CN115875057A - 一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，包括底座，底座通过沿车体边缘设置的导轨与车体滑动连接，底座设有升降部件，升降部件的顶端设有水平移动机构，水平移动机构的的移动部分与回转机构连接，回转机构的回转部件连接有钢拱架夹持机构，水平移动机构的下方还设置有间距标尺，间距标尺的首端与升降部件的顶部连接，间距标尺通过回转机构中心位置的孔洞穿过回转机构，采用本发明的安装装置能够保证钢拱架均匀安装，保证了支护均匀，提高了支护效果。

Description

一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置

技术领域

本发明涉及隧道初期支护施工设备技术领域，具体涉及一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

在隧道建设中，初期支护需采取钢格栅拱架或型钢拱架锚喷支护，钢拱架在隧道洞外加工厂分节加工，安装前，运至隧道掌子面开挖现场，人工在地面组拼成左右两段，后竖立拼装，与开挖面锚杆焊接定位后，施作钢架间纵向连接钢筋，安装钢筋网片；最后，喷射初期支护混凝土。

在实际施工过程中，钢拱架的安装存在以下难题：

(1)在实际施工过程中还需要多片钢拱架拼接，需要大量的作业人员在隧道掌子面作业，且拱架安装作业面为刚掘进开挖段，围岩不稳定，易发生岩块掉落伤人等问题，危险性大；

(2)在实际施工中,钢拱架的安装精度却难以控制,钢拱架的连接、垂直度、高程控制、横向偏差等方面往往达不到质量要求，从而导致出现初期支护变形、开裂等问题,增加了隧道施工风险。

为了解决实际工程中钢拱架安装存在的难题，出现了钢拱架安装设备，一般为钢拱架安装台车或者另外一些体型较大的设备。然而，对围岩较差的隧道，需要进行分部开挖，导致左右台阶作业空间十分狭窄，传统钢拱架安装装置无法满足施工要求，对钢拱架安装造成了很大的困难。此外，现有技术当中安装时，钢拱架与钢拱架之间需要保持相等的间距，操作人员根据经验施工，难以同时保证间距相等，影响钢拱架安装时的准确性，使得钢拱架的支护不均匀，进一步影响钢拱架的支护效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，提高了钢拱架的安装精度。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，包括底座，底座通过沿车体宽度方向设置的导轨与车体滑动连接，底座设有升降部件，升降部件的顶端设有水平移动机构，水平移动机构的的移动部分与回转机构连接，回转机构的回转部件连接有钢拱架夹持机构，水平移动机构的下方还设置有间距标尺，间距标尺的首端与升降部件的顶部连接，间距标尺通过回转机构中心位置的孔洞穿过回转机构。

可选的，所述件间距标尺内伸缩连接有钢尺，钢尺通过间距标尺的起始端伸出至间距标尺外部，间距标尺和钢尺上均设有由荧光材料制成的刻度线。

可选的，所述回转机构包括平行设置的环状的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体通过连接件与水平移动机构的移动部分连接，第一壳体和第二壳体之间转动连接有环状的回转部件，回转部件与固定在第一壳体或第二壳体的驱动部件连接。

可选的，所述驱动部件采用电机，电机输出轴与齿轮连接，相应的，所述回转部件内环面设有与齿轮相啮合的齿圈。

可选的，升降部件的顶部还设有红外线探测仪，红外线探测仪的位置与间距标尺的零刻线位置相对应。

可选的，所述间距标尺的首端与升降部件的顶部转动连接，相应的，所述间距标尺上设有水准管。

可选的，所述夹持机构包括与回转机构回转部件转动连接的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板之间设有弹簧和通电相吸的电磁铁，第一连接板端部设有第一夹爪，第二连接板端部设有第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪与钢拱架内弧部分的翼缘相匹配。

可选的，所述底座底面设置有电动行走轮，电动行走轮与车体开设的导轨配合。

可选的，所述车体包括车板，车板底面设置有多个行走轮。

可选的，所述水平移动采用丝杠传动机构。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的拱架安装装置，具有升降部件、回转机构、间距标尺、水平移动机构和夹持机构，夹持机构能够夹住钢拱架，回转机构能够调节钢拱架的角度，从而利用升降部件将钢拱架安装至设定位置，同时，通过间距标尺，能够监测相邻两个钢拱架之间的距离，确保钢拱架之间距离的准确性，进而保证了钢拱架安装位置的精度，使得钢拱架支护均匀，保证了支护效果。

2.本发明的钢拱架安装装置，车体具有车板，车板上安装升降部件、间距标尺等结构，相对于传统的钢拱架施工设备，体积小，制作方便，适用于狭窄作业面的钢拱架的安装。

3.本发明的钢拱架安装装置，具有钢尺，能够伸出间距标尺，增加了整个测量尺的量程，提高了整个安装装置的适用性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1整体结构示意图；

