用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头
技术领域
本发明涉及流水线管片生产技术领域,具体来说涉及一种用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头。
背景技术
盾构法是暗挖施工中的一种全机械化施工方法,具有施工速度快、隧道质量稳定、对周围建筑物影响较小等特点,该方法已被广泛应用,且相关技术发展也日益急进。盾构管片是盾构法施工的主要装配构件,管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全,影响隧道的防水性能及耐久性能。
在盾构管片制作中的一个关键工序便是混凝土管片的收水,当混凝土料进入钢模并且振捣完成后便由操作工对管片外弧面进行收水抹面工作,将混凝土表面拍实,并将多余的混凝土刮落,最后对混凝土表面进行抹面、收光等工序。混凝土管片的收水质量不仅影响到管片的外观质量,还会影响到管片外弧面的密实性从而影响到管片的抗渗性能。目前,该道工序由人工操作,需要耗费较大人力且质量不易保证。
发明内容
鉴于上述情况,本发明提供一种可实现自动收水抹平工作的用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头,以解决现有的水泥管片圆弧面人工进行收水抹面工作造成的耗费人力、质量难以保证的技术问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头,所述收水机头连接于三维运动机构下方,所述三维运动机构带动所述收水机头到达所述水泥管片的圆弧面进行收水抹平工作,所述收水机头包括:
驱动机构,包括调速电动机及上部支撑板,所述调速电动机设置于上部支撑板上,所述调速电动机具有一电动机输出轴;
传动机构,设于所述驱动机构下方,所述传动机构包括传动板、第一偏心轮组件、第二偏心轮组件及第一吊耳,所述第一偏心轮组件设于所述传动板的中部、所述第二偏心轮组件设于所述传动板的两端,所述第二偏心轮组件能转动地固定连接于所述上部支撑板与所述传动板之间,所述电动机输出轴穿置并驱动所述第一偏心轮组件带动所述传动板偏心旋转,所述传动板的两端通过所述第二偏心轮组件组接牵引以相对于所述上部支撑板的两端偏心旋转;所述第一吊耳设于所述传动板底部;
抹平机构,设于所述传动机构下方,所述抹平机构包括工作板及第二吊耳,所述振动器设于所述工作板的顶部并位于所述工作板的中部,所述第二吊耳设于所述工作板的顶部,所述工作板与所述传动板通过所述第一吊耳与所述第二吊耳之间的绳索连接固定。
所述驱动机构的所述电动机输出轴转动带动所述第一偏心轮组件做偏心转动,所述第一偏心轮组件牵引驱动所述抹平机构的所述工作板转动进而所述工作板在所述水泥管片圆弧面进行收水抹平工作。
本发明实施例中,所述上部支撑板上设置有安装连接件,所述安装连接件通过螺栓与所述三维运动机构固定连接。
本发明实施例中,所述安装连接件包括连接主板、垂直固定于所述连接主板中部的固定板及固定连接所述连接主板与所述固定板的支撑板,所述固定板通过螺栓水平固定于所述上部支撑板上,所述连接主板抵靠所述上部支撑板的边缘,所述连接主板上开设有多组孔洞与所述三维运动机构通过所述螺栓连接。
本发明实施例中,所述第一偏心轮组件包括第一偏心轮、设于所述第一偏心轮外部的第一轴承及设于所述第一轴承外部的第一轴承座,所述第一偏心轮具有偏心设置的驱动孔及传动孔,所述电动机输出轴穿置固定于所述驱动孔内,所述第一轴承座固设于所述传动板上且内部设有第一传动轴与所述传动孔穿置连接,令所述第一偏心轮通过所述电动机输出轴驱动转动,经设有所述第一传动轴并固设于所述传动板上的所述第一轴承座牵引,使所述电动机输出轴的旋转运动转化成所述传动板的水平方向的偏心转动。
本发明实施例中,所述第二偏心轮组件包括从动轴、固设于所述上部支撑板底部的上轴承座及固设于所述传动板上的下轴承座,所述从动轴能转动的固定连接于所述上轴承座与所述下轴承座,所述上轴承座内设有上轴承,所述下轴承座内设有第二偏心轮以及套设于所述第二偏心轮外部的下轴承,所述第二偏心轮具有偏心设置的驱动孔及传动孔,所述从动轴的下端穿置固定于所述驱动孔内,所述下轴承座内部设有第二传动轴与所述传动孔穿置连接,令所述第二偏心轮组件通过所述第一偏心轮组件及所述传动板驱动,经设有所述第二传动轴并固设于所述传动板上的下轴承座牵引,使所述传动板两端的第二偏心轮组件相对所述上部支撑板做偏心转动。
