本发明属于掘进机，涉及一种盾构管片构件存储与自动送料装置及其施工方法。
背景技术：
1、近年来，随着城市化建设进程加快和地下空间开发力度的不断加大，超长距离、超大断面的盾构隧道规划修建不断涌现，同时对超大直径（开挖直径≥15m）盾构管片构件拼装装备的设计及施工方法也提出了全新的要求与考验。目前，超大直径隧道管片分块多、质量大，传统的仅靠弧形螺栓紧固的分块管片连接方式，牢固程度较低，单纯只靠管片本身质量保持位置固定，存在被外层土体/水压等挤压变形的风险。因此，增强管片之间稳定性的连接构件应用而生。但国内对超大直径管片构件自动拼装设备的研究尚属空白，大多管片构件均依靠人工辅助安装，自动化程度和安装效率低下，不仅增大操作者劳动强度和施工风险，还无法匹配超大直径隧道高效施工需求。
2、现有技术中，针对中小直径隧道管片拼装时，通过在相邻管片接缝处设置凸凹槽结构进行配合，并人工插入卯榫或构件结构，提升管片之间支撑稳定性，但对超大直径盾构管片构件研究与如何自动拼装，目前尚未找到很好的解决办法。
3、因此，如何设计一种既满足超大直径盾构管片构件的自动、高效拼装设备，是本技术领域迫切解决的技术难题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本发明提出一种盾构管片构件存储与自动送料装置及其施工方法，旨在解决现有技术中设备适应性能较弱、施工效率较低、劳动强度大、作业风险高等问题。
2、本发明提供了一种盾构管片构件存储与自动送料装置，安装于盾构机中的拼装结构上，包括存储单元以及设置于存储单元上的夹持单元、伸缩油缸、送给单元、翻转油缸、限位单元和装填单元；
3、所述夹持单元用于对构件进行夹持；
4、所述伸缩油缸的一端与存储单元相连，伸缩油缸的另一端与夹持单元相连，用于驱动夹持单元相对于存储单元沿高度方向进行位移；
5、所述送给单元用于对构件进行推送；
6、所述翻转油缸的一端与存储单元相互铰接，翻转油缸的另一端与拼装结构相互铰接，用于驱动存储单元相对于拼装结构沿高度方向进行翻转；
7、所述装填单元用于对构件进行装填。
8、可选的，所述存储单元包括存储架以及设置于存储架上的下支撑板、上支撑板和第一滑槽；所述存储架设置为框架结构；所述下支撑板和上支撑板分别设置于存储架其中相互平行的两个端面上，且所述下支撑板和上支撑板均设有两件，两件下支撑板的一端均与存储架相连，两件下支撑板的另一端沿水平方向延伸设置，形成第一连接槽；两件上支撑板的一端均与存储架相连，两件上支撑板的另一端沿水平方向延伸设置，形成第二连接槽；第一连接槽和第二连接槽相对设置，形成用于与构件或装填单元滑动连接的连接槽结构；所述第一滑槽设置于存储架中与下支撑板相互垂直的其中一个端面上。
9、可选的，所述夹持单元包括夹持架以及设置于夹持架上的夹持组件；在夹持架的两端分别设置有第一连接件和第二连接件，在第一连接件和第二连接件上均设有用于对构件进行夹持的夹持组件，单组夹持组件包括外钳、内钳、限位轴和夹持油缸；所述内钳可拆卸的安装在第一连接件或第二连接件上，所述外钳通过限位轴可拆卸的安装于内钳上；所述夹持油缸的一端与内钳相互铰接，夹持油缸的另一端与外钳相互铰接；夹持油缸带动外钳沿着限位轴上下滑动，以调节内钳与外钳之间的开口间距。
10、可选的，所述送给单元包括送给驱动组件和推送板；所述送给驱动组件的固定端与存储单元相连，送给驱动组件的驱动端与推送板相连，用于驱动推送板沿水平方向进行位移。
11、可选的，所述送给驱动组件包括送给油缸、第一滑块、第一连杆、第二连杆、第二滑块和第二滑槽；
12、所述送给油缸的固定端与存储单元相连；
13、所述第一滑块滑动安装于第一滑槽内，且第一滑块的一端与存储单元的驱动端相连，第一滑块通过送给油缸的驱动在第一滑槽内滑动；
14、在第一滑块的中间部位还设有用于与第一连杆相互连接的第一安装槽，所述第一连杆的一端安装于第一安装槽内且与第一滑块可转动连接，第一连杆的另一端与第二滑槽的一端可转动连接；
15、所述第二连杆的一端与存储单元可转动连接，第二连杆的另一端与第二滑块可转动连接，所述第二滑块滑动安装于第二滑槽内；且在第二连杆上还设有用于贯穿安装第一连杆的第二安装槽，所述第一连杆贯穿第二连杆且与第二连杆可转动连接；
16、所述推送板固连在第二滑槽远离第一滑槽的侧端面上。
17、可选的，所述限位单元包括限位油缸和限位座；所述限位油缸的一端与存储单元相连，限位油缸的另一端与限位座的一端相连；所述限位座的另一端与存储单元活动连接。
