一种开挖立架吊装机构的制作方法

本实用新型涉及一种立架安装设备，特别是涉及一种开挖立架吊装机构。

背景技术：

目前，隧道在开挖过程中，为了防止隧道上壁的岩石掉落甚至坍塌，需要边挖边在隧道上架设弧形立架以支撑隧道，由于立架安装过程中有多个步骤，通常需要多个机器协同合作才能完成，而立架在多个机器的交接需要多个机器之间的精确配合，而由于隧道开挖的现场，地形较为复杂，机器之间的精确协同工作存在一定困难，立架架设安装起来颇为麻烦，且通常架设的时候，还需要多个人工进行辅助安装，安装效率低，过多的人工操作也导致施工安全存在隐患。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型提出一种集成多个功能、高自动化的开挖立架吊装机构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种开挖立架吊装机构，包括基架、导轨、立架承载小车、伸缩平台、顶升机构和起吊装置；所述伸缩平台伸缩安装在基架上，所述伸缩平台连接有能驱动其伸缩的第一伸缩驱动机构；所述顶升机构滑动连接在伸缩平台，所述顶升机构连接有能驱动其滑动的滑动驱动机构，所述顶升机构包括用于承载立架的顶升夹板以及连接在顶升夹板下端的升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动顶升夹板和立架上升以实现立架的安装；所述起吊装置用于将立架吊起并送至立架承载小车上；所述导轨横向固定安装在基架上；所述立架承载小车安装在导轨上并能沿着导轨横向平移运送立架，所述立架承载小车连接有平移驱动机构，所述平移驱动机构能驱动放置在立架承载小车上的立架横向移动并将立架送至处于回缩状态的顶升机构的上方。

进一步，所述伸缩平台的伸出末端底部设置有支撑油缸。

进一步，所述伸缩平台中端的底部设置有可伸缩的支撑腿，所述支撑腿可折叠在伸缩平台底面。

进一步，所述支撑腿设置在伸缩平台底面侧部，所述支撑腿顶端与伸缩平台底面铰接，所述伸缩平台底部设置有紧线器，所述紧线器与支撑腿下端通过收缩绳连接。

进一步，所述起吊装置包括吊臂和吊绳；所述吊臂底端铰接在基架上，所述吊臂顶端能伸缩以改变吊臂长度，所述吊臂连接有能驱动其伸缩的第二伸缩驱动机构，所述吊臂连接有能驱动其绕铰接处旋转的旋转驱动机构；所述吊绳中部绕接在吊臂上端，所述吊绳绕过吊臂垂直延伸的一端用于绑接立架，另一端连接有吊绳收放驱动机构。

进一步，所述吊臂包括外吊臂和内吊臂，所述外吊臂为中心设有中心孔的中空状，所述内吊臂套装在外吊臂的中心孔内，所述第二伸缩驱动机构为液压伸缩油缸；所述第二伸缩驱动机构一端连接在外吊臂，另一端连接在内吊臂。

进一步，所述旋转驱动机构为液压伸缩油缸，所述旋转驱动机构一端与基架铰接，另一端与外吊臂活动连接且可沿着外吊臂长度方向滑动。

进一步，所述外吊臂底部通过第一铰接座与基架连接，所述外吊臂与第一铰接座铰接，所述第一铰接座底部均匀设置有一圈螺栓孔以通过螺栓固定在基架上；所述旋转驱动机构通过第二铰接座与基架连接，所述旋转驱动机构与第二铰接座铰接，所述基架设置有绕第一铰接座设置的弧形轨道，所述第二铰接座滑动连接在弧形轨道上。

进一步，所述内吊臂侧壁上端设置有第一滑轮，该侧壁上端边缘设置有对应第一滑轮的第一过线槽，与该侧壁相对的侧壁上端边缘设置有与第一过线槽对应的第二过线槽，所述吊绳从吊绳收放驱动机构开始依次绕过第一滑轮、第二过线槽和第一过线槽并最终垂直延伸用于连接立架。

进一步，所述升降驱动机构包括固定部以及与固定部连接且能伸缩的伸缩部，所述伸缩部顶端与顶升夹板连接；所述顶升机构还包括第一连接板、第二连接板、第一伸缩油缸和限位销，所述固定部上端设置有限位板，所述第一连接板与限位板固定连接，所述第一连接板设置有与限位销匹配安装的限位孔，所述第二连接板由连接侧板和连接底板组成，所述连接底板设置有对应固定部的让位孔，所述固定部下端插入让位孔且限位板底面与连接底板贴合，所述连接侧板设置有对应限位孔的限位槽，所述限位销穿入限位槽并与限位孔匹配连接，所述第一伸缩油缸一端与第二连接板连接，另一端与限位销连接，所述顶升夹板在第一伸缩油缸的驱动下能沿着限位槽移动。

