CN108748214A - 一种恒应力多功能机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒应力多功能机械手，包括工程车、伸缩起重臂装置、垂直恒应力和水平恒应力转换装置、垂直恒应力施加装置、水平恒应力施加装置、安装检测仪器的万向球座活动板装置、活动板导向装置、配重转换装置。因其操作简便，避免了高空作业的危险和人员托举检测仪器时因体力原因不能持续使仪器紧贴检测部位导致检测结果不准确。通过该恒应力机械手的使用不仅消除了检测人员高空作业的安全隐患而且终止了需要设备和工人配合才能完成检测的历史，大幅度降低了检测成本、极大的提高了检测效率、保障了检测结果的可靠性和准确性。

Description

一种恒应力多功能机械手

一、技术领域

本发明主要涉及到对地面以上结构部位，实现可持续移动或固定状态下，对相应物体或设备持续施加固定应力的辅助设备领域。

二、背景技术

随着我国隧道工程的普遍化，隧道的施工质量也越来越被人们重视，由于隧道施工地质条件复杂、条件恶劣、质量管控困难，易造成常见的质量隐患如：混凝土衬砌中出现的脱空、空洞、衬砌厚度不足、钢筋数量不足、二衬密实度差；初期支护厚度不足、背后空洞、钢架数量不足、密实度差等质量问题。为消除以上质量隐患目前多采用地质雷达扫描无损检测设备用人工托举检测设备的方式使仪器密贴在相应的检测部位进行持续定向移动进行隧道施工质量的检测。

现有检测技术是：人工托举地质雷达无损扫描设备的天线，并使天线密贴在相应的检测部位进行持续定向移动进行隧道施工质量的检测。检测拱顶和拱腰时需要两到三人站到焊接在装载机上的架子上，由装载机举至拱顶或拱腰，高度在10米左右。这种方式存在以下突出的缺点：1、因拱顶和拱腰太高，装载机在行进过程中地面稍微不平就会造成架子顶端巨大的晃动，人手托天线时很难在架子上面站稳，极易造成人员跌落或仪器跌落，安全隐患极大；2、人工托举沉重的天线，因体力有限造成天线与检测部位密贴效果差，，经常出现重复检测的情况，有些检测数据即使能用检测准确度也大打折扣。即费工费时，需要配合的工人多、检测效果也不佳。3、受现场施工影响较大，需要耗费大量精力协调装载机、焊接架子、检测工人配合，导致大量时间浪费在协调检测上面，极大的影响了检测效率。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种恒应力多功能机械手，该机械手可托举地质雷达天线并对天线施加恒定向上的托举力或恒定侧向水平推力，从而消除了检测人员高空作业的安全隐患、告别了协调设备和工人的烦恼、保障了检测数据的可靠性和准确性。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

方案1、解决对检测设备施加垂直恒定顶力的装置：其特征在于：十字活动环装置；球头立柱、万向球座活动板、活动板导向装置、活动板水平拉簧、球头立柱导向套筒装置、给活动板施加恒定垂直顶力的滑轮配重装置；通过上述结构组合，实现检测雷达天线在恒定托举力的状态下紧贴检测部位，保障了检测的可靠性和准确性。

方案2、解决对检测设备施加水平恒定推力的装置：其特征在于：通过(18)将十字活动环装置从水平状态转换成垂直状态并锁定；球头立柱、万向球座活动板、活动板导向装置、活动板水平拉簧、球头立柱导向套筒活动轴锁定装置、通过对配重块从3转换至(28)实现给活动板施加恒定水平推力的滑轮配重装置；通过上述结构组合，实现检测雷达天线在恒定水平推力的状态下紧贴检测部位，保障了检测的可靠性和准确性。

方案3、解决对检测设备施加水平恒定推力和垂直恒定顶力的转换装置：其特征在于：通过(18)将(17)和(8)进行装配，来实现(8)在(17)的约束下自由转动和在任意角度时的锁定来完成球头立柱的垂直和水平状态之间的转换，从而实现了对检测设备施加水平恒定推力和垂直恒定顶力的转换。

