CN112983491B - 一种新型tbm钢拱架自动拼装作业装置及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，包括主梁、储放框架、拼装小车、机壳、拼装环和拼装环驱动装置，主梁设置在机壳内部，拼装小车可移动的设置在主梁上，储放框架设置在主梁上，且位于拼装小车的上方，拼装环的一端位于机壳的内部、另一端位于机壳的外部，且拼装环可相对机壳旋转，拼装环驱动装置设置在机壳的内壁上，拼装环驱动装置用于驱动拼装环转动，本发明提供的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置及作业方法，省去了目前传统的钢拱架连接过程中较为繁琐的螺旋连接工序，实现了钢拱架的自动拼装作业，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。

Description

一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置及作业方法

技术领域

本发明涉及隧道钢拱架拼装技术领域，具体涉及一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，同时也提供一种新型TBM钢拱架自动拼装作业方法。

背景技术

TBM(TunnelBoringMachine)是一种专门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，在硬岩开挖领域被广泛应用。但是，TBM的施工势必会破坏原始地层中围岩的初始的应力状态，致使围岩应力重分布，从而引起围岩变形、破坏甚至坍塌，特别是在遇到围岩质量差、岩体破碎严重的情况时，围岩自稳时间很短甚至不能自稳，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，TBM钢拱架拼装一般通过人工操作的方式进行，通过人工将多个钢拱架连接拼装，形成一个环形整体，再撑紧至岩壁上实现支护。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积水中完成作业；钢拱架的质量十分沉重，需要人工进行搬动、调整、对接、螺栓连接等，工作难度非常大，使得钢拱架拼接效率低，易导致支护不及时或质量不稳定，最终造成塌方事故。

钢拱架自动拼装是TBM隧道施工技术发展的必然趋势。目前钢拱架的连接形式为螺栓连接，这对钢拱架自动拼装时涉及的视觉定位***和拼装作业***要求过高，难以实现钢拱架的高效、可靠连接。

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新型TBM钢拱架自动拼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：

一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，包括主梁、储放框架、拼装小车、机壳、拼装环和拼装环驱动装置，

所述主梁设置在所述机壳内部，所述拼装小车可移动的设置在所述主梁上，所述储放框架设置在所述主梁上，且位于所述拼装小车的上方，所述拼装环的一端位于所述机壳的内部、另一端位于所述机壳的外部，且所述拼装环可相对所述机壳旋转，所述拼装环驱动装置设置在所述机壳上，所述拼装环驱动装置用于驱动所述拼装环转动。

在其中一个实施例中，所述主梁上沿其长度方向的两侧分别设置有滑轨，所述滑轨的一端位于所述储放框架的下方，所述拼装小车的下方设置有滚轮，所述滚轮可移动的设置在所述滑轨上。

在其中一个实施例中，还包括行走油缸，所述行走油缸的一端与所述主梁的上平面铰接、另一端与所述拼装小车的下端铰接。

在其中一个实施例中，所述拼装环位于所述机壳内部部分的外侧壁上设置有凸环，所述机壳的内壁上对应的设置有转动凹槽，所述凸环可转动的设置在所述转动凹槽内。

在其中一个实施例中，所述拼装环的内壁上沿其周向方向设置有轮齿，所述拼装环驱动装置包括驱动马达和驱动齿轮，所述驱动马达设置在所述机壳的内壁上，所述驱动齿轮设置在所述驱动马达的主轴上，所述驱动齿轮与所述拼装环内壁上的轮齿啮合。

在其中一个实施例中，所述拼装小车包括行走小车、托举装置和钢拱架夹具，所述托举装置设置在所述行走小车上方，所述钢拱架夹具设置在所述托举装置的上方，

所述行走小车包括行走架、滚轮和限位杆，所述滚轮设置在所述行走架的下方，所述限位杆纵向的设置在所述行走架的侧壁上，所述行走油缸与所述行走架铰接，

所述托举装置包括托举架、滑块、托举油缸和位置调整油缸，所述滑块设置在所述托举架的侧壁上，所述滑块套装在所述限位杆上，所述托举油缸的一端与所述行走架铰接、另一端与所述托举架铰接，