18、可选的，所述装填单元包括装填基架、顶压杆和构件限位销；
19、所述装填基架包括依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段，第一连接段、第二连接段和第三连接段相互连接形成门框形结构；且在所述第一连接段上开设有装填槽、在所述第三连接段上开设有出料槽，所述装填槽和出料槽的槽口相对设置；
20、所述顶压杆用于顶压着构件沿第一连接段的方向往复运动；且所述顶压杆设有两件，其中一件顶压杆的一端与第二连接段可转动连接而其另一端沿水平方向延伸设置并通过第一连接板与第一连接段的内侧面可转动连接；另一件顶压杆的一端与第二连接段可转动连接而其另一端沿水平方向延伸设置并通过第二连接板与第三连接段的内侧面可转动连接；
21、所述构件限位销设有分别设置于第一连接段和第三连接段上的两组，单组构件限位销设有沿顶压杆的位移方向相互间隔设置的多件，用于对构件进行卡持限位。
22、可选的，在第一连接段靠近第二连接段的位置上以及在第三连接段靠近第二连接段的位置上还均设有用于与限位座相连的限位卡槽，所述限位卡槽与限位座可拆卸连接，形成限位单元与装填单元相对限位的结构。
23、可选的，在第一连接段和第三连接段上均设有用于安装构件限位销的销轴孔；所述销轴孔包括贯穿设置的第一通孔以及与第一孔同轴设置的第一盲孔，第一通孔和第一盲孔相互形成竖直截面为⊥的销轴安装孔结构；
24、单件构件限位销包括相互连接的连接部和限位部，所述连接部安装于第一盲孔内，且在连接部上套设有弹簧，所述限位部的直径大于弹簧的最大外径。
25、可选的，在所述限位部上设有锥形面，且设置于第一连接段上的构件限位销的锥度面与设置于第三连接段上的构件限位销的锥度面采用相对设置。
26、本发明还提供了一种盾构管片构件存储与自动送料装置的施工方法，包括如下作业步骤；
27、准备工作，
28、当盾构机正常掘进拼装管片时，此时在相邻管片之间预留构件安装组件接口，等待拼装构件；
29、组装如上述所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，并将该盾构管片构件存储与自动送料装置与盾构机的拼装结构相连；
30、启动翻转油缸回缩驱动存储单元旋转至水平设定位置，再分别启动送给单元回缩至设定距离、启动限位单元回缩至设定距离，启动伸缩油缸带动夹持单元回缩至设定位置；
31、将所需拼装的构件按实际需求依次装填至存储单元的上下支撑板之间，直至完成所需构件装填；
32、单件构件的自动送料，
33、启动限位单元伸出设定距离，对装填的构件进行限位；
34、启动伸缩油缸并带动夹持单元伸出至设定距离，此时夹持钳处于构件待夹持高度；
35、启动翻转油缸伸出驱动存储单元及构件等旋转90°至设定位置后停止；
36、启动限位单元回缩，同时启动送给单元将最外侧构件推出至夹持区；
37、启动夹持单元，根据所推出的构件，调控夹持钳将构件前后部位加夹紧托稳，随后启动限位单元伸缩对剩余构件进行限位；
38、最后启动伸缩油缸伸出驱动夹持单元，将构件输送至设定位置后，夹持钳松开构件，再次启动伸缩油缸回缩至初始位置，等待构件拼装完成。
39、进一步的，所述步骤二还可设置为：采用装填单元进行快速装填和高效拆换；其具体步骤如下：
40、s2.1、根据实际工况，首先将构件按需求装填在若干装填单元内；
41、s2.2、将限位单元对调安装，确保可对装填单元进行限位固定；
42、s2.3、启动翻转油缸回缩驱动存储单元旋转至水平设定位置，再分别启动送给单元回缩至设定距离、启动限位单元回缩至设定距离，启动伸缩油缸带动夹持单元回缩至设定位置；
43、s2.4、将整个装填单元插入存储单元内，启动限位单元伸出设定距离，对装填单元进行限位固定；
44、s2.5、重复工况1所述的步骤五-步骤十，完成单个装填单元内所有装填的构件输送；
45、s2.6、重复步骤s2.3，抽出空的装填单元，再更换插入满装的装填单元，重复s2.4-s2.5，直至完成隧道所需构件输送。
46、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
47、本发明所提供的一种盾构管片构件存储与自动送料装置，通过设置装填单元与存储单元配合，可实现对多种盾构管片构件进行快速装填与更换，同时通过设置送给单元与夹持单元配合，可实现多种不同构件自动高效送给，有利于提高施工效率、降低劳动强度。
48、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
