CN107448213A - 自行式工程机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道施工技术领域,涉及一种自行式工程机械手,包括底盘、回转平台、工作臂和机械手,底盘上安装的驱动总成、转向机构和调平油缸,实现了自行式工程机械手自由移动和保持平衡;回转平台安装在底盘上,能够旋转时带动工作臂旋转,工作臂安装在回转平台上,能够在运动时带动机械手运动;机械手安装在工作臂上,能够完成模板夹取和位置调控;施工人员使用控制装置,控制液压夹手夹取模板,在回转平台和工作臂作用下,将模板移动到拼装位置,最后由调节装置精准对位,即可完成模板拼装;本发明大幅降低了施工人员工作强度和工作危险,提高了施工效率和施工安全性。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域,涉及一种自行式工程机械手。
背景技术
隧道施工过程中,当完成基础施工后,为了提高隧道防水能力、承载能力和隧道的美观性,需要对隧道进行二次衬砌施工。
在隧道二次衬砌施工中,对于长的且断面不变的隧道一般采用钢模台车进行施工。但是因钢模台车断面是固定的,在一些断面情况变化较大、情况复杂的隧道,钢模台车施工就不再适合。对于断面变化较大、情况复杂的隧道,目前的施工方案是人工架设模板,在模板涂上脱模剂后放到指定位置,施工时工人先搭脚手架,再把模板抬到施工位置,用螺栓连接相邻模板,在完成一定面积的模板拼装后,再进行浇筑。但由于模板本身自重较大,一块典型的模板重量就在600kg左右,因此施工人员的劳动强度很大,安全风险高,不少施工人员因为本项工作患上了腰肌劳损等职业病。
为了降低隧道施工人员劳动强度,提高施工人员施工安全性,需要开发一种模板搬运和拼装装置,用于替代施工人员的工作。
发明内容
为了解决在隧道二次施工过程中,人工架设模板劳动强度大,安全风险高的问题,本发明提供了一种自行式工程机械手,用于模板的搬运和拼装。本发明大大降低了施工人员的劳动强度,提高了施工人员的工作安全性。
本发明的技术方案如下:
自行式工程机械手,包括底盘、回转平台、工作臂和机械手;所述底盘包括车桥、车架、驱动总成和转向机构,车桥分为前桥和后桥,车架采用刚性悬挂方式安装在车桥上,前桥与车架前端铰接,后桥与车桥后端铰接,其中前桥设置有一对调平油缸,调平油缸上端铰接在车架前端的侧壁上,下端铰接在下方车桥上,调平油缸通过电控系统自动调节,使底盘处于水平位置,防止在地面不平的作业环境下车体倾斜;驱动总成包括转向节、液压马达、轮边减速器和车轮,转向节的一端连接在车桥末端,另一端装有轮边减速器,轮边减速器外圈装有车轮,转向节旋转时使轮边减速器偏转,进而带动车轮偏转,转向轮边减速器内圈安装有液压马达,液压马达在旋转时作用在轮边减速器内圈上,轮边减速器再通过外圈作用到车轮上,使车轮旋转,四个车轮都安装有一组驱动总成,实现了四轮驱动;转向机构包括转向油缸和调节杆,转向油缸一端铰接在转向节上,另一端铰接在车桥中间,调节杆两端分别铰接在车桥两端转向节上,通过转向油缸的伸缩,带动转向节旋转,转向节带动车轮偏转,同时在调节杆的作用下,使车桥另一侧的车轮保持同步偏转。
底盘中间安装有回转齿圈,回转平台通过回转齿圈安装在底盘上,车架上安装的回转齿圈与回转平台下方安装的回转驱动齿轮啮合,实现了回转平台360度旋转;回转平台上主要分布配重、液压油箱、柴油箱、回转减速器、柴油机、液压泵,重力均衡分布在平台两侧。
所述工作臂包括主臂、伸缩臂和三节臂,主臂安装在安装壳内,安装壳下端连接有两根连杆,连杆一端铰接在安装壳下端,另一端铰接在回转平台前端和中间,使连杆、主臂与回转平台组成双摇杆机构;主臂通过主臂变幅油缸伸缩带动升降,主臂变幅油缸一端铰接在主臂中间,另一端铰接在回转平台中间,中间通过销轴与连杆铰接;伸缩臂安装在主臂伸出的一端,通过伸缩油缸的伸缩带动伸缩臂伸缩,伸缩油缸安装在伸缩臂和主臂内部,一端铰接在伸缩臂内端,另一端铰接在主臂内端,伸缩油缸中间设有保持架,以减少油缸伸出时的挠度,控制其变形量,伸缩臂和主臂之间安装有尼龙垫块,用于减少伸缩臂伸缩运动时产生的摩擦阻力;三节臂垂直安装在伸缩臂伸出的一端,通过三节臂变幅油缸能向上旋转90度,三节臂变幅油缸一端铰接三节臂末端侧面,另一端铰接在伸缩臂侧面。
