专利名称：一种隧道施工用的拱架安装设备的制作方法
一种隧道施工用的拱架安装设备技术领域
本发明属于隧道拱架安装技术领域，主要涉及一种隧道施工用的拱架安装设 备。
背景技术：
在国内的隧道施工中，当遇到软弱岩层时，需要进行拱架安装支护，以提高围 岩的稳定性，防止后期塌落。安装支护多采用拱架的形式，拱架一般为钢拱或花拱，之 间配合钢筋网喷射混凝土进行加强支护；钢拱一般由18号或20号工字钢弯制而成，部分 采用H型钢，花拱则由螺纹钢组成框架形状组焊而成。
目前，国内拱架的安装普遍采用人工进行作业，靠人工作业将拱架安放于岩层 边上，然后用锚杆固定，依次连接形成环状；由于拱架单件重亮一般都在一百公斤以 上，每个劳动作业班组人员一般为十二人，或者更多；故人工作业劳动强度是相当大 的，安全性较差，劳动时间往往较长；拱架安装设备能实现拱架的机械化操作，取代 由多人人工作业的模式，可将重型拱架轻松抓取后举升至隧道内任意位置，实现快速安 装。极大的节省劳动强度及时间，安全性也得到提高。发明内容
本发明的目的是提出一种隧道施工用的拱架安装设备，在保证安装安全的情况 下，减少人工劳动强度，提高安装工作效率。
本发明完成其发明任务所采取的技术方案是
一种隧道施工用的拱架安装设备，主要由底盘、大臂、小臂及工件夹取装置构 成；拱架安装设备的底盘为常用挖掘机，在底盘上设置大臂，大臂由液压驱动可上下移 动并随底盘前后移动；在大臂的端部铰接小臂，设置使小臂相对大臂动作的小臂油缸， 所述小臂油缸的缸体位于大臂上并与大臂铰接，所述小臂油缸的活塞与小臂的端部铰 接；使小臂在小臂油缸的作用下相对大臂转动；所述小臂通过两根连杆与工件夹取装置 连接，所述的两根连杆铰接，所述小臂、工件夹取装置之间铰接并分别与两根连杆中的 一根连杆铰接，构成四连杆机构；设置使工件夹取装置相对小臂上下翻转的翻转油缸， 所述翻转油缸的缸体设置在小臂上并与小臂铰接，翻转油缸的活塞连接在两根连杆的铰 接位置；使工件夹取装置在翻转油缸的作用下相对小臂上下翻转，调整被夹取工件的俯 仰角；所述的工件夹取装置主要包括本体、工件夹具、夹具回转机构、夹具摆动机构和 夹具张合驱动机构；所述夹具回转机构具有回转座和驱动回转座转动的驱动元件，使与 回转座连接的工件夹具在夹具回转机构作用下转动；所述夹具摆动机构的摆动油缸或摆 动推动油缸设置在工件夹取装置的本体上并与工件夹取装置的本体连接，摆动油缸的转 动轴通过摆动回转轴与夹具回转机构的回转座连接或摆动推动油缸的活塞与夹具回转机 构的回转座连接，使与回转座连接的工件夹具在摆动油缸或摆动推动油缸作用下随回转 座左右摆动；所述的工件夹具具有两个夹持工件的夹爪，所述的两个夹爪均为动爪或一个为动爪、另一个为固定爪；所述的动爪与夹具回转机构的回转座铰接，所述的固定爪 相对夹具回转机构的回转座为固定结构；对应工件夹具的每一个动爪设置夹具张合油 缸，所述夹具张合油缸的缸体设置在夹具回转机构的回转座上并与回转座铰接，所述夹 具张合油缸的活塞铰接在所对应夹具的动爪上，构成夹具张合驱动机构；使工件夹具的 两个动爪在夹具张合油缸作用下相向或背向动作、夹放工件，或使工件夹具的一个动爪 在夹具张合油缸作用下相对固定爪动作、夹放工件。
本发明的有益效果是
1、采用本发明的设备，只需两个人即可完成操作，大大的减少了劳动力。
2、本发明实现实现了机械化操作，工作人员的安全性得到提高。
3、本发明可将重型拱架轻松抓取后举升至隧道内任意位置，实现快速安装，极 大的节省时间，提高了工作效率。
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明中工件夹取装置实施例1的结构示意图。
图3为本发明中回转座的结构示意图。
图4为本发明中工件夹取装置实施例2的结构示意图。
图5为本发明中工件夹取装置实施例3的结构示意图。
图6为本发明设备抓取工件时的工作状态示意图。
图7为本发明设备抓取工件上举时的工作状态示意图。
图8为本发明设备抓取工件上举时旋转的工作状态示意图。