1.一种盾构管片构件存储与自动送料装置，安装于盾构机中的拼装结构（001）上，其特征在于，包括存储单元（100）以及设置于存储单元（100）上的夹持单元（200）、伸缩油缸（300）、送给单元（400）、翻转油缸（500）、限位单元（600）和装填单元（700）；
2.根据权利要求1所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述存储单元（100）包括存储架（101）以及设置于存储架（101）上的下支撑板（105）、上支撑板（106）和第一滑槽（109）；所述存储架（101）设置为框架结构；所述下支撑板（105）和上支撑板（106）分别设置于存储架（101）其中相互平行的两个端面上，且所述下支撑板（105）和上支撑板（106）均设有两件，两件下支撑板（105）的一端均与存储架（101）相连，两件下支撑板（105）的另一端沿水平方向延伸设置，形成第一连接槽；两件上支撑板（106）的一端均与存储架（101）相连，两件上支撑板（106）的另一端沿水平方向延伸设置，形成第二连接槽；第一连接槽和第二连接槽相对设置，形成用于与构件（002）或装填单元（700）滑动连接的连接槽结构；所述第一滑槽（109）设置于存储架（101）中与下支撑板（105）相互垂直的其中一个端面上。
3.根据权利要求1所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述夹持单元（200）包括夹持架（201）以及设置于夹持架（201）上的夹持组件；在夹持架（201）的两端分别设置有第一连接件和第二连接件，在第一连接件和第二连接件上均设有用于对构件（002）进行夹持的夹持组件，单组夹持组件包括外钳（204）、内钳（203）、限位轴（205）和夹持油缸（206）；所述内钳（203）可拆卸的安装在第一连接件或第二连接件上，所述外钳（204）通过限位轴（205）可拆卸的安装于内钳（203）上；所述夹持油缸（206）的一端与内钳（203）相互铰接，夹持油缸（206）的另一端与外钳（204）相互铰接；夹持油缸（206）带动外钳（204）沿着限位轴（205）上下滑动，以调节内钳（203）与外钳（204）之间的开口间距。
4.根据权利要求1所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述送给单元（400）包括送给驱动组件和推送板（407）；所述送给驱动组件的固定端与存储单元相连，送给驱动组件的驱动端与推送板（407）相连，用于驱动推送板（407）沿水平方向进行位移。
5.根据权利要求4所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述送给驱动组件包括送给油缸（401）、第一滑块（402）、第一连杆（403）、第二连杆（404）、第二滑块（405）和第二滑槽（406）；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述限位单元（600）包括限位油缸（601）和限位座（602）；所述限位油缸（601）的一端与存储单元（100）相连，限位油缸（601）的另一端与限位座（602）的一端相连；所述限位座（602）的另一端与存储单元（100）活动连接。
7.根据权利要求6所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，所述装填单元（700）包括装填基架（701）、顶压杆（702）和构件限位销（703）；
8.根据权利要求7所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，在第一连接段靠近第二连接段的位置上以及在第三连接段靠近第二连接段的位置上还均设有用于与限位座（602）相连的限位卡槽（a），所述限位卡槽（a）与限位座（602）可拆卸连接，形成限位单元（600）与装填单元（700）相对限位的结构。
9.根据权利要求8所述的盾构管片构件存储与自动送料装置，其特征在于，在第一连接段和第三连接段上均设有用于安装构件限位销（703）的销轴孔；所述销轴孔包括贯穿设置的第一通孔以及与第一孔同轴设置的第一盲孔，第一通孔和第一盲孔相互形成竖直截面为⊥的销轴安装孔结构；
10.一种盾构管片构件存储与自动送料装置的施工方法，其特征在于，包括如下作业步骤；
