CN102900442B - 臂架系统、湿喷机和具有该臂架系统的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂架系统、湿喷机和具有该臂架系统的工程机械。其中，臂架系统包括：第一臂架、连接座和起落机构；其中，所述第一臂架的根端通过第一伸缩机构、连接臂连接至连接座，所述第一伸缩机构的一端与所述连接座铰接，另一端与所述第一臂架铰接；所述连接臂的一端与所述连接座铰接，另一端与所述第一臂架铰接；并且，当第一伸缩机构伸缩至长度与连接臂的长度相等时，所述第一臂架、第一伸缩机构、连接臂和连接座构成平行四边形机构；以及，所述起落机构用于驱动所述平行四边形机构相互绕铰接点转动。本发明以简单的结构、较低的成本实现臂架在起落过程中的水平运动。

Description

臂架系统、湿喷机和具有该臂架系统的工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种臂架系统、湿喷机和具有该臂架系统的工程机械。

背景技术

在水利隧道、铁路和公路隧道以及矿用隧道开挖施工时，为了防止岩石掉落造成安全事故，在开挖完时必须采用混凝土砂浆对隧道进行喷浆支护，而传统喷射混凝土的方法是人抱着喷头喷射，劳动强度大，且混凝土回弹粉尘非常大，工作人员的健康得不到保障。

中国发明专利申请（申请号为201110039041.8）公开了一种混凝土湿喷车的臂架系统，其针对垂直岩面施工时能够保持臂架水平。该臂架系统通过水平倾角传感器检测臂架的倾斜度，然后将检测信号传入PLC，经过计算分析控制液压系统来调节油缸的伸缩，实现臂架的水平运动；进而，通过这种臂架系统替代了人工喷射混凝土，减轻了劳动强度，同时避免了粉尘的回弹，使工作人员的健康得到了保障。

但是，上述技术存在以下技术问题：

1）通过水平倾角传感器反馈信息调节臂架的方式不够稳定，容易受到环境的干扰，难以保证臂架在实际工况中始终保持水平。

2)通过水平倾角传感器反馈信息调节臂架的方式实现复杂，成本高。

此外，在工程机械的其他产品，例如，登高机中的臂架也存在类似于混凝土湿喷车的问题，即，很难以较低的成本、简单可靠的结构实现臂架的水平运动，而如果臂架的水平运动难以保证的话，则会给登高机工作平台上的工作人员带来危险。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种臂架系统、湿喷机和具有该臂架系统的工程机械，进而以简单的结构、较低的成本实现臂架的水平运动。

第一方面，本发明公开了一种臂架系统，包括：第一臂架、连接座和起落机构；其中，所述第一臂架的根端通过第一伸缩机构、连接臂连接至连接座，所述第一伸缩机构的一端与所述连接座铰接，另一端与所述第一臂架铰接；所述连接臂的一端与所述连接座铰接，另一端与所述第一臂架铰接；并且，当第一伸缩机构伸缩至长度与连接臂的长度相等时，所述第一臂架、第一伸缩机构、连接臂和连接座构成平行四边形机构；以及，所述起落机构用于驱动所述平行四边形机构相互绕铰接点转动。

进一步地，上述臂架系统进一步包括第一连杆、第三连杆和第三伸缩机构；所述起落机构进一步包括第一四杆机构和第二四杆机构；其中，所述第一四杆机构由所述第一臂架、所述连接臂、所述第一连杆和所述第三伸缩机构铰接形成；所述第二四杆机构由所述连接臂、所述连接座、所述第三连杆和所述第一连杆铰接形成；当所述第一伸缩机构驱动所述第一臂架变幅时，所述起落机构随动，并且，所述第三伸缩机构可驱动所述第一臂架起落。

进一步地，上述臂架系统中，还包括第二臂架、第二连杆、第四连杆和第四伸缩机构；所述第二臂架、所述第二连杆、所述第四连杆和所述第一臂架相互铰接，形成第三四杆机构；并且，所述第四伸缩机构铰接于所述第二连杆和所述第一臂架之间，用于驱动所述第三四杆机构绕铰接点转动。

进一步地，上述臂架系统中，所述第一臂架为伸缩臂。

进一步地，上述臂架系统中，所述伸缩臂包括伸缩前臂、伸缩后臂和第二伸缩机构；其中，所述伸缩前臂与所述伸缩后臂滑动连接；所述第二伸缩机构的一端固定于所述伸缩前臂，另一端固定于所述伸缩后臂；并且，所述第三连接孔和第四连接孔设置于所述伸缩后臂。

