一种工作臂组合结构及隧道拱架机的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种工作臂组合结构及隧道拱架机。


背景技术：

2.在隧道施工中，当围岩等级较差时，往往需要进行拱架支护，以提高围岩的稳定性。传统的方式是通过人工将拱架对隧道壁进行支护，这种方法人工成本高、效率低，且安全性差，现已逐步被机械化设备所取代。拱架机即是这样一种大型工程机械设备，广泛应用于铁路、公路等大型基建工程中。
3.拱架机一般包括可行走的底盘，底盘上设置有可灵活移动的工作臂，根据具体功能的不同，工作臂的数目和结构会有所变化，比如两条、三条或四条工作臂。在隧道内进行拱架支护的工况下，工作臂的真实活动空间仅在于掌子面附近。每条工作臂根据工作区域的不同，其对应要实现的动作、功能均会有所差别，如何根据工作臂面临的工作区域和要完成的工作任务，来设计每条工作臂的结构和功能，这是长期困扰本领域技术人员的技术难题。现有拱架机的工作臂存在结构过于复杂，导致整机体积庞大，在隧道内行动不灵活；且结构越复杂，成本越高、控制困难，不利于产品性能的稳定。
4.有鉴于此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种工作臂组合结构，结构简单，成本低。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
7.第一方面，本实用新型提供了一种工作臂组合结构，包括一主臂及两辅臂，所述两辅臂分别设置于所述主臂的两侧；所述主臂设置为多节段、可折叠结构，所述辅臂设置为单节段结构，且所述主臂的至少一节段和所述辅臂均设置为可伸缩的结构；所述主臂和所述辅臂均设置为相对其安装部位可旋转。
8.进一步的技术方案中，所述主臂包括连接臂、可伸缩的第一伸缩臂、第一连杆结构、第一安装台和托台；
9.所述连接臂的第一端旋转安装于拱架机的底盘，所述连接臂的第二端与所述第一伸缩臂的第一端枢接；
10.第一连杆结构的第一端旋转安装于第一伸缩臂的第二端，所述第一连杆结构的第二端与第一安装台连接；
11.所述托台旋转安装于所述第一安装台的上方，托台安装有用于装夹多榀第一拱架段的胀紧机构。
12.进一步的技术方案中，所述第一连杆结构包括第一连接杆组件、第二连接杆组件和第一伸缩机构；
13.所述第一连接杆组件的两端分别与所述第一伸缩臂和所述第一安装台连接；
14.所述第二连接杆组件的两端分别与所述第一伸缩臂和所述第一安装台连接；
15.所述第一伸缩机构安装于所述第一连接杆组件，所述第一伸缩机构的输出端与所述第二连接杆组件连接。
16.进一步的技术方案中，所述主臂的底部设置有第一旋转座和第一驱动机构；
17.所述第一旋转座和所述第一驱动机构安装于拱架机的底盘，所述第一驱动机构的输出端与所述第一旋转座连接，所述第一驱动机构用于驱动所述第一旋转座带动所述主臂进行旋转。
18.进一步的技术方案中，所述辅臂包括安装座、可伸缩的第二伸缩臂、第二连杆结构和第二安装台；
19.所述安装座与拱架机的底盘连接，所述第二伸缩臂的第一端与所述安装座枢接，第二伸缩臂的第二端与所述第二连杆结构的第一端枢接；
20.所述第二安装台安装于第二连杆结构的第二端，所述第二安装台上安装有拾取多榀第二段拱架进行安装的装载装置。
21.进一步的技术方案中，所述第二连杆结构包括第三连接杆组件、第四连接杆组件和第二伸缩机构；
22.所述第三连接杆组件的两端分别与所述第二伸缩臂和所述第二安装台连接；
23.所述第四连接杆组件的两端分别与所述第二伸缩臂和所述第二安装台连接；
24.所述第二伸缩机构安装于所述第三连接杆组件，所述第二伸缩机构的输出端与所述第四连接杆组件连接。
25.进一步的技术方案中，所述辅臂的底部设置有第二旋转座和第二驱动机构；
26.所述第二旋转座和所述第二驱动机构安装于拱架机的底盘，所述第二驱动机构的输出端与所述第二旋转座连接，所述第二驱动机构用于驱动所述第二旋转座带动辅臂进行旋转。
