CN114439517B - 一种伸缩式钢筋挂布台车 - Google Patents
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Abstract
一种伸缩式钢筋挂布台车，包括底盘，底盘铰接有伸缩臂，伸缩臂铰接有钢筋挂架和第一旋转缸；伸缩臂能够转动和伸缩，使钢筋挂架沿隧道拱面的周向移动；钢筋挂架用于辅助操作者将横向钢筋绑系在拱形钢筋上；钢筋挂架具有用于容纳横向钢筋的容纳槽，还具有用于将容纳槽内的横向钢筋逐一顶出的顶升缸，还具有用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋，并将该横向钢筋转向拱形钢筋一侧的旋转臂。本发明能够增大二衬的浇筑长度，降低施工的安全风险；本发明不但能够提高通过性，还能适应于不同隧道拱面的施工作业，降低了施工成本；本发明实现了对初衬的自动铺布、打钉和涂胶，并辅助实现了对二衬钢筋的铺设，机械化程度高、效率高，降低了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程设备领域，尤其是涉及一种伸缩式钢筋挂布台车。
背景技术
隧道的开挖需要用到专用设备和台车。如图1所示，除开挖设备外，隧道的支护需要用到立拱机100、钢筋挂布台车200、模板台车300和养护台车400。初衬12的强度不高，并不安全，需要二衬13的及时加固。立拱机100位于上述台车在最前端，用于对隧道初衬12的立拱支护。钢筋挂布台车200有两个功能，一是对初衬12拱面进行挂布防水，二是搭建钢筋，为二衬13的浇筑做准备。模板台车300和养护台车400位于钢筋挂布台车200的后端，分别用于二衬的浇筑和二衬的养护。钢筋挂布台车200、模板台车300和养护台车400都具有巨大的框架体，人员及车辆从框架体内通过。由图1可知，这种施工作业是脉动式的，逐级向前移动。目前，这种施工方式存在以下问题：
1、二衬的浇筑进度，除了受限于立拱机和施工轨道的铺设进度，还受钢筋挂布台车车身长度的影响。钢筋挂布台车的车身长度一般为12米，这段长度的初衬如果得不到二衬的及时加固，会加大施工的安全风险。
2、现有钢筋挂布台车具有与隧道拱面相近的拱形门架，拱形门架体积巨大，道路的通过性差，致使转场困难。
3、由于隧道的拱面形状并不一定相同，现有钢筋挂布台车的拱形门架不能适用于所有的隧道拱面，致使通用性不强，间接提高了施工成本。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种伸缩式钢筋挂布台车，采用如下技术方案：
一种伸缩式钢筋挂布台车，包括用来在隧道内行走的底盘，底盘铰接有伸缩臂，伸缩臂的伸缩端铰接有钢筋挂架和第一旋转缸，第一旋转缸用于推动钢筋挂架相对于伸缩臂旋转；伸缩臂能够转动和伸缩，使钢筋挂架沿隧道拱面的周向移动；
钢筋挂架用于辅助操作者将横向钢筋绑系在拱形钢筋上；钢筋挂架具有用于容纳横向钢筋的容纳槽，还具有用于将容纳槽内的横向钢筋逐一顶出的顶升缸，还具有用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋，并将该横向钢筋转向拱形钢筋一侧的旋转臂。
进一步地改进技术方案，隧道内设有轨道，底盘设有由行走电机驱动的行走轮，行走轮沿轨道行走；底盘还设有与伸缩臂连接的转臂电机或旋转油缸，转臂电机或旋转油缸用于驱动伸缩臂转动；伸缩臂为两节伸缩臂或三节伸缩臂，伸缩臂内设有油缸，油缸用于驱动伸缩臂伸缩。
进一步地改进技术方案，所述钢筋挂架具有与伸缩臂伸缩端铰接的铰接轴，铰接轴的两端设有与铰接轴垂直的板体，板体具有所述的容纳槽。
进一步地改进技术方案，在两板体中间设有第一连接轴和第二连接轴；所述旋转臂为三个，铰接在第一连接轴上；第二连接轴铰接有第二旋转缸，第二旋转缸用于推动旋转臂旋转。
进一步地改进技术方案，旋转臂的自由端设有电磁铁，电磁铁用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋。
