一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备

摘要

本发明公开了一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，属于盾构隧道修复技术领域，解决了传统技术中施工周期长、施工成本高、施工效率低、施工困难大的问题，其包括：拼装系统、打孔系统、焊接系统、底部系统、辅助作业平台系统,各个系统依次安装放置,提高了隧道施工的智能化水平和施工效率、降低来了作业人员劳动强度。

权利要求

1.一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，包括：打孔系统、拼装系统、焊接系统、辅助作业平台系统依次安装放置在底部系统上；

所述打孔系统包括打孔机器人(4)，所述打孔机器人(4)的一端设置有打孔模块(22)、安装模块(23)、拧紧模块(24),所述打孔机器人(4)的底部滑动连接有打孔机器人滑台(3)，所述打孔机器人滑台(3)的底部设置有打孔机器人升降平台(15)；

所述拼装系统的安装扫描定位模块定位钢板环安装位置与钢板环位置，并将钢板环安装到隧道管片破损处后，打孔机器人(4)配合视觉系统扫描定位打孔位置。

2.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述拼装系统包括拼装机器人(5)，所述拼装机器人(5)的一端设置有电永磁吸盘(19)，所述电永磁吸盘(19)的上方固定设置有安装扫描定位模块(18)，所述拼装机器人(5)的底部滑动连接有拼装机器人滑台(13)。

3.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述焊接系统内包括焊接机器人(7),所述焊接机器人(7)的一端设置有焊缝扫描定位模块(20)、机器人弧焊焊枪(21)及焊缝检测模块。

4.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述底部系统包括多轨道转向架(16),所述多轨道转向架(16)的顶部设置有双向牵引平板车(17)，所述双向牵引平板车(17)的底部设置有平衡支腿(14)。

5.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述辅助作业平台系统包括辅助作业平台(8)，所述辅助作业平台(8)的底部设置有设备控制柜(9)，所述设备控制柜(9)的一侧设置有焊接模块电源(10)。

6.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述拼装机器人(5)的一侧固定设置有钢板环支架(12),用于存放钢板环。

7.根据权利要求1所述的一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，所述打孔机器人(3)远离拼装机器人(5)的一侧设置有环氧树脂胶桶(1)，所述环氧树脂胶桶(1)的一侧设置有空气压缩机(2)。

说明书

一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备

技术领域

[0001] 本发明属于盾构隧道修复技术领域，具体属于一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备。

背景技术

[0002] 目前国内各主要城市均有地铁线路建成运营,其地铁区间隧道多以单圆盾构隧道为主。相关调查资料研究发现，在运营期间，因地铁结构或周边环境原因，其隧道结构通常有变形等病害发生，一般包含隧道竖向位移变形、横向位移变形、椭变(收敛变形)、裂缝、渗漏等，严重时则影响运营安全。在我国基本上运营期在10年左右的隧道都需进入到整治修复阶段。

[0003] 目前国内外盾构地铁隧道管片破损修复加固主要采用钢板环加固法。在我国钢板环加固法主要还是采用人工安装、改装手推车辅助、简易机械臂辅助安装等措施施工，普遍存在施工周期长、施工成本高、施工效率低、施工困难大等问题。本发明提供的盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，采用机器人作业代替人工作业，有效降低了作业人员劳动强度、提高了作业效率，缩短了施工周期，同时为施工企业节约了人工成本和时间成本，同时提升了隧道施工的智能化水平。

发明内容

[0004] 针对现有技术中施工周期长、施工成本高、施工效率低、施工困难大的问题，本发明提供一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其目的在于：提高隧道施工的智能化水平和施工效率、降低作业人员劳动强度。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，其特征在于，包括：拼装系统、打孔系统、焊接系统、底部系统、辅助作业平台系统。

[0007] 采用上述方案，可通过拼装系统将钢钢板环进行抓取并安装到预定位置，钢板环初步安装就位后，通过打孔系统将钢板环通过拧紧锚栓的方式固定在地铁隧道管片内壁，其中焊接系统能够可将数个钢板环之间的接缝进行焊接，使隧道内管片整体固定，底部系统可保证装置的整体运行和工作稳定性，辅助作业平台可辅助工人进行钢板环安装前的管片预处理、钢板环安装后的注环氧树脂胶和钢板环防腐处理等，采用上述装置，增加了盾构地铁隧道管片修复加固的工作效率，并且大幅提升了其自动化、智能化水平，并节约了人工成本和时间成本。

