申请/专利权人：长沙科达智能装备股份有限公司

申请日：2018-11-22

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109322682B

主分类号：E21D11/40

分类号：E21D11/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.03.08#实质审查的生效;2019.02.12#公开

摘要：本发明公开了一种拱架台车用机械手，其包括一端装设于台车底盘上的回转折叠机构（1），回转折叠机构的另一端依次连接伸缩机构（3）、自动调平小臂（4）、多功能平台（5），且回转折叠机构和伸缩机构之间设置俯仰油缸（2）。回转折叠机构包括设置在最底端的第一回转装置（11），第一回转装置上设置下支座（12），下支座的两侧分别铰接第一连杆（13）和第二连杆（15）的一端，第一连杆和第二连杆的另一端铰接在上支座（14）上，使下支座、第一连杆、上支座、第二连杆构成四连杆机构，四连杆机构的相邻杆件上设置能使回转折叠机构摆动的第一油缸（16）。本发明可实现对散落钢拱柔性拾取、快速就位，并具备高空作业功能和汽车吊功能。

主权项：1.一种拱架台车用机械手，其特征在于包括一端装设于台车底盘上的回转折叠机构（1），所述回转折叠机构的另一端依次连接伸缩机构（3）、自动调平小臂（4）、多功能平台（5），且所述回转折叠机构和所述伸缩机构之间设置俯仰油缸（2）；所述伸缩机构上设置有起吊装置（36）；所述多功能平台包括四周设置有围栏的平台（52），该平台的底部设置能使平台回转的第二回转装置（51），所述平台上装设有机械手（53）；所述机械手的基座（531）设置在所述平台上，所述基座上铰接位于平台外部的摆动小臂（535），且所述基座与摆动小臂之间设有用于驱动摆动小臂相对基座俯仰的第四油缸（536）；所述基座上还铰接有位于摆动小臂上方的摆动副臂（539），且所述摆动小臂与摆动副臂之间设有用于驱动摆动副臂相对摆动小臂俯仰的第五油缸（538）；所述基座上装设有卷扬机（532），所述卷扬机上绕设的钢丝绳（533）绕过所述摆动副臂上的滑轮（5311）后连接用于夹设钢拱的夹具（534）。

