硬岩隧道掘进机及掘进机用拼装机的制作方法

1.本实用新型涉及硬岩隧道掘进机及掘进机用拼装机。


背景技术：

2.硬岩隧道掘进机是一种专门用于开挖硬岩隧道的掘进机，作业时通过旋转刀盘上的滚刀破碎岩石，将石渣运输至洞外，工作时掘进、支护和出渣同时作业，隧道施工效率较高。支护过程中通常需要采用拼装机对钢拱架进行自动拼装。例如公布号为cn112983491a的中国专利申请中公开了一种新型tbm钢拱架自动拼装作业装置。
3.授权公告号为cn213775411u的中国专利公开了一种管片和拱架复合拼装机，拼装机包括管片拼装部和拱架拼装部，其中管片拼装部和拱架拼装部共用旋转架，拱架拼装部的拱架牵引装置安装在管片拼装部的旋转架上，实现对拱架的旋转运动牵引。
4.目前拼装机的旋转架上通常设置内齿圈，内齿圈与移动架上的齿轮啮合，齿轮在驱动电机的带动下旋转，进而带动旋转架旋转。
5.管片拼装部包括提升装置和抓举装置，提升装置和抓举装置处于旋转架的轴向一侧，拱架拼装部处于旋转架的轴向另一侧。旋转架在掘进机主梁上前后移动时，由于掘进机内空间有限，并且驱动旋转架前后移动的直线驱动装置的行程为设定值，为了安全考虑，直线驱动装置的活动行程必须满足：旋转架前后移动的极限行程内，拱架拼装机构和管片拼装机构不能与盾构机内的其他部件干涉。因此，在拼装拱架时，需要保证管片拼装机构与盾构机内的其他部件不能干涉，在拼装管片时，需要保证拱架拼装机构与盾构机内的其他部件不能干涉，由于拱架拼装机构的工作活动空间与管片拼装机构的工作活动空间前后并列布置，旋转架前后方向移动的行程较小，拼装时的拼装效率较低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种掘进机用拼装机，用于解决目前的拼装机前后工作行程较短进造成的工作效率较低的技术问题，另外，本实用新型的目的还在于提供一种硬岩隧道掘进机，用于提高拼装机前后工作行程，进而提高工作效率。
7.本实用新型的掘进机用拼装机采用如下技术方案：
8.掘进机用拼装机包括机架、旋转架，机架上设有用于与掘进机主梁移动配合的主梁移动配合结构；旋转架转动配置在机架上；掘进机用拼装机还包括拱架拼装机构、管片拼装机构，拱架拼装机构包括设置在旋转架上带动拱架旋转的拱架卡持结构；管片拼装机构用于设置在旋转架上拼装管片；其特征在于，旋转架上设有用于可拆安装管片拼装机构的可拆安装结构，所述可拆安装结构和拱架卡持结构均处于旋转架轴向的同一侧，以在掘进机用拼装机需要拼装管片时能够使管片拼装机构与拱架卡持结构处于旋转架轴向的同一侧，而在掘进机用拼装机需要拼装拱架时能够将管片拼装机构拆除。
9.有益效果：本实用新型的掘进机用拼装机的拱架卡持结构处于旋转架的轴向一侧，可拆安装结构与拱架拼装机构处于旋转架轴向的同一侧，在需要拼装管片时，将管片拼
装机构安装上，需要拼装拱架时，将管片拼装机构拆掉，不影响拱架拼装机构的正常使用。拱架拼装机构和管片拼装机构的工作活动空间重叠，这样掘进机内留给管片拼装机构和拱架拼装机构的前后活动的空间增大，使得机架在掘进机主梁上前后移动的最大行程大大增加，进而提高了拼装效率，解决了目前的拼装机前后工作行程较短进造成的工作效率较低的技术问题。
10.进一步的，拱架卡持结构在旋转架的周向上间隔设置多个，其中可拆安装结构设置在其中相邻两个拱架卡持结构之间的间隔处。便于管片拼装机构的安装。
11.进一步的，所述可拆安装结构为设置在旋转架上的固定孔。固定孔结构简单，加工方便。
12.进一步的，管片拼装机构包括管片拼装缸和管片拼装抓举头，管片拼装缸的缸体与可拆安装结构可拆固定，管片拼装抓举头与管片拼装缸的活塞杆连接，管片拼装缸的活塞杆伸出时带动管片拼装抓举头向远离旋转架中心的方向运动。这样布置的管片拼装抓举头的活动范围较大。
13.进一步的，所述旋转架呈环形，旋转架包括至少两个沿旋转架周向布置的拼装节，拱架卡持结构设置在拼装节上，所述可拆安装结构设置在相邻的两个拼装节的拼接处。拼装节加工简单，加工效率高。
14.进一步的，相拼接的两拼装节的拼接处有相吻合以对拼装节在旋转架轴向定位的阶梯面。便于拼装节的组装。
15.进一步的，掘进机用拼装机还包括：
16.挠性传动件，与旋转架的各拼装节连接，用于带动旋转架旋转；
17.主动轮，转动配置在机架上，与挠性传动件传动配合，驱动挠性传动件运动；
18.主动轮驱动装置，配置在机架上，用于驱动主动轮旋转；
19.所述挠性传动件为链条，主动轮为与链条适配的链轮，或者挠性传动件为同步带，主动轮为与同步带适配的同步带轮。
