括运输小车和运输轨道，运输轨道固定在TBM主梁的上端面，运输小车在运输轨道上往返运动将拼装环片运输到拼装系统的拼装环道内，拼装环道安装在支撑环上的支撑座上，且拼装环道在支撑座上转动，支撑环安装在TBM主梁的侧端；安装系统的机械臂与拼装环道上的拼装环片相配合，将拼装环片组装在一起；且机械臂通过底座滚动安装在安装轨道上，安装轨道固定在TBM主梁的侧端并与拼装环道平行。

所述运输系统，包括第一运输车、第二运输车、第一运输轨道和第二运输轨道，第二运输车安装在第二运输轨道上并在第二运输轨道上往返移动，第二运输轨道安装在TBM主梁的上端面，在第二运输轨道之间的TBM主梁上安装有第一运输轨道，第一运输车在第一运输轨道上往返移动并将第二运输车上的拼装环片取下；所述第一运输车上竖直安装有液压缸Ⅰ，液压缸Ⅰ的活塞杆顶部设置有转运板，转运板用于转运拼装环片。