本实用新型的有益效果是：通过起吊装置将立架吊放至立架承载小车，随后立架承载小车将立架移至顶升机构上方，顶升机构承载着立架并随着伸缩平台伸出将立架移送至立架安装位置，顶升机构将立架顶起并最终安装在隧道内壁上，本装置可以完成立架安装的全部步骤，由于各个机构的相对位置固定，不存在立架各个步骤的协同问题；本设计集成多个功能，高自动化运转，减少人力成本，简化立架安装，增加施工安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型安装结构示意图；

图2是本实用新型安装结构正视图；

图3是本实用新型安装结构右视图；

图4是本实用新型安装结构俯视图；

图5是顶升机构的分解状态示意图；

图6是图1的A处放大视图；

图7是图1的B处放大视图；

图8是图1的C处放大视图；

图9是本实用新型安装结构的另一角度示意图；

图10是图9的D处放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1至图10，本实用新型的一种开挖立架吊装机构，包括基架1、导轨2、立架承载小车3、伸缩平台4、顶升机构5和起吊装置。

所述导轨2横向固定安装在基架1上。本实施例中，为了立架承载运送更加平稳，导轨2设置有两个，导轨2的铺设方向顺着隧道延伸开挖的方向。基架1在两导轨之间设置有工作台11。

所述立架承载小车3安装在导轨2上并能沿着导轨2横向平移运送立架，每个导轨2上设置一台立架承载小车3，所述立架承载小车 3连接有平移驱动机构，所述平移驱动机构能驱动放置在立架承载小车3上的立架横向移动并将立架送至处于回缩状态的顶升机构5的上方。优选地，导轨2主体结构为一条工字钢，立架承载小车3底部设置有两排滚轮，两排滚轮分别嵌入工字钢两侧的槽里面进行滑动。本实施例中，优选地，平移驱动机构为第一液压绞车31，每台立架承载小车3对应设置一个第一液压绞车31，所述立架承载小车3在其滑动方向的两端连接有第一连接线，所述导轨2在对应的两端均设置有滑轮，同个立架承载小车3两端的第一连接线分别绕过对应的滑轮并最终连接在同一第一液压绞车31，第一液压绞车31安装在基架1 上。第一液压绞车31的正反转可以控制立架承载小车3前进或后退。具体地，立架承载小车3上端间隔设置有两块垂直于立架承载小车3 移动方向的竖直设置的第一侧板，两第一侧板形成一个竖向贯穿用于放置立架的过道，第一侧板和过道底面连接有斜置的靠板，靠板平行于竖向设置，两斜置的靠板用于承载立架，且两第一侧板设置有相应的螺栓孔，第一侧板连接螺栓可以辅助固定立架。

所述伸缩平台4伸缩安装在基架1上表面，伸缩平台4设置在两导轨2中间，所述伸缩平台4连接有能驱动其伸缩的第一伸缩驱动机构；本实施例中，优选地，第一伸缩驱动机构为第二液压绞车45，第二液压绞车45安装在基架1，基架1在伸缩平台4的前后两端设置有相应的滑轮，伸缩平台4分别连接两条第二连接线，两条第二连接线分别绕过两端的滑轮并最终连接在第二液压绞车45上，第二液压绞车45的正反转可以控制伸缩平台4的伸缩。本实施例中，优选地，第二连接线与伸缩平台4的连接位置在伸缩平台4的后半部，即伸出方向的后半部，当然具体并不作限制，可以根据伸缩平台4的伸出距离来设置相应的连接位置。为了伸缩平台4伸缩过程中受力平稳，第二液压绞车45、第二连接线以及相应的滑轮设置有两组，在竖向上间隔设置，且依伸缩平台4的中线对称设置，这样伸缩平台4 的伸缩受力更加均匀。具体地，基架1上端设置有两个滑动轨道架 15，滑动轨道架15内侧设置有一排沿伸缩方向排列的滚轮，伸缩平台4两侧设置与该滚轮匹配对应的槽钢，伸缩平台4两侧的槽钢嵌装在两侧滚轮上实现移动。当然在其他实施例中，伸缩平台4和基架1 的连接方式有很多种，只要伸缩平台4滑动连接在基架1上实现伸缩功能即可。