第二方面，本发明还提供了一种湿喷机，该湿喷机设置有上述的臂架系统，还包括喷头及喷头运动驱动装置，所述喷头及喷头运动驱动装置与所述第一臂架的端部相连接。

进一步地，上述湿喷机中，所述臂架系统还包括第二臂架、第二连杆、第四连杆和第四伸缩机构；所述第二臂架、所述第二连杆、所述第四连杆和所述第一臂架相互铰接，形成第三四杆机构；所述第四伸缩机构铰接于所述第二连杆和所述第一臂架之间，用于驱动所述第三四杆机构绕铰接点转动；并且，所述喷头及喷头运动驱动装置通过第二臂架与所述第一臂架相连接；其中，

进一步地，上述湿喷机中，所述喷头及喷头运动驱动装置包括喷头，以及与所述喷头相连接的转动马达和刷动马达；

所述转动马达与所述第一臂架的端部或第二臂架的端部相连接；其中，所述刷动马达用于驱动所述喷头做回转运动，所述转动马达用于使喷头实现可进行°转动。

进一步地，上述湿喷机中，回转装置，与所述连接臂相连接，该回转装置用于使所述连接臂可进行现度回转。

第三方面，本发明还提供了一种工程机械，设置有上述的臂架系统。

本发明通过在臂架系统中设置平行四边形机构，以简单的结构、较低的成本实现臂架在起落过程中的水平运动。由此，诸如湿喷机、登高机等工程机械，其臂架在上升或下降过程中，可以很好的保持水平。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1A为本发明臂架系统第一实施例的结构示意图；

图1B为本发明臂架系统第一实施例中，平行四边形机构几何模型示意图；

图2为本发明臂架系统第二实施例的结构示意图；

图3为本发明臂架系统第三实施例的结构示意图；

图4为本发明湿喷机优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

臂架系统第一实施例

参照图1A，本发明臂架系统包括：第一臂架4、连接座14和起落机构；第一臂架4的根端通过第一伸缩机构6、连接臂7连接至连接座14，第一伸缩机构6的一端与连接座14铰接，另一端与第一臂架4铰接；连接臂7的一端与连接座14铰接，另一端与第一臂架4铰接。

具体来说，连接座14上设置有第一连接孔14A和第二连接孔14B，在该实施例中，第一连接孔14A和第二连接孔14B的连线与水平面平行；第一臂架4上设置有第三连接孔4A和第四连接孔4B；第一伸缩机构6的一端通过第一连接孔14A与连接座14铰接，另一端通过第三连接孔4A与第一臂架4铰接；连接臂7的一端通过第二连接孔14B与连接座14铰接，另一端通过第四连接孔4B与第一臂架4铰接。

参照图1B，当第一伸缩机构6伸缩至长度与连接臂7的长度相等时，第一臂架4、第一伸缩机构6、连接臂7和连接座14构成平行四边形机构；以及，起落机构用于驱动平行四边形机构相互绕铰接点转动，以控制控制第一臂架4的俯仰。从本实施例可以看出，在第一臂架4处在水平状态时，连接臂7的后部、第一伸缩机构6、第一臂架4和连接座14构成一个平行四边形机构，这样，在起落机构俯仰时，第一臂架4可以始终保持水平。因此，本实施例以简单的结构和较低的成本实现了臂架的水平运动。

再次参照图1，本实施例臂架系统进一步包括第一连杆13、第三连杆16和第三伸缩机构8；并且，连接座14上还设置有第五连接孔14C，连接杆13上设置有第六连接孔13A和第七连接孔13B。起落机构进一步包括第一四杆机构和第二四杆机构。其中，第一四杆机构由第一臂架4、连接臂7、第一连杆13和第三伸缩机构8通过各个连接孔铰接形成；第二四杆机构由连接臂7、连接座14、第三连杆16和第一连杆13铰接形成。当第一伸缩机构6驱动第一臂架4变幅时，起落机构随动，并且，第三伸缩机构8可驱动第一臂架4起落。本实施例中的起落机构的主要作用是控制第一臂架4的起落，或者说控制第一臂架的俯仰；同时，还以防止第一四杆机构锁死，使平行四边形机构能够更加灵活的运动。

