一种管片吊运装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种管片吊运装置及方法，管片吊运装置包括抓取臂总成，抓取臂总成包括机架、左右成对的抓取臂和驱动机构，驱动机构包括凸轮、单向间歇传动机构，凸轮与抓取臂传动，单向间歇传动机构包括顶杆、从动件，单向间歇传动机构用于将顶杆随管片的上下移动转换为每次单向旋转设定角度的旋转运动，以使凸轮在单向间歇传动机构作用下转换工位、使抓取臂在凸轮的作用下转换开合状态。本发明专利技术提供的吊运方法，依靠整个抓取臂总成自身的重力，只需要进行管片吊运装置升降的操作即可实现对管片的抓取和释放，既不需要外界提供动力，也不需要复杂的控制系统和控制过程，设计简单，合理，成本低，吊运过程无需人员参与，降低工人的劳动强度。动强度。动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种管片吊运装置及方法


[0001]本专利技术涉及盾构施工
，具体涉及到以吊运方式输送盾构机用管片的管片吊运装置和吊运方法。

技术介绍

[0002]在隧道盾构施工过程中，盾构机需要在掘进的同时在盾尾用拼装机拼装管片，该管片可以被拼装成管道而支护隧道壁，而且盾构机也依赖拼装好的管片作为顶推支点前进。在管片安装之前，需要先将管片吊运到指定位置处(管片暂存区、拼装机的拼装区或喂片机上)，然后再进行管片拼装。所以管片吊运是盾构隧道施工中的关键性步骤。
[0003]现有的管片吊运技术有：例如授权公告号号为CN212225263U的中国专利技术专利公开了一种用于盾构管片的吊装装置，管片上预留管片螺栓孔，在吊装管片时，先将管片螺栓旋入管片螺栓孔内，然后再将管片螺栓挂在吊具上，吊具通过与管片螺栓的配合将管片吊起。此类吊具为纯机械结构，将管片螺栓旋入管片螺栓孔中以及将管片螺栓挂在吊具上均需要人工完成，存在自动化程度低、效率低、人工操作存在安装隐患的问题。又如申请公布号为CN113443551的中国专利技术专利申请公开了一种盾构管片快速管片吊运装置及吊运方法，该管片吊运装置包括快速抓取机构、回转机构和起升行走机构，其快速抓取机构的伸缩件(油缸或气缸)驱动抓取臂组进行开合动作，以抓取管片，并用回转机构、起升行走机构将管片抬起，实现管片转运。这种吊具用油缸或气缸驱动抓取臂开合，所以需要提供液压动力源和管路并需要配备复杂的控制系统，因而成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种管片吊运装置以及使用该管片吊运装置的管片吊运方法，从而能够以较低的成本实现自动化抓取和吊装。
[0005]本专利技术的一种管片吊运装置，包括起升行走机构、抓取臂总成，起升行走机构用于驱动抓取臂总成升降和行走移位，抓取臂总成包括机架、左右成对的抓取臂和驱动机构，抓取臂下端具有抓取钩，抓取臂具有张开和收合两种状态，抓取钩能够在抓取臂收合时托举管片、在抓取臂张开时避让管片，抓取钩上方设有活动空间，活动空间供抓取臂总成相对于底部被支撑的管片上下移动；抓取臂总成包括复位器，复位器用于提供复位力驱使抓取臂处在复位状态，张开和收合状态之一为复位状态、另一个定义为非复位状态；驱动机构包括凸轮、单向间歇传动机构；凸轮转动装配在机架上，凸轮直接或通过传动部件与抓取臂传动配合，并且凸轮具有设定的边缘形状而使凸轮旋转时具有相差设定角度、交替出现的凸轮工位：施力位、解除位，处于施力位的凸轮提供与所述复位力相反的反复位力使抓取臂保持在非复位状态，处于解除位的凸轮解除所述反复位力使抓取臂回到复位状态；所述单向间歇传动机构用于将直线往复运动转换为每次单向旋转设定角度的旋转运动，包括主动件、从动件，主动件为上下移动装配在机架上的顶杆，顶杆下端用于与处于活动空间中的管片的顶面挡止配合，所述顶杆上端用于与从动件配合，顶杆上行时驱动从动件旋转，顶杆下行
