CN219489436U - 一种用于拱锚一体台车的组合臂架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于拱锚一体台车的组合臂架，解决了现有技术中组合臂架作业效率低的问题。本实用新型包括相连接的折叠臂和伸缩臂，所述伸缩臂上设有双推梁钻臂，伸缩臂的伸缩端部设有摆动机构，摆动机构上设有俯仰机构，俯仰机构上设有翻转式抓手；所述双推梁钻臂包括双回转机构和双推滑动机构，双推滑动机构设置在双回转机构上，且双推滑动机构上设有凿岩机和对应的钻杆。本实用新型的集成式组合钻臂可实现隧道施工初支环节立拱、挂网、锁脚锚杆、系统锚杆的多功能作业，并能同时进行多榀拱架的抓取和安装，降低移车频率，减少作业人员数量，提高初支施工效率。

Description

一种用于拱锚一体台车的组合臂架

技术领域

本实用新型涉及台车臂架技术领域，特别是指一种用于拱锚一体台车的组合臂架。

背景技术

在隧道施工中，初支环节包括立拱、挂网、锁脚锚杆钻设、系统锚杆钻设工序，而现有的多功能臂架系统，对台阶法施工适应性未做详细说明。在实际三台阶法施工中，由于臂架无法伸到上台阶，均采用人工立拱。并且上台阶空间小，锁脚锚杆和系统锚杆作业均靠人工完成，耗时费力，并存在安全隐患。在立拱时，现有臂架系统的机械抓手不能适应多榀拱架作业，即无法同时立两榀或三榀拱架。

现有技术中的组合臂架如申请号为202011052469.1的一种臂架系统及具有该臂架系统的拱架车，解决了拱架车伸缩臂展开覆盖范围受限问题和收起时尺寸超长问题，但是不能实现多功能作业，作业效率低。

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用于拱锚一体台车的组合臂架，解决了现有技术中组合臂架作业效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于拱锚一体台车的组合臂架，包括相连接的折叠臂和伸缩臂，所述伸缩臂上设有双推梁钻臂，伸缩臂的伸缩端部设有摆动机构，摆动机构上设有俯仰机构，俯仰机构上设有翻转式抓手；所述双推梁钻臂包括双回转机构和双推滑动机构，双推滑动机构设置在双回转机构上，且双推滑动机构上设有凿岩机和对应的钻杆。

其中，所述双回转机构包括能在水平面内转动的回转驱动Ⅰ和能在竖直面内转动的回转驱动Ⅱ，回转驱动Ⅱ设置在回转驱动Ⅰ上，回转驱动Ⅱ上设有梁底座，双推滑动机构设置在梁底座上。

进一步，所述双推滑动机构包括平行设置的下推进梁和上推进梁，下推进梁通过摩擦座滑动连接在梁底座上，且下推进梁与梁底座之间设有驱动下推进梁相对梁底座运动的补偿油缸；上推进梁通过摩擦板滑动连接在下推进梁上，且上推进梁与下推进梁之间设有驱动上推进梁相对应下推进梁运动的伸缩油缸；上推进梁上设有推动凿岩机相对应上推进梁运动的推进油缸。

进一步，所述摆动机构包括铰接在伸缩臂伸缩端部的第一连接座，伸缩臂与第一连接座之间连接有第一摆动油缸，在第一摆动油缸的作用下，第一连接座能绕铰接轴Ⅰ做水平面内的左右摆动。

进一步，所述俯仰机构包括铰接在第一连接座上的抓手臂，抓手臂与第一连接座之间设有第一俯仰油缸，在第一俯仰油缸的作用下，抓手臂能绕铰接轴Ⅱ做竖直面内的俯仰动作，翻转式抓手设置在抓手臂上。