全文数据：一种拱架台车用机械手技术领域本发明涉及拱架台车，特别是一种拱架台车用机械手。背景技术在水电隧道、地铁工程、铁路隧道、公路隧道、地下厂房、军事地下工程施工中如果围岩不稳定则需要预先架设拱架格栅拱、施做锚杆、挂设钢筋网，防止隧道塌方。由于隧道横截面较大，拱架跨度大，因而为方便施工现有的施工工艺是将一榀拱架分成多节拱架段，且多节拱架段搬运进隧道安装位置后，再借助台架，由人力在隧道内拼装成完整的支护拱架再进行安装。整个施工过程繁琐，劳动强度大，效率低。发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术不足，提供一种可实现对散落钢拱柔性拾取、快速就位，并具备高空作业功能和汽车吊功能的拱架台车用机械手。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种拱架台车用机械手，其包括一端装设于台车底盘上的回转折叠机构，所述回转折叠机构的另一端依次连接伸缩机构、自动调平小臂、多功能平台，且所述回转折叠机构和所述伸缩机构之间设置俯仰油缸。所述回转折叠机构包括设置在最底端并能使机械手回转的第一回转装置，所述第一回转装置上设置下支座，下支座的两侧分别铰接第一连杆和第二连杆的一端，第一连杆和第二连杆的另一端铰接在上支座上，使下支座、第一连杆、上支座、第二连杆构成四连杆机构，四连杆机构的相邻杆件上设置能使回转折叠机构摆动的第一油缸。所述伸缩机构包括依次相互套接的第一臂、第二臂……第N臂，N为自然数，且N≧3；所述第一臂和第二臂分别铰接于第二油缸的首尾两端；所述第二至N臂的两端分别固定安装滑轮，各滑轮上分别绕设连接件，且位于同一臂两端滑轮上的连接件相对绕设；绕设在第K臂滑轮上的连接件两端分别与第K-1臂、第K+1臂固定连接，K为自然数，且2﹤K﹤N。所述自动调平小臂包括与所述伸缩机构连接的小臂和设置于小臂和所述伸缩机构之间的第三油缸，且小臂上装设有用于监控小臂俯仰角度的角度传感器，控制系统接收角度传感器的信号并反馈给液压系统以调节第三油缸，使小臂保持水平状态。根据时间情况亦可关闭自动调节功能，通过手动控制小臂姿态。所述多功能平台包括四周设置有围栏的平台，该平台的底部设置能使平台回转的第二回转装置，所述平台上装设有机械手；所述机械手的基座设置在所述平台上，所述基座上铰接位于平台外部的摆动小臂，且所述基座与摆动小臂之间设有用于驱动摆动小臂相对基座俯仰的第四油缸；所述基座上还铰接有位于摆动小臂上方的摆动副臂，且所述摆动小臂与摆动副臂之间设有用于驱动摆动副臂相对摆动小臂俯仰的第五油缸；所述基座上装设有卷扬机，所述卷扬机上绕设的钢丝绳绕过所述摆动副臂上的滑轮后连接用于夹设钢拱的夹具。所述伸缩机构上设置有起吊装置。所述连接件为链条或钢丝绳。所述第一臂上装设有用于夹紧钢拱的夹手，所述夹手上装设用于驱动夹手抓紧放松的第六油缸。所述夹手的夹持中心线位于所述摆动副臂的俯仰平面内，使摆动副臂带动钢拱上仰时，钢拱正好落入所述夹手内。所述摆动小臂和摆动副臂共同铰接于所述基座的同一铰接轴上。与现有技术相比，本发明的优点在于：1、本发明可在伸缩机构及摆动小臂下俯时，施放钢丝绳，以实现对散落钢拱的柔性拾取，且在拾取钢拱后，摆动副臂上仰，回收钢丝绳，并通过控制回转折叠机构、俯仰油缸、伸缩机构、自动调平小臂、多功能平台的相应自由度，实现钢拱的吊装，直至将钢拱推送至指定位置。2、将本发明运用于拱架安装施工，由于散落钢拱柔性拾取及吊装，且拱架在装夹过程中藉由夹手固定，因而能大大提高施工人员安全性以及施工效率。3、本发明多功能平台设置在机械手的末端，通过控制回转折叠机构、俯仰油缸、伸缩机构、自动调平小臂的相应自由度，可实现高空作业，且多功能平台上设有卷扬机、摆动小臂及摆动副臂，还具有较大的作业空间，因而可藉由多功能平台进行多种作业，同时还可作为汽车吊功能。附图说明图1为本发明结构示意图。图2为本发明回转折叠机构的结构示意图。图3为本发明伸缩机构的结构示意图。图4为本发明多功能平台立体结构示意图。图5为本发明多功能平台拾取及吊装钢拱示意图。图6为本发明多功能平台调整钢拱位置示意图。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。实施例1：如图1所示，本发明拱架台车用机械手一实施例包括回转折叠机构1、俯仰油缸2、伸缩机构3、自动调平小臂4、多功能平台5。其中：如图1、图2所示，回转折叠机构1包括设置在机械手的最底端并能使机械手回转的第一回转装置11，第一回转装置11上设置下支座12，下支座12的两侧分别铰接第一连杆13和第二连杆15的一端，第一连杆13和第二连杆15的另一端铰接在上支座14上，这样使下支座12、第一连杆13、上支座14、第二连杆15构成四连杆机构。四连杆机构的第二连杆15与下支座12之间铰接第一油缸16，当第一油缸16伸出时，第二连杆15将绕与下支座12的铰接点逆时针转动。根据四连杆机构原理，上支座14也将绕与第二连杆15的铰接点逆时针转动，相应地，第一连杆13绕与下支座12的铰点逆时针转动。