时单向间歇传动机构自锁；从动件与所述凸轮传动配合，用于将顶杆的一次上下往复运动转换为驱动凸轮单向旋转设定角度的一次旋转运动，以使凸轮工位转换一次；在抓取臂总成相对于管片先向下再向上的一次往复运动过程中，处于活动空间中的管片相对于抓取臂总成上下往复运动一次，从而顶杆被上行的管片顶推而上行、在管片下行时受重力作用下行，同时使凸轮在从动件作用下转换工位、使抓取臂在凸轮的作用下转换状态。
[0006]有益效果：本专利技术仅依靠抓取臂总成的上下移动操作，抓取臂总成的驱动机构即可实现对抓取臂开合状态的切换，从而对管片进行抓取和释放操作，既不需要外界提供动力也不需要复杂的控制系统，结构设计简单、合理，成本低。
[0007]优选的，所述从动件为拨轮组件，包括轴座、拨杆、弹性件，轴座与凸轮固定连接且有共同的公转轴线，拨杆与凸轮的工位一一对应并绕公转轴线沿圆周均布，拨杆铰接在轴座上，拨杆往复摆动而具有两个状态：驱动状态、避让状态，驱动状态的拨杆顶压在轴座上所设的挡止件上能够对轴座施加扭矩，避让状态的拨杆反向脱离挡止件不能对轴座施加扭矩，弹性件用于驱使拨杆顶压在挡止件上；拨杆具有与挡止件配合的挡止面、与顶杆配合的顶压面，挡止面与顶压面的朝向相反；每个拨杆随轴座绕公转轴线旋转时具有先后到达的拨杆工位：预备位、完成位，预备位、完成位自下而上分布在顶杆的移动路径上，在预备位的拨杆的顶压面朝下对应顶杆的上端；在抓取臂总成上下运动时，处于活动空间中的管片具有上位和下位，管片从下位移动至上位时，顶杆被管片顶推而上行，管片从上位移动至下位时，受重力作用的顶杆下行；所述顶杆上行时，预备位的拨杆被顶杆推压而维持驱动状态并继续绕公转轴线旋转到达完成位，同时拨杆带动轴座及凸轮旋转而转换凸轮工位，使抓取臂转换状态，且有后一个拨杆到达预备位；所述顶杆下行时，单向间歇传动机构自锁，预备位的拨杆被顶杆暂时推开至避让状态并在顶杆离开后受弹性件作用恢复到驱动状态，预备位的拨杆始终保持在预备位上实现单向间歇传动机构的自锁，以使凸轮工位、抓取臂状态保持不变。采用拨轮组件作为单向间歇传动机构的主要部件，能够与凸轮紧密配合，提高传动效率，节省驱动机构占用的空间。
[0008]优选的，所述轴座包括圆盘形的拨盘和固定于拨盘中央的转轴，所述拨杆铰接在转轴的外周面上，所述挡止件为转轴外周面上凸设的挡块，所述弹性件为拨杆弹簧，拨杆弹簧连接在转轴外周面与拨杆之间。
[0009]优选的，所述拨盘外周面上设有定位凹槽，定位凹槽与凸轮工位一一对应，机架上还设有与定位凹槽配合的定位弹簧及定位块，定位块用于插入定位凹槽以阻挡凸轮旋转保持凸轮工位不变，并在单向间歇传动机构驱动凸轮旋转时退出凹槽，定位弹簧用于对定位块施加弹性力。定位凹槽与定位块配合能够实现凸轮工位锁定，避免机构误动作。
[0010]优选的，所述机架上沿左右方向活动装配有两个施力杆：左施力杆、右施力杆，所述两个施力杆对称设置在凸轮的左右两侧，凸轮通过两个施力杆与抓取臂传动配合。
[0011]优选的，所述凸轮工位是连续的、相差90度的四个位置，第一、三位为施力位，第二、四位为解除位；所述拨杆有四个，相差90度铰接在轴座上。
[0012]优选的，所述复位器为复位弹簧，抓取臂的张开状态为复位状态，抓取臂的收合状态为非复位状态。
[0013]优选的，所述机架包括抓持盘，抓持盘和抓取钩上下间隔设置以形成所述活动空间，所述顶杆贯穿抓持盘上所设的通孔。
[0014]优选的，所述顶杆包括顶杆上端部、顶杆下端部、顶杆弹簧，顶杆上端部、顶杆下端部通过顶杆弹簧连接。顶杆弹簧能够减少顶杆被管片顶起后上行所需的整体长度，也即顶杆在上行时比下行时的长度更短，这样可以减少抓持盘为容纳顶杆所需的上下方向的厚度。
[0015]本专利技术的一种管片吊运方法，使用前述的管片吊运装置，包括以下步骤：
