一种拱架装夹装置的制作方法

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种隧道钢拱架施工技术。

背景技术：

近年来，我国地下工程事业得到了飞速发展，机械化作业已经逐步在工程技术中得到广泛推广应用，特别是在地下隧道施工领域。

目前，在隧道建设过程中，需要在开挖岩面架设钢拱架，传统的钢拱架重量大，拱架安装主要靠人力施工，其存在以下缺点：1、所需工人数量多，劳动强度大，效率低下，现有拱架多采用法兰、套管连接，现场安装时，需要大量人工进行配合施工；2、现有拱架施工均无法配合拱架的机械化现场施工。

为了解决解决现有技术中钢拱架存在的难题，逐渐出现了在架拱作业中应用机械手，但是目前的机械手都是通过钢拱架夹持设备，同时夹持住若干段钢拱架，再将其连接处进行焊接等固定连接，这样的操作同一需要较多的人工，且安全得不到保障。因此随着技术的发展和进步，逐渐出现了可折叠钢拱架，通过将钢拱架进行安装并折叠后，再运输至隧道内，进行展开架设等操作，将大量对钢拱架的操作留在了隧道外，解决了现有的隧道施工中架设钢拱架耗时耗力等问题。

而现有技术中还没有一种很好的钢拱架装夹装置来解决折叠式钢拱架在隧道内平稳运输和装夹的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种拱架装夹装置，该装夹装置能够稳定可靠的装夹折叠钢拱架，保证折叠钢拱架在隧道中运输和架设的安全。

本发明采用的技术方案如下：

一种拱架装夹装置，它包括主梁，所述主梁两端设置有拱架夹持机构，所述主梁两侧设置有拱架支撑架。

由于现有的钢拱架是由多个独立的弧形段拼接而成的，因此现有的装夹装置仅仅只夹取整个拱架的部分，即夹取的是一个弧形段。因此现有的钢拱架，往往只有一个拱架夹持机构，且往往夹持的是弧形段的中部。而折叠式钢拱架各弧形段是铰接在一起的，因此通过现有的装夹装置上的一个拱架夹持机构是没办法装夹整个折叠拱架的；没办法保证折叠式钢拱架在运输过程中的稳定性，没法保证拱架架设过程中的安全。而本发明，通过两个拱架夹持机构来夹紧折式叠拱架，在配合两个拱架支撑架来辅助支撑拱架，能够有效的保证折叠式钢拱架在运输过程中的稳定性和拱架架设过程中的安全。

进一步的，主梁两端的拱架夹持机构在主梁轴线方向上的距离可调。

由于两拱架夹持机构间的距离可调，因此该拱架装夹装置能够装夹不同宽度的拱架，增大其适用范围。

进一步的，所述主梁为伸缩梁。

进一步的，所述主梁包括固定梁和滑动设置在固定梁两端的活动梁，所述活动梁上设置有拱架夹持机构；所述固定梁和活动梁间设置有伸缩机构，所述伸缩机构用于带动活动梁沿固定梁轴线方向滑动。

进一步的，固定梁两端的活动梁均插入固定梁内，并在固定梁内沿固定梁轴线方向滑动。

进一步的，所述伸缩机构设置在固定梁和活动梁的内部或外部，所述伸缩机构为油缸，所述油缸一端与固定梁铰接，另一端与活动梁铰接；

或所述伸缩机构设置在固定梁和活动梁的外部，所述伸缩机构包括调节筒、丝杆一和丝杆二，所述丝杆一一端与固定梁铰接，另一端与调节筒一端螺纹连接，所述丝杆二一端与调节筒另一端螺纹连接，另一端和活动梁铰接，所述丝杆一和丝杆二的螺纹旋向相反。

在上述结构中，调节筒、丝杆一和丝杆二构成了丝杆螺母机构，当伸缩机构采用丝杆螺母机构时，由于丝杆一和丝杆二的螺纹旋向相反，则通过手动转动调节筒，丝杆一和丝杆二相对于调节筒朝不同方向移动，则使活动梁相对于固定梁滑动，能够方便的调节两拱架夹持机构间的距离。