进一步地改进技术方案，在两板体中间设有连接板，所述顶升缸为两个，分别设置在连接板的两侧。
进一步地改进技术方案，在铰接轴的两端分别吊挂有吊篮平台，吊篮平台用于承载操作者。
进一步地改进技术方案，伸缩臂的伸缩端铰接有挂布架和第三旋转缸，第三旋转缸用于推动挂布架相对于伸缩臂旋转；挂布架包括用于安装防水布卷的卷轴、用于将防水布压在隧道内壁上的压辊、涂胶器或爬焊机、以及能够横向移动的射钉枪，射钉枪用于将防水布钉在隧道的内壁上。
进一步地改进技术方案，所述挂布架设有横向设置的直线运动副，直线运动副由电机驱动；所述射钉枪连接在直线运动副上，横向移动。
由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明能够避免钢筋挂布台车车身长度的影响，增大二衬的浇筑长度，降低施工的安全风险。
2、伸缩臂完全回缩后，通过性大幅提高，降低本钢筋挂布台车的转场难度。
3、由于伸缩臂能够伸缩和转动，因此本钢筋挂布台车适应于不同隧道拱面的施工作业，降低了施工设备的制造成本。
4、本发明的钢筋挂布台车实现了对初衬的自动铺布、打钉和涂胶，并辅助实现了对二衬钢筋的铺设，机械化程度高、效率高，降低了施工成本。
附图说明
图1为现有隧道二衬施工的示意图。
图2为本发明在实施例1中的结构示意图。
图3为本发明在施工时的示意图。
图4为钢筋挂架的结构示意图。
图5为本发明在实施例2中的结构示意图。
图6为挂布架的结构示意图。
图7为本发明在二衬施工时的示意图。
图8为本发明在实施例3中的结构示意图。
图中：1、隧道；11、施工轨道；12、初衬；13、二衬；2、底盘；21、机座；22、机箱；23、转臂电机；3、伸缩臂；4、第一旋转缸；5、钢筋挂架； 51、铰接轴；52、板体；53、第一连接轴；54、第二连接轴；55、连接板；56、顶升缸；57、旋转臂；58、电磁铁；59、第二旋转缸；6、挂布架；61、架体；62、压辊；63、直线运动副；64、射钉枪；65、涂胶器；66、防水布卷；7、第三旋转缸；8、吊篮平台；9、横向钢筋；10、拱形钢筋；100、立拱机；200、钢筋挂布台车；300、模板台车；400、养护台车。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种伸缩式钢筋挂布台车，如图2-3所示，包括用来在隧道1内行走的底盘2。通常在隧道1内都铺设有施工轨道11，因此底盘2设有由行走电机驱动的行走轮，行走轮能够沿施工轨道11行走，借助施工轨道11移动。底盘2铰接有伸缩臂3，伸缩臂3连接有钢筋挂架5。具体的，底盘2内设有带抱闸功能的转臂电机23，转臂电机23经过减速机减速后，在控制系统的控制下能够使伸缩臂3在隧道1拱面的横截面内转动。值得注意的是，转臂电机23也可由旋转油缸来替代。
如图2所示，在本实施例中，伸缩臂3为三节伸缩臂3，在三节伸缩臂3内设有两个油缸，两个油缸在控制系统的控制下能够实现三节伸缩臂3的伸缩。其中的一个油缸连接在第一节伸缩臂3与第二节伸缩臂3之间，用于实现第二节伸缩臂3的伸缩；另一个油缸连接在第二节伸缩臂3与第三节伸缩臂3之间，用于实现第三节伸缩臂3的伸缩。隧道拱面的半径很大，三节伸缩臂3完全回缩后，其长度仅为隧道拱面半径的三分之一左右。显然，这样能够大幅减小钢筋挂布台车转臂的悬出长度，提高通过性，降低钢筋挂布台车的转场难度。当三节伸缩臂3伸长时，能够使钢筋挂架5靠近隧道的拱面，此时转臂电机23驱动伸缩臂3转动，能够使钢筋挂架5沿隧道拱面的周向移动。
如图4所示，钢筋挂架5铰接在第三节伸缩臂3的末端，钢筋挂架5用于辅助操作者将横向钢筋8绑系在拱形钢筋10上。横向钢筋8的长度一般为12米，本钢筋挂架5长为9米。二衬13钢筋的搭建包括拱形钢筋10的铺设和横向钢筋8的铺设。拱形钢筋10沿拱面的截面铺设，固定在初衬12上。拱形钢筋10的间隔距离较大、铺设的数量较少。横向钢筋8沿隧道延伸的方向铺设，通过铁丝绑系在拱形钢筋10上。横向钢筋8的间隔距离较小、铺设的数量较多，而且大多数横向钢筋8的铺设高度超出了操作者的操作高度。拱形钢筋10的铺设可以在地面上进行翻转固定操作，而横向钢筋8需要借助台车才能实现在拱形钢筋10上的绑系固定。