所述机械手使用螺栓固定在三节臂末端,机械手包括夹持装置和调节装置,夹持装置由两对液压夹手组成,液压夹手使用方钢连接,并通过螺栓连接到横梁两侧,取下螺栓后,液压夹手可在横梁轴向方向移动,以便根据模板大小选择夹持位置,液压夹手通过液压油缸来控制,液压夹手上下两侧各安装一个液压油缸,通过液压油缸的伸缩控制液压夹手的张合,完成模板的夹取,液压夹手上固定有带花纹的硬质橡胶板,用于增加液压夹手和模板的摩擦系数,保证模板与液压夹手紧密接触;调节装置由回转驱动、一级回转油缸和二级回转油缸组成,回转驱动固定在在横梁中间,在旋转时带动横梁旋转,回转驱动通过旋转副与二级回转油缸铰接,二级回转油缸在旋转时带动回转驱动旋转,二级回转油缸通过旋转副与一级回转油缸铰接,一级回转油缸在旋转时带动二级回转油缸旋转,通过回转驱动、一级回转油缸、二级回转油缸的联动,实现了模板在小范围内上下左右与旋转运动,达到了模板精准对位的效果。
本发明的有益效果是:本发明通过施工人员遥控机械手夹持装置抓取模板,回转平台和工作臂将模板移动到拼装位置,机械手调节装置控制模板精准对位,最终完成模板的搬运和拼装,本发明大大降低了施工人员劳动强度,提高了施工人员工作安全性。
附图说明
图1是本发明的总体结构图。
图2是本发明的底盘示意图。
图3是本发明的驱动总成结构图。
图4是本发明的工作臂结构图。
图5是本发明的机械手结构图。
附图标记说明:1、底盘;2、回转平台;3、工作臂;4、机械手;5、车桥;6、转向节;7、驱动总成;8、转向油缸;9调节杆;10、车架;11、回转齿圈;12、液压马达;13、轮边减速器;14、车轮;15、三节臂;16、伸缩臂;17、三节臂变幅油缸;18、伸缩油缸;19、主臂;20、主臂变幅油缸;21、连杆;22、方钢;23、液压夹手;24、横梁;25、液压油缸;26、回转驱动;27、二级回转油缸;28、一级回转油缸。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明。
如图1所示,本发明包括底盘1,回转平台2,工作臂3和机械手4;所述回转平台2安装在底盘1上,工作臂3安装在回转平台2上,机械手4安装在工作臂3上。
如图2所示,底盘包括车桥5、车架10、转向机构和驱动总成7;所述车桥5包括前桥和后桥,车架10采用刚性悬挂方式安装在车桥5上,前桥与车架10前端铰接,后桥与车桥10后端铰接,其中前桥设置有一对调平油缸,调平油缸上端铰接在车架10前端的侧壁上,下端铰接在下方车桥5上。
如图3所示,驱动总成7包括转向节6、液压马达12、轮边减速器13和车轮14,转向节6的一端连接在车桥5末端,另一端安装有轮边减速器13,轮边减速器13外圈安装有车轮14,内圈安装有液压马达12。
如图2所示,转向机构包括转向油缸8和调节杆9,转向油缸8一端铰接在转向节6上,另一端铰接在车桥5中间,前桥和后桥分别配置一根调节杆9,调节杆9两端分别铰接在两端转向节6上。
底盘1中间安装有回转齿圈11,回转平台2通过回转齿圈安装在底盘1上,车架10上安装的回转齿圈11与回转平台2下方安装的回转驱动齿轮啮合;回转平台上主要分布配重、液压油箱、柴油箱、回转减速器、柴油机、液压泵,重力均衡分布在平台两侧。
如图4所示,工作臂包括主臂19、伸缩臂16和三节臂15,主臂19安装在安装壳内,安装壳下端连接有两根连杆21,连杆21一端分别铰接在安装壳下端两侧,另一端分别铰接在回转平台2前端和中间;主臂变幅油缸20一端铰接在主臂19中间,另一端铰接在回转平台2中间,中间通过销轴与连杆21铰接;伸缩臂16安装在主臂19伸出的一端,通过伸缩油缸18控制伸缩臂16的伸缩,伸缩油缸18安装在伸缩臂16和主臂19内部,一端铰接在伸缩臂16内端,另一端铰接在主臂19内端,伸缩油缸18中部设有保持架,伸缩臂16和主臂19之间安装有尼龙垫块;三节臂15垂直安装在伸缩臂16伸出的一端,三节臂变幅油缸17一端铰接三节臂15末端侧面,另一端铰接在伸缩臂16侧面。
如图5所示,机械手4固定在三节臂15末端,包括夹持装置和调节装置,夹持装置由两对液压夹手23组成,液压夹手23使用方钢22连接,并通过螺栓连接到横梁24上,取下螺栓后,液压夹手23可在横梁24轴向方向移动,液压夹手23上下两侧各安装一个液压油缸25;调节装置由回转驱动26、一级回转油缸28和二级回转油缸27组成,回转驱动26固定在横梁24中间,回转驱动26通过旋转副与二级回转油缸27铰接,二级回转油缸27通过旋转副与一级回转油缸28铰接。