[0016](1)将抓取臂总成移动到取管片位置并处于待取的管片上方，抓取臂总成在其抓取臂为张开状态时下行，抓取臂总成的顶杆被管片顶推而上行，顶杆通过从动件驱动凸轮转动而转换凸轮工位，进而抓取臂在凸轮作用下由张开状态转换为收合状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管片吊运装置，包括起升行走机构、抓取臂总成，起升行走机构用于驱动抓取臂总成升降和行走移位，总成抓取臂总成包括机架、左右成对的抓取臂(2)和驱动机构，抓取臂(2)下端具有抓取钩(6)，抓取臂(2)具有张开和收合两种状态，抓取钩(6)能够在抓取臂(2)收合时托举管片(11)、在抓取臂(2)张开时避让管片(11)，抓取钩(6)上方设有活动空间，活动空间供抓取臂总成相对于底部被支撑的管片(11)上下移动；其特征在于，抓取臂总成包括复位器，复位器用于提供复位力驱使抓取臂(2)处在复位状态，张开和收合状态之一为复位状态、另一个定义为非复位状态；驱动机构包括凸轮(9)、单向间歇传动机构；凸轮(9)转动装配在机架上，凸轮(9)直接或通过传动部件与抓取臂(2)传动配合，并且凸轮(9)具有设定的边缘形状而使凸轮(9)旋转时具有相差设定角度、交替出现的凸轮工位：施力位、解除位，处于施力位的凸轮(9)提供与所述复位力相反的反复位力使抓取臂(2)保持在非复位状态，处于解除位的凸轮(9)解除所述反复位力使抓取臂(2)回到复位状态；所述单向间歇传动机构用于将直线往复运动转换为每次单向旋转设定角度的旋转运动，包括主动件、从动件，主动件为上下移动装配在机架上的顶杆(7)，顶杆(7)下端用于与处于活动空间中的管片(11)的顶面挡止配合，所述顶杆(7)上端用于与从动件配合，顶杆(7)上行时驱动从动件旋转，顶杆(7)下行时单向间歇传动机构自锁；从动件与所述凸轮(9)传动配合，用于将顶杆(7)的一次上下往复运动转换为驱动凸轮(9)单向旋转设定角度的一次旋转运动，以使凸轮工位转换一次；在抓取臂总成相对于管片(11)先向下再向上的一次往复运动过程中，处于活动空间中的管片(11)相对于抓取臂总成上下往复运动一次，从而顶杆(7)被上行的管片(11)顶推而上行、在管片(11)下行时受重力作用下行，同时使凸轮(9)在从动件作用下转换工位、使抓取臂(2)在凸轮(9)的作用下转换状态。2.根据权利要求1所述的管片吊运装置，其特征在于，所述从动件为拨轮组件，包括轴座、拨杆、弹性件，轴座与凸轮(9)固定连接且有共同的公转轴线，拨杆与凸轮(9)的工位一一对应并绕公转轴线沿圆周均布，拨杆铰接在轴座上，拨杆往复摆动而具有两个状态：驱动状态、避让状态，驱动状态的拨杆顶压在轴座上所设的挡止件上能够对轴座施加扭矩，避让状态的拨杆反向脱离挡止件不能对轴座施加扭矩，弹性件用于驱使拨杆顶压在挡止件上；拨杆具有与挡止件配合的挡止面、与顶杆(7)配合的顶压面，挡止面与顶压面的朝向相反；每个拨杆随轴座绕公转轴线旋转时具有先后到达的拨杆工位：预备位、完成位，预备位、完成位自下而上分布在顶杆(7)的移动路径上，在预备位的拨杆的顶压面朝下对应顶杆(7)的上端；在抓取臂总成上下运动时，处于活动空间中的管片(11)具有上位和下位，管片(11)从下位移动至上位时，顶杆(7)被管片(11)顶推而上行，管片(11)从上位移动至下位时，受重力作用的顶杆(7)下行；所述顶杆(7)上行时，预备位的拨杆被顶杆(7)推压而维持驱动状态并继续绕公转轴线旋转到达完成位，同时拨杆带动轴座及凸轮(9)旋转而转换凸轮工位，使抓取臂(2)转换状态，且有后一个拨杆到达预备位；所述顶杆(7)下行时，单向间歇传动机构自锁，预备位的拨杆被顶杆(7)暂时推开至避让状态并在顶杆(7)离开后受弹性件作用恢复到驱动状态，预备位的拨杆始终保持在预备位上实现单向间歇传动机构的自锁，以使凸轮工位、抓取臂状态保持不变。
3.根据权利要求2所述的管片吊运装置，其特征在于，所述轴座包括圆盘形的拨盘(9
‑
2)和固定于拨盘(9
‑
2)中央的转轴(9
‑
1)，所述拨杆铰接在转轴(9
‑
1)的外周面上，所述挡止件为转轴(9
‑
1)外周面...

【专利技术属性】
技术研发人员：周罘鑫，雷勇敢，林福龙，胡燕伟，郭俊可，何聪，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：