所述顶升机构5连接在伸缩平台4上，所述顶升机构5用于将处在其上方的立架顶起；所述起吊装置用于将立架吊起并送至立架承载小车3上。

人工只需将立架绑接到起吊装置上，起吊装置会将立架送至立架承载小车3上，立架在立架承载小车3的作用下送至顶升机构5的上方，顶升机构5和立架再随着伸缩平台4的伸出送至隧道开挖处，最终顶升机构5将立架顶起，将立架安装在隧道上壁。

为了伸缩平台4在不靠外在设备的情况下支撑其立架，所述伸缩平台4的伸出末端底部设置有支撑油缸41，即支撑油缸41设置在伸缩平台4伸出方向的前端底部。支撑油缸41可以根据离地面的距离调整高度且可承受较高的载荷。本实施例中，支撑油缸41设置有两个，分别设置在两侧。为了使伸缩平台4支撑更加平稳，受力更加均匀，所述伸缩平台4中端的底部设置有可伸缩的支撑腿42，支撑腿 42底部为螺旋千斤顶，可根据实际情况调整高度，为了支撑腿42不妨碍伸缩平台4的回缩，所述支撑腿42可折叠在伸缩平台4底面，具体地，如图10所示，支撑腿42顶端与伸缩平台4连接，且支撑腿 42顶端靠近伸缩平台4中部的侧部通过合页与伸缩平台4铰接，支撑腿42顶端设置有螺栓孔，伸缩平台4设置有相应的螺栓孔，当支撑腿42撑开时，支撑腿42顶端抵接在伸缩平台4底面，且螺栓孔对准，可以通过匹配的螺栓进行固定。当伸缩平台收缩时，再拆卸螺栓，将支撑腿42收起来，支撑腿42设置有两个，分别设置在伸缩平台4 两侧。本实施例中，支撑腿42为了实现自动收缩，在伸缩平台4底部设置有紧线器43，紧线器43通过收缩绳44与支撑腿42底端连接，紧线器43通过回收收缩绳44能将支撑腿42收叠在伸缩平台4底面。

伸缩平台4伸出时，支撑油缸41和支撑腿都还未起作用，这时承受一个立架的重量可能会使伸缩平台4失稳。故本实施例中，为了装置的平稳工作，所述顶升机构5滑动连接在伸缩平台4，所述顶升机构5连接有能驱动其滑动的滑动驱动机构。

滑动驱动机构为第三液压绞车58，与伸缩平台4的驱动方式类似，通过顶升机构5两边的第三连接线绕过设置在伸缩平台4两端的第三滑轮与第三液压绞车58连接。且为了平衡稳定运送立架，第三液压绞车58、第三滑轮、第三连接线设置有两组且沿竖向方向间隔设置。

这样顶升机构5可以先不上升承载立架，先等伸缩平台4伸至指定位置，支撑油缸41和支撑腿42全部开始作用后，顶升机构5再承载其上方的立架，并将立架移动到相应位置，立架的载荷就作用在了支撑油缸41和支撑腿42上，实现装置的平稳受力，使得整个装置工作更加平稳。具体地，所述顶升机构5包括用于承载立架的顶升夹板 51以及连接在顶升夹板51下端的升降驱动机构52。顶升夹板51上端设置有两块第二侧板和一块匹配立架的斜板组成，两块第二侧板与顶升机构5的滑动方向垂直且间隔设置，斜板倾斜设置在两第二侧板中间且与两第二侧板垂直设置，立架承载在两侧的斜板上且通过第二侧板上的孔安装的螺栓进行辅助固定，为了斜板能够承受立架的重力，斜板下方塞入有垫木，斜板和垫木设置有相应的螺栓孔以通过螺栓固定。

所述升降驱动机构52用于驱动顶升夹板51和立架上升以实现立架的安装，所述升降驱动机构52为液压油缸，为了顶升立架更加平稳，施力更加均匀，顶升夹板51和升降驱动机构52设置有两个，分别设置在顶升机构5滑动方向的两侧。当然由于支撑油缸41的干扰，伸缩平台4不能完全收缩回基架1上，故为了立架承载小车3能将立架送至顶升机构5上方，导轨2在对应伸缩平台4伸出端的端部即图 2的右端超出基架1，以使立架承载小车3的轨迹与顶升机构5的轨迹存在重叠区域以实现立架的交接。