[0008] 所述拼装系统包括拼装机器人，所述拼装机器人的一端设置有电永磁吸盘，所述电永磁吸盘的一端固定设置有安装扫描定位模块，所述拼装机器人的底部滑动连接有拼装机器人滑台。

[0009] 采用上述方案，可将钢板环的抓取和安装放置过程实现自动化和智能化，先进行安装位置与钢板环的扫描，再通过电永磁盘进行抓取后，将电永磁吸盘对准预安装位置，完成钢板环的初步安装，采用上述装置，可将钢板环的抓取和安装放置过程实现自动化和智能化，提高了安装效率，降低了人力成本。

[0010] 所述打孔系统包括打孔机器人，所述打孔机器人的一端设置有打孔模块、安装模块、拧紧模块,所述打孔机器人的底部滑动连接有打孔机器人滑台，所述打孔机器人滑台的底部设置有打孔机器人升降平台。

[0011] 所述焊接系统内包括焊接机器人,所述焊接机器人的一端设置有机器人弧焊焊枪，所述机器人弧焊焊枪的的一端设置有焊缝扫描定位模块、机器人弧焊焊枪及焊缝检测模块。

[0012] 所述底部系统包括多轨道转向架,所述多轨道转向架的顶部设置有双向牵引平板车，所述多轨道转向架的底部设置有平衡支腿。

[0013] 所述辅助作业平台系统包括辅助作业平台，所述辅助作业平台的底部设置有设备控制柜，所述设备控制柜的一侧设置有焊接模块电源。

[0014] 所述拼装机器人的一侧固定设置有钢板环支架,用于存放钢板环。

[0015] 所述打孔机器人远离拼装机器人的一侧设置有环氧树脂胶桶，所述环氧树脂胶桶的一侧设置有空气压缩机。

[0016] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0017] 1.可通过拼装系统将钢板环进行抓取并安装到预定位置，钢板环初步安装就位后，通过打孔系统通过打孔、安装锚栓、拧紧锚栓的步骤将钢板环进行固定，其中焊接系统能够可将数个钢板环之间的接缝进行焊接，使隧道内钢板环整体固定，底部系统可保证装置的整体运行和工作稳定性，辅助作业平台可辅助工人进行钢板环安装前得到管片预处理、钢板环安装后的注环氧树脂胶和钢板环防腐处理等，采用上述装置，增加了盾构地铁隧道管片修复加固的工作效率，并且大幅提升了其自动化、智能化水平，并节约了人工成本和时间成本。

[0018] 2.可将钢板环的抓取和安装放置过程实现自动化和智能化，先进行安装位置与钢板环的扫描，再通过电永磁盘进行抓取后，将电永磁吸盘对准预安装位置，完成钢板环的初步安装，采用上述装置，可将钢板环的抓取和安装放置过程实现自动化和智能化，降低了人力成本。

附图说明

[0019] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

[0020] 图1是本发明的一种实施方式的主视角结构示意图。

[0021] 图2是本发明的一种实施方式的俯视角结构示意图。

[0022] 图3是本发明的一种实施方式的侧视角结构示意图。

[0023] 图4是本发明的一种实施方式的等轴测图。

[0024] 图5是本发明的一种实施方式的拼装系统结构示意图。

[0025] 图6是本发明的一种实施方式的焊接系统结构示意图。

[0026] 图7是本发明的一种实施方式的打孔系统结构示意图。

[0027] 附图标记：1‑环氧树脂胶桶；2‑空气压缩机；3‑打孔机器人滑台；4‑打孔机器人；5‑拼装机器人；6‑焊接机器人滑台；7‑焊接机器人；8‑辅助作业平台；9‑设备控制柜；10‑焊接模块电源；11‑焊接机器人升降平台；12‑钢板环支架；13‑拼装机器人滑台；14‑平衡支腿；15‑打孔机器人升降平台；16‑多轨道转向架；17‑双向牵引平板车；18‑安装扫描定位模块；
19‑电永磁吸盘；20‑焊缝扫描定位模块；21‑机器人弧焊焊枪；22‑打孔模块；23‑安装模块；
24‑拧紧模块。