27.第二方面，本实用新型提供了一种隧道拱架机，包括底盘，底盘的下方设有行走机构；底盘的上方设置有一主臂及两辅臂，所述主臂和所述辅臂均可摆动地安装在所述底盘上，且所述主臂的末端设有托台，所述托台设有用于装夹多榀第一拱架段的胀紧机构，所述辅臂的末端设置有用于装夹多榀第二拱架段的装载装置，所述主臂及两所述辅臂组成所述的工作臂组合结构。
28.进一步的技术方案中，所述主臂的末端安装有第一安装台，所述托台安装于第一安装台，所述第一安装台安装有调节机构，所述调节机构的输出端与所述托台连接，所述托台呈梯形或弓形或弧形结构。
29.进一步的技术方案中，所述胀紧机构包括胀紧外套、第一推动机构和第二推动机构；
30.所述胀紧外套安装于所述托台，所述第一推动机构和所述第二推动机构分别安装于所述胀紧外套内，所述第一推动机构的输出端和所述第二推动机构的输出端分别朝向所述胀紧外套的两端；
31.所述第一推动机构的输出端安装有第一胀紧内套，所述第一胀紧内套与所述胀紧外套之间安装有第一滑块，所述第一胀紧内套安装有所述第一固定件，所述第一推动机构用于推动所述第一胀紧内套来回移动于所述胀紧外套；
32.所述第二推动机构的输出端安装有第二胀紧内套，所述第二胀紧内套与所述胀紧
外套之间安装有第二滑块，所述第二胀紧内套安装有所述第二固定件，所述第二推动机构用于推动所述第二胀紧内套来回移动于所述胀紧外套；
33.所述胀紧外套的中部安装有第三固定件。
34.相比于现有技术，本实用新型带来以下技术效果：
35.本实用新型的一种工作臂组合结构，结构简单，通过多阶段、可折叠结构的主臂对多榀第一拱架段进行拾取与安装，通过单阶段结构的辅臂对多榀第二拱架段进行拾取与安装，减少了拱架机的体积，使拱架机能够灵活的在隧道内行动，降低了成本，提高了产品的稳定性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
37.图1是主臂的结构示意图。
38.图2是主臂的折叠示意图。
39.图3是辅臂的结构示意图。
40.图4是拱架机的结构示意图。
41.图5是拱架机的另一结构示意图。
42.图6是托台的结构示意图。
43.图7是胀紧机构的结构示意图。
44.主要元件符号说明：
45.1-主臂、11-连接臂、12-第一伸缩臂、13-第一连杆结构、131-第一连接杆组件、132-第二连接杆组件、133-第一伸缩机构、14-托台、141-胀紧机构、142-胀紧外套、145-第一胀紧内套、146-第二胀紧内套、147-第一固定件、148-第二固定件、149-第三固定件、15-第一安装台、151-调节机构；
46.2-辅臂、21-安装座、22-第二伸缩臂、23-第二连杆结构、231-第三连接杆组件、232-第四连接杆组件、233-第二伸缩机构、24第二安装台、25-装载装置
47.3-底盘；
48.4-多榀第一拱架段；
49.6-底盘；
50.7-行走机构。
具体实施方式
51.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
52.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽
度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
55.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
56.实施例一
57.请参阅图1-7；
58.一种工作臂组合结构，包括一主臂1及两辅臂2，所述两辅臂2分别设置于所述主臂1的两侧；所述主臂1设置为多节段、可折叠结构，所述辅臂2设置为单节段结构，且所述主臂1的至少一节段和所述辅臂2均设置为可伸缩的结构；所述主臂1和所述辅臂2均设置为相对其安装部位可旋转。
59.本实用新型结构简单，通过多阶段、可折叠结构的主臂1对多榀第一拱架段4进行拾取与安装，通过单阶段结构的辅臂2对多榀第二拱架段进行拾取与安装，减少了拱架机的体积，使拱架机能够灵活的在隧道内行动，降低了成本，提高了产品的稳定性。