本发明实施例中,所述传动板底部接设连接套管,所述工作板顶部设置有铰接轴及其支座,所述支座固定于所述工作板顶部,所述铰接轴的底端与所述支座枢接,所述铰接轴的顶端能够上下位移地穿置于所述连接套管内。
本发明实施例中,所述工作板的顶部安装有振动器,所述振动器振动带动所述工作板振动。
本发明实施例中,所述工作板底部设置有耐磨钢垫板,所述耐磨钢垫板与所述工作板通过螺栓连接。
本发明实施例中,所述工作板底部设有塑料垫板,所述塑料垫板通过螺钉与所述工作板固定,所述塑料垫板设于所述耐磨钢垫板的两端。
本发明实施例中,所述工作板成形有抹平底面,所述工作板于所述抹平底面沿长边方向的相对两侧成形有二竖向面,所述竖向面与所述抹平底面之间具有斜面连接。
本发明由于采用了以上技术方案,使其具有以下有益效果:
(1)所述收水机头用于水泥管片圆弧面的收水抹平工作将人工抹平转为机械抹平,有利于提高工作效率,减少劳动力的投入。
(2)本发明通过电动机输出轴带动传动机构做偏心转动,进而所述传动机构将所述偏心传动传递给抹平机构对所述水泥管片圆弧面进行收水抹平,原理简单,制作材料易得,成本低廉,具有较强的实用性。
附图说明
图1是本发明用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头的立体结构示意图。
图2是本发明用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头的主视示意图。
图3是本发明用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头的侧视示意图。
图4是本发明用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头的俯视示意图。
图5是本发明图2中1-1的剖视示意图。
图6是本发明图2中2-2的剖视示意图。
图7是本发明图2中3-3的剖视示意图。
图8是本发明水泥管片圆弧面收水抹平系统立体结构示意图。
图9是本发明水泥管片圆弧面收水抹平系统的主视示意图。
图10是本发明水泥管片圆弧面收水抹平系统的侧视示意图。
图11是本发明水泥管片圆弧面收水抹平系统的俯视示意图。
图12是图8中S1处的局部示意图。
图13是本发明升降机构与收水机头连接结构示意图。
附图标记说明如下:
驱动机构1;调速电动机11;上部支撑板12;安装连接件13;连接主板 131;固定板132;支撑板133;传动机构2;传动板21;第一偏心轮组件22;第一偏心轮221;第一轴承222;第一轴承座223;连接套管23;第一吊耳24;第二偏心轮组件25;从动轴251;第二偏心轮252;下轴承253;下轴承座254;上轴承255;上轴承座256;抹平机构3;工作板31;第二吊耳32;铰接轴34;支座35;振动器36;耐磨钢垫板37;塑料垫板38;龙门架4;支撑柱41;第一框边42;第二框边43;垫片44;支撑块45;轨道梁5;直线导轨51;连接横梁61;滑块611;横向滑轨62;丝杠621;滑块622;安装架63;竖向滑轨 631;升降机构64;连接架641;滚珠丝杠642;滑块643;隔振垫7;水泥管片圆弧面8。
具体实施方式
为利于对本发明的了解,以下结合附图进行说明。
请参阅图1至图4及图6、图8,本发明提供一种用于水泥管片圆弧面自动收水抹平系统的收水机头,所述收水机头连接于三维运动机构下方,所述三维运动机构带动所述收水机头到达所述水泥管片的圆弧面8进行收水抹平工作,所述收水机头包括驱动机构1、传动机构2及工作机构3,所述驱动机构1驱动所述传动机构2转动,所述传动机构2带动所述工作机构3在水泥管片的圆弧面进行自动抹平。其中:
所述驱动机构1包括调速电动机11及上部支撑板12,所述调速电动机11设置于所述上部支撑板12上,所述调速电动机11具有一电动机输出轴111,所述电动机输出轴111贯穿所述上部支撑板12至所述上部支撑板 12下方,所述上部支撑板12上设置有安装连接件13。
本发明实施例中,所述安装连接件13成形有一连接主板131和一固定板132,所述固定板132垂直固定于所述连接主板131的中部,所述固定板132通过螺栓水平固定于所述上部支撑板12上,所述连接主板131抵靠所述上部支撑板12长边的边缘,所述连接主板131上开设有多组孔洞以便于所述连接主板131与所述三维运动机构固定连接。
较优地,所述安装连接件13还包括二相对的支撑板133,所述二支撑板133的一端固定于所述主板131,所述二支撑板133的另一端固定于所述固定板132,较优地,所述二支撑板133的纵截面呈直角三角形,所述直角三角形的其中一条直角边固定于所述连接主板131,所述直角三角形的另一条直角边固定于所述固定板132。