所述钢拱架夹具包括底板、拼装夹手和夹持油缸，所述底板设置在所述托举架上并与其铰接，所述位置调整油缸的一端与所述托举架铰接、另一端与所述底板的下表面铰接，所述拼装夹手成对的设置在所述底板上，每对所述拼装夹手之间设置有数个所述夹持油缸，所述夹持油缸的两端分别与所述拼装夹手连接，且数个所述夹持油缸分布在所述拼装夹手的两端，所述拼装夹手上设置有腰型通孔，所述底板上对应的设置有定位销，所述拼装夹手通过所述腰型通孔套装在所述定位销上。

在其中一个实施例中，所述拼装环包括圆环、卡爪和伸缩油缸，所述凸环设置在所述圆环位于所述机壳内部部分的外侧壁上，所述轮齿设置在所述圆环的内壁上，所述圆环位于所述机壳外部部分的边沿上间隔均匀的设置有数个弧形板，位于所述弧形板内侧的圆环侧壁上成对的设置有斜通槽，每对所述斜通槽相邻的两端距离所述圆环圆心的距离小于其另外两端距离所述圆环圆心的距离，

所述卡爪包括包括前卡爪、连接板和油缸铰接头，所述连接板插接在所述斜通槽内，且其两端分别与所述前卡爪和油缸铰接头连接，所述前卡爪与所述弧形板位于所述圆环的同一侧，所述伸缩油缸分别设置在成对的两个所述油缸铰接头之间，且其两端分别与所述油缸铰接头连接。

在其中一个实施例中，还包括钢拱架，所述钢拱架的一端设置有T型连接块和锁止凹槽、另一端设置有T型连接槽和闭合板，所述T型连接块和T型连接槽以及所述锁止凹槽和闭合板相互配合以连接相邻的两个所述钢拱架。

在其中一个实施例中，所述T型连接块和T型连接槽分别设置在所述钢拱架的端面上，所述锁止凹槽设置在所述钢拱架的上平面，所述闭合板呈“L”形、通过销轴可转动的设置在钢拱架的侧壁上。

本发明还提供一种新型TBM钢拱架自动拼装作业方法，包括以下步骤：

步骤A，将数段钢拱架放置于储放框架上，托举油缸驱动钢拱架夹具向下移动，行走油缸驱动拼装小车移动进入储放框架的下方，托举油缸驱动钢拱架夹具向上移动、夹持油缸驱动拼装夹手将第一段钢拱架抓紧并同时向上移动，直至第一段钢拱架脱离储放框架；

步骤B，行走油缸驱动拼装小车将第一段钢拱架移动至拼装环的位置，夹持油缸驱动拼装夹手将第一段钢拱架松开并将其放置于拼装环的卡爪上；

步骤C，伸缩油缸驱动位于伸缩油缸两端的卡爪相互远离，并配合弧形板将第一段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置驱动拼装环旋转一定角度；

步骤D，重复步骤A和B后，将第一段钢拱架与第二段钢拱架相邻两端上的T型连接块卡入T型连接槽内，并旋转闭合板卡入锁止凹槽内以实现第一段钢拱架与第二段钢拱架的稳固连接，伸缩油缸驱动位于伸缩油缸两端的卡爪相互远离，并配合弧形板将第二段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置驱动拼装环旋转一定角度；

步骤E，重复上述步骤，依次完成剩余段钢拱架的抓取和连接，直至首段钢拱架与末段钢拱架对接后，完成整个钢拱架的拼装作业。

与现有技术相比，本发明提供的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置及作业方法，省去了目前传统的钢拱架连接过程中较为繁琐的螺旋连接工序，实现了钢拱架的自动拼装作业，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；通过设置行走小车、托举装置和拼装环，实现了对钢拱架拼装过程中的前后、上下和左右方向运动的控制，同时利用位置调整油缸以及钢拱架夹具可以对钢拱架的位姿进行微调，结构简单，操作方便，拼装效果好；通过设置T型连接块和T型连接槽以及锁止凹槽和闭合板相互配合以连接相邻的两个钢拱架，使得钢拱架的连接更为便捷和快速，同时也很好的保证了钢拱架之间的连接强度。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明中的主梁部分的结构示意图；