进一步，所述翻转式抓手包括铰接在抓手臂端部的第二连接座，第二连接座与抓手臂之间设有第二俯仰油缸，在第二俯仰油缸作用下，第二连接座能绕铰接轴Ⅲ做竖直面内的俯仰动作；第二连接座上铰接有抓手板座，抓手板座的一端通过翻转油缸与第二连接座相连接；所述抓手板座上设有抓手组件，且抓手板座上可拆卸设有稳定架，稳定架与抓手组件相对应设置。

进一步，所述抓手组件包括两个对称设置的抓手，抓手的抓取部设有垫块，抓手的中部铰接在抓手板座上，抓手的下部通过夹紧油缸相连接，夹紧油缸位于抓手板座的下部。

进一步所述折叠臂包括回转座和平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构固定在回转座上，且回转座上设有驱动平行四边形连杆机构折叠动作的折叠油缸；平行四边形连杆机构上设有用于连接伸缩臂的三角铰接座。优选地，所述伸缩臂铰接在三角铰接座上，且通过伸缩臂油缸与三角铰接座相连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用折叠臂+伸缩臂结构，增加臂架的覆盖范围，满足三台阶法施工隧道的立拱需求。采用伸缩式双推进梁钻臂，既能缩短钻臂整体长度，又保证钻孔深度，满足了三台阶法施工中上台阶锁脚锚杆作业需求。本实用新型的集成式组合钻臂可实现隧道施工初支环节立拱、挂网、锁脚锚杆、系统锚杆的多功能作业，并能同时进行多榀拱架的抓取和安装，降低移车频率，减少作业人员数量，提高初支施工效率；双推进梁钻臂搭载于臂架，利用其自由度多的特点，实现高精度立拱和凿岩定位，简单易操作；单线隧道或三台阶法施工适应性强，替代人工作业，降低安全风险。

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为本实用新型组合臂架结构示意图。

图2为本实用新型组合臂架在拱锚一体台车上的布置示意图。

图3为本实用新型翻转式抓手结构示意图。

图4为本实用新型双推梁钻臂结构示意图。

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1，一种用于拱锚一体台车的组合臂架，包括相连接的折叠臂1和伸缩臂2，采用折叠+伸缩臂结构，增加臂架的覆盖范围，满足三台阶法施工隧道的立拱需求。本实施例中所述伸缩臂2上设有双推梁钻臂3，采用伸缩式双推进梁钻臂，即缩短钻臂整体长度，又保证钻孔深度，满足了三台阶法施工中上台阶锁脚锚杆作业需求。伸缩臂2的伸缩端部设有摆动机构，摆动机构上设有俯仰机构，俯仰机构上设有翻转式抓手4；在摆动机构与俯仰机构的作用下，翻转式抓手可进行水平面内的摆动和竖直面内的俯仰动作，提高翻转式抓手的灵活性。

本实施例中所述双推梁钻臂3包括双回转机构和双推滑动机构，双推滑动机构设置在双回转机构上，在双回转机构作用下，双推滑动机构能进行水平面内和竖直面内的转动，而双推滑动机构能进行双倍行程运动，双推滑动机构上设有凿岩机31和对应的钻杆32，在双推滑动机构作用下，凿岩机31和钻杆32能进行大范围施工运动，提高施工适用性。

本实施例中所述双回转机构包括能在水平面内转动的回转驱动Ⅰ33和能在竖直面内转动的回转驱动Ⅱ34，回转驱动Ⅰ和回转驱动Ⅱ均包括回转部和驱动部，驱动部可采用电机或摆动油缸驱动回转部进行转动，形成回转支撑结构。回转驱动Ⅱ34设置在回转驱动Ⅰ33上，即回转驱动Ⅱ设置在回转驱动Ⅰ的回转部，在驱动部的作用下，回转驱动Ⅱ能进行水平面内转动，回转驱动Ⅱ34上设有梁底座35，同理，梁底座在回转驱动Ⅱ的作用下，能进行竖直面内的转动。而双推滑动机构设置在梁底座35上，在回转驱动Ⅰ和回转驱动Ⅱ的共同作用下，双推滑动机构既能进行水平面内的转动，又能进行竖直面内的转动，其灵活性大大提高，便于凿岩机带动钻杆进行大距离凿岩作业。