如图1、图2、图5、图6所示,所述传动机构2设于所述驱动机构1 下方,所述传动机构2包括传动板21、第一偏心轮组件22、连接套管23、第一吊耳24及第二偏心轮组件25,所述第一偏心轮组件22设于所述传动板21的中部、所述第二偏心轮组件25设于所述传动板21的两端,所述第二偏心轮组件25能转动地固定连接于所述上部支撑板12与所述传动板21 之间,所述电动机输出轴111穿置并驱动所述第一偏心轮组件22带动所述传动板21偏心旋转,所述传动板21的两端通过所述第二偏心轮组件25 组接牵引以相对于所述上部支撑板21的两端偏心旋转;所述第一吊耳设于所述传动板底部,所述连接套管23设置于所述传动板21底部,当所述驱动机构1驱动所述传动板21转动时,所述传动板21上的连接套管23将所述转动进行传递,所述第一吊耳24设置于所述传动板21底部。
如图6所示,本发明实施例中,所述第一偏心轮组件22包括第一偏心轮221、设于所述第一偏心轮221外部的第一轴承222及设于所述第一轴承222外部的第一轴承座223,所述第一偏心轮221具有偏心设置的驱动孔及传动孔,所述电动机输出轴111穿置固定于所述驱动孔内,所述第一轴承座223固设于所述传动板21上且内部设有第一传动轴与所述传动孔穿置连接,令所述第一偏心轮221通过所述电动机输出轴111驱动转动,经设有所述第一传动轴并固设于所述传动板21上的所述第一轴承座223 牵引,使所述电动机输出轴111的旋转运动转化成所述传动板21的水平方向的偏心转动。
如图5所示,所述第二偏心轮组件25包括从动轴251、固设于所述上部支撑板12底部的上轴承座256及固设于所述传动板上的下轴承座 254,所述从动轴251能转动的固定连接于所述上轴承座256与所述下轴承座254,所述上轴承座256内设有上轴承255,所述下轴承座254内设有第二偏心轮252以及套设于所述第二偏心轮252外部的下轴承253,所述第二偏心轮252具有偏心设置的驱动孔及传动孔,所述从动轴251的下端穿置固定于所述驱动孔内,所述下轴承座254内部设有第二传动轴与所述传动孔穿置连接,令所述第二偏心轮组件25通过所述第一偏心轮221组件及所述传动板21驱动,经设有所述第二传动轴并固设于所述传动板21上的下轴承座254牵引,使所述传动板254两端的第二偏心轮组件25相对所述上部支撑板12做偏心转动。
如图2所示,所述抹平机构3设于所述驱动机构2下方,所述抹平机构3包括工作板31第二吊耳32及绳索(图未示),所述第二吊耳32对称设于所述第一吊耳24的下方,所述第二吊耳32设于所述工作板31的顶部,所述工作板31与所述传动板21之间通过所述绳索33连接所述第一吊耳 24与所述第二吊耳32固定。较优地,所述工作板31成形有抹平底面,所述工作板31于所述抹平底面沿长边方向的相对两侧成形有二竖向面,所述竖向面与所述抹平底面之间具有斜面连接。
较优地,所述抹平机构3还包括设于所述工作板31两端的铰接轴34 及其支座35,所述支座35固定于所述工作板31上,所述铰接轴34与所述支座35枢接,所述铰接轴34插设于所述连接套管23内,当所述工作板 31进行抹面工作时,随着抹面高度的不同,所述铰接轴34在所述连接套管23内自由移动,以平衡所述三维运动机构在工作过程中所产生的运动误差。
所述抹平机构3还包括一振动器36,所述振动器36设于所述工作板 31上,所述振动器36可以使所述工作板31在工作过程中产生一定的振动,从而提高收水抹平的质量。
较优地,所述工作板31底部设置有耐磨钢垫板37,所述耐磨钢垫板 37与所述工作板31通过螺钉连接,当所述工作机构3工作时所述耐磨钢垫板37与所述管片水泥面直接接触,有利于提高所述工作板31的耐磨度,延长所述工作板31的寿命。较优地,所述工作板31底部还设有塑料垫板 38,所述塑料垫板38通过螺钉与所述工作板31固定,所述塑料垫板38设于所述耐磨钢垫板37的两端。所述塑料垫板38的设置则是故意降低收水机头工作板31两侧的硬度,以保护水泥钢模两侧的基准面不被磨损。这里,塑料垫板38寿命较短,需要定期更换。
