CN110671137A - 一种隧道施工用拱架安装机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道施工用拱架安装机械手，包括底座、作业平台、翻转机构、伸缩臂、夹具手、回转机构和起重臂铰接座，底座的上方固定设置有作业平台，下方通过回转机构与起重臂铰接座相连，翻转机构一端与底座铰接，另一端与伸缩臂铰接，伸缩臂与夹具手铰接。翻转机构还通过变幅油缸与底座相连；翻转机构和伸缩臂还通过侧摆油缸相连；伸缩臂与夹具手还通过伸缩油缸和摆动油缸相连。本发明可以实现对拱架就地夹取，且夹持可靠，不需人工辅助。
Description
技术领域
本发明涉及隧道内拱架施工技术领域，具体涉及一种隧道施工用拱架安装机械手。
背景技术
在隧道开挖施工中，遇到软弱围岩时经常使用拱架进行隧道支护，防止塌方。拱架的结构多数为工字钢。由于拱架施工时需贴近隧道轮廓面，为了方便制作及隧道内运输、安装，往往一榀拱架会拆分多个拱架单元，然后在隧道内完成组对和安装。在国内现阶段，拱架的施工主要采用钢结构台架或挖掘机改装机械手安装，以上安装方式的缺点是施工人员多、劳动强度大、作业效率低、施工危险性大。随着隧道机械化进程的推动，目前国内呈现多样化的拱架施工台车，台车上配备了机械手对拱架进行夹持，这在一定程度上减轻了劳动强度。目前,拱架机械手的结构主要为伸缩臂架末端增设夹具手，对于拱架的夹持通常采用两组油缸带动双钩夹紧拱架底面，或者是通过油缸伸缩控制拱架夹具钳口的开合，夹紧拱架腹板。以上两种装夹方式均需要人工装夹或者按装夹要求摆正到规定的角度，然后调整伸缩臂实现装夹，才能保证拱架单元底部或侧部与夹具手支撑面有效贴合。由于拱架自身较重，且为弧形结构，不易翻转和摆正姿态，不仅人工强度较大，而且多数夹具手只有对底部或腹部单独夹紧，当夹紧力失效时，拱架的夹持将失去可靠性，影响施工安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道施工用拱架安装机械手，可实现拱架的就地夹取，无需人工参与装夹；机械手对拱架的夹持为底部、腹板同时夹紧，进而为拱架施工提供双重安全保障。同时本机械手具备多自由度位移调整，可实现拱架的精确对位与安装。
为实现上述目的，本发明的一种隧道施工用拱架安装机械手，包括底座、作业平台、翻转机构、伸缩臂、夹具手、回转机构和起重臂铰接座，所述底座的上方固定设置有所述作业平台，下方通过所述回转机构与所述起重臂铰接座相连，所述翻转机构一端与所述底座铰接，另一端与所述伸缩臂铰接，所述伸缩臂与所述夹具手铰接；其中，所述翻转机构还通过变幅油缸与所述底座相连；所述翻转机构和所述伸缩臂还通过侧摆油缸相连；所述伸缩臂与所述夹具手还通过伸缩油缸和摆动油缸相连。
进一步地，所述翻转机构包括摆动座、摇杆和推杆，所述摆动座和所述摇杆的一端分别与所述底座铰接，另一端分别通过所述推杆铰接；所述变幅油缸内置于所述底座内腔，所述变幅油缸的无杆端与所述底座铰接，有杆端与所述摇杆和所述推杆的连接点铰接。
进一步地，所述伸缩臂包括外柱和内柱，所述伸缩油缸固定端与所述外柱固定连接，有杆端与所述内柱固定连接。
进一步地，所述侧摆油缸的固定端与所述摆动座固定连接，有杆端与所述外柱固定连接。
进一步地，所述摆动油缸固定端与所述内柱内铰接，有杆端与所述夹具手铰接。
进一步地，所述夹具手还包括夹具本体、压钩、夹板油缸一和油缸二，所述夹具本体包括一体设置的底部支撑面和垂直面，所述压钩与所述油缸铰接，用于将拱架拉向所述垂直面并贴紧；所述夹板与所述油缸铰接，用于将所述拱架压紧在所述底部支撑面上。
进一步地，所述压钩数量为一个或两个。
进一步地，所述回转机构为回转减速机。
本发明的有益效果是：本发明的一种拱架安装机械手，可以大角度下俯，并具备多自由度角度调整，从而实现就地夹取，继而实现拱架的精确对位与安装。在夹取过程中，无需人工辅助装夹，大大减轻了人工劳动强度，提高了施工效率。通过操作压钩实现对拱架底板压紧，操作夹板实现对腹板压紧，提高了拱架的夹持可靠性，保障施工安全。
附图说明
图1是本发明的机械手俯仰动作的立体示意图；
图2是本发明的另一个立体示意图；
图3是本发明夹具手的立体示意图；
图中，1-底座，2-作业平台，3-翻转机构，4-伸缩臂，5-夹具手，6-回转加速器，7-起重臂铰接座，8-拱架，31-摆动座，32-摇杆，33-推杆，34-变幅油缸，41-外柱，42-内柱，43-伸缩油缸，44-侧摆油缸，51-夹具本体，52-压钩，53-夹板，54-油缸一，55-油缸二，56-摆动油缸。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明的一种隧道施工用拱架安装机械手包括底座1、作业平台2、翻转机构3、伸缩臂4、夹具手5、回转机构和起重臂铰接座7，底座1的上方固定设置有作业平台2，下方通过回转机构与起重臂铰接座7相连，通过驱动回转机构可实现底座在水平面360度回转。本实施例中的回转机构为回转减速机6，当然，也可以是其它用于起回转功能的设备，比如油缸。翻转机构3一端与底座1铰接，另一端与伸缩臂4铰接，伸缩臂4与夹具手5铰接。其中，翻转机构3还通过变幅油缸34与底座1相连；翻转机构3和伸缩臂4还通过侧摆油缸44相连；伸缩臂4与夹具手5还通过伸缩油缸43和摆动油缸56相连。