图2是本发明实施例1间距标尺安装示意图；

图3是本发明实施例1夹持机构与回转机构配合示意图；

其中，1.车板，2.万向轮，3.T型槽，4.底座，5.升降液压缸，6.U型连接件，7.水平移动机构，8.连接件，9.第一壳体，10.第二壳体，11.回转部件，12.连接板，13.第一夹爪，14.第二夹爪，15.钢拱架，16.间距标尺，17.红外线探测仪，18.把手。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，如图1-图3所示，包括车体，所述车体包括车板1，车板1采用矩形车板，车板的底面四个角处设置有带刹车功能的万向轮2，方便对整个安装装置进行移动。

所述车体沿一侧边缘设置有沿宽度方向设置的导轨，车体通过导轨滑动连接有底座4，所述导轨采用开设在车体上表面的T型槽3，底座4底面通过轮座设有电动行走轮，底座内安装有驱动电动行走轮转动的驱动机构，驱动机构采用电机等，电动行走轮嵌入T型槽3中与T型槽配合，底座能4够通过电动行走轮沿T型槽行走，所述底座上还设有与T型槽相匹配的T型滑块，T型滑块嵌入T型槽中。同时采用T型滑块和T型槽配合，起到了抗倾翻作用。

所述底座上安装有升降部件，所述升降部件采用升降液压缸5或电动升降柱，本实施例中，所述升降部件采用升降液压缸5，升降液压缸的5缸体与底座4固定，其活塞杆顶端设有一个U型连接件6，U型连接件6的顶端与水平移动机构7的一端固定连接。

本实施例中，所述水平移动机构7采用丝杠传动机构，包括外壳，外壳一端与连接件的顶端固定连接，外壳内部固定有驱动电机，驱动电机的输出轴与丝杠的一端连接，能够带动丝杠转动，丝杠的轴线沿车板的长度方向设置，丝杠的两个端部与轴承座转动连接，轴承座固定在外壳内部，用于对丝杠进行支撑。

丝杠连接有丝杠滑块，丝杠滑块与外壳滑动连接，丝杠滑块作为水平移动机构的移动部分，丝杠滑块的底端连接有连接件8，连接件8通过外壳底部设置的长条孔伸出至外壳下方。

连接件8底端连接有回转机构，回转机构的回转中心线平行于车板的长度方向设置。

所述回转机构包括平行设置的第一壳体9和第二壳体10，第一壳体9和第二壳体10的顶端均与连接件8连接，第一壳体9和第二壳体10中心部位设置孔洞以形成环状结构，第一壳体9和第二壳体10之间设有回转部件11，回转部件11也采用环状结构，其中部孔洞与第一壳体9和第二壳体10的孔洞同轴设置，回转部件11沿轴向的两端设有环形滑块，两侧的环形滑块分别嵌入第一壳体和第二壳体相对侧面开设的环形槽中，进而实现了回转部件11与第一壳体9、第二壳体10转动连接，实现了回转部件11能够绕自身轴线转动。

所述回转部件11与固定在第一壳体内侧面的驱动机构连接，驱动机构能够带动回转部件绕自身轴线转动。

所述驱动机构包括驱动部件，驱动部件采用电机，电机固定在第一壳体9内侧面，电机的输出轴与齿轮连接，齿轮与固定在回转部件内环面的齿圈相啮合，电机能够带动齿轮转动，进而通过齿轮与齿圈的啮合作用带动回转部件11绕自身轴线转动。

可以理解的是，能够在第一壳体9上设置多个电机及对应的齿轮，以提高输出力，保证能够将钢拱架进行转动。

所述回转部件11的外侧面设置有夹持机构，夹持机构用于夹持钢拱架。

所述夹持机构包括转动连接在回转部件外周面的两个连接板12，分别为第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板的一端与回转部件11转动连接，第一连接板的另一端设有第一夹爪13，第二连接板的另一端设有第二夹爪14。

第一夹爪13和第二夹爪14采用与钢拱架15内弧部分翼缘相匹配的弧形结构，具有相对设置的卡槽，第一夹爪13和第二夹爪14闭合时，第一夹爪13和第二夹爪14的卡槽卡住钢拱架15内弧部分翼缘，第一夹爪13和第二夹爪14张开时，能够松开钢拱架15。

所述第一连接板内侧面设有第一电磁铁，第二连接板内侧面设有第二电磁铁，第一电磁铁和第二电磁铁通电后，能够产生吸力，从而使得第一连接板和第二连接板产生闭合运动，从而带动第一夹爪13和第二夹爪14闭合。

第一连接板和第二连接板之间还设置有弹簧，第一电磁铁和第二电磁铁断电后，在弹簧的弹力作用下，第一连接板和第二连接板做张开运动，从而带动第一夹爪和第二夹爪张开。

所述水平移动机构7下方设置有间距标尺16，间距标尺16的首端位于升降液压缸5顶端U型连接件6的内部空间，且与U型的连接件6通过销轴转动连接，并且在自然状态下能够利用与销轴之间的摩擦力锁紧固定。