进一步的，所述拱架夹持机构包括竖直设置在活动梁上的支撑板，所述支撑板上设置有拱架抓手，所述活动梁上还设置有控制拱架抓手开合的开合机构。

在本发明中，拱架抓手是用于抓取折叠拱架上的铰接轴，支撑板则是支撑在铰接轴上。使铰接轴刚好位于拱架抓手的抓取处。

进一步的，所述拱架抓手包括主动抓手和从动抓手，所述主动抓手通过主动轴铰接在支撑板上，从动抓手通过从动轴铰接在支撑板上；所述开合机构包括夹紧油缸、主动齿轮和从动齿轮；所述主动齿轮和从动齿轮相互啮合，且对应设置在主动轴和从动轴上；所述夹紧油缸一端与主动抓手铰接，另一端与活动梁铰接。

在上述结构中，夹紧油缸带动主动抓手转动，同时由于主动齿轮与主动抓手同轴，则主动齿轮也转动，由于主动齿轮和从动齿轮啮合，则从动齿轮跟随转动，带动同轴的从动抓手转动，使主动抓手和从动抓手闭合或打开，抓紧或松开钢拱架。

进一步的，所述支撑板包括内支撑板和外支撑板；所述内支撑板和外支撑板沿活动梁轴线方向间隔设置，所述拱架抓手设置在外支撑板上。

由于上述结构，通过内支撑板和外支撑板的配合，使钢拱架的一边夹在内支撑板和外支撑板间，限制钢拱架沿主梁长度方向移动，保证装夹的稳定性。

进一步的，所述支撑板顶部设置有定位口。

使折叠拱架上的铰接轴位于定位口内，对拱架进行定位，保证拱架装夹的稳定性。

进一步的，所述拱架支撑架铰接在主梁上，所述主梁和拱架支撑架间设置有支撑架俯仰机构，所述支撑架俯仰机构带动拱架支撑架相对于主梁俯仰。

由于拱架支撑架铰接在主梁上，拱架支撑架能够绕主梁转动，则能够使折叠拱架展开或折叠，灵活的适应拱架在隧道不同环境下的运输和安装需求。

进一步的，所述支撑架俯仰机构为支撑架俯仰油缸，所述支撑架俯仰油缸一端铰接在主梁上，一端铰接在支撑架上。

进一步的，所述拱架支撑架远离主梁一端设置有挡板，所述挡板用于限制钢拱架沿主梁长度方向移动。

进一步的，所述主梁下方设置有角度调节机构，所述角度调节机构包括主梁旋转机构、主梁升降机构和主梁俯仰机构；所述主梁旋转机构设置在主梁下方，用于带动主梁转动，所述主梁升降机构设置在主梁旋转机构下方，用于带动主梁升降，所述主梁升降机构设置在主梁俯仰机构上，所述主梁俯仰机构带动主梁俯仰。

进一步的，所述升降机构包括固定支座和活动支座，所述活动支座上端与主梁旋转机构固定连接，下端与固定支座滑动连接；所述固定支座和活动支座间设置有升降驱动装置，所述升降驱动装置带动活动支座相对于固定支座沿竖直方向上下移动。

进一步的，所述拱架装夹装置上还设置有提升装置。

该提升装置可以用于吊装拱架、网片和其他设备及零部件，方便施工人员在高空获取所需物品。同时提升机构辅助拱架的展开

进一步的，所述提升装置包括设置在主梁下方的卷扬电机和设置在拱架支撑架下方的滑轮组，所述卷扬电机和滑轮组上绕制有吊绳。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明，通过两个拱架夹持机构来夹紧折式叠拱架，在配合两个拱架支撑架来辅助支撑拱架，能够有效的保证折叠式钢拱架在运输过程中的稳定性和拱架架设过程中的安全。