为了降低横向钢筋8的铺设难度，在钢筋挂架5与第三节伸缩臂3之间铰接有第一旋转缸4，第一旋转缸4用于推动钢筋挂架5相对于伸缩臂3旋转。钢筋挂架5具有与伸缩臂3伸缩端铰接的铰接轴51，铰接轴51的两端设有与铰接轴51垂直的板体52，在两板体52中间设有第一连接轴53、第二连接轴54和连接板55，第一旋转缸4的伸缩端铰接在第二连接轴53上。这样的框架结构提高了钢筋挂架5的整体强度。两块板体52具有容纳槽，容纳槽能够容纳成排的横向钢筋8。这样便于实现横向钢筋8的连续铺设。在铰接轴51的两端分别吊挂有吊篮平台8，吊篮平台8用于承载操作者，保证操作者的安全。
在连接板55的两侧分别设置有两个顶升缸56，顶升缸56的伸缩端具有L型的板件，L型板件托在成排横向钢筋8的下方。顶升缸56每伸长一端距离，就可将位于容纳槽内最高的一根横向钢筋8顶出。在第一连接轴53上铰接有三个旋转臂57，旋转臂57的自由端设有电磁铁58，电磁铁58用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋8。在第二连接轴54上铰接有第二旋转缸59，第二旋转缸59用于推动旋转臂57旋转，使被旋转臂57抓取的横向钢筋8转向拱形钢筋10的一侧。此时，如图4所示，位于吊篮平台8内的操作者通过铁丝将该横向钢筋8绑系在拱形钢筋10上。然后旋转臂57重新回到初始位，准备抓取下一根横向钢筋8。
在本实施例中，底盘2的行走、伸缩臂3的转动和伸缩动作、第一旋转缸4和第二旋转缸59的伸缩动作，都可由手持控制器来操控。操作者通过手持控制器可使钢筋挂架5移动到下一个位置，完成下一根横向钢筋8的铺设。值得注意的是，第一旋转缸4和第二旋转缸59可以是液压缸，也可以是气缸或电推杆。
实施例2：
与实施例1不同的是，如图5所示，在铰接轴51的两端铰接有挂布架6和第三旋转缸7，第三旋转缸7用于推动挂布架6相对于伸缩臂3旋转。
如图6所示，挂布架6包括框型的架体61，在架体61上设有卷轴、压辊62、涂胶器65和能够移动的射钉枪64。具体的，涂胶器65固定在架体61的一侧，用于对防水布的侧边进行涂胶。在挂布时，涂胶器65将两块防水布的侧边交错粘接在一起，能够起到密封的作用。值得注意的是，可以用爬焊机替代涂胶器65，爬焊机不需涂胶，爬焊机具有能够加热的滚轮，滚轮在移动能够将交错的两块防水布热熔在一起，同样起到密封的作用。
卷轴能够从架体61上抽出，用于穿入防水布卷66，防水布卷66的宽度一般为4米。压辊62与卷轴平行设置，压辊62能够在架体61上自由转动，在挂布时，防水布卷66放出的防水布包覆在压辊62上，压辊62用于将防水布压在隧道初衬12的内壁上。在架体61上设有横向设置的直线运动副63，直线运动副63由丝杠螺母配合副和滑块滑轨配合副构成，其中，丝杠螺母配合副中的丝杠由电机驱动，射钉枪64连接在滑块上，电机工作时，射钉枪64能够沿滑轨横向往复移动，在往复移动过程中对防水布进行间隔射钉，将防水布钉在隧道的内壁上。
施工时，先对初衬12进行挂布作业，然后再进行钢筋作业。首先通过手持控制器使第一旋转缸4收缩、第三旋转缸7伸长，此时钢筋挂架5向后转动，让出空间，挂布架6朝向初衬12拱面。然后通过油缸调整三节伸缩臂3的伸出长度，使压辊62将防水布压在隧道的内壁上；通过转臂电机23使三节伸缩臂3转动，使压辊62沿隧道拱面的周向移动。与此同时，射钉枪64横向移动，将防水布钉在隧道初衬12的内壁上，涂胶器65对防水布的边部进行涂胶。随后，底盘2向前移动一个防水布的宽度，重复上述作业。
现有的挂布作业是间歇性的，每铺设一段防水布，打一排射钉，涂一段胶。而本钢筋挂布台车的挂布作业是连续的，铺布、打钉和涂胶都是同时进行的，显然，本钢筋挂布台车的挂布效率是远高于人工作业的。由于射钉枪64是在往复移动过程中射钉的，同时挂布架6沿隧道拱面的周向移动，因此，射钉枪64射在隧道拱面的射钉大致呈连续的折线形。
