用于拱架的吊装夹具、抓手机构和拱架台车的制作方法

本公开涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于拱架台车的吊装夹具、包括该吊装夹具的抓手机构和包括该抓手机构的拱架台车。

背景技术：

在每一条隧道的开凿中，需要沿隧道的长度方向架设多个钢拱架(下文中简称为拱架)以防止隧道塌方。由于隧道的横截面较大，为了满足要求，每个拱架的长度也相应较大，而为了便于运输，通常情况下，每一个拱架可以拆分为多个拱架段。在拱架的安装施工过程中，通常使用拱架台车以及其中的相应的机械手或抓手机构等机构对拱架段进行抓取和保持，并通过工作臂将拱架段举升至待安装位置。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种用于拱架的吊装夹具，该吊装夹具能够省时省力地完成拱架段之间的拼接，提高拱架的安装施工效率。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于拱架的吊装夹具，其中，该吊装夹具包括主体、活动地连接于所述主体的第一夹持件、固定连接于所述主体的第二夹持件，所述吊装夹具还包括用于可操作地锁止所述第一夹持件的锁止件，所述第一夹持件与第二夹持件能够相互配合以可释放地夹持拱架段。

可选择地，所述第一夹持件铰接于所述主体，以能够沿第一方向朝向所述第二夹持件转动从而实现对所述拱架段的夹持，或者，沿与所述第一方向相反的第二方向转动以远离所述第二夹持件从而实现对所述拱架段的释放。

可选择地，所述第一夹持件形成为L形结构，该L形结构包括通过折弯部连接的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述主体铰接，并且所述第一部分的末端形成有用于与所述锁止件相配合的卡止部，所述第二部分朝向所述第二夹持件延伸，可选择地，所述折弯部的内侧形成有用于容纳所述拱架段的凹槽。

可选择地，所述第二夹持件包括用于与所述主体连接的固定部和朝向所述第一夹持件延伸的夹持部，该夹持部与所述固定部之间形成有朝向所述第一夹持件的开口，以容纳所述拱架段，可选择地，所述固定部通过螺栓连接于所述主体，并且所述固定部的端部抵靠于所述主体以限制所述第二夹持件绕所述螺栓的转动。

可选择地，所述主体包括相互连接的第一连接部分和第二连接部分，所述第一连接部分和第二连接部分的长度方向大致相互垂直，所述第一夹持件和第二夹持件分别连接于所述第二连接部分长度方向的两端，可选择地，所述锁止件设置于所述第一连接部分。

可选择地，所述第一连接部分包括圆柱部，所述锁止件形成为环状并套设于所述圆柱部，所述锁止件的外圆周形成有用于释放所述第一夹持件的解锁部和用于锁止所述第一夹持件的锁定部。

可选择地，所述解锁部为形成在所述锁止件的外圆周上的豁口，所述外圆周的剩余部分形成为所述锁定部，可选择地，所述锁定部上设置有径向向外伸出的操作部。

可选择地，所述圆柱部上设置有用于防止所述锁止件从所述主体脱出的止挡件。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种抓手机构，该抓手机构通过固定结构连接于拱架台车的工作臂，其中，所述抓手机构包括本公开提供的吊装夹具、安装于所述固定结构的卷扬机和用于抬升所述拱架段的起吊架，该起吊架铰接于所述固定结构，所述抓手机构还包括用于驱动所述起吊架枢转的驱动装置，所述吊装夹具通过钢丝绳与所述卷扬机连接，所述固定结构上设置有用于卡止所述吊装夹具的卡止结构。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种拱架台车，该拱架台车包括工作臂，其中，所述工作臂的末端设置有本公开提供的抓手机构，用于抓取和保持所述拱架段。