20.有益效果：挠性传动件与旋转架连接，通过挠性传动件和主动轮传动配合，实现对旋转架的驱动，由于挠性传动件与主动轮的配合精度要求较低，挠性传动件与主动轮装配效率较高，并且配合较为稳定，进而提高了组装效率和工作稳定性。
21.进一步的，所述旋转架包括旋转环体，旋转环体与机架转动配合，链条处于旋转环体的轴向一侧，拱架卡持结构处于旋转环体的轴向另一侧。
22.进一步的，机架上设置有机架滚动件，所述机架滚动件与旋转架滚动配合，或者旋转架上设置有旋转架滚动件，所述旋转架滚动件与机架滚动配合。机架滚动件或者旋转架滚动件能够使旋转架与机架相对运动更流畅。
23.进一步的，所述主梁移动配合结构为设置在机架上的滑靴，机架通过滑靴与掘进机主梁在掘进机移动方向上前后滑动配合。
24.进一步的，掘进机用拼装机工作时，掘进机向前掘进，掘进机用拼装机随掘进机向前运动，所述可拆安装结构和拱架卡持结构均处于旋转架轴向的后侧。拱架卡持结构处于旋转架的后侧工作时更方便拱架的拼装。
25.本实用新型硬岩隧道掘进机的技术方案：
26.硬岩隧道掘进机包括主梁和配置在主梁上的拼装机；
27.拼装机包括机架、旋转架：机架上设有与主梁移动配合的主梁移动配合结构；旋转架转动配置在机架上；拱架拼装机构，包括设置在旋转架上带动拱架旋转的拱架卡持结构；掘进机用拼装机还包括拱架拼装机构、管片拼装机构，管片拼装机构用于设置在旋转架上拼装管片；旋转架上设有用于可拆安装管片拼装机构的可拆安装结构，所述可拆安装结构和拱架卡持结构均处于旋转架轴向的同一侧，以在拼装机需要拼装管片时能够使管片拼装机构与拱架卡持结构处于旋转架轴向的同一侧，而在拼装机需要拼装拱架时能够将管片拼装机构拆除。
28.有益效果：本实用新型的拼装机的拱架卡持结构处于旋转架的轴向一侧，可拆安装结构与拱架拼装机构处于旋转架轴向的同一侧，在需要拼装管片时，将管片拼装机构安装上，需要拼装拱架时，将管片拼装机构拆掉，不影响拱架拼装机构的正常使用。拱架拼装机构和管片拼装机构的工作活动空间重叠，这样掘进机内留给管片拼装机构和拱架拼装机构的前后活动的空间增大，使得机架在掘进机主梁上前后移动的最大行程大大增加，进而提高了拼装效率，解决了目前的拼装机前后工作行程较短进造成的工作效率较低的技术问题。
29.进一步的，拱架卡持结构在旋转架的周向上间隔设置多个，其中可拆安装结构设置在其中相邻两个拱架卡持结构之间的间隔处。便于管片拼装机构的安装。
30.进一步的，所述可拆安装结构为设置在旋转架上的固定孔。固定孔结构简单，加工方便。
31.进一步的，管片拼装机构包括管片拼装缸和管片拼装抓举头，管片拼装缸的缸体与可拆安装结构可拆固定，管片拼装抓举头与管片拼装缸的活塞杆连接，管片拼装缸的活塞杆伸出时带动管片拼装抓举头向远离旋转架中心的方向运动。这样布置的管片拼装抓举头的活动范围较大。
32.进一步的，所述旋转架呈环形，旋转架包括至少两个沿旋转架周向布置的拼装节，拱架卡持结构设置在拼装节上，所述可拆安装结构设置在相邻的两个拼装节的拼接处。拼装节加工简单，加工效率高。
33.进一步的，相拼接的两拼装节的拼接处有相吻合以对拼装节在旋转架轴向定位的阶梯面。便于拼装节的组装。
34.进一步的，拼装机还包括：
35.挠性传动件，与旋转架的各拼装节连接，用于带动旋转架旋转；
36.主动轮，转动配置在机架上，与挠性传动件传动配合，驱动挠性传动件运动；
37.主动轮驱动装置，配置在机架上，用于驱动主动轮旋转；
38.所述挠性传动件为链条，主动轮为与链条适配的链轮，或者挠性传动件为同步带，主动轮为与同步带适配的同步带轮。
39.有益效果：挠性传动件与旋转架连接，通过挠性传动件和主动轮传动配合，实现对旋转架的驱动，由于挠性传动件与主动轮的配合精度要求较低，挠性传动件与主动轮装配效率较高，并且配合较为稳定，进而提高了组装效率和工作稳定性。
40.进一步的，所述旋转架包括旋转环体，旋转环体与机架转动配合，链条处于旋转环体的轴向一侧，拱架卡持结构处于旋转环体的轴向另一侧。
41.进一步的，机架上设置有机架滚动件，所述机架滚动件与旋转架滚动配合，或者旋
转架上设置有旋转架滚动件，所述旋转架滚动件与机架滚动配合。机架滚动件或者旋转架滚动件能够使旋转架与机架相对运动更流畅。
42.进一步的，所述主梁移动配合结构为设置在机架上的滑靴，机架通过滑靴与掘进机主梁在掘进机移动方向上前后滑动配合。
43.进一步的，拼装机工作时，掘进机向前掘进，拼装机随掘进机向前运动，所述可拆安装结构和拱架卡持结构均处于旋转架轴向的后侧。拱架卡持结构处于旋转架的后侧工作时更方便拱架的拼装。
附图说明
44.图1是本实用新型掘进机用拼装机具体实施例1中的部分结构示意图；
45.图2是本实用新型掘进机用拼装机具体实施例1中链条的安装结构示意图；