本实施例中作为优选方案，如图4所示，所述双推滑动机构包括平行设置的下推进梁36和上推进梁37，下推进梁36通过摩擦座38滑动连接在梁底座35上，且下推进梁36与梁底座35之间设有驱动下推进梁36相对梁底座35运动的补偿油缸39。补偿油缸39平行设置在下推进梁36与梁底座35之间且分别与两者铰接，补偿油缸可推动下推进梁做平移运动。上推进梁37通过摩擦板310滑动连接在下推进梁36上，且上推进梁37与下推进梁36之间设有驱动上推进梁37相对应下推进梁36运动的伸缩油缸311；伸缩油缸311可驱动上推进梁相对下推进梁做平移运动。上推进梁37上设有推动凿岩机31相对应上推进梁37运动的推进油缸312。上推进梁上部安装有凿岩机、钻杆等，钻杆在凿岩机前端安装，凿岩机在推进油缸的作用下进行凿岩作业。

对于全断面法和二台阶法，系统锚杆和锁脚锚杆的钻设采用双推进系统，首先钻臂在回转驱动Ⅱ的作用下展开，随后上推进梁在梁伸缩油缸的作用下后退，装上钻杆，调整折叠臂架俯仰和伸缩臂的伸缩俯仰，将钻臂调整到合适位置，调整回转驱动Ⅰ和回转驱动Ⅱ，将钻臂钻头正对孔位，钻杆方向为钻孔方向，在补偿油缸的作用下推进梁前推使顶盘顶在隧道面，完成钻臂定位。随后凿岩机在油缸的作用下前推，行程完成后在控制系统的作用下完成切换，上推进梁在梁伸缩油缸的作用下继续前推，直至完成钻孔作业，控制系统控制凿岩机后退，然后上推进梁后退，随后进入下一循环。

在三台阶法施工中，上台阶锁脚锚杆的钻设采用单推进系统，首先钻臂在回转驱动Ⅱ的作用下展开，装上短钻杆，调整折叠臂架俯仰和伸缩臂的伸缩俯仰，将钻臂调整到合适位置，调整回转驱动Ⅰ和回转驱动Ⅱ，将钻臂钻头正对孔位，钻杆方向为钻孔方向，在补偿油缸的作用下推进梁前推使顶盘顶在隧道面，完成钻臂定位。随后凿岩机在油缸的作用下前推，行程完成后在控制系统的作用下控制凿岩机后退，随后进行下一循环。

实施例2，一种用于拱锚一体台车的组合臂架，所述摆动机构包括铰接在伸缩臂2伸缩端部的第一连接座5，伸缩臂2与第一连接座5之间连接有第一摆动油缸6，在第一摆动油缸6的作用下，第一连接座5能绕铰接轴Ⅰ7做水平面内的左右摆动。铰接轴Ⅰ垂直水平面设置。优选地，所述俯仰机构包括铰接在第一连接座5上的抓手臂8，抓手臂8与第一连接座5之间设有第一俯仰油缸9，在第一俯仰油缸9的作用下，抓手臂8能绕铰接轴Ⅱ10做竖直面内的俯仰动作，铰接轴Ⅱ10与铰接轴Ⅰ垂直设置。翻转式抓手4设置在抓手臂8上；翻转式抓手4在摆动机构和俯仰机构作用下，进行多自由灵活转动，可进行多榀拱架的抓取和安装，降低移车频率，提高初支施工效率。

