CN113997289A - 一种用于波纹钢拼装的机械臂及波纹钢拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于波纹钢拼接的机械臂及波纹钢拼接方法，包括移动座，移动座的一侧铰接有旋转臂，另一侧铰接有第一液压缸组件，第一液压缸组件与旋转臂相铰接，旋转臂的顶部可旋转连接有转台，转台上并联设置有多个第二液压缸组件，第二液压缸组件均与抓取装置相连接。本发明的用于波纹钢拼装的机械臂，第一液压缸组件与第二液压缸组件之间实现了串联，多个第二液压缸组件之间实现了并联，通过这种液压缸组件之间串并联的连接方式，使波纹钢安装设备简单化。本发明的波纹钢拼接方法采用不同轨道上的机械臂交替对波纹钢举起并沿轨道走至拼装位置，实现了波纹钢拼接的自动化，降低了工人的劳动强度，提高了波纹钢的拼接效率。

Description

一种用于波纹钢拼装的机械臂及波纹钢拼装方法

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其是指一种用于波纹钢拼装的机械臂及波纹钢拼装方法。

背景技术

在隧道施工作业中，需要将波纹钢安装到隧道的指定位置，目前的波纹钢安装自动化程度较低，仍需要投入大量的人力，并且现有技术中的自动化波纹钢安装设备为了让抓取装置能实现多自由度安装，其结构较为复杂，安装效率较低。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中波纹钢安装设备结构复杂安装效率较低的问题，可以简化波纹钢安装设备的结构，可以提高工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供第一技术方案：

一种用于波纹钢拼装的机械臂，包括移动座，所述移动座的一侧铰接有旋转臂，另一侧铰接有第一液压缸组件，所述第一液压缸组件与所述旋转臂相铰接，所述旋转臂的顶部可旋转地连接有转台，所述转台上并联设置有多个第二液压缸组件，所述第二液压缸组件均与抓取装置相连接。

在本发明的一个实施例中，所述第二液压缸组件的缸体均与所述转台相铰接，所述第二液压缸组件的活塞杆均与抓取装置相铰接，相邻两个所述第二液压缸组件之间呈V形设置。

在本发明的一个实施例中，所述旋转臂设置为折角形式，所述第一液压缸组件的活塞杆铰接在所述旋转臂的折角处。

在本发明的一个实施例中，还包括底座，所述底座上安装有多个轨道，所述轨道呈环形。

在本发明的一个实施例中，所述轨道内外侧均设置有轮齿，所述移动座上安装有齿轮组，所述齿轮组由两个齿轮组成，所述轨道位于所述齿轮组的两个齿轮之间，一个所述齿轮与所述轨道外侧轮齿相啮合，另一个所述齿轮与所述轨道内侧轮齿相啮合。

在本发明的一个实施例中，所述齿轮组中两个齿轮的轴线平行设置。

在本发明的一个实施例中，所述齿轮组中两个齿轮之间的距离可以调节。

在本发明的一个实施例中，所述轨道两侧均设置有副轨，所述副轨上可滚动地安装有侧轮，所述侧轮安装在所述移动座上。

在本发明的一个实施例中，所述移动座上安装有电机组件，所述电机组件与所述齿轮组的其中一个齿轮相连接。

为了解决上述技术问题，本发明提供第二技术方案：

一种波纹钢拼接方法，包括以下步骤：

S1、第一个机械臂将第一块波纹钢抓取举至顶部并沿轨道移动至安装位置，并将第一块波纹钢进行固定；

S2、第二个机械臂将第二块波纹钢抓取并沿轨道移动至安装位置，使得第二块波纹钢与第一块波纹钢拼接在一起，然后将第二块波纹钢进行固定，依次进行波纹钢的拼接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的用于波纹钢拼装的机械臂，第一液压缸组件与第二液压缸组件之间实现了串联，多个第二液压缸组件之间实现了并联，通过这种液压缸组件之间串并联的连接方式，使波纹钢安装设备简单化，并且同样可以实现对波纹管的多自由度安装。本发明的波纹钢拼接方法采用不同轨道上的机械臂交替对波纹钢举起并沿轨道走至拼装位置，实现了波纹钢拼接的自动化，降低了工人的劳动强度，提高了波纹钢的拼接效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的用于波纹钢拼装的机械臂一实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是本发明中用于波纹钢拼装的机械臂串并联机构一实施例的结构示意图；