46.图3是图2中a部分的放大图；
47.图4是本实用新型掘进机用拼装机具体实施例1中管片拼装缸的安装结构示意图；
48.图中：1、机架；11、导向槽；2、旋转架；21、旋转环体；22、环形导轨；23、链条安装环；24、拼装节；241、阶梯面；3、滑靴；4、掘进机主梁；5、机架滚轮；6、链条；61、固定耳；611、固定板；612、连接板；7、液压马达；8、主动轮；9、拱架卡爪；10、管片拼装缸；101、管片拼装抓举头；102、缸座；103、弧形板；104、螺栓。
具体实施方式
49.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
50.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
51.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
53.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例1：
54.本实施例中的掘进机用拼装机既可以用于拼装拱架，也能够用来拼装管片。
55.如图1和图2所示，掘进机用拼装机包括机架1和转动装配在机架1上的旋转架2。机
架1上设置有滑靴3，机架1通过滑靴3前后滑动装配在掘进机主梁4上，机架1上连接有驱动机架1前后移动的机架驱动油缸（图中未示出），机架驱动油缸的缸体用于铰接在掘进机主梁4上，机架驱动油缸的活塞杆铰接在机架1上，通过机架驱动油缸伸缩能够带动机架1前后运动。本实施例中的滑靴3构成机架1上用于与掘进机主梁4移动配合的主梁移动配合结构。
56.本实施例中，机架1上设置有环形的导向槽11，旋转架2呈环形，旋转架2包括旋转环体21和设置在旋转环体21内侧的环形导轨22，环形导轨22与导向槽11沿旋转架2旋转方向导向配合。导向槽11内设置有机架滚轮5，机架滚轮5与环形导轨22的内周面滚动配合，通过导向槽11和机架滚轮5的共同作用，可以使旋转架2旋转更流畅。机架滚轮5构成机架滚动件。
57.为了降低加工精度，便于装配，本实用新型中并未采用内齿圈与齿轮配合的方式，如图1至图3所示，旋转环体21上安装有链条6，机架1上设置有液压马达7和由液压马达7驱动的主动轮8，主动轮8为与链条6适配的链轮。本实施例中的液压马达7构成驱动主动轮8运动的主动轮驱动装置。本实施例中的链条6构成与旋转架2连接的挠性传动件。
58.本实施例中链条6为挠性件，通过链条6与链轮配合带动旋转架2转动，链条6与链轮装配时对精度要求较低，能够适应较大的误差，降低加工精度，同时使故障率大幅度降低。
59.如图2和图3所示，旋转架2还包括设置在旋转环体21一侧的链条安装环23，链条6固定在链条安装环23的内侧。链条6上有多个与旋转架2固定的固定部分，各固定部分沿旋转架2的旋转方向间隔布置。本实施例中固定部分为链条6上的固定耳61，固定耳61通过螺钉与链条6固定环固定。如图3所示，固定耳61包括相互垂直的固定板611和连接板612，固定板611固定在链条安装环23上，连接板612由链条6的链节侧板形成。固定耳61处于链条6与链条安装环23之间，主动轮8处于链条6内侧。
60.本实施例中，旋转架2为分体式结构，旋转架2包括五个拼装节24，五个拼装节24呈环形布置并首尾相接。本实施例中拼装节24一体成型。在相邻的两个拼装节24的拼接处，两个拼装节24设置有相互吻合的阶梯面241，阶梯面241可以对两个拼装节24在旋转架2轴向上进行定位，便于拼装节24的安装。本实施例中各拼装节24采用焊接拼装。
61.本实施例中，拼装机包括拱架拼装机构和管片拼装机构，拱架拼装机构包括设置在旋转架2上的拱架卡持结构，拱架卡持结构包括拱架卡爪9和弧形板103，拱架卡爪9和弧形板103用于拼装拱架使用。拱架卡爪9和弧形板103的结构为现有技术，本实施例中，拱架卡爪固定在旋转架上，使用时拱架卡爪和弧形板卡住拱架，通过钢丝或者夹具将拱架固定在旋转架上即可。其他实施例中，也可以采用公布号为cn112983491a的中国专利申请中公开的卡爪和弧形板，此时卡爪卡紧拱架，不需要另外将旋转架与拱架固定。
62.如图4所示，管片拼装机构包括两个管片拼装缸10和管片拼装抓举头101，管片拼装缸10的缸体与旋转架2可拆固定，管片拼装抓举头101与管片拼装缸10的活塞杆连接，两个管片拼装缸10的活塞杆伸出时带动管片拼装抓举头101向远离旋转架中心的方向运动。管片拼装缸10与旋转架2可拆，在拼装机需要拼装拱架时能够将管片拼装机构拆除，根据实际的需要可以选装管片拼装机构。旋转架2上设置有固定管片拼装缸10的可拆安装结构，本实施例中，可拆安装结构为设置在旋转环体21上的固定孔。管片拼装缸10的缸体上固定有缸座102，缸座102通过螺栓104拧入固定孔内，实现固定在旋转架2的旋转环体21上。需要拆