挂布作业完成后，通过手持控制器使第三旋转缸7伸长、第一旋转缸4收缩，此时挂布架6向后转动，让出空间，钢筋挂架5朝向初衬12拱面。然后，操作者在钢筋挂架5的辅助下进行横向钢筋8的铺设。
施工完成后，通过手持控制器使伸缩臂3完全回缩，然后使底盘2移动到模板台车300和养护台车400的后部，让出操作空间，如图7所示。此时，模板台车300和养护台车400前移，对初衬12部位进行二衬13加固。显然，这样能够避免钢筋挂布台车车身长度对二衬13浇筑的影响，增大二衬13的浇筑长度，降低施工的安全风险。
实施例3：
与实施例1不同的是，底盘2由机座21和机箱22构成，机座21具有行走轮，能够沿施工轨道11行走。机箱22位于基座的上方，且能够相对于机座21在水平方向旋转。伸缩臂3可转动地设置在机箱22上，机箱22内还设有转臂电机23，转臂电机23经过减速机减速后，驱动伸缩臂3旋转。
如图8所示，钢筋挂架5的容纳槽内排列有拱形钢筋10。机箱22旋转90°后，拱形钢筋10位于隧道的横截面内。此时可通过旋转臂57抓取拱形钢筋10，辅助实现对拱形钢筋10的铺设。显然，这样的辅助比人工铺设拱形钢筋10要省时省力。
通过上述实施例可知，本发明能够避免钢筋挂布台车车身长度的影响，增大二衬13的浇筑长度，降低施工的安全风险。伸缩臂3完全回缩后，其长度仅为隧道拱面半径的三分之一左右，因此能够大幅提高通过性，降低本钢筋挂布台车的转场难度。由于伸缩臂3能够伸缩转动，因此本钢筋挂布台车适应于不同隧道拱面的施工作业，降低了施工设备的制造成本。本发明的钢筋挂布台车实现了对初衬12的自动铺布、打钉和涂胶，并辅助实现了对二衬13钢筋的铺设，机械化程度高、效率高，降低了施工成本。
本发明未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种伸缩式钢筋挂布台车，其特征是：包括用来在隧道内行走的底盘，底盘铰接有伸缩臂，伸缩臂的伸缩端铰接有钢筋挂架和第一旋转缸，第一旋转缸用于推动钢筋挂架相对于伸缩臂旋转；伸缩臂能够转动和伸缩，使钢筋挂架沿隧道拱面的周向移动；
钢筋挂架用于辅助操作者将横向钢筋绑系在拱形钢筋上；钢筋挂架具有用于容纳横向钢筋的容纳槽，还具有用于将容纳槽内的横向钢筋逐一顶出的顶升缸，还具有用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋，并将该横向钢筋转向拱形钢筋一侧的旋转臂；
隧道内设有轨道，底盘设有由行走电机驱动的行走轮，行走轮沿轨道行走；底盘还设有与伸缩臂连接的转臂电机或旋转油缸，转臂电机或旋转油缸用于驱动伸缩臂转动；伸缩臂为两节伸缩臂或三节伸缩臂，伸缩臂内设有油缸，油缸用于驱动伸缩臂伸缩；
所述钢筋挂架具有与伸缩臂伸缩端铰接的铰接轴，铰接轴的两端设有与铰接轴垂直的板体，板体具有所述的容纳槽；
在两板体中间设有第一连接轴和第二连接轴；所述旋转臂为三个，铰接在第一连接轴上；第二连接轴铰接有第二旋转缸，第二旋转缸用于推动旋转臂旋转；
伸缩臂的伸缩端铰接有挂布架和第三旋转缸，第三旋转缸用于推动挂布架相对于伸缩臂旋转；挂布架包括用于安装防水布卷的卷轴、用于将防水布压在隧道内壁上的压辊、涂胶器或爬焊机、以及能够横向移动的射钉枪，射钉枪用于将防水布钉在隧道的内壁上。
2.如权利要求1所述的一种伸缩式钢筋挂布台车，其特征是：旋转臂的自由端设有电磁铁，电磁铁用于抓取从容纳槽顶出的横向钢筋。
3.如权利要求1所述的一种伸缩式钢筋挂布台车，其特征是：在两板体中间设有连接板，所述顶升缸为两个，分别设置在连接板的两侧。
4.如权利要求1所述的一种伸缩式钢筋挂布台车，其特征是：在铰接轴的两端分别吊挂有吊篮平台，吊篮平台用于承载操作者。
5.如权利要求1所述的一种伸缩式钢筋挂布台车，其特征是：所述挂布架设有横向设置的直线运动副，直线运动副由电机驱动；所述射钉枪连接在直线运动副上，横向移动。
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