通过上述技术方案，本公开提供的用于拱架的吊装夹具的工作原理为：通过操作锁止件解除对第一夹持件的锁止，能够使得第一夹持件相对于主体活动，从而便于将待夹持的拱架段放置到第一夹持件和第二夹持件之间，之后通过第一夹持件将拱架段夹紧在第一夹持件和第二夹持件之间，操作锁止件锁止第一夹持件，即可将拱架段保持在被夹持的状态，从而便于之后的起吊作业。当需要释放拱架段时，通过操作锁止件解除对第一夹持件的锁止，即可通过活动第一夹持件使得拱架段脱离吊装夹具。因此，使用本公开提供的吊装夹具能够减轻工人的劳动强度、简化夹持拱架段的操作、减少拱架安装的用时，仅一个工人就可以操作以夹持或释放拱架段，减少了施工人员的数量，提高了施工效率。本公开提供的抓手机构和拱架台车包括本公开提供的吊装夹具，因此同样具有上述优点。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一种具体实施方式提供的用于拱架的吊装夹具的立体示意图；

图2是根据本公开的一种具体实施方式提供的用于拱架的吊装夹具的分解立体示意图；

图3至图5是使用本公开的一种具体实施方式提供的吊装夹具夹持拱架段的过程示意图；

图6是根据本公开的另一种具体实施方式的用于吊装夹具的主视示意图；

图7至图9是使用根据本公开的具体实施方式提供的抓手机构抓取拱架段的过程示意图；

图10是根据本公开的具体实施方式提供的抓手机构的侧视图；

图11是图10中的A部分的放大图；

图12是根据本公开的一种具体实施方式提供的拱架台车的主视图；

图13是图12中所示的拱架台车的俯视图，其中，为了清楚起见，未示出机械手；

图14是根据本公开的另一种具体实施方式提供的拱架台车的主视图；

图15是图14中所示的拱架台车的俯视图。

附图标记说明

1台车；11底盘；12车轮；13动力单元；14液压支腿；15驾驶室；

2作业单元；21第一工作臂；22第二工作臂；

3机械手；

4抓手机构；41钢丝绳；42卷扬机；43起吊架；431止挡件；44驱动装置；45定滑轮；451固定板；46压轮；461偏压件；462压板；47抓手操作台；

5吊装夹具；51主体；511第一连接部分；5111圆柱部；5112圆周槽；5113端部；512第二连接部分；521第一夹持件；5211杜一部分；5212第二部分；5213凹槽；5214卡止部；522第二夹持件；5221固定部；5222夹持部；5223开口；53锁止件；531解锁部；532锁定部；533操作部；54止挡件；551、552螺栓；

61固定板；62支柱；63铰接板；64销轴；65驱动装置；

71回转装置；

8拱架段。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，以台车为基准定义前、后、左、右、上、下六个方位，其中，前、后、左、右方向限定水平面，上下方向限定竖直方向；此外，为了便于描述，定义工作臂的伸缩方向为纵向方向，水平面中垂直于该纵向方向的方向定义为横向方向，工作臂的最前方定义为末端，最后方定义为底端。上述方位名词仅用于解释和说明本公开，并不应当理解为对本公开的限制。

根据本公开的具体实施方式，提供一种用于拱架的吊装夹具，图1示出了根据本公开的一种具体实施方式的立体图。其中，吊装夹具5包括主体51、活动地连接于所述主体51的第一夹持件521、固定连接于所述主体51的第二夹持件522，所述吊装夹具5还包括用于可操作地锁止所述第一夹持件521的锁止件53，所述第一夹持件521与第二夹持件522能够相互配合以可释放地夹持拱架段8。

本公开提供的用于拱架的吊装夹具的工作原理为：通过操作锁止件53解除对第一夹持件521的锁止，能够使得第一夹持件521相对于主体51活动，从而便于将待夹持的拱架段8放置到第一夹持件521和第二夹持件522之间，之后通过第一夹持件521将拱架段8夹紧在第一夹持件521和第二夹持件522之间，操作锁止件53锁止第一夹持件521，即可将拱架段8保持在被夹持的状态，从而便于之后的起吊作业。当需要释放拱架段8时，通过操作锁止件53解除对第一夹持件521的锁止，即可通过活动第一夹持件521使得拱架段8脱离吊装夹具5。因此，使用本公开提供的吊装夹具能够减轻工人的劳动强度且简化夹持拱架段的操作，仅一个工人就可以操作，减少了施工人员的数量，提高了施工效率。