卸管片拼装机构时，将螺栓104拧下即可。本实施例中，管片拼装缸10为油缸。
63.拱架卡持结构设置有四组，管片拼装机构固定在两组拱架卡持结构之间的间隔内。便于管片拼装机构的安装和拆卸。在拼装拱架时，需要将管片拼装机构拆下。如图4所示，固定管片拼装缸10的固定孔设置在相邻拼装节24的拼接处，两个管片拼装缸10分别固定在相邻的两个拼装节24上。
64.管片拼装机构用于与拱架卡持结构设置在旋转架的同一侧。本实施例中，拱架拼装机构和可拆安装结构均处于旋转架2的后侧，以使管片拼装机构在拼装机需要拼装管片时与拱架卡持结构设置在旋转架后侧。
65.本实施例中，前后方向是掘进机的前后方向，掘进机向前掘进的过程中，拼装机随着向前运动，整个拼装机构前后占用工作空间较小，拼装机构的前后工作行程较大。
66.本实施例中，链条安装环23与管片拼装机构分别设置在旋转环体21轴向的两侧，这样便于链条6与拼装机构的布置。
67.本实用新型掘进机用拼装机的工作方式与授权公告号为cn213775411u的中国专利中公开的复合拼装机类似，具体不再详细介绍。
68.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例2，与上述实施例的区别仅在于：拱架卡持结构设置六组。其他实施例中，拱架卡持结构的数量可以根据需要进行增加或减少。
69.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例3，与上述实施例的区别仅在于：可拆安装结构也可以设置在两个拱架卡爪之间，即可拆安装结构与拱架卡持结构之间有交叉。
70.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例4，与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，挠性传动件为同步带，主动轮为与同步带适配的同步带轮。
71.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例5，与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，旋转架上设置有旋转架滚轮，旋转架滚轮与机架滚动配合。
72.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例6，与上述实施例的区别仅在于：链条与拼装机构设置在旋转架轴向的同一侧。
73.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例7，与上述实施例的区别仅在于：链条上链节轴延伸出固定段，固定段固定在旋转架上。此时链节轴的固定段取代固定耳将链条固定。
74.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例8，与上述实施例的区别仅在于：旋转架的拼装节设置两个。其他实施例中，拼装节可以是三个、四个等其他任意数量。
75.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例9，与上述实施例的区别仅在于：旋转架的拼装节可以通过法兰对接。
76.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例10，与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，主梁移动配合结构包括设置在机架上的导向轮。掘进机主梁上设置于导向轮配合的导向轮轨道。
77.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例11，与上述实施例的区别仅在于：旋转架呈方形，但是旋转架包括与机架转动配合的旋转环体。
78.本实用新型掘进机用拼装机的具体实施例12，与上述实施例的区别仅在于：本实施例中可拆安装结构和拱架卡持结构均处于旋转架轴向的前侧。
79.本实用新型硬岩隧道掘进机的具体实施例，硬岩隧道掘进机包括主梁和配置在主
梁上的拼装机，拼装机与上述任意一具体实施例中所述的掘进机用拼装机的结构相同，不再赘述。
80.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。