CN106089268B - 一种钢管混凝土支架安装机及安装方法 - Google Patents

一种钢管混凝土支架安装机及安装方法 Download PDF

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    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/40Devices or apparatus specially adapted for handling or placing units of linings or supporting units for tunnels or galleries

Abstract

一种钢管混凝土支架安装机及安装方法,安装机包括:步进机构;移动安装架;工作筐;旋转安装盘机构;机械手;旋转安装盘升降机构;旋转安装盘旋转机构。本安装机结构简单,性能稳定,支架安装效果好,降低了工人劳动强度,加快了支架安装速度,提高了产品装配质量,填补了钢管混凝土支架机械安装的空白。

Description

一种钢管混凝土支架安装机及安装方法
技术领域
[0001]本发明涉及煤矿机械技术领域,尤其是涉及一种单轨吊式混凝土支架安装机机使 用该安装机安装钢管混凝土支架的安装方法。
背景技术
[0002]钢管混凝土支架是由空钢管弯制成形,并在钢管内部充填混凝土而成的组合构 件,具有较强的承载能力和抗变形能力,适用在穿越大型山体的隧道、煤矿矿井深部巷道和 硐室等支护难度大的场合。
[0003] 随着我国煤炭工业的发展机机械化水平的提高,矿井巷道逐渐向深井、大断面、软 弱破碎带方向发展,这使得巷道支护面临更大的挑战,故近几年来,钢管混凝土支护在我国 凭借其优良的性价比和高强的承载力在煤矿井下得到广泛发展。
[0004] 钢管混凝土支架一般由4-6节空钢管组成,多节空钢管通过连接套相关连接成主 体钢管支架,主体钢管支架上安装有注浆口、排气排浆孔、辅助排气孔、管路吊挂环、挡块、 定位钢筋、顶杆托盘等附属件,钢管内灌注混凝土,主体钢管混凝土支架间通过顶杆链接成 整体支护体。
[0005] 目前,钢管混凝土支架的常用型号有0194X8、0194X10、0219X8、0219X10 等,由于巷道断面尺寸和形状的不同,钢管混凝土支架的重量也不同,一般情况下,空钢管 混凝土支架的重量为1吨/架以上,最高可到2吨/架,以人工安装空钢管支架不仅劳动强度 大,危险性大,工作环境恶劣,并且效率低。综合以上因素可知,采用人工安装方式严重影响 到生产效率且直接威胁到人身安全。又由于煤矿巷道空间有限,不能采用大型机械设备,故 一种适用于煤矿巷道中且能够实现对空钢管混凝土支架的自动抓取等的机械设备是非常 需要的,并且该种设备还应当具备自身便于移动和搬运的特点。
发明内容
[0006] 本发明的第一个目的在于提供一种钢管混凝土支架安装机,它可在巷道内移动、 旋转、伸缩,并完成装卸作业,还可收缩至较小空间,以便于移动或者搬运,本发明的第二个 目的在于提供一种钢管混凝土支架的安装方法,该方法应用到上述安装机,采用的技术方 案是:一种钢管混凝土支架安装机,其特征在于:所述安装机包括:步进机构,所述步进机构 包括主梁和辅梁,还包括将所述主梁和辅梁连接起来的步进缸,吊挂环上部挂锁在已经安 装完成的钢管混凝土支架的顶弧段支架上;移动安装架,所述移动安装架与所述步进机构 相连接;工作筐,所述工作筐固定在所述主梁上;旋转安装盘机构,所述旋转安装盘机构与 所述步进机构连接;机械手,所述机械手设置在所述旋转安装盘机构上,所述机械手包括水 平机械手和垂直机械手;旋转安装盘升降机构,所述旋转安装盘升降机构连接所述步进机 构;旋转安装盘旋转机构,所述旋转安装盘机构通过副缸与所述移动安装架连接。
