[发明专利]一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法

说明书

本发明提供的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法，包括滑轨机架、移动机构、回转机构、回转梁、伸缩臂、抓取机构、撑紧油缸和焊接机械手，滑轨机架设置在TBM主梁下方，移动机构设置在滑轨机架上，回转机构设置在移动机构下方，回转梁设置于回转机构下方，伸缩臂分别设置在回转梁两侧，抓取机构设置在伸缩臂的下方，撑紧油缸分别铰接于回转梁撑紧接头和外臂撑紧接头，焊接机械手设置于回转梁下方，免去了钢拱架开口环的人工二次撑紧、钢板切割、钢板焊接等较为繁琐的封口工序，实现了钢拱架的自动封口安装作业，大大提高了钢拱架的拼装效率，减轻了施工人员的劳动强度，提高了施工的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道钢拱架封口安装技术领域，具体涉及一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，同时也提供一种TBM钢拱架自动封口安装作业方法。

背景技术

TBM(Tunnel Boring Machine)是一种用于开挖硬岩隧道的大型设备，具有开挖、出渣和支护等功能。TBM的施工势必会引起围岩变形、破坏甚至坍塌，在遇到围岩质量差、岩体破碎严重的情况时，必须由钢拱架提供及时有效的支护来控制围岩的变形，防止围岩的破坏。

目前，钢拱架安装主要通过人工配合钢拱架安装器的方式进行的，将多个钢拱架连接拼装，形成一个开口环形整体，撑紧至岩壁上；然后，进行钢拱架的封口作业，由工人手动将钢拱架环底部两侧拖动对齐，利用千斤顶进行钢拱架的二次撑紧，确保钢拱架贴紧岩壁，再将钢板焊接于钢拱架环的底部缺口处，实现最终成环。施工人员的操作空间狭小，强振动、多粉尘、阴暗潮湿，工作环境十分恶劣，施工人员时常需站在泥浆中完成作业；钢拱架十分沉重，难以抓紧和拖动，封口工序更是需要多人共同完成钢拱架的位姿调整和二次撑紧作业，严重影响了施工效率，易导致支护不及时或质量不稳定最终造成塌方事故。

钢拱架封口主要依靠人工作业，自动化程度低，施工人员工作量大，施工的质量、效率和安全性无法得到保障，不适应TBM高效、安全的施工要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所提供的一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置及作业方法，以解决背景技术中存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种TBM钢拱架自动封口安装作业装置，包括固定在TBM主梁上的滑轨机架，可移动固定在滑轨机架上的移动机构，固定在移动机构上带回转梁的回转机构，设置在回转梁上的两个伸缩臂、两个抓取机构、两个撑紧油缸和焊接机械手，

两个所述伸缩臂分别铰接固定于所述回转梁的两端，所述伸缩臂的端部设置有抓取机构，所述回转梁上设置有两个回转梁撑紧接头，所述伸缩臂上设置有外臂撑紧接头，两个所述撑紧油缸分别铰接于对应回转梁撑紧接头和外臂撑紧接头，所述焊接机械手一端固定于所述回转梁上。优选两个所述撑紧油缸呈交叉结构，所述撑紧油缸伸展时推动两个所述伸缩臂外扩。

作为可选的方案，所述滑轨机架的底部设置有内滑轨，所述移动机构包括移动框架、框架移动接头、移动油缸和机架移动接头，所述移动框架两侧设置有与所述滑轨机架的内滑轨相配合的滑块，所述移动油缸的两端分别铰接于固定于移动框架上的所述框架移动接头和固定于所述滑轨机架上的所述机架移动接头。

进一步，为了方便实现回转调整，所述回转机构包括回转轴和回转驱动装置，所述回转轴设置在移动框架下方，所述回转驱动装置分别连接所述回转轴和所述回转梁。

进一步，所述伸缩臂包括外臂、伸缩油缸和内臂，所述外臂铰接设置在所述回转梁的两端，所述内臂滑动固定于所述外臂中，所述外臂上设置有外臂伸缩接头，所述内臂与带连接座伸缩接头的连接座固定连接，所述伸缩油缸分别铰接于外臂伸缩接头和连接座伸缩接头。