具体实施方式

[0028] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0029] 下面结合图1‑图7对本发明作详细说明。

[0030] 实施例一：

[0031] 一种盾构地铁隧道管片修复加固智能成套设备，包括：拼装系统、打孔系统、焊接系统、底部系统、辅助作业平台系统,各个系统依次安装放置。

[0032] 所述拼装系统包括拼装机器人5，所述拼装机器人5的一端设置有电永磁吸盘19，所述电永磁吸盘19的上方固定设置有安装扫描定位模块18，所述拼装机器人5的底部滑动连接有拼装机器人滑台13。

[0033] 所述打孔系统包括打孔机器人4，所述打孔机器人4的一端设置有打孔模块22、安装模块23、拧紧模块24,所述打孔机器人4的底部滑动连接有打孔机器人滑台3，所述打孔机器人滑台3的底部设置有打孔机器人升降平台15。

[0034] 所述焊接系统内包括焊接机器人7,所述焊接机器人7的一端设置有焊缝扫描定位模块20、机器人弧焊焊枪21及焊缝检测模块。

[0035] 所述底部系统包括多轨道转向架16,所述多轨道转向架16的顶部设置有双向牵引平板车17，所述多轨道转向架16的底部设置有平衡支腿14。

[0036] 所述辅助作业平台系统包括辅助作业平台8，所述辅助作业平台8的底部设置有设备控制柜9，所述设备控制柜9的一侧设置有焊接模块电源10。

[0037] 所述拼装机器人5的一侧固定设置有钢板环支架12,用于存放钢板环。

[0038] 所述打孔机器人3远离拼装机器人5的一侧设置有环氧树脂胶桶1，所述环氧树脂胶桶1的一侧设置有空气压缩机2。

[0039] 其中拼装系统包括拼装机器人5、电永磁吸盘19、安装扫描定位模块18及拼装机器人滑台13，拼装机器人5通过安装扫描定位模块18定位钢板环安装位置与钢板环位置，通过计算机计算拼装机器人5的移动路径，再将电永磁吸盘19移动到到钢板环存放架一侧，并通过电永磁吸盘19从钢板环存放架处抓取钢板环，拼装机器人5经过旋转、俯仰等等动作调整钢板环姿态，并将钢板环拼装至盾构隧道。

[0040] 其中打孔系统包括打孔机器人4、打孔机器人滑台3、打孔机器人升降平台15、打孔模块22、安装模块23及拧紧模块24。拼装机器人5将钢板环安装到地铁隧道管片破损处后，打孔机器人4配合视觉系统扫描定位打孔位置，打孔机器人打孔模块22打孔、安装模块23安装M16锚栓、拧紧模块24拧紧锚栓，将钢板环固定在地铁隧道管片内壁。

[0041] 其中焊接系统包括焊接机器人7、焊接机器人滑台6、焊接机器人升降平台11、焊缝扫描定位模块20和机器人弧焊模块21、焊缝检测模块组成。在完成整环钢板环的安装作业后，焊接机器人7通过机器人升降平台11、机器人滑台6调整焊接机器人7姿态，焊接机器人焊缝扫描定位模块20定位焊缝位置，焊接钢板环之间的接缝。机器人焊接系统可实现焊缝寻找定位、焊缝追踪、焊缝检测等功能。

[0042] 其中底部系统包括双向牵引平板车17、多轨道转向架16、平衡支腿14和刹车部分。双牵引平板车17预留双向牵引接头，以保证一端牵引机车故障时，设备能够及时从另一端牵引接头牵引驶离地铁轨道，确保不影响正常的地铁运营。多轨道转向架既可满足在已营运地铁隧道上运行，又可实现在建地铁隧道上行使。平衡支腿可在双牵引平板车到位后，展开支腿，可增加设备的抗倾覆能力，保证设备作业时候的稳定性；平衡支腿还可在作业时候进行调心以对准地铁隧道轴向。

[0043] 其中辅助作业平台系统主要辅助工人进行钢板环安装前的管片预处理、钢板环安装完成后的注环氧树脂胶和钢板环防腐处理等。

[0044] 以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。