图4是图3中B处的放大结构示意图；

图5是图3中C处的放大结构示意图；

图6是本发明的波纹钢拼装方法一实施例的流程图；

图7是本发明的波纹钢拼装方法一实施例的拼装示意图。

说明书附图标记说明：1、移动座；2、旋转臂；3、第一液压缸组件；4、串并联机构；5、转台；6、第二液压缸组件；7、抓取装置；8、底座；9、轨道；10、轮齿；11、齿轮组；12、副轨；13、侧轮；14、电机组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

参照图1～图5所示，本发明的用于波纹钢拼装的机械臂，包括移动座1，移动座1的一侧铰接有旋转臂2，另一侧铰接有第一液压缸组件3，第一液压缸组件3与旋转臂2相铰接，旋转臂2的顶部可旋转地连接有转台5，转台5上并联设置有多个第二液压缸组件6，第二液压缸组件6均与抓取装置7相连接。第一液压缸组件3与第二液压缸组件6之间实现了串联，多个第二液压缸组件6之间实现了并联，通过这种液压缸组件之间串并联的连接方式，使波纹钢安装设备简单化，并且同样可以实现对波纹管的多自由度安装。在本发明中，将机械臂中移动座1以上部分称为串并联机构4。

在其中一个实施方式中，第二液压缸组件6的缸体均与转台5相铰接，第二液压缸组件6的活塞杆均与抓取装置7相铰接，且相邻两个第二液压缸组件6之间呈V形设置。通过铰接的连接方式可以实现抓取装置7的多方向旋转，这样抓取装置7可以实现对多个方向的波纹钢进行拼装。第二液压缸组件6的数量可以设置多个，优选的，第二液压缸组件6的数量设置三对，即六个第二液压缸组件6实现并联安装，通过第二液压缸组件6的这种并联安装方式可以对任意方向的波纹钢进行拼装。第二液压缸组件6的数量优选三对，即六个第二液压缸组件6，相邻的两个第二液压缸组件6与转台5之间呈V形，相邻的两个第二液压缸组件6与抓取装置7之间呈Λ形，这样相邻两个第二液压缸组件6与转台5或抓取装置7之间便形成三角形结构。在实现抓取波纹钢的过程中，相邻的呈“Λ”形的两个第二液压缸组件6同时运动，三角形结构具有稳定性，在对波纹管进行拼装的时候，整个设备的稳定性较高。

在其中一个实施方式中，旋转臂2设置为折角形式，第一液压缸组件3的活塞杆铰接在旋转臂2的折角处。旋转臂2的折角可以根据不同的工作场景设置不同的角度。为了提高使整个波纹钢安装设备的负载能力以及旋转臂2的工作范围，这就对第一液压缸组件3的负载能力要求较高，所以第一液压缸组件3的体积及长度会偏大，因此旋转臂2设计为折角形式，既能拥有较大的工作范围，又能占用较小的工作空间。

在其中一个实施方式中，还包括底座8，底座8上安装有多个轨道9，轨道9呈环形。底座8可以安装到适合隧道工作的设备上对底座8进行移动，以实现整个隧道的波纹钢安装工作。底座8上可以设置多个轨道9，每个轨道9上安装一个或多个抓取装置7，这样多个抓取装置7可以同时进行波纹钢的抓取及拼装工作。优选的，一个底座8上安装两个轨道9，两个轨道9平行设置，一个轨道9上安装一个抓取装置7，这样可以在隧道内两边同时进行波纹钢的抓取及拼装工作，这样在占用较小空间的前提下，设备的工作效率也较高。

在其中一个实施方式中，轨道9内外侧均设置有轮齿10，移动座1上安装有齿轮组11，齿轮组11由两个齿轮组成，轨道9位于齿轮组11的两个齿轮之间，一个齿轮与轨道9外侧轮齿相啮合，另一个齿轮与轨道9内侧轮齿相啮合。移动座1在齿轮的啮合下带动其上部的抓取装置7工作。轨道9安装在齿轮组11的连个齿轮中间，一个齿轮与轨道9外侧轮齿相啮合，另一个齿轮与轨道9内侧轮齿相啮合，通过齿轮组11与轨道9轮齿之间的啮合传动，实现移动座1在轨道9上的移动，从而实现抓取装置7在轨道9上的相对移动。