方案4、解决恒应力机械手可在不同高度或角度工作的装置：其特征在于：通过(17) 将(19)、(20)、(21)的装配来实现(8)在不同的高度工作；通过(22)、(23)、(24)的装配来实现(8)在不同的角度工作。

方案5、解决恒应力机械手安装在移动设备上或固定底座上的装置：其特征在于：多功能恒应力机械手基座结构。安装在移动设备上可实现在移动状态下，对万向球座活动板施加恒定垂直顶力或恒定水平推力。安装在固定底座上可实现在固定状态下，对万向球座活动板施加恒定垂直顶力或恒定水平推力。

采用上述技术方案比以往的常规检测技术方案的优点在于：该恒应力机械手操作简便，可自行上路转场、检测人员可坐在装有空调的驾驶室内操作仪器进行检测、消除了检测人员高空作业的安全隐患、不仅结束了协调人员和机械设备的历史，还结束了工人和机械设备配合检测的历史、极大的减小了检测的成本、根除了因工人体力问题导致检测数据不准确或无法使用的问题、极大的提高了检测效率、保障了检测结果的准确性和可靠性。

四、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图8和图9为本发明的结构示意图。

如图所示：1万向球座活动板、2万向活动板导向装置、3球头立柱、4万向活动板平衡拉簧、5立柱纵向活动限位环、6球头立柱约束套筒、7非同轴十字活动环、8非同轴十字活动环叉形铰接构件、9球头立柱套筒与非同轴十字活动环铰接横轴、10控制球头立柱套筒横轴转动的锁定装置、11重力转换滑轮组(固定在6上)、12钢丝绳固定滑轮(固定在3上)、 13检测侧面时安装配重铁导向杆并使导向杆保持垂直状态的连接铰、14滑轮组钢丝绳、15 钢丝绳导向调节器、16配重铁、17恒应力多功能机械手伸缩臂、18实现8与17有效连接且既能实现自由转动，又能任意角度锁定的装置、19控制17高度的液压千斤顶、20恒应力多功能机械手伸缩臂立柱、21伸缩臂与其支撑立柱的铰结构、22控制20自由转动的齿轮盘、 23为齿轮盘传递动力的齿轮、24带动齿轮转动且具有锁定功能的电动机、25固定24的底座钢板、26约束并且能使20自由转动的套筒基座、27保证28始终垂直的铰接配件、28检测侧面时配重铁导向杆。

具体实施方式

对照图1对本发明的操作使用步骤作进一步说明：一种恒应力多功能机械手，其特征在于：

1、检测拱顶或拱腰部位：将无损检测雷达天线按要求固定在万向活动板上，初步调整活动板方向同无损检测雷达天线前进方向一致。根据无损检测雷达天线的重量和万向活动板球座及导向装置、球头立柱及其上面附件的全部重量和需要对无损检测雷达应施加的托举力进行配置合适重量的配重铁；此时可看到在配重铁的重力作用下，通过滑轮组结构将恒定重力转化为恒定托举力施加给球头立柱，因球头立柱上的限位装置作用使球头立柱导向管下端与球头立柱下端的限位装置接触后，此时恒定托举力等于作用在了球头立柱导向管的下管口上并处于静止状态。此时完成仪器的安装和恒定托举力的调试工作。

2、将完成仪器安装的机械手通过伸缩机械臂送至检测部位并接触检测部位后，再向上升高40cm后停止并锁定，此时立柱导向管的上管口距立柱上段限位装置距离40cm，立柱导向管的下管口距立柱下端的限位装置40cm。此时仪器在恒定托举力的作用下与检测部位密贴，而且可在上下40cm范围内自由活动并保证对仪器的托举力恒定。此设计主要解决该机械手安装在移动车辆上进行移动检测时，由于路面不平导致的上下颠簸时仍能对雷达天线保证恒定托举力。