同时，需要指出的是，虽然图1中给出了起落机构的具体结构，可对于本领域技术人员而言，能够想到的其他起落机构也可以用于实现本发明，因此，本发明不对起落机构的具体结构做限定。

并且，一般情况下，第一伸缩机构6和第三伸缩机构8可以用伸缩油缸来实现。但本发明不局限于此，能够实现伸缩功能的机构均在本发明的保护范围之内。

臂架系统第二实施例

参照图2，图2为本发明臂架系统第二实施例的结构示意图。

上述第一实施例不同的是，本实施例中的第一臂架4为伸缩臂。且该伸缩臂包括伸缩前臂41、伸缩后臂42和第二伸缩机构15；其中，伸缩前臂41与伸缩后臂42滑动连接；第二伸缩机构15的一端固定于伸缩前臂41，另一端固定于伸缩后臂42；第三连接孔4A和第四连接孔4B设置于伸缩后臂42。

显然，本实施例伸缩前臂41和伸缩后臂42之间采用滑动连接，通过第二伸缩机构15可实现前后伸缩，扩大了臂架系统的工作范围。与上一实施例类似，第二伸缩机构15选择可以选择液压油缸。

臂架系统第三实施例

参照图3，图3为本发明臂架系统第二实施例的结构示意图。本实施例与第一实施例或第二实施例的区别在于，还包括第二臂架2、第二连杆3、第四连杆17和第四伸缩机构5；第二臂架2、第二连杆3、第四连杆17和第一臂架4相互铰接，形成第三四杆机构；并且，第四伸缩机构5铰接于第二连杆3和第一臂架4之间，用于驱动第三四杆机构绕铰接点转动。与上述各个实施例类似，这里的第四伸缩机构5，可以优选液压油缸。

在本实施例中，第二臂架2本质上是一个“摆动臂”，该摆动臂和第一臂架4之间采用四杆机构连接，通过伸缩机构的伸缩，使臂架的工作范围可以左右90度摆动，扩大了工作范围。

虽然，本实施例是在第二实施例的基础上，增加了一个可以作为摆动臂的第二臂架2，也就是说，是在第一臂架4的伸缩前臂41的前端，连接了第二臂架。对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，也可以在第一实施例的基础上，即第一臂架为不可伸缩的臂架时，增加可以作为摆动臂的第二臂架2。

需要说明的是，本发明臂架系统的平起平落特性以及灵活的臂架结构使之能够应用于多种机械设备。例如，在湿喷机应用该臂架，易于保证喷头与受喷面垂直，从而减少回弹，保证喷射质量；若应用在登高机中，可以使人所处的工作平台在工作时平起平落，保障人员安全。下面进行详细的说明。

湿喷机实施例

本发明还提供了一种湿喷机的实施例，该湿喷机是上述臂架系统的具体应用。例如，将上述三个实施例的第一臂架或第二臂架与湿喷机的喷头连接。下面，结合图4对本发明湿喷机的优选实施例进行详细的说明。

本实施例湿喷机包括：喷头1、第二臂架2（也称“摆动臂”）、转动马达10、回转装置11、刷动马达9、作为第四伸缩机构5且用于实现摆动功能的第四油缸5’、第一臂架4的伸缩前臂41和伸缩后臂42、作为第二伸缩机构且用于控制伸缩前臂41和伸缩后臂42相对滑动的第二油缸15’、作为第一伸缩机构且用于实现变幅功能的第一油缸6’、连接臂7（也称“大臂”）、作为第三伸缩机构且用于控制臂架起落的第三油缸8’，以及连接座14和第一连杆13。

具体工作时，喷头1由刷动马达9驱动，使之做回转运动，喷头轴线扫过的轨迹是与中心线夹角为4°的锥面，从而使喷射物在岩面形成200~250mm的圆面。转动马达10后端直接用螺栓固定于第二臂架2上，前输出端与喷头连接，可使喷头实现360°转动，进而有效的控制喷头1与受喷面垂直减少回弹。

其中，第二臂架2和第一臂架4之间采用第三四杆机构连接，具体而言，该第三四杆机构为第二臂架2、第二连杆3、第四连杆17和第一臂架4的伸缩前臂41相互铰接而成。并且，通过第四油缸5’铰接于第二连杆3和第一臂架4之间，以驱动第三四杆机构绕铰接点转动。通过第四油缸5’伸缩，使喷头1能够实现左右90度的摆动，扩大了喷湿机的喷射范围。这里可以看出，第二臂架2本质上是一个摆动臂。