在其中一个实施方式中，齿轮组11中两个齿轮的轴线平行设置。轨道9上的轮齿10位于两个齿轮中间且与两个轮齿10实现啮合传动，齿轮组11的两个齿轮的轴线要平行设置，这样才能实现齿轮与轮齿10之间的正常啮合。两个齿轮的轴线要与轨道9的轴线在同一个平面内，优选的，两个齿轮的齿宽一致且端面对齐，这样移动座1上的抓取装置7才能位于最优位置，才能对波纹管实现更准确的拼装。如果两个齿轮的轴线与轨道9的轴线不在同一个平面内，抓取装置7会对移动座1产生较大的倾覆力矩，倾覆力矩会使设备零件的受力不均匀，会减少零部件的使用寿命。当两个齿轮的轴线与轨道9的轴线在同一个平面内时，这样整个设备的受力较为平衡，会增加整个设备的使用寿命。

在其中一个实施方式中，齿轮组11中两个齿轮之间的距离可以调节。在设备使用过程中，移动座1会在轨道9上频繁的移动，当运行时间较久时，齿轮组11的齿轮以及轨道9上的轮齿10会产生磨损，当齿轮磨损较为严重时，齿轮组11与轮齿10会出现打滑现象，因此为了能增加齿轮的使用寿命，需要对齿轮组11与轮齿10的啮合传动进行定期检查。当发现齿轮组11与轮齿10的啮合传动较为松动时，可以调节齿轮之间的距离，使齿轮组11与轮齿10正常啮合。齿轮组11的两个齿轮，优选的，位于轨道9外圈的齿轮设置为固定的，位于轨道9内圈的齿轮设置为可移动的，当齿轮组11与轮齿10之间的啮合松动时，通过调整位于轨道9内圈的齿轮的位置，可以实现两个齿轮之间的距离调节，从而实现齿轮之间的啮合预紧。

在其中一个实施方式中，轨道9两侧均设置有副轨12，副轨12上可滚动地安装有侧轮13，侧轮13安装在移动座1上。当齿轮组11工作时，齿轮在啮合时有可能会发生轴线移动，副轨12可以防止齿轮产生太大的轴向移动。在齿轮轴向移动的带动下，移动座1也会发生轴向的移动，侧轮13安装在副轨12上，可以对移动座1起到导向的作用，进一步防止移动座1产生太大的轴向移动。

在其中一个实施方式中，移动座1上安装有电机组件14，电机组件14与齿轮组11的其中一个齿轮相连接。电机组件14给齿轮组11提供转动的动力，使齿轮组11可以与轮齿10之间产生啮合，从而实现抓取装置7在轨道9上的移动，进一步实现对波纹钢的定位拼装动作。

具体工作原理如下：

当需要对波纹钢进行抓取时，其中一个轨道的电机组件14工作。电机组件14的输出轴带动齿轮组11进行旋转，齿轮组11与轮齿10之间啮合，使得移动座1在轨道9上移动，移动座1带动抓取装置7移动，使得抓取装置7到达波纹钢位置，此时，电机组件14停止运动。通过调整第一液压缸组件3、第二液压缸组件6和转台5的运动，使得抓取装置7对准波纹钢，对准后抓取装置7对波纹钢进行抓取，待波纹钢抓取完毕后，电机组件14开始工作。电机组件14旋转方向反向，使齿轮组11旋转方向反向，此时移动座1在齿轮组11的动力下，使得抓取装置7到达轨道9的顶部。通过调整第一液压缸组件3、第二液压缸组件6和转台5的运动，使得波纹钢到达指定位置，然后将这个轨道9的波纹钢通过螺栓进行固定，波纹钢固定完毕后，另一个轨道9的机械臂开始工作，将另一个波纹钢举起并沿轨道9走至安装位置，与上一个波纹钢拼接，拼接到位后，通过螺栓将波纹钢进行固定，机械臂依次工作进行拼装。

