CN219359505U - 一种拱架抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拱架抓取机械手，解决了现有技术中拱架抓取机械手伸缩臂回转自由度有限、对现场拱架施工过程中的辅助作业适用性不佳的问题。本实用新型拱架抓取机械手，包括调平臂和能相对应调平臂摆动的摆臂，摆臂上设有转接式伸缩臂，所述转接式伸缩臂包括转接臂和伸缩臂，转接臂的一端通过铰接件Ⅰ与摆臂铰接、另一端与伸缩臂铰接，所述伸缩臂上设有抓取头总成和起吊机构。本实用新型采用转接臂实现伸缩臂与摆臂的连接，能实现前后、左右及俯仰动作，提高抓取头总成的灵活度，进一步提高对拱架抓取效率和安装精度。本实用新型伸缩臂上配置有起吊机构，能够更好的适应对现场拱架施工过程中的辅助作业需求，提高装置的适用性和工作效率。

Description

一种拱架抓取机械手

技术领域

本实用新型涉及拱架抓取设备技术领域，特别是指一种拱架抓取机械手。

背景技术

隧道支护是隧道施工中的关键性步骤：钻爆掘进工序完成后，需要尽快完成立拱和喷浆作业，以达到第一时间完成对围岩的支护，增加围岩强度，保证隧道施工质量和安全性。现有技术中如公开号为CN 209892246 U的一种用于钢拱架安装的角度调节伸缩臂，针对单榀拱架进行抓取作业，而对多榀拱架而言，其重量较重，对接难度较大，需要人工进行辅助作业，劳动强度大、作业效率低、存在安全隐患；且该伸缩臂回转自由度有限，进而影响其作业灵活性。此外，现有技术中拱架抓取装置仅注重对拱架的抓取和对接，而在实际施工过程中往往需要对拱架进行起吊及辅助作业工序，此时，需要人工搭建起吊结构，也就是说现有技术中的拱架抓取装置不能很好满足对现场拱架施工过程中的辅助作业需求。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种拱架抓取机械手，解决了现有技术中拱架抓取机械手伸缩臂回转自由度有限、对现场拱架施工过程中的辅助作业适用性不佳的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种拱架抓取机械手，包括调平臂和能相对应调平臂摆动的摆臂，摆臂上设有转接式伸缩臂，所述转接式伸缩臂包括转接臂和伸缩臂，转接臂的一端通过铰接件Ⅰ与摆臂铰接、另一端与伸缩臂铰接，所述伸缩臂上设有抓取头总成和起吊机构。

进一步，所述转接臂通过X向铰接轴Ⅱ与伸缩臂铰接，且转接臂与伸缩臂之间设有前后摆动驱动件。作为优选方案：所述前后摆动驱动件为油缸件或气缸件；前后摆动驱动件分别通过耳板与转接臂、伸缩臂相连接。

进一步，所述伸缩臂包括内伸缩臂和外伸缩臂，外伸缩臂套设在内伸缩臂外侧，且外伸缩臂通过伸缩油缸与内伸缩臂相连接，抓取头总成和起吊机构设置在外伸缩臂上。

进一步，所述内伸缩臂和外伸缩臂均为中空结构，伸缩油缸位于内伸缩臂和外伸缩臂内部，所述前后摆动驱动件的伸缩端通过耳板连接在内伸缩臂上，外伸缩臂上开设有避让耳板的避让槽。

进一步，所述铰接件Ⅰ包括俯仰座，俯仰座中部通过X向铰接轴Ⅰ与固定在摆臂上的连接座铰接，且俯仰座与设置在摆臂内的俯仰驱动件铰接；俯仰座上部通过Y向铰接轴Ⅰ与转接臂铰接，且俯仰座与转接臂之间设有左右摆动驱动件。作为优选方案，所述俯仰驱动件和左右摆动驱动件为油缸件或气缸件。

进一步，所述起吊机构为钢丝绳起吊装置；所述钢丝绳起吊装置为电机驱动的钢丝绳卷扬机或电动葫芦。

进一步，所述抓取头总成包括抓手底座，抓手底座铰接在伸缩臂上且通过俯仰油缸与伸缩臂连接，所述抓手底座上设有成对设置的抓手和成对设置的限位块；限位块固定在抓手底座上，抓手铰接在抓手底座上且成对的两个抓手之间设有夹紧油缸。所述抓手的夹紧端设有柔性垫块。

本实用新型的有益效果为：1、本实用新型采用转接臂实现伸缩臂与摆臂的连接，俯仰座、转接臂及伸缩臂在其对应的驱动件作用下，能实现前后、左右及俯仰动作，提高抓取头总成的灵活度，进一步提高对拱架抓取效率和安装精度。2、本实用新型伸缩臂上配置有起吊机构，能够更好的适应对现场拱架施工过程中的辅助作业需求，提高装置的适用性和工作效率。3、本实用新型机械臂与起吊机构采用电液比例控制技术，实现拱架对孔环节的精细操作，提高对孔效率，尤其对于多榀拱架的对接而言意义重大。4、本实用新型抓取头总成部分精心设计，满足工字钢拱架、花拱架、三角拱等多种拱架形式的抓取，适应对不同围岩等级的立拱时对拱架的需求。5、本实用新型与整机配合可以更加高效的实现对不同拱架类型的抓取、对接，提高施工效率，降低人工台架施工的作业强度，减少立拱工序的作业时间，同时降低了掌子面施工的作业风险，对提高整个立拱环节的功效起到重要促进作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型转接式伸缩臂结构示意图。

