一种机械臂抓取定位存放直管的系统及方法与流程

本发明属于隧道注浆直管安放，具体涉及一种机械臂抓取定位存放直管系统及方法。

背景技术：

1、目前的隧道纵向注浆工艺是采用一整根长达12m的注浆直管进行注浆，但由于长管占据过多的作业空间，导致其他作业工期延误，因此需要对整根注浆直管进行拆分处理，但目前缺少对应的注浆管道临时存放装置导致无法进行注浆直管拆分工序。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种机械臂抓取定位存放直管系统及方法，存放管道方便快捷，解决目前缺少对应的注浆管道临时存放装置导致无法进行注浆直管拆分工序的问题。

2、为此，本发明所采用的技术方案为：一种机械臂抓取定位存放直管系统，包括注浆直管抓举机械臂和注浆直管定位暂存机构,所述注浆直管抓举机械臂包括直线运动轨道、沿直线运动轨道滑动的水平转台、底端安装在水平转台上的机械臂俯仰机构、与机械臂俯仰机构顶端连接的伸缩机构和安装在伸缩机构前端的机械直管夹具，所述机械直管夹具通过全方位旋转座可旋转安装在伸缩机构前端；所述注浆直管定位暂存机构包括支撑底框、四根对称位于支撑底框顶部四角的支撑立柱、连接前后支撑立柱上的注浆直管安置板和左右镜像对称安装在注浆直管安置板下方的直管限位组件，所述注浆直管安置板设有两个及以上偶数个数与注浆直管外壁契合的弧形槽，从而能安置对应个数的注浆直管，每两个弧形槽对应安装有一个直管限位组件，当注浆直管左右部均安放在注浆直管安置板上时，直管限位组件能抵住注浆直管端头进行限位。

3、作为上述方案的优选，所述直管限位组件包括安装在两个相邻弧形槽下方的限位安装板、呈水平“u”型开口朝外的安装在限位安装板下方的油缸安装座、固定端安装在油缸安装座上的液压油缸和与液压油缸伸缩端连接的限位挡板，所述油缸安装座的前后两侧边板内壁水平设有条形导向凸台，所述限位挡板的内侧前后设有沿着条形导向凸台滑动的滑动槽，从而实现限位挡板的水平左右移动；所述限位挡板呈竖向开口朝上的“u”型结构，且前后支板分别对准位于相邻弧形槽上的两个注浆直管端部，当注浆直管两端部均安放在注浆直管安置板上时，限位挡板通过液压油缸移动至抵住注浆直管端头，结构环环相扣。

4、进一步优选为，所述液压油缸的固定端、伸缩端均通过横向销轴分别与油缸安装座、限位挡板连接，固定牢固，连接稳定；所述支撑底框采用工字钢搭建形成方框结构，且框架内设有加强工字钢，底座稳定，保证整体装置的安装稳定性；所述注浆直管安置板左右侧前后间隔设有加强筋板，加强结构稳固性；所述条形导向凸台长度长于滑动槽的长度，且液压油缸的伸缩长度小于滑动槽的长度，避免“u”型滑动槽完全滑出条形导向凸台，导致条形导向凸台的导向作用失效；所述限位挡板的内侧前后水平设有用于安装滑动槽的滑动槽安装支板，所述液压油缸的伸缩端与滑动槽安装支板连接，结构设计合理。

5、进一步优选为，所述机械臂俯仰机构包括安装基座、纵向驱动油缸、俯仰臂、俯仰长连杆、弧形俯仰短连杆和俯仰顶升油缸，所述安装基座安装在水平转台顶部，所述纵向驱动油缸的底端铰接安装在安装基座上、顶端与俯仰臂上部铰接，所述俯仰臂前侧与俯仰长连杆后端铰接，所述俯仰长连杆的中前部与弧形俯仰短连杆铰接，所述俯仰顶升油缸上下两端分别与伸缩机构前端、俯仰长连杆前端铰接，所述俯仰臂、弧形俯仰短连杆的顶端均与伸缩机构底部铰接，当纵向驱动油缸伸缩时，带动俯仰臂绕底部铰接点旋转，俯仰臂顶端带动伸缩机构作前后平移运动，俯仰顶升油缸伸缩时能带动伸缩机构前端做俯仰运动，设计结构合理。

6、进一步优选为，所述伸缩机构包括二节伸缩臂和驱动二节伸缩臂伸缩的伸缩液压油缸，所述二节伸缩臂包括基本臂和嵌套在基本臂内的延长臂，所述基本臂内壁、延长臂外壁均设有相互滑动的滑块，所述伸缩液压油缸的固定端安装在基本臂上、伸缩端固定安装在延长臂上，伸缩液压油缸推动延长臂从基本臂内伸出从而实现延长，结构设计合理；所述基本臂底部左右边侧对称设有与俯仰臂、弧形俯仰短连杆的顶端铰接的安装支架，设计结构合理。