图3是本发明中的拼装小车部分的结构示意图；

图4是本发明中的钢拱架夹具部分的结构示意图；

图5是本发明中的拼装环部分的正面结构示意图；

图6是本发明中的拼装环部分的背面结构示意图；

图7是本发明中的卡爪部分的结构示意图；

图8是本发明中的钢拱架部分的结构示意图；

图9是本发明中相邻的两个钢拱架连接处未拼装状态的局部结构示意图；

图10是本发明中相邻的两个钢拱架连接处拼装状态的局部结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，包括主梁1、储放框架3、拼装小车5、机壳7、拼装环8和拼装环驱动装置9，

主梁1设置在机壳7内部，拼装小车5可前后移动的设置在主梁1上，储放框架3设置在主梁1上，且位于拼装小车5的上方，拼装环8的后端位于机壳7的内部、前端位于机壳7的外部，且拼装环8可相对机壳7旋转，拼装环驱动装置9设置在机壳7的内壁上，拼装环驱动装置9用于驱动拼装环8转动。

如图8-10所示，在本实施例中，还包括钢拱架6，钢拱架6的一端设置有T 型连接块611和锁止凹槽612、另一端设置有T型连接槽621和闭合板622，T 型连接块611和T型连接槽621以及锁止凹槽612和闭合板622相互配合以连接相邻的两个钢拱架6。

具体的，T型连接块611和T型连接槽621分别设置在钢拱架6两端的端面上，锁止凹槽612设置在钢拱架6的上平面，闭合板622呈“L”形、通过销轴可转动的设置在钢拱架6的侧壁上；

当需要连接相邻的两个钢拱架6时，首先将T型连接块611卡入T型连接槽621内且二者之间为间隙配合，方便二者之间的连接工作，同时实现了数段钢拱架6之间沿周向方向的连接，然后旋转闭合板622将闭合板622的一侧卡入锁止凹槽612内，以实现相邻的两个钢拱架6的端面的连接，同时有效防止连接后的钢拱架6之间沿横向脱离松动，该连接方式简单可靠，摈弃了传统螺接的这种复杂、耗时的连接方式，大大的提高了钢拱架6之间连接作业的效率，同时，T型连接块611和T型连接槽621以及锁止凹槽612和闭合板622相互配合实现钢拱架6之间连接的双重保险，很好的保证了钢拱架6之间的连接强度。

如图2-4所示，在本实施例中，主梁1上左右两侧边沿分别设置有滑轨2，滑轨2的前端位于储放框架3的下方，拼装小车5的下方设置有滚轮512，滚轮 512可前后移动的设置在滑轨2上，通过设置滚轮512和滑轨2即可实现拼装小车5在主梁1上的前后移动。

具体的，还包括行走油缸4，行走油缸4的缸筒端通过铰座和销轴与主梁1 的上平面铰接、活塞杆端通过铰座和销轴与拼装小车5的下端铰接，通过设置行走油缸4以驱动拼装小车5的前后移动，再辅以相应的油缸控制部件，如液压阀、油泵以及控制开关等控制部件，即可实现对拼装小车5前后移动的自动控制，大大的降低了工人的作业强度。

在本实施例中，拼装环8位于机壳7内部部分的外侧壁上设置有凸环814，机壳7的内壁上对应的设置有转动凹槽，上述凸环814可转动的设置在转动凹槽内，以实现拼装环8相对机壳7的可转动连接，当然，也可以采用其他的连接方式来实现拼装环8相对机壳7的转动连接，例如，在拼装环8的后端套装轴承，然后将轴承连通拼装环8一起嵌入机壳7的内部，这样也能实现拼装环8 相对机壳7的可转动连接，至于其他方式，在此不再一一说明。