图3为本实用新型抓取头总成结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种拱架抓取机械手，包括调平臂1和能相对应调平臂1摆动的摆臂4；具体来说摆臂通过Z向铰接轴21铰接在调平臂1上，且在摆臂油缸3的作用下，摆臂绕Z向铰接轴21在XY平面内摆动。根据需要可在摆臂上设置吊篮总成2，为操作人员提供一个相对安全的作业空间。此外，吊篮总成的底部与摆臂的固定连接方式可以通过增加回转支撑的方式实现。摆臂4上设有转接式伸缩臂。其中，所述转接式伸缩臂包括转接臂8和伸缩臂100，转接臂连接在伸缩臂与摆臂之间，增加伸缩臂的回转自由度，进一步提高伸缩臂上抓取头总成的作业灵活度，提高抓取拱架效率和提高安装精度。本实施例中转接臂8的一端通过铰接件Ⅰ与摆臂4铰接、另一端与伸缩臂100铰接，所述伸缩臂100上设有抓取头总成200和起吊机构13。抓取头总成200和起吊机构13的配合，尤其是起吊机构的配置能够更好的适应对现场拱架施工过程中的辅助作业需求：当需要对放置在地面的拱架进行临时翻滚作业及对隧洞拱脚部位拱架的人工辅助立拱作业时，起吊机构能够对隧洞拱架施工的灵活性更加适应，其对提升立拱作业效率具有实际的促进意义。

作为优选方案，所述起吊机构13为钢丝绳起吊装置；所述钢丝绳起吊装置为电机驱动的钢丝绳卷扬机或电动葫芦。配置的钢丝绳起吊装置，能够更好的适应对现场拱架施工过程中的辅助作业需求；同时，拱架抓取机械手中电液比例控制技术的应用，实现拱架对孔环节的精细操作，提高对孔效率，尤其对于多榀拱架的对接而言意义重大。

实施例2，如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例做如下改进：

本实施例中所述转接臂8通过X向铰接轴ⅡA2与伸缩臂100铰接，且转接臂8与伸缩臂100之间设有前后摆动驱动件9。所述前后摆动驱动件9为油缸件或气缸件；本实施例中前后摆动驱动件优选采用油缸。前后摆动驱动件9分别通过耳板与转接臂8、伸缩臂100相连接。在前后摆动驱动件即前后摆动油缸的作用下，伸缩臂能绕X向铰接轴ⅡA2进行前后摆动即在YZ面内的摆动。通过在伸缩臂与摆臂之间增设转接臂8，进一步增加伸缩臂的回转自由度，提高其灵活度。

本实施例中，所述伸缩臂100包括内伸缩臂10和外伸缩臂12，外伸缩臂12套设在内伸缩臂10外侧，且外伸缩臂12通过伸缩油缸11与内伸缩臂10相连接，抓取头总成200和起吊机构13设置在外伸缩臂12上。在伸缩油缸11作用下，外伸缩臂能相对内伸缩臂滑动，实现外伸缩臂12的伸缩动作。

作为优选方案，所述内伸缩臂10和外伸缩臂12均为中空结构，伸缩油缸11位于内伸缩臂10和外伸缩臂12内部，提高结构的紧凑性。本实施例中所述前后摆动驱动件9的伸缩端通过耳板连接在内伸缩臂10上，外伸缩臂12上开设有避让耳板的避让槽19。在外伸缩臂伸缩过程中，耳板在避让槽内滑动，有效避免干涉，同时确保外伸缩臂的定向伸缩动作，提高运动精度。

本实施例中，所述铰接件Ⅰ包括俯仰座6，俯仰座6中部通过X向铰接轴ⅠA1与固定在摆臂4上的连接座18铰接，且俯仰座6与设置在摆臂4内的俯仰驱动件5铰接。在俯仰驱动件的作用下，俯仰座能绕X向铰接轴Ⅰ进行YZ面内的摆动，即实现相对摆臂的俯仰动作。俯仰座6上部通过Y向铰接轴ⅠB1与转接臂8铰接，且俯仰座6与转接臂8之间设有左右摆动驱动件7；在左右摆动驱动件7的作用下，转接臂8能相对俯仰座6绕Y向铰接轴Ⅰ在XZ面内摆动，即实现转接臂8的左右摆动。所述俯仰驱动件5和左右摆动驱动件7为油缸件或气缸件；作为有效方案俯仰驱动件5和左右摆动驱动件7均采用油缸。