第一臂架4包括伸缩前臂41、伸缩后臂42和第二油缸15’。伸缩前臂41与伸缩后臂42滑动连接；第二伸缩机构15的一端固定于伸缩前臂41，另一端固定于伸缩后臂42；第三连接孔4A和第四连接孔4B设置于伸缩后臂42。

显然，本实施例伸缩臂前臂41和伸缩后臂42之间采用滑动连接，通过第二油缸15’实现前后伸缩，进一步扩大了喷湿机的喷射范围。

连接臂7依靠回转装置11可实现360度回转。

本实施例湿喷机的臂架系统包括第一臂架4、连接座14和起落机构；第一臂架4的根端通过第一伸缩机构6、连接臂7连接至连接座14，第一伸缩机构6的一端与连接座14铰接，另一端与第一臂架4铰接；连接臂7的一端与连接座14铰接，另一端与第一臂架4铰接。

当第一油缸6’伸缩至长度与连接臂7的长度相等时，第一臂架4、第一油缸6’、连接臂7和连接座14构成平行四边形机构；并且，起落机构用于驱动平行四边形机构相互绕铰接点转动，以控制控制第一臂架4的俯仰。

可以看出，在第一臂架4处在水平状态时，连接臂7的后部、第一油缸6’、第一臂架4和连接座14构成一个平行四边形机构，这样，在起落机构俯仰时，第一臂架4可以始终保持水平。也就是说，当第一油缸6’使臂架4成水平状态时，第一臂架4在第三油缸8’的整个伸缩过程中平行起落，使得喷射带始终与隧道或巷道平行，因此，保证了湿喷机能灵活地在隧道中完成喷浆，尤其适合在喷射竖直岩石面工作。并且，由于平行四边形机构设置有起变幅功能的第一油缸6’，在需要时使伸缩后臂42仰起，第一油缸6’可使第一臂架4上仰45°或下俯60°，将喷射范围增大2~2.5倍。上述结构也有利于喷头与受碰面垂直，降低混凝土喷射时的回弹率，保证喷射质量。

并且，平行四边形机构还连接有起落机构。该起落机构包括第一四杆机构和第二四杆机构；其中，第一四杆机构由第一臂架4、连接臂7、第一连杆13和第三油缸8’铰接形成；第二四杆机构由连接臂7、连接座14、第三连杆16和第一连杆13铰接形成；当第一伸缩机构6驱动第一臂架4变幅时，起落机构随动，并且，第三伸缩机构8可驱动第一臂架4起落。起落机构的作用为：调整伸缩后臂的高度，能使伸缩后臂42随着第三油缸8’的伸缩实现绕其连接臂俯仰，且能完全避免与起落油缸干涉，防止平行四边形机构锁死；使臂架的运动更加灵活。

在湿喷机的工作过程中，由于喷头1的轴线扫过的轨迹是与中心线夹角为4°的锥面，从而使喷射物在岩面形成的圆面增大，易于保证喷头与受喷面垂直，从而也起到减少回弹和保证喷射质量。

综上，本实施例湿喷机能保证湿喷机灵活地在隧道中完成喷浆，尤其适合在喷射宽度大的硐室中工作，且作业范围大、工人劳动强度小、混凝土回弹和塌落少、施工质量好、效率高。

此外，需说明的是，图4所示的实施例仅为湿喷机的一个优选实施例，对于湿喷机而言，若其臂架结构中设置有平行四边形机构和与其相连接起落机构，则可以通过简单的结构、较低的成本实现湿喷机臂架的水平运动，进而使湿喷机的喷射带始终与隧道或巷道平行，保证了湿喷机灵活地在隧道中完成喷浆，此种结构的湿喷机尤其适合喷射竖直岩石面。因此，若湿喷机中包括有平行四边形机构和与其相连接起落机构，即在本发明的保护范围之内。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种臂架系统，其特征在于，包括：

第一臂架(4)、连接座(14)和起落机构；

所述第一臂架(4)的根端通过第一伸缩机构(6)、连接臂(7)连接至连接座(14)，所述第一伸缩机构(6)的一端与所述连接座(14)铰接，另一端与所述第一臂架(4)铰接；所述连接臂(7)的一端与所述连接座(14)铰接，另一端与所述第一臂架(4)铰接；当第一臂架(4)处在水平状态，并且，当第一伸缩机构(6)伸缩至长度与连接臂(7)的长度相等时，所述第一臂架(4)、第一伸缩机构(6)、连接臂(7)和连接座(14)构成平行四边形机构；以及