在本公开提供的具体实施方式中，第一夹持件521可以通过多种方式连接于主体51，例如，可以通过滑动式连接，实现相对于主体51的活动，该滑动式连接使得第一夹持件521能够靠近或远离第二夹持件522以夹持或释放拱架段8。可选择地，所述第一夹持件521铰接于所述主体51，以能够沿第一方向朝向所述第二夹持件522转动，在锁止件53的锁止作用下，能够实现对所述拱架段8的夹持，或者，沿与所述第一方向相反的第二方向转动以远离所述第二夹持件522从而实现对所述拱架段8的释放。对此，可以参考图3至图5中所示的使用吊装夹具5夹持拱架段8的过程示意图。

其中，第一夹持件521可以以任意合适的方式配置。为了保证拱架段8被夹持的可靠性，所述第一夹持件521可以形成为L形结构，该L形结构包括通过折弯部连接的第一部分5211和第二部分5212，如图2中所示，所述第一部分5211与所述主体51铰接，并且所述第一部分5211的末端形成有用于与所述锁止件53相配合的卡止部5214，所述第二部分5212朝向所述第二夹持件522延伸，从而形成有用于支撑拱架段8的支撑面，以提高对拱架段8夹持的可靠性。其中，对于不同类型的拱架段，例如，对于工字型的拱架段8来说，支撑面可以为倾斜面(如图2至图5中所示)，以能够与拱架段8的边缘部分的内表面相互贴合，从而提供稳定的支撑和分散夹持过程中对拱架段8的应力。再例如，对于钢格栅式的拱架段8来说，支撑面可以为平面，例如图6中所示。可选择地，所述折弯部的内侧形成有用于容纳所述拱架段8的边缘的凹槽5213(如图2中所示)，以在起吊拱架段8的过程中限制拱架段8相对于吊装夹具5的移位。

其中，第二夹持件522可以以任意合适的方式配置。可选择地，所述第二夹持件522包括用于与所述主体51连接的固定部5221和朝向所述第一夹持件521延伸的夹持部5222，该夹持部5222与所述固定部5221之间形成有朝向所述第一夹持件521的开口5223，以容纳所述拱架段8的边缘，用于在在起吊拱架段8的过程中于上述凹槽5213共同限制拱架段8相对于吊装夹具5的移位。其中，夹持部5222也形成有用于拱架段8的支撑面，该支撑面对应于第一夹持件521的第二部分5212的支撑面。其中，所述固定部5221通过螺栓552连接于所述主体51，并且所述固定部5221的端部抵靠于所述主体51以限制所述第二夹持件522绕所述螺栓552的转动。