图中1、夹具，2、夹具回转机构，3、四连杆机构，4、翻转油缸，5、夹具摆 动油缸，6、小臂，7、大臂，8、小臂油缸，9、底盘，11、固定爪，12、动爪，13、张 合油缸，14、回转座，15、回转液压马达，16、回转座连接体，17、摆动回转轴，18、 翻转基座，19、摆动油缸连接座，20、摆动油缸，21、带轴承的齿轮盘，22、回转座 体，25、液压马达驱动齿轮，35、翻转基座铰耳，36、摆动推动油缸，37、回转座体铰 耳。
具体实施方式
结合附图与实施例对本发明进一步说明
如图1所示，一种隧道施工用的拱架安装设备，主要由底盘9、大臂7、小臂6 及工件夹取装置构成；拱架安装设备的底盘9为常用挖掘机，在底盘9上设置大臂7，大 臂7由液压驱动可上下移动并随底盘9前后移动；在大臂的端部铰接小臂6，设置使小臂 6相对大臂7动作的小臂油缸8，所述小臂油缸8的缸体位于大臂7上并与大臂铰接，所 述小臂油缸8的活塞与小臂6的端部铰接；使小臂6在小臂油缸8的作用下相对大臂7转 动；所述小臂6通过两根连杆与工件夹取装置连接，所述的两根连杆铰接，所述小臂6、 工件夹取装置之间铰接并分别与两根连杆中的一根连杆铰接，构成四连杆机构；四连杆 机构为对称结构的两套；其具体结构可为工件夹取装置本体的翻转基座18两端分别与 小臂6的端部、两根连杆中的一根连杆铰接。设置使工件夹取装置相对小臂上下翻转的翻转油缸4，所述翻转油缸4的缸体设置在小臂6上并与小臂铰接，两套四连杆机构中对 称设置的两根连杆通过连接轴连接；翻转油缸4的活塞与连接轴连接；使所述的工件夹 取装置在翻转油缸的作用下相对小臂上下翻转，调整被夹具所夹取工件的俯仰角。
如图2所示，所述的工件夹取装置主要包括本体、工件夹具、夹具回转机构、 夹具摆动机构和夹具驱动机构；所述夹具摆动机构的摆动油缸20设置在工件夹取装置的 本体上并与工件夹取装置的本体连接，摆动油缸20的转动轴与摆动回转轴17花键连接， 所述回转座14的回转座连接体16与摆动回转轴17键联；构成与回转座连接的工件夹具 在摆动油缸20作用下随回转座14左右摆动的结构；所述夹具回转机构具有回转座14和 驱动回转座转动的驱动元件，构成与回转座连接的工件夹具在夹具回转机构作用下转动 的结构。结合图3，其给出回转座14的结构示意；所述驱动回转座14转动的驱动元件可 为回转液压马达15、带轴承的齿轮盘21 ；所述回转液压马达15的液压马达驱动齿轮25 与带轴承的齿轮盘21啮合，所述带轴承的齿轮盘21位于回转座体22内并与连接工件夹 具的连接板联接。所述的工件夹具具有两个夹持工件的夹爪，一个夹爪为动爪12、另一 个为固定爪11 ；所述的固定爪11固定在回转座14的连接板上，动爪12与固定爪11铰 接即相对回转座的连接板为铰接结构，对应工件夹具的动爪12设置夹具张合油缸13，所 述夹具张合油缸13的缸体设置在回转座的连接板上并铰接，所述夹具张合油缸13的活塞 铰接在夹具的动爪12上，构成夹具张合驱动机构；并构成工件夹具的动爪12在夹具张合 油缸13作用下相对固定爪11动作、夹放工件的结构。
如图4所示，实施例2的工件夹取装置的基本结构与实施例1相同，工件夹具具 有的两个夹爪均为动爪12，两个动爪12为对称结构并分别与回转座14的连接板铰接，对 应工件夹具的两个动爪分别设置有夹具张合油缸13，所述夹具张合油缸13的缸体铰接在 夹具回转机构回转座的连接板上，所述夹具张合油缸13的活塞铰接在所对应夹具的动爪 12上，具体结构可为夹具张合油缸13的活塞前端连接轴套，所述与活塞前端连接的轴 套套在夹具动爪的固定轴上，构成夹具张合驱动机构；并构成工件夹具的两个动爪12在 夹具张合油缸13作用下相向或背向动作、夹放工件的结构。
如图5所示，所述工件夹取装置的基本结构与实施例1、实施例2相同，夹具摆 动机构的摆动推动油缸36设置在工件夹取装置的本体上并通过翻转基座铰耳35与工件夹 取装置的本体连接，摆动推动油缸36的活塞与回转座体铰耳37铰接，构成与回转座体连 接的工件夹具在摆动推动油缸36作用下随回转座左右摆动的结构。