所述起落机构包括四杆机构，用于驱动所述平行四边形机构相互绕铰接点转动。

2.根据权利要求1所述的臂架系统，其特征在于，所述臂架系统进一步包括第一连杆(13)、第三连杆(16)和第三伸缩机构(8)；

所述起落机构进一步包括第一四杆机构和第二四杆机构；

其中，所述第一四杆机构由所述第一臂架(4)、所述连接臂(7)、所述第一连杆(13)和所述第三伸缩机构(8)铰接形成；

所述第二四杆机构由所述连接臂(7)、所述连接座(14)、所述第三连杆(16)和所述第一连杆(13)铰接形成；

当所述第一伸缩机构(6)驱动所述第一臂架(4)变幅时，所述起落机构随动，并且，所述第三伸缩机构(8)可驱动所述第一臂架(4)起落。

3.根据权利要求1所述的臂架系统，其特征在于，

还包括第二臂架(2)、第二连杆(3)、第四连杆(17)和第四伸缩机构(5)；

所述第二臂架(2)、所述第二连杆(3)、所述第四连杆(17)和所述第一臂架(4)相互铰接，形成第三四杆机构；并且

所述第四伸缩机构(5)铰接于所述第二连杆(3)和所述第一臂架(4)之间，用于驱动所述第三四杆机构绕铰接点转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的臂架系统，其特征在于，

所述第一臂架(4)为伸缩臂。

5.根据权利要求4所述的臂架系统，其特征在于，

所述伸缩臂包括伸缩前臂(41)、伸缩后臂(42)和第二伸缩机构(15)；其中

所述伸缩前臂(41)与所述伸缩后臂(42)滑动连接；

所述第二伸缩机构(15)的一端固定于所述伸缩前臂(41)，另一端固定于所述伸缩后臂(42)；并且

所述连接座(14)上设置有第一连接孔(14A)和第二连接孔(14B)，第一连接孔(14A)和第二连接孔(14B)的连线与水平面平行；所述第一臂架(4)上设置有第三连接孔(4A)和第四连接孔(4B)；第一伸缩机构(6)的一端通过第一连接孔(14A)与连接座(14)铰接，另一端通过第三连接孔(4A)与第一臂架(4)铰接；连接臂(7)的一端通过第二连接孔(14B)与连接座(14)铰接，另一端通过第四连接孔(4B)与第一臂架(4)铰接，所述第三连接孔(4A)和第四连接孔(4B)设置于所述伸缩后臂(42)。

6.一种湿喷机，其特征在于，设置有如权利要求1或2所述的臂架系统，还包括喷头及喷头运动驱动装置，所述喷头及喷头运动驱动装置与所述第一臂架(4)的端部相连接。

7.根据权利要求6所述的湿喷机，其特征在于，

所述臂架系统还包括第二臂架(2)、第二连杆(3)、第四连杆(17)和第四伸缩机构(5)；所述第二臂架(2)、所述第二连杆(3)、所述第四连杆(17)和所述第一臂架(4)相互铰接，形成第三四杆机构；所述第四伸缩机构(5)铰接于所述第二连杆(3)和所述第一臂架(4)之间，用于驱动所述第三四杆机构绕铰接点转动；并且，

所述喷头及喷头运动驱动装置通过第二臂架(2)与所述第一臂架(4)相连接。

8.根据权利要求6或7所述的湿喷机，其特征在于，

所述喷头及喷头运动驱动装置包括喷头(1)，以及与所述喷头(1)相连接的转动马达(10)和刷动马达(9)；

所述转动马达(10)与所述第一臂架(4)的端部或第二臂架(2)的端部相连接；其中，所述刷动马达(9)用于驱动所述喷头(1)做回转运动，所述转动马达(10)用于使喷头(1)实现可进行360°转动。

9.根据权利要求6所述的湿喷机，其特征在于，还包括

回转装置(11)，与所述连接臂(7)相连接，该回转装置(11)用于使所述连接臂(7)可进行现360度回转。

10.一种工程机械，其特征在于，设置有如权利要求1至5中任一项所述的臂架系统。