下面来介绍顶升机构5的具体结构，如图5和图8所示，所述升降驱动机构52包括固定部522以及与固定部522连接且能伸缩的伸缩部521，所述伸缩部521顶端与顶升夹板51连接，固定部522为液压油缸的油缸筒，伸缩部521为液压油缸的油缸杆；所述顶升机构 5还包括第一连接板57、第二连接板53、第一伸缩油缸55和限位销 54，所述固定部522上端设置有限位板522a，所述第一连接板57与两侧的限位板522a固定连接，为了结构平衡，限位板522a设置有两个且在顶升机构5的滑动方向上间隔设置，每个第一连接板57设置有与限位销54匹配安装的限位孔57a。所述第二连接板53由两个连接侧板和连接底板组成，两个连接侧板沿着顶升机构5滑动方向间隔设置，所述连接底板设置有对应固定部522的让位孔53c，所述固定部522下端插入让位孔53c且限位板522a底面与连接底板贴合，让位孔53c尺寸小于限位板522a且大于固定部522，固定部522可在让位孔53c移动一定的距离。两个连接侧板均设置有对应限位孔57a的限位槽53a，限位槽53a竖向延伸设置，两个第一连接板57设置在两连接侧板中间，所述限位销54穿入限位槽53a并与限位孔57a匹配连接，所述第一伸缩油缸55设置在两第一连接板57中间，第一伸缩油缸55一端与第二连接板53连接，另一端与限位销54连接，具体地，第一伸缩油缸55通过第二连接板53上的第一铰耳对53b铰接。第一伸缩油缸55的伸缩方向为竖向。两个升降驱动机构52、顶升夹板51、两个第一连接板57在第一伸缩油缸55的驱动下会竖向移动以调整立架安装的位置。另外，第二连接板53下端两侧设置有滑轮架56，两滑轮架56相对的内侧均设置有顶升滚轮56a，两侧的顶升滚轮56a嵌入伸缩平台4两侧的槽钢内实现滚动移动。本实施例中，优选地，所述立架承载小车3的移动方向、伸缩平台4的伸缩方向以及顶升机构5的滑动方向均在同个方向上。

下面从图1、图2、图6和图7来详细描述起吊装置的优选结构，所述起吊装置包括吊臂6和吊绳9；所述吊臂6底端铰接在基架1上，所述吊臂6连接有能驱动其绕铰接处旋转的旋转驱动机构8；为了立架吊起的时候受力点更多，受力更加均匀，所述吊臂6设置有两个且竖向间隔设置，两个吊臂6分别设置在导轨2的两外侧上，即两个导轨2设置在两个吊臂6中间。为了能更好地调整吊装在吊臂6上的立架位置，所述吊臂6顶端能伸缩以改变吊臂6长度，所述吊臂6连接有能驱动其伸缩的第二伸缩驱动机构7。具体地，所述吊臂6包括外吊臂61和内吊臂62，所述外吊臂61为中心设有中心孔的中空状，所述内吊臂62套装在外吊臂61的中心孔内并能沿其长度方向伸缩，所述第二伸缩驱动机构7为液压伸缩油缸；所述第二伸缩驱动机构7 一端连接在外吊臂61，另一端连接在内吊臂62，为了内吊臂62能更多地收缩至外吊臂61内，第二伸缩驱动机构7连接在内吊臂62的上端位置。所述旋转驱动机构8为液压伸缩油缸，所述旋转驱动机构8 一端与基架1铰接，另一端与外吊臂61活动连接且可沿着外吊臂61 长度方向滑动，具体地，外吊臂61侧面间隔设置有两个设有吊臂滑槽612的钢板，吊臂滑槽612延伸方向为吊臂6的长度方向，旋转驱动机构8顶端设置有连接孔，顶端嵌入两钢板中间且连接孔与吊臂滑槽612对准，连接孔和吊臂滑槽612插入设置有销杆，旋转驱动机构 8通过连接孔与销杆固定连接或转动连接均可，限位杆可在滑槽内移动以带动旋转驱动机构8的一端沿滑槽移动。为了吊臂6能够调整一定的角度以适应不同规格的立架，所述外吊臂61底部通过第一铰接座12与基架1连接，所述外吊臂61与第一铰接座12铰接，所述第一铰接座12底部均匀设置有一圈螺栓孔以通过螺栓固定在基架1上；所述旋转驱动机构8通过第二铰接座13与基架1连接，所述旋转驱动机构8与第二铰接座13铰接，所述基架1设置有绕第一铰接座12 设置的弧形轨道14，弧形轨道14的曲率中心落在第一铰接座12的轴线上，所述第二铰接座13滑动连接在弧形轨道14上。当需要调整角度时，第一铰接座12可以通过拆卸后旋转相应的角度后再用螺栓固定，第二铰接座13会在弧形轨道14上移动以适应调整角度后的第一铰接座12，第一铰接座12和第二铰接座13沿立架承载小车3移动方向间隔设置，且第二铰接座13设置在靠近基架1端部位置，即图2的左端。