进一步，如图3所示，所述翻转式抓手4包括铰接在抓手臂8端部的第二连接座11，第二连接座为三角座，第二连接座11与抓手臂8之间设有第二俯仰油缸12，在第二俯仰油缸12作用下，第二连接座11能绕铰接轴Ⅲ13做竖直面内的俯仰动作；铰接轴Ⅲ的设置方向与铰接轴Ⅱ轴线方向相同，均能实现俯仰动作，不同的是抓手臂的俯仰动作幅度大于第二连接座的俯仰幅度，完成类似粗调与微调的动作。第二连接座11上铰接有抓手板座14，抓手板座14的一端通过翻转油缸17与第二连接座11相连接；在翻转油缸作用下，抓手板座能进行竖直面内的翻转动作，改变抓手板座的抓取方向，提高其灵活性。所述抓手板座14上设有抓手组件15，且抓手板座14上可拆卸设有稳定架16，稳定架16与抓手组件15相对应设置。抓手组件15的数量根据需要可设置2个或多个，本实施例中优选为两个。稳定架为U型结构架，且位于两个抓手组件之间，稳定架16与抓手组件15能对多榀拱架进行稳定且牢固的抓取。机械臂第一摆动油缸6和第一俯仰油缸9一上一下设置，分别来驱动抓手的上下俯仰和前后俯仰动作，三角座与抓手的一侧布置有驱动油缸，驱动抓手实现左右俯仰动作，保证拱架姿态调整灵活，定位精准。

具体来说，所述抓手组件15包括两个对称设置的抓手15-1，抓手15-1的抓取部设有垫块15-2，垫块的使用，能使抓手牢固夹紧在拱架上，确保抓取的稳定。抓手15-1的中部铰接在抓手板座14上，抓手15-1的下部通过夹紧油缸15-3相连接，夹紧油缸15-3位于抓手板座14的下部；在夹紧油缸作用下，两个抓手进行夹紧与否。抓手抓取拱架时，两对抓手在油缸的作用下往下压，最终压向底面，此时左右一对抓手中间留有间隙，可实现直接抓取型钢拱架底面，也可抓取拱架中间的连接钢筋。设置机械臂目的是为抓手抓取多榀拱架预留空间，不会与臂架后端结构干涉。抓取单榀拱架时，两对抓手分别抓取拱架底面；抓取两榀时，抓取两拱架间的连接钢筋；抓取三榀拱架时，抓取中间拱架底面，确保抓取的稳定性。

其他结构与实施例1相同。

实施例3：一种用于拱锚一体台车的组合臂架，所述折叠臂1包括回转座1-1和平行四边形连杆机构1-2，平行四边形连杆机构1-2固定在回转座1-1上，平行四边形连杆机构1-2包括设置在回转座上的倾斜连接座、两个长边折叠臂及三角铰接座1-4的斜边部。回转座1-1上设有驱动平行四边形连杆机构1-2折叠动作的折叠油缸1-3；平行四边形连杆机构1-2上设有用于连接伸缩臂2的三角铰接座1-4。在折叠臂俯仰过程中，伸缩臂可保持水平举升。

本实施例中，所述伸缩臂2优选为两级伸缩臂，即伸缩臂是由基本臂、一级臂、二级臂组成，可实现两级伸缩功能。伸缩臂2铰接在三角铰接座1-4上，且通过伸缩臂油缸1-7与三角铰接座1-4相连接。伸缩臂油缸1-7伸缩带动伸缩臂相对折叠臂1进行俯仰动作，操作更加灵活，扩大施工范围。

其他结构与实施例1或2相同。

具体实施时，如图2所示，上述组合臂架设置在拱锚一体化台车上，双推进梁钻臂中的上推进梁和下推进梁可以是臂筒、方钢、矩形管等任意组合方式。平行四边形结构中折叠臂+两根连杆结构，可更换为两根折叠臂结构、两根连杆结构、折叠臂+一根连杆结构，具体形式可根据施工环境进行相应的变形。本实用新型的重点在于双推梁钻臂与伸缩臂的集成及与翻转式抓手的配合，使立拱和凿岩定位精度高，简单易操作。单线隧道或三台阶法施工适应性强，替代人工作业，降低安全风险。

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 (9)