两拱架夹持机构间的距离可调，使该拱架装夹装置能够装夹不同宽度的拱架，增大其适用范围。

拱架支撑架铰接在主梁上，拱架支撑架能够绕主梁转动，则能够使折叠拱架展开或折叠，灵活的适应拱架在隧道不同环境下的运输和安装需求。

附图说明

图1-3是本发明的立体结构图；

图4是本发明的左视图；

图5-6是本发明的主视图；

图7-8是折叠拱架装夹在拱架装夹装置上的示意图；

图9-10是拱架夹持机构夹在折叠拱架铰接轴上的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的拱架装夹装置主要适用于折叠拱架，该折叠拱架如图7-8所示，该折叠拱架包括左顶拱段1-1、右顶拱段1-2、左拱段一2-1、左拱段二3-1、右拱段一2-2、右拱段二3-2；其中，左顶拱段1-1和右顶拱段1-2通过铰接轴4-1铰接在一起，左拱段一2-1和左拱段二3-1铰接后，左拱段一2-1铰接在左顶拱段1-1上，右拱段一2-2和右拱段二3-2铰接后，右拱段一2-2铰接在右顶拱段1-2上。

所述拱架装夹装置，它包括主梁，所述主梁两端设置有拱架夹持机构，所述主梁两侧设置有拱架支撑架12。该拱架装夹装置在装夹折叠钢拱架时，可以按图7-8所示的方式装夹折叠拱架。当折叠拱架设置拱架装夹装置上时，所述拱架夹持机构用于夹持左顶拱段1-1和右顶拱段1-2的铰接轴4-1；拱架支撑架12支撑在左顶拱段1-1和右顶拱段1-2下方。

所述拱架装夹装置主梁两端的拱架夹持机构，在主梁轴线方向上的距离可调，以适应不同拱架的宽度，使拱架夹持机构夹在折叠拱架左顶拱段1-1和右顶拱段1-2左右两边的铰接轴4-1上。

为了使拱架夹持机构间的距离可调，所述主梁为伸缩梁。

所述主梁包括固定梁10和滑动设置在固定梁10两端的活动梁15，所述活动梁15上设置有拱架夹持机构；所述固定梁10和活动梁15间设置有伸缩机构16，所述伸缩机构16用于带动活动梁15沿固定梁10轴线方向滑动。

固定梁10两端的活动梁15均插入固定梁10内，并在固定梁10内沿固定梁10轴线方向滑动，伸出或插入固定梁10内，调节两个拱架夹持机构间的距离。

所述伸缩机构16设置在固定梁10和活动梁15的内部或外部，所述伸缩机构16为油缸，所述油缸一端与固定梁10铰接，另一端与活动梁15铰接；或所述伸缩机构16设置在固定梁10和活动梁15的外部，所述伸缩机构16包括调节筒、丝杆一和丝杆二，所述丝杆一一端与固定梁10铰接，另一端与调节筒一端螺纹连接，所述丝杆二一端与调节筒另一端螺纹连接，另一端和活动梁15铰接，所述丝杆一和丝杆二的螺纹旋向相反；由于丝杆一和丝杆二螺纹旋向相反，当手动转动调节筒时，丝杆一和丝杆二槽不同的方向移动，进而带动活动梁15伸出或插入固定梁10内。

如图1-3所示，两个活动梁15上的拱架夹持机构均相同，所述拱架夹持机构包括竖直设置在两活动梁15上的支撑板19，所述支撑板19上设置有拱架抓手，所述活动梁15上还设置有控制拱架抓手开合的开合机构。

所述拱架抓手包括主动抓手20和从动抓手23，所述主动抓手20通过主动轴铰接在支撑板19上，从动抓手23通过从动轴铰接在支撑板19上；所述开合机构包括夹紧油缸21、主动齿轮22和从动齿轮；所述主动齿轮22和从动齿轮相互啮合，且对应设置在主动轴和从动轴上；所述夹紧油缸21一端与主动抓手20铰接，另一端与活动梁15铰接。