[0007] 本发明的技术特征还有:所述步进机构还包括滑轮,所述滑轮安装在所述主梁和 辅梁的凹槽内。
[0008] 本发明的技术特征还有:所述移动安装架包括定位缸,所述定位缸连接在所述步 进机构和所述移动安装架之间。
[0009] 本发明的技术特征还有:所述旋转安装盘机构包括旋转固定架和旋转安装盘,所 述旋转固定架位于所述旋转安装盘上。
[0010] 本发明的技术特征还有:所述水平机械手包括水平安装缸,所述水平安装缸的活 塞杆连接水平机械手爪。
[0011] 本发明的技术特征还有:所述垂直机械手包括垂直安装缸,所述垂直安装缸的活 塞杆连接垂直机械手爪。
[0012] 本发明的技术特征还有:所述旋转安装盘升降机构包括安装盘升降缸,所述安装 盘升降缸的缸体连接在所述步进机构上,所述安装盘升降缸的活塞杆连接在所述旋转安装 盘上。
[0013] 本发明的技术方案还有:一种钢管混凝土支架的安装方法,该方法用到钢管混凝 土支架安装机,安装步骤是:
[00M] 1)人工架设6〜8架钢管混凝土支架,所述钢管混凝土支架安装机通过吊挂环吊锁 在架设完成的钢管混凝土支架的顶弧段支架上;
[0015] 2)用定位尺确定待安装钢管混凝土支架的底拱段支架安装位置,人工架设底拱段 支架,调整位置并固定,安装顶杆定位;
[0016] 3)在旋转安装盘上由水平机械手抓取固定顶弧段支架,垂直机械手抓取固定左帮 段支架和右帮段支架;
[0017] 4)安装盘升降缸收缩提升至相应高度,副缸伸展,旋转安装盘旋转90°,此时,左帮 段支架和右帮段支架所在的平面与底拱段支架所在平面平行;
[0018] 5)安装左帮段支架和右帮段支架:安装时水平安装缸伸展,工作筐中人员调整左 右两帮段支架位置,落下左右帮段支架连接套管与底拱段支架相连,安装顶杆定位;
[0019] 6)松开水平机械手爪,水平安装缸收缩至原状态;
[0020] 7)安装顶弧段支架:定位缸收缩,移动安装架后移一定距离,使顶弧段支架与左帮 段支架、右帮段支架处于同一平面,在顶弧段支架段两端头处分别套上连接套管;
[0021] 8)垂直安装缸伸展,安装固定顶弧段支架,工作筐中人员调整顶弧段支架位置,落 下顶弧段支架连接套管,使其与左两帮段支架和右帮段支架相连,安装顶杆定位;
[0022] 9)松开垂直机械手爪,垂直安装缸收缩至原状态,本架支架安装完成;
[0023] 10)定位缸向后伸展,使移动安装架移动到上一组支架安装工作面;
[0024] 11)步进缸向前伸展,支架安装机向前移动至下一组安装工作面;
[0025] 12)步进缸继续向前收缩,带动辅梁前移至下一工位;
[0026] 13)在本组安装完成的钢管混凝土支架拱顶上安装吊挂环,吊挂环挂锁在已安装 完成的支架顶拱上,滑轮嵌在主梁凹槽内,调整好与主梁的间隙位置并固定;
[0027] 14)伸展安装盘升降缸,收缩副缸,使旋转安装盘固定架落到水平最低位置;
[0028] 15)重复以上步骤,进入下一架钢管混凝土支架的安装,如此循环。
[0029]本发明的有益效果在于:1)本安装机通过步进机构连接在己经安装好的混凝土支 架拱顶处,就地安装,方便快捷,适应了煤矿巷道等特殊安装环境的需要;2)本安装机在巷 道内进行移动、旋转、伸缩,完成装卸、抓取、举升等作业,作业完成后,自身可以收缩至较小 空间,便于移动和搬运;3)本安装机结构简单,性能稳定,支架安装效果好,降低了工人劳动 强度,加快了支架安装速度,提高了产品装配质量,填补了钢管混凝土支架机械安装的空 白;4)本安装方法步骤简单、易于实现。
附图说明
[0030]附图1是本发明主视图,附图2是附图1的左视图,附图3是本发明工作状态俯视图, 其中卜主梁,2-辅梁,3-吊挂环,4-步进缸,5-定位缸,6-主吊梁,7-辅助滑轮吊挂梁,8-辅助 水平架,9-主水平架,1〇—工作筐,i卜旋转安装盘,12-水平安装缸,13-垂直安装缸,14-垂直 机械手,15-水平机械手,16-旋转安装盘固定架,17-安装盘升降缸,18-副缸,19-滑轮;21是 底拱段支架,22是顶弧段支架,23是连接套管,24是左帮段支架,25是右帮段支架,26是巷道 地坪,27是安装完成的钢管混凝土支架。