如图5-7所示，具体的，拼装环8的内壁上沿其周向方向设置有轮齿811，拼装环驱动装置9包括驱动马达901和驱动齿轮902，驱动马达901设置在机壳 7的内壁上，驱动齿轮902设置在驱动马达901的主轴上，驱动齿轮902与拼装环8内壁上的轮齿811啮合，驱动马达901通过驱动齿轮902和轮齿811即可驱动拼装环8的转动，因此，通过控制驱动马达901的启停，就可以实现对拼装环8的转动的自动控制。

在本实施例中，如图2所示，拼装小车5包括行走小车51、托举装置52和钢拱架夹具53，托举装置52设置在行走小车51上方，钢拱架夹具53设置在托举装置52的上方，

如图3和图4所示，行走小车51包括行走架511、滚轮512和限位杆513，滚轮512设置在行走架511的下方，行走油缸4的活塞杆端通过铰座和销轴与行走架511铰接，限位杆513纵向的设置在行走架511的右侧壁上，

托举装置52包括托举架521、滑块522、托举油缸523和位置调整油缸524，滑块522设置在托举架521的左侧壁上，滑块522套装在限位杆513上以实现托举架521相对行走架511的上下移动，托举油缸523的缸筒端通过铰座和销轴与行走架511铰接、活塞杆端通过铰座和销轴与托举架521铰接，通过设置托举油缸523以驱动托举架521的上下移动并对托举架521上下移动的距离进行限制，再辅以相应的油缸控制部件，如液压阀、油泵以及控制开关等控制部件，即可实现对托举架521上下移动的自动控制，

钢拱架夹具53包括底板531、拼装夹手532和夹持油缸533，底板631设置在托举架521上并与托举架521通过铰座和销轴铰接，位置调整油缸524的缸筒端通过铰座和销轴与托举架521铰接、活塞杆端通过铰座和销轴与底板531 的下表面铰接，每个底板531上分别设置有两个拼装夹手532，两个拼装夹手 532分别分布在底板531的左右两端，两个拼装夹手532之间设置有两个夹持油缸533，夹持油缸533的两端分别与拼装夹手532连接，且两个夹持油缸533分布在拼装夹手532的前后两端，拼装夹手532上设置有腰型通孔534，底板531上对应的设置有定位销535，拼装夹手532通过腰型通孔534套装在定位销535 上；

拼装夹手532通过腰型通孔534套装在定位销535上即可实现两个拼装夹手532之间的相向移动以夹紧钢拱架6或相互远离以松开钢拱架6，同时，辅以两个夹持油缸533，通过相应的控制部件以控制夹持油缸533的伸缩，就可以实现拼装夹手532夹紧钢拱架6或松开钢拱架6动作的自动控制。

在本实施例中，如图5-7所示，拼装环8包括圆环81、卡爪82和伸缩油缸 83，凸环814设置在圆环81位于机壳7内部部分的外侧壁上，轮齿811设置在圆环81的内壁上，圆环81位于机壳7外部部分的边沿上间隔均匀的设置有五个弧形板813，位于弧形板813内侧的圆环81的侧壁上设置有两个斜通槽812，每对斜通槽812相邻的两端距离圆环81圆心的距离小于其另外两端距离圆环81 圆心的距离，

卡爪82包括包括前卡爪821、连接板822和油缸铰接头823，连接板822 插接在斜通槽812内，且其两端分别与前卡爪821和油缸铰接头823连接，前卡爪821与弧形板813位于圆环81的同一侧，伸缩油缸83设置在成对的两个油缸铰接头823之间，且其两端分别与油缸铰接头823连接；

因为每对斜通槽812相邻的两端距离圆环81圆心的距离小于其另外两端距离圆环81圆心的距离，因此，每对前卡爪821沿斜通槽812相背移动时，前卡爪821与弧形板813之间的间隙变小以夹紧钢拱架6，每对前卡爪821沿斜通槽812相向移动时，前卡爪821与弧形板813之间的间隙变大以松开钢拱架6，以方便对钢拱架6的安装和固定作业；优选的，前卡爪821上与钢拱架6接触的位置设置有弹性体，提高了前卡爪821对钢拱架6的抓取效果，同时也减少了在钢拱架6安装时，前卡爪821对其产生的冲击，很好的保护了钢拱架6，以免使其受到损伤。