当第一油缸16缩回时，第二连杆15将绕与下支座12的铰接点顺时针转动。根据四连杆机构原理，上支座14也将绕与第二连杆15的铰接点顺时针转动，相应地，第一连杆13绕与下支座12的铰点顺时针转动。在本实施例中，第一油缸16安装在第二连杆15与下支座12之间，但并不局限于此，第一油缸16只要设置在由下支座12、第一连杆13、上支座14、第二连杆15顺序连接形成的闭环四连杆机构的相邻单元上，能驱动四连杆机构绕其铰接点转动即可，比如下支座12和第一连杆13之间，第一连杆13和上支座14之间，上支座14和第二连杆15之间。如图1和图3所示，伸缩机构3包括第一臂31、第二臂32、第三臂33、第四臂34、第二油缸35、第一链条36、第一滑轮37、第二链条38、第二滑轮39、第二链条310、第三滑轮311、第四链条312、第四滑轮313。第一臂31、第二臂32、第三臂33、第四臂34依次相互通过滑块系统套接。第二油缸35的两端分别与第一臂31、第二臂32铰接。第一滑轮37与第二臂32固定，第二滑轮39与第二臂32固定，第三滑轮311与第三臂33固定，第四滑轮313与第三臂33固定。第一链条36绕过第一滑轮37后其两端分别与第一臂31和第三臂33固定。第二链条38绕过第二滑轮39后其两端分别与第一臂31和第三臂33固定。第三链条310绕过第三滑轮311后其两端分别与第二臂32和第四臂34固定。第四链条312绕过第四滑轮313后其两端分别与第二臂32和第四臂34固定。第二油缸35伸出时，第二臂32相对于第一臂31伸出，第二滑轮39随第二臂32运动。第二链条38的末端将相对于第一臂31以两倍速度伸出，第三臂33随第二链条38以相对于第一臂31两倍速度伸出，同时，第三臂33带动第三、四滑轮311、313一起向前移动，第四臂34随第四链条312以相对于第二臂32两倍速度伸出。第二油缸35缩回时，第二臂32相对于第一臂31缩回，第一滑轮37随第二臂32运动。第一链条36的末端将相对于第一臂31以两倍速度缩回，第三臂33随第一链条36以相对于第一臂31两倍速度缩回。同时，第三臂33带动第三、四滑轮311、313一起缩回，第四臂34随第三链条310以相对于第二臂32两倍速度缩回。如图1所示，第一臂31末端与上支座14上端铰接。俯仰油缸2一端与上支座14中间铰点铰接，另一端与第一臂31中间铰点铰接。俯仰油缸2伸出时，第一臂31相对于回转折叠机构1上仰。俯仰油缸2缩回时，第一臂31相对于回转折叠机构1下俯。第四臂34前端设置有起吊装置36。自动调平小臂4包括小臂41和第三油缸42。小臂41一端与第四臂34前端铰接。第三油缸42一端与小臂41铰接，另一端与第四臂34前端铰接。第三油缸42伸出时，小臂41相对于第四臂34上仰。第三油缸42缩回时，小臂41相对于第四臂34下俯。小臂41上装设有角度传感器以实时监控小臂角度状态，并反馈给液压系统实时调节第三油缸42，使小臂41保持水平状态。根据时间情况亦可关闭自动调节功能，通过手动控制小臂姿态。在自动调平小臂4前端上方设置多功能平台5。如图4－图6所示，多功能平台5包括四周设置有围栏的平台52，该平台52的底部设置第二回转装置51，第二回转装置51顺时针回转时，带动平台52一起顺时针回转，第二回转装置51逆时针回转时，带动平台52逆时针回转。平台52上装设有机械手53。机械手53的基座531设置在平台52上，且基座531上铰接摆动小臂535。基座531与摆动小臂535之间设有第四油缸536，第四油缸536的一端与基座531铰接，另一端与摆动小臂535铰接，第四油缸536伸出时，摆动小臂535相对基座531上仰，第四油缸536缩回时，摆动小臂535相对基座531下俯。摆动副臂539一端铰接于基座531，且第五油缸538一端与摆动副臂539铰接，第五油缸538另一端与摆动小臂535铰接。第五油缸538伸出时，摆动副臂539相对摆动小臂535上仰，第五油缸538缩回时，摆动副臂539相对摆动小臂535下俯。基座531上方装设有卷扬机532，绕设定位在卷扬机532上的钢丝绳533通过摆动副臂539上的滑轮5311转向后，连接夹具534。摆动小臂535的两端分别装设有夹手537，第六油缸5310装设在夹手537上，用于驱动夹手537抓紧放松。如图5、图6所示，工作过程中，夹具534与钢拱5312固定好后，卷扬机532带动钢丝绳533提升，直到夹具534带着钢拱5312上升至摆动副臂539附近后停止。接着驱动第五油缸538伸出，此时摆动副臂539上仰，同时将带动钢拱5312落入夹手537内。随后驱动第六油缸5310伸出而驱动夹手537将钢拱5312夹紧。至此钢拱5312吊装及装夹完毕。此时，如果需要调整钢拱位置，可通过第四油缸536的动作实现摆动小臂535的俯仰，从而实现钢拱位置的调整。钢拱5312装夹好后，通过控制回转折叠机构1、俯仰油缸2、伸缩机构3、自动调平小臂4、多功能平台5的相应自由度，直至将钢拱推送至指定位置完成工作。整个过程，操作人员可在平台52上近距离操作。以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