俯仰座、转接臂及伸缩臂在其对应的驱动件作用下，能实现前后、左右及俯仰动作，提高抓取头总成200的灵活度，进一步提高抓取效率和安装精度。

如图3所示，本实施例中所述抓取头总成200包括抓手底座16，抓手底座16铰接在伸缩臂100上且通过俯仰油缸14与伸缩臂100连接，所述抓手底座16上设有成对设置的抓手17和成对设置的限位块20。根据需要，抓手底座16上可设置两对或多对抓手17及限位块20，提高对拱架的抓取稳定性。限位块20固定在抓手底座16上，用于拱架的底部定位，确保抓手的稳定抓紧。抓手17铰接在抓手底座16上且成对的两个抓手之间设有夹紧油缸15。所述抓手夹紧油缸15两端分别与相应的两个抓手铰点进行铰接，通过夹紧油缸15的伸缩，实现对拱架的两点抓取和夹紧。

上述机械抓手部分满足工字钢拱架、花拱架、三角拱等多种拱架形式的抓取，适应对不同围岩等级的立拱时对拱架的需求；为使所述抓手17对不同拱架进行更稳定抓取，在其的夹紧端设有柔性垫块；既能减少对拱架夹取损伤，又能确保其稳定贴紧在拱架上。

整机的主臂及辅助臂在立拱作业过程中，中间臂用于托举中间拱架，左右两条辅助臂端部安装该多自由度拱架抓取机械手，用于抓取、托举左右拱架并且能够进行动作微调（电液比例控制），实现左、中、右拱架的对孔作业。由于拱架端部的几个螺栓连接孔尺寸在拱架对接阶段精度需严格控制，否则会造成对孔精度差（多次对孔），严重影响作业效率。为此，在对机械手的电液控制系统中采用“电控手柄微动操作+液压负载敏感控制”的控制方式，通过电控手柄的微动操作输出可控精度范围内的电流信号，对液压负载敏感控制阀的控制端输入相应比例信号的控制压力，实现液压阀组的比例输出，严格控制机械臂动作的微动操作，提高对孔精度和对孔效率，对施工效率的提高能够起到重要的意义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拱架抓取机械手，包括调平臂（1）和能相对应调平臂（1）摆动的摆臂（4），摆臂（4）上设有转接式伸缩臂，其特征在于：所述转接式伸缩臂包括转接臂（8）和伸缩臂（100），转接臂（8）的一端通过铰接件Ⅰ与摆臂（4）铰接、另一端与伸缩臂（100）铰接，所述伸缩臂（100）上设有抓取头总成（200）和起吊机构（13）。

2.根据权利要求1所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述转接臂（8）通过X向铰接轴Ⅱ（A2）与伸缩臂（100）铰接，且转接臂（8）与伸缩臂（100）之间设有前后摆动驱动件（9）。

3.根据权利要求2所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述前后摆动驱动件（9）为油缸件或气缸件；前后摆动驱动件（9）分别通过耳板与转接臂（8）、伸缩臂（100）相连接。

4.根据权利要求2或3所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述伸缩臂（100）包括内伸缩臂（10）和外伸缩臂（12），外伸缩臂（12）套设在内伸缩臂（10）外侧，且外伸缩臂（12）通过伸缩油缸（11）与内伸缩臂（10）相连接，抓取头总成（200）和起吊机构（13）设置在外伸缩臂（12）上。

5.根据权利要求4所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述内伸缩臂（10）和外伸缩臂（12）均为中空结构，伸缩油缸（11）位于内伸缩臂（10）和外伸缩臂（12）内部，所述前后摆动驱动件（9）的伸缩端通过耳板连接在内伸缩臂（10）上，外伸缩臂（12）上开设有避让耳板的避让槽（19）。

6.根据权利要求1~3、5任一项所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述铰接件Ⅰ包括俯仰座（6），俯仰座（6）中部通过X向铰接轴Ⅰ（A1）与固定在摆臂（4）上的连接座（18）铰接，且俯仰座（6）与设置在摆臂（4）内的俯仰驱动件（5）铰接；俯仰座（6）上部通过Y向铰接轴Ⅰ（B1）与转接臂（8）铰接，且俯仰座（6）与转接臂（8）之间设有左右摆动驱动件（7）。

7.根据权利要求6所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述俯仰驱动件（5）和左右摆动驱动件（7）为油缸件或气缸件。

8.根据权利要求1或7所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述起吊机构（13）为钢丝绳起吊装置；所述钢丝绳起吊装置为电机驱动的钢丝绳卷扬机或电动葫芦。

9.根据权利要求1~3、5、7任一项所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述抓取头总成（200）包括抓手底座（16），抓手底座（16）铰接在伸缩臂（100）上且通过俯仰油缸（14）与伸缩臂（100）连接，所述抓手底座（16）上设有成对设置的抓手（17）和成对设置的限位块（20）；限位块（20）固定在抓手底座（16）上，抓手（17）铰接在抓手底座（16）上且成对的两个抓手之间设有夹紧油缸（15）。

10.根据权利要求9所述的拱架抓取机械手，其特征在于：所述抓手（17）的夹紧端设有柔性垫块。