60.在其他的具体实施例中，进一步的，主臂1包括连接臂11、可伸缩的第一伸缩臂12、第一连杆结构13、第一安装台15和托台14；
61.所述连接臂11的第一端旋转安装于拱架机的底盘3，所述连接臂11的第二端与所述第一伸缩臂12的第一端枢接；
62.第一连杆结构13的第一端旋转安装于第一伸缩臂12的第二端，所述第一连杆结构13的第二端与第一安装台15连接；
63.所述托台14旋转安装于所述第一安装台15的上方，托台14安装有用于装夹多榀第一拱架段4的胀紧机构141。
64.通过连接臂11带动主臂1进行旋转，并且连接臂11可以叠放于拱架机，第一伸缩臂12能够进行伸缩，从而带动主臂1上的托台14进行移动，第一连杆结构13能够对托台14进行调节，使托台14始终与地面保持平衡，通过胀紧机构141对多榀第一拱架段4进行夹持和安
装。
65.在其他的具体实施例中，进一步的，所述第一连杆结构13包括第一连接杆组件131、第二连接杆组件132和第一伸缩机构133；
66.所述第一连接杆组件131的两端分别与所述第一伸缩臂12和所述第一安装台15连接；
67.所述第二连接杆组件132的两端分别与所述第一伸缩臂12和所述第一安装台15连接；
68.所述第一伸缩机构133安装于所述第一连接杆组件131，所述第一伸缩机构133的输出端与所述第二连接杆组件132连接。
69.作为一个优选的实施方式，本实施例的第一连接杆组件131、第二连接杆组件132和第一伸缩机构133组成四边形连杆结构，通过平行四边形原理可知：
70.当第一伸缩机构133进行回缩时，第一连接杆组件131的底部与第二连接杆组件132的顶部之间的距离逐渐缩短，第一连杆结构13带动托台14向下移动，且托台14始终与地面保持平行；
71.当第一伸缩机构133进行伸展时，第一连接杆组件131的底部与第二连接杆组件132的顶部之间的距离逐渐变长，第一连杆结构13带动托台14向上移动，且托台14始终与地面保持平行。
72.通过该设置对托台14的上下进行微调，调节方便且调节精度高。
73.在其他的具体实施例中，进一步的，所述主臂1的底部设置有第一旋转座和第一驱动机构；
74.所述第一旋转座和所述第一驱动机构安装于拱架机的底盘3，所述第一驱动机构的输出端与所述第一旋转座连接，所述第一驱动机构用于驱动所述第一旋转座带动所述主臂1进行旋转。
75.通过第一驱动机构带动主臂1进行旋转，结构简单，稳定性强。
76.在其他的具体实施例中，进一步的，所述辅臂2包括安装座21、可伸缩的第二伸缩臂22、第二连杆结构23和第二安装台24；
77.所述安装座21与拱架机的底盘3连接，所述第二伸缩臂22的第一端与所述安装座21枢接，第二伸缩臂22的第二端与所述第二连杆结构23的第一端枢接；
78.所述第二安装台24安装于第二连杆结构23的第二端，所述第二安装台24上安装有拾取多榀第二段拱架进行安装的装载装置25。
79.通过第二伸缩臂22带动装载装置25进行移动，第二连杆结构23对装载装置25进行微调，装载装置25拾取多榀第二拱架段，并将多榀第二拱架段与主臂1所拾取的多榀第一拱架段4进行安装。
80.在其他的具体实施例中，进一步的，所述第二连杆结构23包括第三连接杆组件231、第四连接杆组件232和第二伸缩机构233；
81.所述第三连接杆组件231的两端分别与所述第二伸缩臂22和所述第二安装台24连接；
82.所述第四连接杆组件232的两端分别与所述第二伸缩臂22和所述第二安装台24连接；
83.所述第二伸缩机构233安装于所述第三连接杆组件231，所述第二伸缩机构233的输出端与所述第四连接杆组件232连接。
84.作为一个优选的实施方式，本实施例的第三连接杆组件231、第四连接杆组件232和第二伸缩机构233组成四边形连杆结构，通过平行四边形原理可知：
85.当第二伸缩机构233进行回缩时，第三连接杆组件231的底部与第四连接杆组件232的顶部之间的距离逐渐缩短，第二连杆结构23带动装载装置25向上移动，且装载装置25始终与地面保持平行；