具体实施方式
[0031 ]下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行说明。本发明公开了 一种钢管混凝 土支架安装机,该安装机包括:步进机构;移动安装架;工作筐10;旋转安装盘机构;旋转安 装盘升降机构;旋转安装盘旋转机构。
[0032]步进机构包括主梁1和辅梁2,主梁1和辅梁2通过步进缸4相连接。主梁1和辅梁2均 为工字钢梁,吊挂环3与主梁1连接,滑轮19嵌放在主梁1和辅梁2形成的贯通凹槽内,并可在 该凹槽内滑动。
[0033] 工作筐10固定在主梁1上,施工人员可站在工作筐10内进行相关辅助作业。
[0034] 移动安装架包括主吊梁6、辅助吊梁7、主水平架9、辅助水平架8和定位缸5。定位缸 5—侧与主梁1连接,定位缸5另一侧连接在主吊梁6上。
[0035] 旋转安装盘机构包括旋转安装盘固定架16、旋转安装盘11、水平安装缸12、垂直安 装缸13、水平机械手15和垂直机械手14,旋转固定架16位于旋转安装盘11上。水平机械手15 包括水平安装缸12和水平机械手爪,垂直机械手14包括垂直安装缸13和垂直机械手爪。水 平机械手15用于抓取左帮段支架24和右帮段支架25,垂直机械手14用于抓取固定顶弧段支 架22。
[0036] 本发明还公开了一种钢管混凝土支架的安装方法,该方法用到钢管混凝土支架安 装机,安装步骤是:
[0037] 1)人工架设6〜8架钢管混凝土支架,支架安装机通过吊挂环吊锁在架设完成的钢 管混凝土支架上;
[0038] 2)用定位尺确定底拱段支架安装位置,人工架设底拱段支架,调整位置并固定,安 装顶杆定位;
[0039] 3)在旋转安装盘上由水平机械手抓取固定顶弧段支架,垂直机械手抓取固定左帮 段支架和右帮段支架;
[0040] 4)安装盘升降缸收缩提升至相应高度,副缸伸展,旋转安装盘旋转90°,此时,左帮 段支架和右帮段支架所在的平面与底拱段支架所在平面平行;
[0041] 5)安装左帮段支架和右帮段支架:安装时水平安装缸伸展,工作筐中人员调整左 右两帮段支架位置,落下左右帮段支架连接套管与底拱段支架相连,安装顶杆定位;
[0042] 6)松开水平机械手爪,水平安装缸收缩至原状态;
[0043] 7)安装顶弧段支架:定位缸收缩,移动安装架后移一定距离,使顶弧段支架与左帮 段支架、右帮段支架处于同一平面,在顶弧段支架段两端头处分别套上连接套管;
[0044] 8)垂直安装缸伸展,安装固定顶弧段支架,工作筐中人员调整顶弧段支架位置,落 下顶弧段支架连接套管,使其与左两帮段支架和右帮段支架相连,安装顶杆定位;
[0045] 9)松开垂直机械手爪,垂直安装缸收缩至原状态,本架支架安装完成;
[0046] 10)定位缸向后伸展,使移动安装架移动到上一组支架安装工作面;
[0047] 11)步进缸向前伸展,支架安装机向前移动至下一组安装工作面;
[0048] 12)步进缸继续向前收缩,带动辅梁前移至下一工位;
[0049] 13)在本组安装完成的钢管混凝土支架拱顶上安装吊挂环,吊挂环挂锁在己安装 完成的支架顶拱上,滑轮嵌在主梁凹槽内,调整好与主梁的间隙位置并固定;
[0050] 14)伸展安装盘升降缸,收缩副缸,使旋转安装盘固定架落到水平最低位置;
[0051] 15)重复以上步骤,进入下一架钢管混凝土支架的安装,如此循环。
[0052]当然,上述说明并非对本发明的限制,本发明也不仅限于上述举例,本技术领域的 普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也属于本发明的保 护范围。