1.一种用于拱锚一体台车的组合臂架，包括相连接的折叠臂（1）和伸缩臂（2），其特征在于：所述伸缩臂（2）上设有双推梁钻臂（3），伸缩臂（2）的伸缩端部设有摆动机构，摆动机构上设有俯仰机构，俯仰机构上设有翻转式抓手（4）；所述双推梁钻臂（3）包括双回转机构和双推滑动机构，双推滑动机构设置在双回转机构上，且双推滑动机构上设有凿岩机（31）和对应的钻杆（32）。

2.根据权利要求1所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述双回转机构包括能在水平面内转动的回转驱动Ⅰ（33）和能在竖直面内转动的回转驱动Ⅱ（34），回转驱动Ⅱ（34）设置在回转驱动Ⅰ（33）上，回转驱动Ⅱ（34）上设有梁底座（35），双推滑动机构设置在梁底座（35）上。

3.根据权利要求2所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述双推滑动机构包括平行设置的下推进梁（36）和上推进梁（37），下推进梁（36）通过摩擦座（38）滑动连接在梁底座（35）上，且下推进梁（36）与梁底座（35）之间设有驱动下推进梁（36）相对梁底座（35）运动的补偿油缸（39）；上推进梁（37）通过摩擦板（310）滑动连接在下推进梁（36）上，且上推进梁（37）与下推进梁（36）之间设有驱动上推进梁（37）相对应下推进梁（36）运动的伸缩油缸（311）；上推进梁（37）上设有推动凿岩机（31）相对应上推进梁（37）运动的推进油缸（312）。

4.根据权利要求1~3任一项所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述摆动机构包括铰接在伸缩臂（2）伸缩端部的第一连接座（5），伸缩臂（2）与第一连接座（5）之间连接有第一摆动油缸（6），在第一摆动油缸（6）的作用下，第一连接座（5）能绕铰接轴Ⅰ（7）做水平面内的左右摆动。

5.根据权利要求4所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述俯仰机构包括铰接在第一连接座（5）上的抓手臂（8），抓手臂（8）与第一连接座（5）之间设有第一俯仰油缸（9），在第一俯仰油缸（9）的作用下，抓手臂（8）能绕铰接轴Ⅱ（10）做竖直面内的俯仰动作，翻转式抓手（4）设置在抓手臂（8）上。

6.根据权利要求5所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述翻转式抓手（4）包括铰接在抓手臂（8）端部的第二连接座（11），第二连接座（11）与抓手臂（8）之间设有第二俯仰油缸（12），在第二俯仰油缸（12）作用下，第二连接座（11）能绕铰接轴Ⅲ（13）做竖直面内的俯仰动作；第二连接座（11）上铰接有抓手板座（14），抓手板座（14）的一端通过翻转油缸（17）与第二连接座（11）相连接；所述抓手板座（14）上设有抓手组件（15），且抓手板座（14）上可拆卸设有稳定架（16），稳定架（16）与抓手组件（15）相对应设置。

7.根据权利要求6所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述抓手组件（15）包括两个对称设置的抓手（15-1），抓手（15-1）的抓取部设有垫块（15-2），抓手（15-1）的中部铰接在抓手板座（14）上，抓手（15-1）的下部通过夹紧油缸（15-3）相连接，夹紧油缸（15-3）位于抓手板座（14）的下部。

8.根据权利要求1~3、6、7任一项所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述折叠臂（1）包括回转座（1-1）和平行四边形连杆机构（1-2），平行四边形连杆机构（1-2）固定在回转座（1-1）上，且回转座（1-1）上设有驱动平行四边形连杆机构（1-2）折叠动作的折叠油缸（1-3）；平行四边形连杆机构（1-2）上设有用于连接伸缩臂（2）的三角铰接座（1-4）。

9.根据权利要求8所述的用于拱锚一体台车的组合臂架，其特征在于：所述伸缩臂（2）铰接在三角铰接座（1-4）上，且通过伸缩臂油缸（1-7）与三角铰接座（1-4）相连接。