所述吊绳9中部绕接在吊臂6上端，所述吊绳9绕过吊臂6垂直延伸的一端用于绑接有立架，另一端连接有吊绳收放驱动机构91；为了吊绳9收放更加顺滑，减少阻力，所述内吊臂62侧壁上端设置有第一滑轮624，该侧壁上端边缘设置有对应第一滑轮624的第一过线槽622，与该侧壁相对的侧壁上端边缘设置有与第一过线槽622对应的第二过线槽621，所述吊绳9从吊绳收放驱动机构91开始依次绕过第一滑轮624、第二过线槽621和第一过线槽622并最终垂直延伸用于连接立架，第二过线槽621和第一过线槽622中间还设置有减少摩擦阻力的圆柱626，圆柱626高于第二过线槽621和第一过线槽 622的槽底。吊绳9依次绕接在吊绳收放驱动机构91、第一滑轮624、第二过线槽621和第一过线槽622的延伸方向是顺着外吊臂61在旋转驱动机构8收缩情况下带动的旋转方向。为了更好地减少吊绳9受到的阻力，所述外吊臂61与第一滑轮624同侧的侧面下端设置有第二滑轮611。本实施例中，吊绳收放驱动机构91为卷扬机。其实吊臂6在旋转驱动机构8的作用下再配合吊绳9和卷扬机就可以将立架从基架1侧下方送至立架承载小车上，第二伸缩驱动机构7只是为了立架更容易调节对准立架承载小车以及当吊臂6收叠在基架1不使用时吊臂6不凸出基架1，隐藏在基架1上。

上述横向为导轨摆放延伸方向，即图2视角的左右方向，竖向为图4视角的上下方向，且竖向与横向和铅锤方向垂直，铅锤方向即升降方向。本实施例中，所述立架承载小车3的移动方向、伸缩平台4 的伸缩方向、顶升机构5的滑动方向均为横向。

本装置为自动化控制，上述所有驱动机构、卷扬机、油缸、液压绞车、紧线器等动力装置全部连接有控制系统，控制系统通过控制动力装置来控制整个机器的工作。

本装置的工作原理：

本装置工作起始状态时，立架承载小车3在如图2所示位置，位于导轨2的左端，旋转驱动机构8为收缩状态，吊臂6也收叠在基架 1上，吊臂6几乎与水平面平行，第二伸缩驱动机构7为伸长状态，使得吊臂6顶端超出基架1和导轨2，立架绑接在吊绳9上，随后吊绳收放驱动机构91驱动吊绳9收缩，将立架抬高至一定高度，随后旋转驱动机构8开始伸长，撑起吊臂6，吊臂6带动立架旋转至基架 1上方，同时第二伸缩驱动机构7也开始收缩，在旋转驱动机构8和第二伸缩驱动机构7的作用下，使立架对准立架承载小车3，然后吊绳收放驱动机构91开始放绳，使立架下降至立架承载小车3上，随后旋转驱动机构8和第二伸缩驱动机构7复位，吊臂6收叠在基架1 上。随后立架承载小车3带动立架向右移动。直至立架移动至处于回缩状态的顶升机构5的上方为止，随后顶升机构5不动，伸缩平台4 伸出，支撑油缸41和支撑腿42撑开以支撑伸缩平台4。随后顶升夹板51上升一定距离，承接起上方位于立架承载小车3上的立架，当立架脱离立架承载小车3的限制后，顶升机构5整体向右移动直至到指定安装位置为止，顶升夹板51开始上升，将立架顶升至隧道内壁上，随后人工站在伸缩平台4对立架进行安装固定。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。