在本公开提供的具体实施方式中，主体51可以以任意合适的方式设置。为了便于第一夹持件521、第二夹持件522的安装，所述主体51包括相互连接的第一连接部分511和第二连接部分512，所述第一连接部分511和第二连接部分512的长度方向大致相互垂直，所述第一夹持件521和第二夹持件522分别连接于所述第二连接部分512长度方向的两端，参考图2中所示，在本公开提供的具体实施方式中，第一夹持件521可以通过螺栓551铰接于第二连接部分512的一端，第二夹持件522可以通过螺栓552固定连接于第二连接部分512的另一端。其中，所使用的术语“大致”意在表达第一连接部分511与第二连接部分512之间不需要严格垂直，可以存在小角度例如3°左右的偏差。其中，所述锁止件53可以设置于所述第一连接部分511，例如图1至图6中的实施方式所示，当然，锁止件53也可以设置在第二连接部分512上，对此，只要能够可操作地锁止第一夹持件521，本公开对此不作具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，锁止件53可以以任意合适的方式配置。例如，可以为销钉，第二连接部分512和第一夹持件521上可以形成有相应的销孔，当销钉插入两者上的销孔中时，实现对第一夹持件521的锁止，当将销钉从两者的销孔中拔出时，实现对第一夹持件521的解锁。可选择地，在图1至图6所示的实施方式中，第一连接部分511包括圆柱部5111，该圆柱部5111靠近第二连接部分512，所述锁止件53形成为环状并套设于所述圆柱部5111，所述锁止件53的外圆周形成有用于释放所述第一夹持件521的解锁部531和用于锁止所述第一夹持件521的锁定部532。通过绕圆柱部5111旋转锁止件53即可选择性地解锁或锁止第一夹持件521。其中，所述解锁部531为形成在所述锁止件53的外圆周上的豁口，所述外圆周的剩余部分形成为所述锁定部532。当旋转锁止件53至豁口与第一夹持件521的第一部分5211对齐时，第一部分5211能够穿过豁口以使得第一夹持件521被解锁，即第一夹持件5211能够绕其铰接点转动；当第一夹持件5211夹持拱架段8时，第一部分5211离开豁口，此时，转动锁止件53至豁口离开与第一部分5211对齐的位置时，锁定部532将第一夹持件521锁止，从而使得拱架段8处于被夹持的状态。此外，为了便于转动锁止件53，所述锁定部532上可以设置有径向向外伸出的操作部533。

另外，所述圆柱部5111上可以设置有用于防止所述锁止件53从所述主体脱出的止挡件54。其中，止挡件54可以以任意合适的方式设置。可选择地，如图2中所示，止挡件54可以包括两个半圆环，安装时该两个半圆环通过紧固件例如螺钉连接在一起，形成的环状结构靠近锁止件53并压紧地套设在圆柱部5111上，以将锁止件53限定在止挡件54和第二连接部分512之间。另外，圆柱部5111上可以设置有圆周槽5112以卡止上述两个半圆环。

对于第一连接部分511来说，其远离第二连接部分512的端部5113用于与下述钢丝绳41连接。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种抓手机构，该抓手机构4通过固定结构连接于拱架台车的工作臂，其中，所述抓手机构4包括本公开提供的吊装夹具5、安装于所述固定结构的卷扬机42和用于抬升所述拱架段8的起吊架43，该起吊架43铰接于所述固定结构，所述抓手机构4还包括用于驱动所述起吊架43枢转的驱动装置44，所述吊装夹具5通过钢丝绳41与所述卷扬机42连接，所述固定结构上设置有用于卡止所述吊装夹具5的卡止结构。

具体地，所述抓手机构4通过固定结构连接于所述拱架台车的工作臂的末端，起吊架43通过销轴铰接于所述固定结构，所述销轴限定平行于水平面的旋转轴线，驱动装置44驱动所述起吊架43绕所述旋转轴线转动，所述吊装工具5通过钢丝绳41与所述卷扬机42连接，所述卡止结构设置在固定结构上靠近所述销轴的位置。

参考图7至图9中所示，钢丝绳41卷绕在卷扬机42的卷筒421上，通过释放钢丝绳41，能够便于吊装夹具5到达待抓取的拱架段8。之后，卷收钢丝绳41，以将所抓取的拱架段8朝向抓手机构4牵拉，同时调整所对应的工作臂的高度、角度和伸缩量，并且控制起吊架43的旋转，能够将所抓取的拱架段8支撑在起吊架43上；随后，通过继续卷收钢丝绳41，能够将吊装夹具5拉向卡止结构并且卡止在其中，由此完成对拱架段8的抓取。之后，通过操纵拱架台车的工作臂能够将所抓取的拱架段8送至所需的位置。