本发明通过电控系统进行操作,本发明在外部连接有一台控制器,施工人员在控制器上操作,控制液压液压油缸25伸缩,进而控制液压夹手23张合,将模板从地面夹起,再控制回转平台2旋转,将模板移开,模板移开后,控制主臂变幅油缸20、伸缩油缸18、三节臂变幅油缸17伸缩,使主臂19、伸缩臂16和三节臂15运动,将模板从地面举起,当举到大致安装位置后,再控制回转驱动26、一级回转油缸28、二级回转油缸27运动,将模板精准定位到安装位置,最后松开液压夹手23,完成模板的拼装。
Claims (9)
1.自行式工程机械手,包括底盘(1)、回转平台(2)、工作臂(3)、机械手(4),其特征在于:所述底盘(1)中间安装有回转齿圈(11),回转平台(2)通过与回转齿圈(11)安装在底盘(1);所述工作臂(3)包括主臂(19)、伸缩臂(16)和三节臂(15),主臂(19)安装在安装壳内,安装壳下端连接有两根连杆21,连杆21一端分别铰接在安装壳下端两侧,另一端分别铰接在回转平台(2)前端和中间,伸缩臂(16)安装在主臂(19)伸出的一端,三节臂(15)垂直安装在伸缩臂(16)伸出的一端;机械手(4)连接在三节臂(15)末端,包括夹持装置和调节装置,夹持装置由两对液压夹手(23)组成,液压夹手(23)使用方钢(22)连接,并通过螺栓连接到横梁(24)上;调节装置由回转驱动(26)、一级回转油缸(28)和二级回转油缸(27)组成,回转驱动(26)固定在横梁(24)中间,回转驱动(26)通过旋转副与二级回转油缸(27)铰接,二级回转油缸(27)通过旋转副与一级回转油缸(28)铰接。
2.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述底盘(1)上安装有调平油缸,调平油缸通过电控系统自动调节,使底盘处于水平位置,防止在地面不平的作业环境下车体倾斜。
3.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述底盘(1)上安装有驱动总成(7)和转向机构,驱动总成(7)包括转向节(6)、液压马达(12)、轮边减速器(13)和车轮(14),转向节(6)的一端连接在车桥(5)末端,另一端安装有轮边减速器(13),轮边减速器(13)外圈安装有车轮(14),内圈安装有液压马达(12),转向机构包括转向油缸(8)和调节杆(9),转向油缸(8)一端铰接在转向节(6)上,另一端铰接在车桥(5)中间,前桥和后桥分别配置一根调节杆(9),调节杆(9)两端分别铰接在两端转向节(6)上。
4.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述回转平台(2)上主要分布配重、液压油箱、柴油箱、回转减速器、柴油机、液压泵,重力均衡分布在平台两侧。
5.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述主臂(19)通过主臂变幅油缸(20)伸缩带动升降,主臂变幅油缸(20)一端铰接在主臂(19)中间,另一端铰接在回转平台(2)中间,中间通过销轴与连杆(21)铰接。
6.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述伸缩臂(16)通过伸缩油缸(18)控制伸缩臂(16)的伸缩,伸缩油缸(18)中间设有保持架,以减少油缸伸出时的挠度,控制其变形量。
7.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述伸缩臂(16)和主臂(19)之间安装有尼龙垫块,用于减少伸缩臂伸缩运动时产生的摩擦阻力。
8.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述三节臂(15)通过三节臂变幅油缸(17)带动旋转;三节臂(15)垂直安装在伸缩臂(16)伸出的一端,三节臂变幅油缸(17)一端铰接三节臂(15)末端侧面,另一端铰接在伸缩臂(16)侧面。
9.根据权利要求1所述的自行式工程机械手,其特征在于,所述液压夹手(23)通过螺栓固定在横梁(24)两侧,液压夹手(23)上固定有带花纹的硬质橡胶板,用于增加液压夹手和模板的摩擦系数,保证模板与液压夹手紧密接触。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171208 |
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