进一步的，通过相应的控制部件控制伸缩油缸83的伸缩，即可以此驱动每对前卡爪821沿斜通槽812相背或相向移动，进而可以实现对钢拱架6安装和固定作业的自动控制。

由上述内容可知，本发明中的行走小车51、托举装置52和拼装环8的运动均可以通过相应的液压控制部件实现自动运转和停止，实现了对钢拱架6拼装过程中的前后、上下和左右方向运动的控制，同时利用位置调整油缸524以及钢拱架夹具53便可以对钢拱架6的位置及姿态进行微调，大大的提高了钢拱架 6安装和固定作业的精度和效率，同时本发明提供的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，结构简单，操作方便，拼装效果好，大大的降低了施工人员的劳动强度，提高了施工的安全性，深受市场欢迎。

本发明还提供一种新型TBM钢拱架自动拼装作业方法，包括以下步骤：

步骤A，将五段钢拱架6放置于储放框架3上，一般一圈钢拱架支架整体由五节钢拱架6组成，托举油缸523驱动钢拱架夹具53向下移动，行走油缸4 驱动拼装小车5移动进入储放框架3的下方，托举油缸523驱动钢拱架夹具53 向上移动、夹持油缸533驱动拼装夹手532将第一段钢拱架抓紧并同时向上移动，直至第一段钢拱架脱离储放框架3；

步骤B，行走油缸4驱动拼装小车5将第一段钢拱架移动至拼装环8的位置，夹持油缸533驱动拼装夹手532将第一段钢拱架松开并将其放置于拼装环8的卡爪82上；

步骤C，伸缩油缸83驱动位于伸缩油缸83两端的卡爪82相互远离，并配合弧形板813将第一段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置9驱动拼装环8旋转 72度；

步骤D，重复步骤A和B后，将第一段钢拱架与第二段钢拱架相邻两端上的T型连接块611卡入T型连接槽621内，并旋转闭合板622卡入锁止凹槽612 内以实现第一段钢拱架与第二段钢拱架的稳固连接，伸缩油缸533驱动位于伸缩油缸533两端的卡爪82相互远离，并配合弧形板813将第二段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置9驱动拼装环8再次旋转72度；

步骤E，重复上述步骤，依次完成剩余钢拱架6的抓取和连接，直至首段钢拱架与末段钢拱架对接后，完成整个钢拱架的拼装作业。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，包括主梁、储放框架、拼装小车、机壳、拼装环和拼装环驱动装置，

所述主梁设置在所述机壳内部，所述拼装小车可移动的设置在所述主梁上，所述储放框架设置在所述主梁上，且位于所述拼装小车的上方，所述拼装环的一端位于所述机壳的内部、另一端位于所述机壳的外部，且所述拼装环可相对所述机壳旋转，所述拼装环驱动装置设置在所述机壳上，所述拼装环驱动装置用于驱动所述拼装环转动；

所述拼装小车包括行走小车、托举装置和钢拱架夹具，所述托举装置设置在所述行走小车上方，所述钢拱架夹具设置在所述托举装置的上方，

所述行走小车包括行走架、滚轮和限位杆，所述滚轮设置在所述行走架的下方，所述限位杆纵向的设置在所述行走架的侧壁上，

所述托举装置包括托举架、滑块、托举油缸和位置调整油缸，所述滑块设置在所述托举架的侧壁上，所述滑块套装在所述限位杆上，所述托举油缸的一端与所述行走架铰接、另一端与所述托举架铰接，

所述钢拱架夹具包括底板、拼装夹手和夹持油缸，所述底板设置在所述托举架上并与其铰接，所述位置调整油缸的一端与所述托举架铰接、另一端与所述底板的下表面铰接，所述拼装夹手成对的设置在所述底板上，每对所述拼装夹手之间设置有数个所述夹持油缸，所述夹持油缸的两端分别与所述拼装夹手连接，且数个所述夹持油缸分布在所述拼装夹手的两端，所述拼装夹手上设置有腰型通孔，所述底板上对应的设置有定位销，所述拼装夹手通过所述腰型通孔套装在所述定位销上。