如图6所示，当工件放置在地面上时，通过底盘9的前后移动调整拱架安装设备 与待安装拱架零件的距离，小臂油缸8驱动小臂6，使小臂6前端的夹具紧贴待安装拱架 零件，夹具1通过夹具张合驱动机构将待安装拱架零件抓紧；如图7所示，夹紧待安装拱 架零件后的夹具在大臂7作用下上升，同时，小臂6在小臂油缸8的驱动下可使小臂6及 整个工件夹取装置整体上升，当达到待安装拱架零件所需的高度后，翻转油缸4、四连杆 机构3使待安装拱架零件向上翻转并调整待安装拱架零件的俯仰角度，使得待安装拱架 零件大致到位；如图8所示，然后通过夹具摆动机构调整待安装拱架零件的左右偏摆， 最后通过夹具回转机构调整待安装拱架零件环向位置并使其与地面固定件的安装螺丝孔 准确对应，完成拱架的安装。
权利要求
1.一种隧道施工用的拱架安装设备，其特征在于主要由底盘(9)、大臂(7)、小 臂(6)及工件夹取装置构成；拱架安装设备的底盘为常用挖掘机，在底盘(9)上设置大 臂(7)，大臂(7)由液压驱动可上下移动并随底盘(9)前后移动；在大臂的端部铰接小臂 (6)，设置使小臂(6)相对大臂(7)动作的小臂油缸(8)，所述小臂油缸(8)的缸体位于 大臂(7)上并与大臂(7)铰接，所述小臂油缸(8)的活塞与小臂(6)的端部铰接；使小 臂(6)在小臂油缸的作用下相对大臂转动；所述小臂(6)通过两根连杆与工件夹取装置 连接，所述的两根连杆铰接，所述小臂(6)、工件夹取装置之间铰接并分别与两根连杆中 的一根连杆铰接，构成四连杆机构；设置使工件夹取装置相对小臂上下翻转的翻转油缸 ⑷，所述翻转油缸⑷的缸体设置在小臂(6)上并与小臂(6)铰接，翻转油缸⑷的活塞 连接在两根连杆的铰接位置；使工件夹取装置在翻转油缸的作用下相对小臂(6)上下翻 转，调整被夹取工件的俯仰角；所述的工件夹取装置主要包括本体、工件夹具(1)、夹 具回转机构、夹具摆动机构和夹具张合驱动机构；所述夹具回转机构具有回转座(14)和 驱动回转座转动的驱动元件，使与回转座连接的工件夹具(1)在夹具回转机构作用下转 动；所述夹具摆动机构的摆动油缸(20)或摆动推动油缸(36)设置在工件夹取装置的本体 上并与工件夹取装置的本体连接，摆动油缸(5)的转动轴通过摆动回转轴(17)与夹具回 转机构的回转座(14)连接或摆动推动油缸(36)的活塞与夹具回转机构的回转座(14)连 接，使与回转座连接的工件夹具(1)在摆动油缸(5)或摆动推动油缸(36)作用下随回转 座(14)左右摆动；所述的工件夹具(1)具有两个夹持工件的夹爪，所述的两个夹爪均为 动爪(12)或一个为动爪(12)、另一个为固定爪(11)；所述的动爪(12)与夹具回转机构 的回转座(14)铰接，所述的固定爪(11)相对夹具回转机构的回转座(14)为固定结构； 对应工件夹具的每一个动爪(12)设置夹具张合油缸(13)，所述夹具张合油缸(13)的缸体 设置在夹具回转机构的回转座(14)上并与回转座(14)铰接，所述夹具张合油缸(13)的 活塞铰接在所对应夹具的动爪(12)上，构成夹具张合驱动机构；使工件夹具的两个动爪 (12)在夹具张合油缸作用下相向或背向动作、夹放工件，或使工件夹具的一个动爪(12) 在夹具张合油缸作用下相对固定爪(11)动作、夹放工件。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用的拱架安装设备，其特征在于所述驱动 回转座(14)转动的驱动元件可为回转液压马达(15)、带轴承的齿轮盘(21)；所述回转液 压马达(15)的液压马达驱动齿轮(25)与带轴承的齿轮盘(21)啮合，所述带轴承的齿轮 盘(21)位于回转座体(22)内并与连接工件夹具的连接板联接。
全文摘要
本发明属于隧道拱架安装技术领域，提出的隧道施工用的拱架安装设备，主要由底盘(9)、大臂(7)、小臂(6)及工件夹取装置构成；在底盘(9)上设置大臂(7)，在大臂的端部铰接小臂(6)，设置的小臂油缸(8)的缸体位于大臂(7)上并与大臂(7)铰接，小臂油缸(8)的活塞与小臂(6)的端部铰接；设置四连杆机构和翻转油缸(4)，调整被夹取工件的俯仰角；所述的工件夹取装置主要包括本体、工件夹具(1)、夹具回转机构、夹具摆动机构和夹具张合驱动机构。本发明设备可减轻人工劳动强度，实现了快速安装，提高了工作效率。
文档编号E21D11/40GK102022127SQ20101053396
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者宋华, 康宝生, 曹忠 申请人:中铁隧道集团有限公司