Claims (1)

1.一种钢管混凝土支架的安装方法,安装步骤是: 1) 人工架设6〜8架钢管混凝土支架,钢管混凝土支架安装机通过吊挂环吊锁在架设完 成的钢管混凝土支架的顶弧段支架上; 2) 用定位尺确定待安装钢管混凝土支架的底拱段支架安装位置,人工架设底拱段支 架,调整位置并固定,安装顶杆定位; 3) 在旋转安装盘上由水平机械手抓取固定顶弧段支架,垂直机械手抓取固定左帮段支 架和右帮段支架; 4) 安装盘升降缸收缩提升至相应高度,副缸伸展,旋转安装盘旋转90。,此时,左帮段支 架和右帮段支架所在的平面与底拱段支架所在平面平行; 5) 安装左帮段支架和右帮段支架:安装时水平安装缸伸展,工作筐中人员调整左右两 帮段支架位置,落下左右帮段支架连接套管与底拱段支架相连,安装顶杆定位; 6) 松开水平机械手爪,水平安装缸收缩至原状态; 7) 安装顶弧段支架:定位缸收缩,移动安装架后移一定距离,使顶弧段支架与左帮段支 架、右帮段支架处于同一平面,在顶弧段支架段两端头处分别套上连接套管; 8) 垂直安装缸伸展,安装固定顶弧段支架,工作筐中人员调整顶弧段支架位置,落下顶 弧段支架连接套管,使其与左两帮段支架和右帮段支架相连,安装顶杆定位; 9) 松开垂直机械手爪,垂直安装缸收缩至原状态,本架支架安装完成; 10) 定位缸向后伸展,使移动安装架移动到上一组支架安装工作面; 11) 步进缸向前伸展,支架安装机向前移动至下一组安装工作面; 12) 步进缸继续向前收缩,带动辅梁前移至下一工位; 13) 在本组安装完成的钢管混凝土支架拱顶上安装吊挂环,吊挂环挂锁在已安装完成 的支架顶拱上,滑轮嵌在主梁凹槽内,调整好与主梁的间隙位置并固定; 14) 伸展安装盘升降缸,收缩副缸,使旋转安装盘固定架落到水平最低位置; 15) 重复以上步骤,进入下一架钢管混凝土支架的安装,如此循环; 钢管混凝土支架安装机包括:步进机构,所述步进机构包括主梁和辅梁,还包括将所述 主梁和辅梁连接起来的步进缸,吊挂环上部挂锁在己经安装完成的钢管混凝土支架的顶弧 段支架上;移动安装架,所述移动安装架与所述步进机构相连接;工作筐,所述工作筐固定 在所述主梁上;旋转安装盘机构,所述旋转安装盘机构与所述步进机构连接;机械手,所述 机械手设置在所述旋转安装盘机构上,所述机械手包括水平机械手和垂直机械手;旋转安 装盘升降机构,所述旋转安装盘升降机构连接所述步进机构;旋转安装盘旋转机构,所述旋 转安装盘旋转机构通过副缸与所述移动安装架连接。
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