实施例二：

参照图6所示，本发明的波纹钢拼接方法，包括以下步骤：

S1、第一个机械臂将第一块波纹钢抓取举至顶部并沿轨道移动至安装位置，并将第一块波纹钢进行固定；

当需要对波纹钢进行拼接的时候，第一个机械臂与第二个机械臂交替工作，类似于人们在路上走路时两腿的交替前进动作，如图7所示。首先第一个机械臂抓取第一块波纹钢，然后将通过第一个机械臂将波纹钢沿轨道移动至安装位置，当波纹钢在第一个机械臂的抓取下移动到位后，通过螺栓拧紧装置对第一块波纹钢进行固定，将第一块波纹钢固定到隧道顶部。

S2、第二个机械臂将第二块波纹钢抓取并沿轨道移动至安装位置，使得第二块波纹钢与第一块波纹钢拼接在一起，然后将第二块波纹钢进行固定，依次进行波纹钢的拼接。

当第一个机械臂将第一块波纹钢抓取并安装到位后，第一个机械臂返回，第二个机械臂抓取第二块波纹钢，然后将通过第二个机械臂将波纹钢沿轨道移动至安装位置，此处的安装位置使得第二块波纹钢与第一块波纹钢拼装在一起；当波纹钢在第二个机械臂的抓取下移动到位后，通过螺栓拧紧装置对第二块波纹钢进行固定，将第二块波纹钢固定到隧道顶部；然后第二个机械臂返回，第一个机械臂又重新抓取并安装下一个波纹钢，依次交替将波纹钢拼装到隧道顶部，完成拼装。

通过这种用于波纹钢拼装的机械臂及拼接方法，可以快速的将波纹钢依次进行拼接，实现了波纹钢拼接的自动化，降低了工人的劳动强度，提高了波纹钢的拼接效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：包括移动座(1)，所述移动座(1)的一侧铰接有旋转臂(2)，另一侧铰接有第一液压缸组件(3)，所述第一液压缸组件(3)与所述旋转臂(2)相铰接，所述旋转臂(2)的顶部可旋转地连接有转台(5)，所述转台(5)上并联设置有多个第二液压缸组件(6)，所述第二液压缸组件(6)均与抓取装置(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述第二液压缸组件(6)的缸体均与所述转台(5)相铰接，所述第二液压缸组件(6)的活塞杆均与抓取装置(7)相铰接，且相邻两个所述第二液压缸组件(6)之间呈V形设置。

3.根据权利要求1所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述旋转臂(2)设置为折角形式，所述第一液压缸组件(3)的活塞杆铰接在所述旋转臂(2)的折角处。

4.根据权利要求1所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：还包括底座(8)，所述底座(8)上安装有多个轨道(9)，所述轨道(9)呈环形。

5.根据权利要求4所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述轨道(9)内外侧均设置有轮齿(10)，所述移动座(1)上安装有齿轮组(11)，所述齿轮组(11)由两个齿轮组成，所述轨道(9)位于所述齿轮组(11)的两个齿轮之间，一个所述齿轮与所述轨道(9)外侧轮齿相啮合，另一个所述齿轮与所述轨道(9)内侧轮齿相啮合。

6.根据权利要求5所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述齿轮组(11)中两个齿轮的轴线平行设置。

7.根据权利要求5所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述齿轮组(11)中两个齿轮之间的距离可以调节。

8.根据权利要求5所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述轨道(9)两侧均设置有副轨(12)，所述副轨(12)上可滚动地安装有侧轮(13)，所述侧轮(13)安装在所述移动座(1)上。

9.根据权利要求5所述的用于波纹钢拼装的机械臂，其特征在于：所述移动座(1)上安装有电机组件(14)，所述电机组件(14)与所述齿轮组(11)的其中一个齿轮相连接。

10.一种利用如权利要求1～9任意一项的机械臂的波纹钢拼接方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、第一个机械臂将第一块波纹钢抓取举至顶部并沿轨道移动至安装位置，并将第一块波纹钢进行固定；

S2、第二个机械臂将第二块波纹钢抓取并沿轨道移动至安装位置，使得第二块波纹钢与第一块波纹钢拼接在一起，然后将第二块波纹钢进行固定，依次进行波纹钢的拼接。

Images