在本公开提供的具体实施方式中，卡止结构可以以任意合适的方式配置。例如，卡止结构可以实施为如图7至图11中所示的结构。具体参考图10和图11，所述卡止结构包括平行设置的一个定滑轮45和一个动滑轮46，所述钢丝绳41从所述定滑轮45和所述动滑轮46之间穿过而连接于所述吊装夹具5的所述主体51(具体为第一连接部分511的端部513)。卷筒421卷收钢丝绳41至吊装夹具5的主体51的第一连接部分511插入定滑轮45与动滑轮46之间，实现所述卡止。所述卡止结构还包括偏压件461，以将所述动滑轮46压向所述定滑轮45。其中偏压件461可以以任意合适的方式配置，例如，可以是扭簧。所述定滑轮45通过固定板451连接于所述固定结构，所述动滑轮46安装于压板462，扭簧的一端连接于该压板462，另一端连接于所述固定板451，以提供将压板462压向固定板451的作用力。在这种情况下，在吊装夹具5被卡止的情况下，仍然能够驱动起吊架43绕所述旋转轴线转动一定的角度，从而调整拱架段8的姿态，以便于安装。

另外，所述起吊架43的末端可以设置有两个杆状的止挡件431，该止挡件431大致垂直于所述起吊架43的长度方向成角度地延伸，以避免所抓取的拱架段8从起吊架43中滑脱。

所述固定结构包括固定板61和垂直于该固定板61向上延伸的立柱62，驱动装置44设置在固定板61和起吊架43之间，所述起吊架43铰接于所述立柱72，所述固定板61连接有铰接板63，所述铰接板63通过销轴64铰接于工作臂的末端，销轴74限定平行于横向方向延伸的旋转轴线，工作臂与所述铰接板63之间设置有驱动装置65，用于驱动铰接板63绕其旋转轴线转动，以将所述固定板61调整为平行于水平面，一方面是为了保持所抓取的拱架段8垂直于水平面，另一方面，便于保持抓手操作台47水平，从而便于抓手操作台47中的操作者观察所抓取的拱架段8的位置和姿态，从而进行相应的调整。其中，夹具操作台47设置在固定板61上，以便于操作者能够近近距离调整所抓取的拱架段8。

可选择地，所述铰接板63与所述固定板61之间设置有回转装置71，该回转装置71限定垂直于所述固定板61延伸的旋转轴，并且用于驱动所述固定板61绕该旋转轴转动，以微调所抓取的拱架段8在水平面中的位置。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种拱架台车，该拱架台车包括工作臂，其中，所述工作臂的末端设置有本公开提供的抓手机构4，用于抓取和保持所述拱架段8。

典型地，参考图12至图15中所示，所述拱架台车可以包括台车1和作业单元2，所述台车1包括底盘11和行走装置，所述底盘11上设置有用于为所述台车1和所述作业单元2提供动力的动力单元13，其中，工作业单元2可以包括两类均可伸缩的工作臂，如图12和图13中所示，为了便于区分，根据其末端设置的用于抓取拱架段8的机构的类型，定义这两类工作臂为第一工作臂21和第二工作臂22，第一工作臂21和第二工作臂22底端均连接于所述底盘11，所述第二工作臂22设置有两个并且在所述台车1的左右方向上分别设置在所述第一工作臂21的两侧，所述第一工作臂21的末端设置有用于夹持拱架段8的机械手3(例如可以实施为公开号为CN 205805588U的中国专利申请中所公开的机械手)，第二工作臂22的末端设置有本公开提供的抓手机构4。

当然工作单元2也可以只包括一类工作臂，该类工作臂的末端均设置有本公开提供的抓手机构。由于这一类工作臂对应于上述第二工作臂22，因此使用同样的附图标记22表示。该类工作臂22可以设置有两个，该两个工作臂22底端均连接于所述底盘11，且该两个工作臂22对应于所述台车1的左右两侧设置，如图14和图15中所示。

此外，工作臂21和22不仅能够伸缩，而且还能够在水平面内绕其各自的竖直轴线转动，并且还能够绕其各自的水平轴线在竖直平面内转动，以灵活作业。

另外，由于拱架段8的重量通常较大，因此，在底盘11的四个角均可以设置有液压支腿14，以在工作臂的作业过程中保持台车1的稳定。此外，为了便于操纵拱架台车的行驶，台车1上设置有驾驶室15。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。