权利要求：1.一种拱架台车用机械手，其特征在于包括一端装设于台车底盘上的回转折叠机构（1），所述回转折叠机构的另一端依次连接伸缩机构（3）、自动调平小臂（4）、多功能平台（5），且所述回转折叠机构和所述伸缩机构之间设置俯仰油缸（2）。2.根据权利要求1所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述回转折叠机构包括设置在最底端并能使机械手回转的第一回转装置（11），所述第一回转装置上设置下支座（12），下支座的两侧分别铰接第一连杆（13）和第二连杆（15）的一端，第一连杆和第二连杆的另一端铰接在上支座（14）上，使下支座、第一连杆、上支座、第二连杆构成四连杆机构，四连杆机构的相邻杆件上设置能使回转折叠机构摆动的第一油缸（16）。3.根据权利要求1所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述伸缩机构包括依次相互套接的第一臂（31）、第二臂（32）……第N臂，N为自然数，且N≧3；所述第一臂和第二臂分别铰接于第二油缸（35）的首尾两端；所述第二至N臂的两端分别固定安装滑轮，各滑轮上分别绕设连接件，且位于同一臂两端滑轮上的连接件相对绕设；绕设在第K臂滑轮上的连接件两端分别与第K-1臂、第K+1臂固定连接，K为自然数，且2﹤K﹤N。4.根据权利要求1所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述自动调平小臂包括与所述伸缩机构连接的小臂（41）和设置于小臂和所述伸缩机构之间的第三油缸（42），且小臂上装设有用于监控小臂俯仰角度的角度传感器，控制系统接收角度传感器的信号并反馈给液压系统以调节第三油缸，使小臂保持水平状态。5.根据权利要求1所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述多功能平台包括四周设置有围栏的平台（52），该平台的底部设置能使平台回转的第二回转装置（51），所述平台上装设有机械手（53）；所述机械手的基座（531）设置在所述平台上，所述基座上铰接位于平台外部的摆动小臂（535），且所述基座与摆动小臂之间设有用于驱动摆动小臂相对基座俯仰的第四油缸（536）；所述基座上还铰接有位于摆动小臂上方的摆动副臂（539），且所述摆动小臂与摆动副臂之间设有用于驱动摆动副臂相对摆动小臂俯仰的第五油缸（538）；所述基座上装设有卷扬机（532），所述卷扬机上绕设的钢丝绳（533）绕过所述摆动副臂上的滑轮（5311）后连接用于夹设钢拱的夹具（534）。6.根据权利要求1所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述伸缩机构上设置有起吊装置（36）。7.根据权利要求3所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述连接件为链条或钢丝绳。8.根据权利要求5所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述第一臂上装设有用于夹紧钢拱的夹手（537），所述夹手上装设用于驱动夹手抓紧放松的第六油缸（5310）。9.根据权利要求8所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述夹手的夹持中心线位于所述摆动副臂的俯仰平面内，使摆动副臂带动钢拱上仰时，钢拱正好落入所述夹手内。10.根据权利要求5所述的一种拱架台车用机械手，其特征在于，所述摆动小臂和摆动副臂共同铰接于所述基座的同一铰接轴上。

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