翻转机构3包括摆动座31、摇杆32和推杆33，摆动座31和摇杆32的一端分别与底座1铰接，另一端分别通过推杆33铰接；变幅油缸34内置于底座1内腔，变幅油缸34的无杆端与底座1铰接，有杆端与摇杆32和推杆33的连接点铰接。通过调整变幅油缸34伸缩，实现翻转机构3带动伸缩臂4的大角度俯仰。
伸缩臂4包括外柱41和内柱42，伸缩油缸43固定端与外柱41固定连接，有杆端与内柱42固定连接。伸缩臂4的一侧设置伸缩油缸43可实现夹具手5短行程的伸缩补偿。
侧摆油缸44的固定端与摆动座31固定连接，有杆端与外柱41固定连接。通过调整侧摆油缸44伸缩，可实现机械手的小角度摆动。
摆动油缸56固定端与内柱42内铰接，有杆端与夹具手5铰接。驱动摆动油缸56伸缩动作，可实现夹具手5垂直面内角度的调整，保持夹具手5水平前伸。
夹具手5还包括夹具本体51、压钩52、夹板53油缸一54和油缸二55，夹具本体51包括一体设置的底部支撑面和垂直面，压钩52与油缸54铰接，用于将拱架8拉向垂直面并贴紧；夹板53与油缸55铰接，用于将拱架8压紧在底部支撑面上。压钩52数量为一个或两个。拱架8截面为工字形，上下面为底板，连接两个底板的为腹板。夹具手采用油缸一54与压钩配合，将拱架8上的底板拉向夹具体本体51的垂直面，并压紧，然后通过油缸二55与夹板53的配合，用夹板施力于拱架8的腹板上，将拱架紧压在夹具体51的底部支撑面上，上述两个动作提高了夹持拱架的可靠性。
本发明的工作原理为：采用机械手实现拱架8夹取时，支垫拱架底部与地面脱离一定间隙，通过驱动变幅油缸34伸缩实现伸缩臂4下俯，驱动摆动油缸56、侧摆油缸44、回转减速器6实现夹具手5开口对正预夹紧工字拱架，驱动伸缩油缸43动作，完成拱架8的对正锁定，启动压钩52动作拉近拱架8并贴紧夹具手5底部支撑面，启动夹板53动作完成拱架8腹板位置的夹紧，再次启动机械手变幅油缸34实现仰臂动作，即完成整个夹取拱架流程。本发明在拱架8对位安装时，通过各种油缸的配合来调整机械手变幅、回转、伸缩、侧摆动作，对拱架8进行小范围微动调整，实现了对拱架8的精确对位及安装，提高了拱架施工的工作效率。本发明无需人工参与，并且机械手对拱架的夹持为底部、腹板同时夹紧，为拱架施工提供双重安全保障。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：包括底座(1)、作业平台(2)、翻转机构(3)、伸缩臂(4)、夹具手(5)、回转机构和起重臂铰接座(7)，所述底座(1)的上方固定设置有所述作业平台(2)，下方通过所述回转机构与所述起重臂铰接座(7)相连，所述翻转机构(3)一端与所述底座(1)铰接，另一端与所述伸缩臂(4)铰接，所述伸缩臂(4)与所述夹具手(5)铰接；其中，所述翻转机构(3)还通过变幅油缸(34)与所述底座(1)相连；所述翻转机构(3)和所述伸缩臂(4)还通过侧摆油缸(44)相连；所述伸缩臂(4)与所述夹具手(5)还通过伸缩油缸(43)和摆动油缸(56)相连。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述翻转机构(3)包括摆动座(31)、摇杆(32)和推杆(33)，所述摆动座(31)和所述摇杆(32)的一端分别与所述底座(1)铰接，另一端分别通过所述推杆(33)铰接；所述变幅油缸(34)内置于所述底座(1)内腔，所述变幅油缸(34)的无杆端与所述底座(1)铰接，有杆端与所述摇杆(32)和所述推杆(33)的连接点铰接。
3.根据权利要求1所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述伸缩臂(4)包括外柱(41)和内柱(42)，所述伸缩油缸(43)固定端与所述外柱(41)固定连接，有杆端与所述内柱(42)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述侧摆油缸(44)的固定端与所述摆动座(31)固定连接，有杆端与所述外柱(41)固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述摆动油缸(56)固定端与所述内柱(42)内铰接，有杆端与所述夹具手(5)铰接。
6.根据权利要求1所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述夹具手(5)还包括夹具本体(51)、压钩(52)、夹板(53)油缸一(54)和油缸二(55)，所述夹具本体(51)包括一体设置的底部支撑面和垂直面，所述压钩(52)与所述油缸(54)铰接，用于将拱架(8)拉向所述垂直面并贴紧；所述夹板(53)与所述油缸(55)铰接，用于将所述拱架(8)压紧在所述底部支撑面上。
7.根据权利要求6所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述压钩(52)数量为一个或两个。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种隧道施工用拱架安装机械手，其特征在于：所述回转机构为回转减速机(6)。
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