3、检测拱墙部位：通过装置(18)将构件(8)转换90°后再将球头立柱调整至水平通过(10)将(9)锁定，此时(3)始终保持水平状态。转换配重铁至(28)后调整滑轮钢丝绳，实现将配重铁重力转换成水平推力作用在(3)上，调整伸缩臂高度横向转动机械臂角度使仪器接触拱墙检测部位后在转动80cm并锁定，此时立柱导向管的上管口距立柱上段限位装置距离80cm，立柱导向管的下管口距立柱下端的限位装置80cm。此时仪器在恒定水平推力的作用下与检测部位密贴，而且可在左右80cm范围内自由活动并保证对仪器的水平恒定推力。此设计主要解决该机械手安装在移动车辆上进行移动检测时，由于距离检测部位的变化导致左右移动时仍能对雷达天线保证恒定水平推力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

五、附图说明

具体结构部位详见:说明书附图

附图1：恒应力机械手基座视图

附图2：恒应力机械手基座与电机装配视图

附图3：恒应力机械手立柱与齿轮盘装配图

附图4：恒应力机械手伸缩臂视图

附图5：检测上部结构物恒应力机械手十字活动环装配视图

附图6：检测侧面结构物恒应力机械手十字活动环装配图

附图7：恒应力机械手基座与立柱装配视图

附图8：检测上部结构物恒应力机械手整体装配视图

附图9：检测侧面结构物恒应力机械手整体装配视图。

Claims (11)

1.一种恒应力多功能机械手，包括：可固定检测设备的万向球座活动板(1)；万向球座活动板的导向装置(2)；与(1)组合的球头立柱(3)；调整(1)与(3)垂直的拉簧(4)；限制(3)在(6)中间活动的限位装置(5)；对(5)起导向作用的套筒装置(6)；十字活动环(7)；铰接(7)连接(6)的活动轴(9)；(7)上可锁定(9)的装置(10)；固定(7)的叉型装置(8)；固定在(6)上传递恒应力的滑轮(11)；固定在(3)锁定钢丝绳的滑轮(12)；检测侧面时安装配重铁导向杆并使导向杆保持垂直状态的连接铰(13)；传递恒应力的钢丝绳(14)；(14)的位置调节器(15)；可自由拆装并安全锁定的配重块(16)；伸缩臂(17)；可让(8)与(17)连接后实现360°转动和任意角度锁定的装置(18)；液压千斤顶(19)；起重伸缩臂立柱(20)；连接(17)和(20)的活动装置(21)；控制(20)转动的圆形齿轮盘(22)；驱动(22)的传动齿轮(23)；驱动(23)的电动机；约束(20)的套筒基座(25)；连接(25)和固定24的固定装置(26)；保证28始终垂直的铰接配件(27)；检测侧面时配重铁导向杆(28)。

2.根据权利要求1所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(1)、(2)、(3)、(4)组成的具有自平衡功能和导向功能，并且可安装检测设备的万向球座活动板结构。

3.根据权利要求2所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由十字万向活动兼可锁定的结构(6)、(7)、(8)、(9)、(10)组成的任意角度下自动垂直结构。

4.根据权利要求3所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由权利要求1和2共同组成的任意角度可上下(规定活动区间)自由活动的自垂直万向活动结构。

5.根据权利要求4所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(11)、(12)、(14)、(15)、(16)组成的在垂直状态下具有施加给万向球座活动板恒定向上顶力和保持立柱垂直状态的上下(规定活动区间)自由活动结构。

6.根据权利要求5所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(16-1、2、3、4、5)组成的可自由拆装并安全锁定的配重块。

7.根据权利要求6所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由权利要求4和5组成的自动保持垂直状态和自动给活动板施加恒定顶力的结构体系。

8.根据权利要求7所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(8)和(18)组成的可360°转动和任意角度锁定的接头方式。

9.根据权利要求8所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(17)、(19)(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)组成的可360°转动和任意水平角度固定的伸缩起重结构。

10.根据权利要求9所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由(27)、(28)、(10)、(18)、(8)、(16)、(14)、(15)、(13)、(6)组成的(6)转换成水平状态后且(10)锁定(9)后和(8)转换成垂直状态下对活动板施加水平恒定顶力的结构体系。

11.根据权利要求10所述的一种恒应力多功能机械手，其特征在于：由权利要求6、8、9共同组成可安装在工程汽车、工程火车、固定台座上的恒应力多功能机械手。