2.根据权利要求1所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，所述主梁上沿其长度方向的两侧分别设置有滑轨，所述滑轨的一端位于所述储放框架的下方，所述滚轮可移动的设置在所述滑轨上。

3.根据权利要求2所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，还包括行走油缸，所述行走油缸的一端与所述主梁的上平面铰接、另一端与所述行走架的下端铰接。

4.根据权利要求1所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，所述拼装环位于所述机壳内部部分的外侧壁上设置有凸环，所述机壳的内壁上对应的设置有转动凹槽，所述凸环可转动的设置在所述转动凹槽内。

5.根据权利要求4所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，所述拼装环的内壁上沿其周向方向设置有轮齿，所述拼装环驱动装置包括驱动马达和驱动齿轮，所述驱动马达设置在所述机壳的内壁上，所述驱动齿轮设置在所述驱动马达的主轴上，所述驱动齿轮与所述拼装环内壁上的轮齿啮合。

6.根据权利要求5所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，所述拼装环包括圆环、卡爪和伸缩油缸，所述凸环设置在所述圆环位于所述机壳内部部分的外侧壁上，所述轮齿设置在所述圆环的内壁上，所述圆环位于所述机壳外部部分的边沿上间隔均匀的设置有数个弧形板，位于所述弧形板内侧的圆环侧壁上成对的设置有斜通槽，每对所述斜通槽相邻的两端距离所述圆环圆心的距离小于其另外两端距离所述圆环圆心的距离，

所述卡爪包括前卡爪、连接板和油缸铰接头，所述连接板插接在所述斜通槽内，且其两端分别与所述前卡爪和油缸铰接头连接，所述前卡爪与所述弧形板位于所述圆环的同一侧，所述伸缩油缸分别设置在成对的两个所述油缸铰接头之间，且其两端分别与所述油缸铰接头连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，还包括钢拱架，所述钢拱架的一端设置有T型连接块和锁止凹槽、另一端设置有T型连接槽和闭合板，所述T型连接块和T型连接槽以及所述锁止凹槽和闭合板相互配合以连接相邻的两个所述钢拱架。

8.根据权利要求7所述的一种新型TBM钢拱架自动拼装作业装置，其特征在于，所述T型连接块和T型连接槽分别设置在所述钢拱架的端面上，所述锁止凹槽设置在所述钢拱架的上平面，所述闭合板呈“L”形、通过销轴可转动的设置在钢拱架的侧壁上。

9.一种新型TBM钢拱架自动拼装作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，将数段钢拱架放置于储放框架上，托举油缸驱动钢拱架夹具向下移动，行走油缸驱动拼装小车移动进入储放框架的下方，托举油缸驱动钢拱架夹具向上移动、夹持油缸驱动拼装夹手将第一段钢拱架抓紧并同时向上移动，直至第一段钢拱架脱离储放框架；

步骤B，行走油缸驱动拼装小车将第一段钢拱架移动至拼装环的位置，夹持油缸驱动拼装夹手将第一段钢拱架松开并将其放置于拼装环的卡爪上；

步骤C，伸缩油缸驱动位于伸缩油缸两端的卡爪相互远离，并配合弧形板将第一段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置驱动拼装环旋转一定角度；

步骤D，重复步骤A和B后，将第一段钢拱架与第二段钢拱架相邻两端上的T型连接块卡入T型连接槽内，并旋转闭合板卡入锁止凹槽内以实现第一段钢拱架与第二段钢拱架的稳固连接，伸缩油缸驱动位于伸缩油缸两端的卡爪相互远离，并配合弧形板将第二段钢拱架固定，然后拼装环驱动装置驱动拼装环旋转一定角度；

步骤E，重复上述步骤，依次完成剩余段钢拱架的抓取和连接，直至首段钢拱架与末段钢拱架对接后，完成整个钢拱架的拼装作业。

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