如图8所示,本发明所述三维运动机构设于龙门架4上,所述龙门架 4包括支撑平台和支撑立柱41,所述支撑平台具有相对的二第一框边42 与相对的二第二框边43,所述第一框边42与所述第二框边43围设形成矩形方框,所述支撑立柱41立于所述支撑平台下方。较优地,所述支撑立柱 41与所述第一框边之间设置有垫片44,所述支撑立柱41底部设置有垫片44,所述第二框边43与所述支撑立柱41之间设置有支撑块45,所述支撑块45的其中一个侧面固定于所述支撑立柱41上,所述支撑块45的另一个侧面固定于所述第二框边43的底部,较优地,所述支撑块45的纵截面呈直角三角形。定义沿着所述第一框边12延伸的方向为水平面上的纵向,沿着所述第二框边13延伸的方向为水平面上的横向,沿着所述支撑立柱11 延伸的方向为竖向。
所述龙门架的支撑平台上设置有与所述第一框边42方向平行的二轨道梁5上,本发明实施例中,所述轨道梁5与所述第二框边43之间设置有隔振垫7以吸收振动,保证纵向运动的正常工作。
请参阅图8及图12所示,所述三维运动机构包括连接横梁61、横向滑轨62、安装架63及升降机构64,所述连接横梁61的两端与所述两组轨道梁5跨接并沿所述轨道梁5进行纵向运动,所述横向滑轨62设于所述连接横梁61上,所述安装架63与所述横向滑轨62滑移连接并沿所述横向滑轨62进行横向运动,所述升降机构64的上半段与所述安装架63滑移连接以沿竖向进行升降运动。
所述连接横梁61上设有齿轮(图未示)、齿条(图未示)及伺服电机系统(图未示)以驱动所述连接横梁61沿所述两组轨道梁2移动。所述两组轨道梁5的相对外侧上分别设有直线导轨51,所述连接横梁61的两端上设有滑块611与所述直线导轨51滑移组接。
如图12所示,所述横向滑轨62包括横向滚珠丝杠及用以驱动所述横向滚珠丝杠工作的伺服电机系统(图未示),所述横向滚珠丝杠包括丝杠621 以及滑移组接于所述丝杠的滑块622,所述安装架33通过与所述滑块622固接以进行横向运动。
图13所示,所述升降机构64包括连接架641、固定于所述连接架中部的竖向滚珠丝杠和用以驱动所述竖向滚珠丝杠工作的伺服电机系统,所述竖向滚珠丝杠642的顶部固定于所述安装架63的背面,所述安装架63 朝向所述连接架的两侧固定有二竖向滑轨631,所述竖向滑轨631上设置有滑块643,所述滑块643固定于所述连接架641的两侧,所述竖向滚珠丝杠642及伺服电机系统驱动所述连接架641及其上的所述滑块643在所述安装架63的竖向滑轨631上竖向移动,所述收水机头通过与所述连接架 641的下端固接以随所述竖向滚珠丝杠642进行升降运动。
本发明实施例中,所述连接架641呈“H”形,具有相对的二侧板及横向连接所述二侧板的横板,所述竖向滚珠丝杠642通过所述横板与所述连接架641固定。
本发明水泥管片圆弧面自动收水抹平系统还包括监测与控制系统,所述检测与控制系统包括钢模类型检测系统、钢模位置检测系统、工人安全性保护系统及中央控制系统。其中:
所述钢模类型检测系统主要用于钢模类型的检测,为系统选择相应的操作程序提供依据;所述钢模位置检测系统主要用于确定钢模在工位上的准确位置,为运动系统准确沿水泥管片弧面运动提供计算依据,保证自动收水抹平动作的实现所述工作人员安全性保护系统则是在系统工作过程中,通过传感器不断检测收水机头工作区域,防止工作人员身体的某个部分进入危险区域,保证人员的安全性;所述中央控制系统的作用是接受各检测系统发挥的检测信息,进而根据事先编制的程序控制系统各部分的协调工作。
以上具体说明了本发明水泥管片圆弧面收水抹平系统的结构,以下说明其工作方法:
当检测与控制系统系统未启动时,收水机头停在事先设定的原点位置,整个系统处于待命状态。当检测与控制系统系统启动后,首先由钢模类型检测系统检测钢模的类型,并将检测结果发送给中央控制器,供控制器选择相应的运动控制程序。接下来,由钢模位置检测系统检测钢模在工位上的具体位置并发送给中央控制器,由中央控制器通过控制算法确定运动系统的起始位置。然后,中央控制器控制运动系统带动收水机头运动到起始位置,并启动收水机头上的调速电动机和振动器。最后,由中央控制器通过事先编写的控制程序控制运动系统带动收水机头沿钢模圆弧面运动,同时收水机头在调速电机的带动下做偏心转动,并伴随着收水机头下部工作板的振动,从而完成水泥管片圆弧面的自动收水抹平工作。
在机头运动过程中,如因各种原因导致控制程序中的圆弧轨迹与实际钢模圆弧面之间存在误差,收水机头下部工作板在重力作用下,可自然贴紧管片圆弧面,从而对误差进行有效地补偿,保证收水抹平动作的效果。当收水机头完成管片圆弧面的一次加工后,将随运动系统在控制器的控制下回到设定的原点位置,重新进入待命状态。
如果钢模的圆弧尺寸发生变化,可通过简单第修改控制程序当中圆弧轨迹相应参数,实现对不同钢模的适应。
以上结合附图对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。