所述支撑板19包括设置在活动梁15上的内支撑板19和外支撑板19；所述内支撑板19和外支撑板19沿活动梁15轴线方向间隔设置，内外支撑板19间的间隔大于等于拱架工字钢的宽度，使拱架边部的工字钢位于内外支撑板19间，限制拱架沿主梁轴线方向移动，保证拱架装夹的稳定性。如图1-3所示，所述拱架抓手设置在外支撑板19上，拱架抓手位于外支撑板19的内侧，主动齿轮22和从动齿轮位于外支撑板19的外侧。同时主动齿轮22和从动齿轮外还设置有齿轮罩壳24。

所述支撑板19顶部设置有定位口。如图1-3、9-10所示，该定位口用于放置左顶拱段1-1和右顶拱段1-2的铰接轴4-1，限制铰接轴4-1移动，使铰接轴4-1定位在拱架抓手处，使拱架抓手能够稳定的装夹左顶拱段1-1和右顶拱段1-2的铰接轴4-1铰。

所述拱架支撑架12铰接在主梁上，所述主梁和拱架支撑架12间设置有支撑架俯仰机构14，所述支撑架俯仰机构14带动拱架支撑架12相对于主梁俯仰。

所述支撑架俯仰机构14为支撑架俯仰油缸，所述支撑架俯仰油缸一端铰接在主梁上，一端铰接在支撑架上。

所述拱架支撑架12远离主梁一端设置有挡板11，所述挡板11用于限制钢拱架沿主梁长度方向移动。

如图1-3所示，所述拱架支撑架12为框架式结构，包括三根纵杆和一根长横杆和一根短横杆，三根纵杆一端铰接在固定梁10上，另一端与长横杆固定连接，短横杆与三根横杆的中部相连；在长横杆的两端设置有挡板11，每端都间隔设置有一个内挡板11和外挡板11，内挡板11和外挡板11间的距离大于等于拱架工字钢的宽度，使拱架边部的工字钢位于内外挡板11间，限制拱架沿主梁轴线方向移动，保证拱架装夹的稳定性。

所述主梁下方设置有角度调节机构，所述角度调节机构包括主梁旋转机构26、主梁升降机构和主梁俯仰机构27；所述主梁旋转机构设置在主梁下方，用于带动主梁转动，所述主梁升降机构设置在主梁旋转机构下方，用于带动主梁在升降，所述主梁升降机构设置在主梁俯仰机构27上，所述主梁俯仰机构27带动主梁俯仰。所述主梁俯仰机构27可以设置在臂架上，用于带动主梁相对于臂俯仰。

所述主梁旋转机构26为旋转油缸或旋转电机；所述主梁俯仰机构27为旋转油缸或旋转电机。

所述升降机构包括固定支座18和活动支座17，所述活动支座17上端与旋转机构26固定连接，下端与固定支座18滑动连接；所述固定支座18和活动支座17间设置有升降驱动装置，所述升降驱动装置带动活动支座17相对于固定支座18沿竖直方向上下移动；所述固定支座18上设置有主梁俯仰机构27。

所述活动支座17插入固定支座18内，并在固定支座18内沿竖直方向上下移动。

所述升降驱动装置设置在固定支座18和活动支座17的内部或外部，所述升降驱动装置为升降油缸，所述升降油缸一端与活动支座17相连，另一端固定支座18相连。

如图10-13所示，固定支座18包括左、右固定支座18，活动支座17包括左、右活动支座17；左、右固定支座18中部通过连接梁固定连接在一起，左、右活动支座17顶部通过顶梁连接在一起，旋转机构26固定设置在顶梁上；左、右活动支座17分别对应插入左、右固定支座18中，并在左、右固定支座18中伸缩。

所述拱架装夹装置上还设置有提升装置。该提升装置可以用于吊装拱架、网片和其他设备及零部件，方便施工人员在高空获取所需物品。

所述提升装置包括设置在主梁下方的卷扬电机25和设置在拱架支撑架12下方的滑轮组13，所述卷扬电机25和滑轮组13上绕制有吊绳。

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