86.当第二伸缩机构233进行伸展时，第三连接杆组件231的底部与第四连接杆组件232的顶部之间的距离逐渐变长，第二连杆结构23带动装载装置25向下移动，且装载装置25始终与地面保持平行。
87.在其他的具体实施例中，进一步的，所述辅臂2的底部设置有第二旋转座和第二驱动机构；
88.所述第二旋转座和所述第二驱动机构安装于拱架机的底盘3，所述第二驱动机构的输出端与所述第二旋转座连接，所述第二驱动机构用于驱动所述第二旋转座带动辅臂2进行旋转。
89.通过第二驱动机构带动辅臂2进行旋转，结构简单，稳定性强。
90.实施例二
91.如图1-6所示，
92.一种隧道拱架机，包括底盘3，底盘3的下方设有行走机构7；底盘3的上方设置有一主臂1及两辅臂2，所述主臂1和所述辅臂2均可摆动地安装在所述底盘3上，且所述主臂1的末端设有托台14，所述托台14设有用于装夹多榀第一拱架段4的胀紧机构141，所述辅臂2的末端设置有用于装夹多榀第二拱架段的装载装置25，所述主臂1及两所述辅臂2组成工作臂组合结构。
93.通过多阶段、可折叠结构的主臂1对多榀第一拱架段4进行拾取与安装，通过单阶段结构的辅臂2对多榀第二拱架段进行拾取与安装，减少了拱架机的体积，使拱架机能够灵活的在隧道内行动，降低了成本，提高了产品的稳定性。
94.在其他的具体实施例中，进一步的，所述主臂1的末端安装有第一安装台15，所述托台14安装于第一安装台15，所述第一安装台15安装有调节机构151，所述调节机构151的输出端与所述托台14连接，所述托台14呈梯形或弓形或弧形结构。
95.作为一个优选的实施方式，本实施例的托台14呈梯形结构，通过梯形结构的托台14能够充分利用托台14与拱架之间的空间，降低了托台14安装所需的高度，提高了空间利用率，通过托台14对多榀拱架进行装夹，减少了施工时间，提高了施工效率，降低了施工成本。
96.在其他的具体实施例中，进一步的，所述胀紧机构141包括胀紧外套142、第一推动机构和第二推动机构；
97.所述胀紧外套142安装于所述托台14，所述第一推动机构和所述第二推动机构分别安装于所述胀紧外套142内，所述第一推动机构的输出端和所述第二推动机构的输出端分别朝向所述胀紧外套142的两端；第一推动机构和第二推动机构均选用胀紧油缸。
98.所述第一推动机构的输出端安装有第一胀紧内套145，所述第一胀紧内套145与所
述胀紧外套142之间安装有第一滑块，所述第一胀紧内套145安装有所述第一固定件147，所述第一推动机构用于推动所述第一胀紧内套145来回移动于所述胀紧外套142；
99.所述第二推动机构的输出端安装有第二胀紧内套146，所述第二胀紧内套146与所述胀紧外套142之间安装有第二滑块，所述第二胀紧内套146安装有所述第二固定件148，所述第二推动机构用于推动所述第二胀紧内套146来回移动于所述胀紧外套142；
100.所述胀紧外套142的中部安装有第三固定件149。
101.通过胀紧机构141对多榀第一拱架段进行夹持，当多榀第一拱架段安装于托台14时，通过第一推动机构推动第一胀紧内套145上的第一固定件147进行移动，第一固定件147抵顶于多榀第一拱架段的一侧，通过第二推动机构推动第二胀紧内套146上的第二固定件148进行移动，第二固定件148抵顶于多榀第二拱架段的另一侧，使多榀第一拱架段相反方向的两侧分别受到向外的推力，第三固定件149对多榀第一拱架段的中部进行固定，从而完成多榀第一拱架段的固定，结构简单，固定效果好。本实用新型的滑块可以选用尼龙材料、金属材料制成。通过滑块的设置能够减少第一固定件147和第二固定件148移动时所需的推力。
102.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
103.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。