7、进一步优选为，所述全方位旋转座包括旋转安装支架、均安装在旋转安装支架上的夹取位置调节旋转盘和夹取角度调节旋转盘，所述旋转安装支架整体呈“l”结构，且竖直端顶端呈圆弧状并与夹取位置调节旋转盘连接、水平端与夹取角度调节旋转盘顶部连接，安装牢固，保证竖直水平方向的360°旋转，灵活性强；所述夹取位置调节旋转盘、夹取角度调节旋转盘均设有提供旋转动力的驱动马达，所述夹取位置调节旋转盘、夹取角度调节旋转盘均采用蜗轮蜗杆机构，省时省力。

8、进一步优选为，所述机械直管夹具包括安装在夹取角度调节旋转盘底部的夹具安装主架、左右对称朝下安装在夹具安装主架上的单边夹紧座和驱动左右单边夹紧座靠近或远离的夹紧液压缸，所述夹紧液压缸的伸缩端前后对称安装有联动夹紧件，所述联动夹紧件采用4块直条状连接板依次铰接形成“w”型结构，且底部转弯铰接点与左右对应的单边夹紧座顶部铰接、顶部左右端点与夹具安装主架铰接，所述夹具安装主架与单边夹紧座之间铰接有与联动夹紧件左右边侧连接板平行的加强连接板，当夹紧液压缸伸缩时，通过连接板带动左右单边夹紧座远离或靠近，部件构思巧妙，通过夹紧液压缸的简单伸缩就能带动抓住注浆直管，设计精妙；所述夹具安装主架底部左右对称设有竖向支板，用于与联动夹紧件顶部左右端点、加强连接板顶端铰接，结构设计合理，方便联动夹紧件铰接安装。

9、进一步优选为，所述直线运动轨道包括底座、左右对称安装在底座上的滑轨、沿滑轨移动的水平滑台和驱动水平滑台移动的减速机电机，所述减速机电机采用丝杆传动机构驱动水平滑台移动，结构稳固；所述水平转台安装在水平滑台上，所述水平转台采用蜗轮蜗杆机构，并配备有柱塞马达驱动旋转，结构设计合理。

10、本方案还提供一种机械臂抓取定位存放直管方法，包括以下步骤：

11、步骤s1、采用上述的机械臂抓取定位存放直管系统，先调节注浆直管抓举机械臂中机械直管夹具的夹取高度和角度，抓举拆分后成节段的注浆直管；

12、步骤s2、然后依次通过直线运动轨道、水平转台、机械臂俯仰机构、伸缩机构、调节机械直管夹具、全方位旋转座的位置及抓举角度，使注浆直管的前后端部放置于注浆直管定位暂存机构对应的弧形槽上；

13、步骤s3、直管限位组件左右抵住注浆直管两端完成限位。

14、本发明的有益效果：

15、(1)相比于现有缺少注浆拆装后暂存的存放装置，本方案设计一款通过前后自动抵住注浆直管进行限位的暂存装置，通过直管限位组件中可移动的限位挡板阻挡相邻的两个注浆直管，结构精简，一个直管限位组件就能控制两个弧形槽上的注浆直管，通过液压油缸驱动限位挡板移动，结构环环相扣，设计合理。

16、(2)注浆直管安置板设有两个及以上偶数个数与注浆直管外壁契合的弧形槽，就能容纳两个及以上偶数个数的注浆直管，从而能巧妙根据现场的作业空间宽度及注浆直管所需安装个数对暂存装置的宽度进行灵活选择，灵活性强，适用范围广。

17、(3)相比于目前缺少针对分节段纵向注浆短管抓举的设备，从而无法进行后续的分节注浆短管拼装，本方案采用注浆直管抓举机械臂灵活全方位抓举注浆直管，保证注浆直管的安全运输，实用价值高。

18、(4)机械直管夹具通过全方位旋转座可旋转安装在伸缩机构前端，从而实现全方位的旋转，保证任意角度的抓取，不受注浆直管摆放角度的局限，设计巧妙，机械臂俯仰机构保证不受注浆直管摆放高度影响，而且在抓举时，注浆直管高度变动灵活方便，直线运动轨道保证注浆直管的水平运输方便快捷，每个机构相辅相成，共同提高注浆直管的抓举运输灵活性，结构环环相扣。

19、综上所述，具有结构环环相扣、设计合理、灵活性强、适用范围广、结构精简、灵活全方位抓举注浆直管、结构环环相扣、注浆直管运输安全、实用价值高等优点。