间距标尺16通过回转机构中部的孔洞穿过回转机构，间距标尺与U型连接件6转动连接，能够调整间距标尺的水平度，所述间距标尺上设置有水准管，用于对间距标尺的水平度进行检测。

所述U型连接件6的外侧面还设置有红外线探测仪17，红外线探测仪17的位置与间距标尺的零刻线的位置相对应。

使用时，通过红外线探测仪17发出的红外线对准起始位置，车板上通过垫块放置多个钢拱架，使得钢拱架的高度满足夹持机构的夹持需求，升降液压柱高度下降，第一电磁铁和第二电磁铁通电，第一夹爪和第二夹爪夹持住一个钢拱架，然后升降液压柱调节高度，回转机构转动，调节钢拱架位置，结合底座沿导轨的移动，将钢拱架放置到设定位置。

当安装下一榀钢拱架时，夹持机构在水平移动机构的带动下移动，通过间距标尺使得下一榀钢拱架与已安装完成的钢拱架具有设定的距离。

在另外一种实施方式中，为了增加间距标尺的测量范围，所述间距标尺内可伸缩的连接有钢尺，钢尺伸出至间距标尺首端外部的端部设有把手18，方便拉取钢尺，钢尺和间距标尺外表面均设有由荧光材料制成的刻度线。方便在光线较暗环境下的读数。将钢尺拉出间距标尺，以把手作为起始点，能够增加整个测量用尺的长度，提高了整个装置的适用性。

本实施例的安装装置的使用方法为：

预先在车板上通过垫块放置多个钢拱架，使得钢拱架的高度满足升降液压柱和夹持机构的工作需求。

将车板通过行走轮移动至隧道内设定位置，液压升降柱下降，使得夹持机构运动至设定位置，第一电磁铁和第二电磁铁通电，使得第一夹爪和第二夹爪夹住钢拱架，然后回转机构工作，带动钢拱架转动至设定位置，然后利用底座沿车板宽度方向的运动和液压升降柱的升降将钢拱架放置在目标位置，，采用相同的方法依次对隧道侧墙处的钢拱架进行安装，隧道拱顶钢拱架采用现有安装方法即可。

安装完一榀钢拱架后，夹持机构夹持住下一根钢拱架后，利用水平移动机构移动设定距离，然后采用相同的方法安装下一榀钢拱架，直至钢拱架完成安装。

采用本实施例的安装装置，以红外线探测仪发出的红外线作为起始参考点，通过间距标尺，能够监测相邻两个钢拱架之间的距离，确保钢拱架之间距离的准确性，进而保证了钢拱架安装位置的精度，使得钢拱架支护均匀，保证了支护效果，而且，整个装置结构简单，相对于传统的钢拱架施工设备，体积小，制作方便，适用于狭窄作业面的钢拱架的安装。

当间距标尺测量范围不够时，通过把手拉出钢尺，以把手作为起始参考点，采用相同的方法进行钢拱架的安装。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，包括底座，底座通过沿车体宽度方向设置的导轨与车体滑动连接，底座设有升降部件，升降部件的顶端设有水平移动机构，水平移动机构的的移动部分与回转机构连接，回转机构的回转部件连接有钢拱架夹持机构，水平移动机构的下方还设置有间距标尺，间距标尺的首端与升降部件的顶部连接，间距标尺通过回转机构中心位置的孔洞穿过回转机构。

2.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述件间距标尺内伸缩连接有钢尺，钢尺通过间距标尺的起始端伸出至间距标尺外部，间距标尺和钢尺上均设有由荧光材料制成的刻度线。

3.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述回转机构包括平行设置的环状的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体通过连接件与水平移动机构的移动部分连接，第一壳体和第二壳体之间转动连接有环状的回转部件，回转部件与固定在第一壳体或第二壳体的驱动部件连接。

4.如权利要求3所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述驱动部件采用电机，电机输出轴与齿轮连接，相应的，所述回转部件内环面设有与齿轮相啮合的齿圈。

5.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，升降部件的顶部还设有红外线探测仪，红外线探测仪的位置与间距标尺的零刻线位置相对应。

6.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述间距标尺的首端与升降部件的顶部转动连接，相应的，所述间距标尺上设有水准管。

7.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述夹持机构包括与回转机构回转部件转动连接的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板之间设有弹簧和通电相吸的电磁铁，第一连接板端部设有第一夹爪，第二连接板端部设有第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪与钢拱架内弧部分的翼缘相匹配。

8.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述底座底面设置有电动行走轮，电动行走轮与车体开设的导轨配合。

9.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述车体包括车板，车板底面设置有多个行走轮。

10.如权利要求1所述的一种用于狭窄作业面的钢拱架安装装置，其特征在于，所述水平移动采用丝杠传动机构。

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